DE10060118C1 - Kugelgleichlauffestgelenk als Gegenbahngelenk - Google Patents

Kugelgleichlauffestgelenk als Gegenbahngelenk

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kugelgleichlauffestgelenk in Form eines Gegenbahngelenkes, umfassend ein Gelenkaußenteil mit Außenbahnen, ein Gelenkinnenteil mit Innenbahnen, drehmomentübertragende Kugeln, die in Bahnpaaren aus Außenbahnen und Innenbahnen aufgenommen sind, und einen Kugelkäfig mit Käfigfenstern, in denen die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten sind und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbierende Ebene geführt werden. Erste Außenbahnen bilden mit ersten Innenbahnen Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer ersten axialen Richtung öffnet und in denen erste Kugeln gehalten sind. Zweite Außenbahnen bilden mit zweiten Innenbahnen Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer zweiten axialen Richtung öffnet und in denen zweite Kugeln gehalten sind, wobei die Steuerwinkel als Winkel zwischen den Tangenten an die Kugelkontaktpunkte in den Bahnen definiert sind. Das Gelenkaußenteil bildet innen eine in der zweiten axialen Richtung betrachtet hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche für eine sphärische Außenfläche des Kugelkäfigs. Der Kugelkäfig bildet innen eine in der ersten axialen Richtung betrachtet hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche für eine sphärische Außenfläche des Gelenkinnenteils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgleichlauffestgelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil mit Außenbahnen, ein Gelenkinnenteil mit Innenbahnen, drehmomentübertragende Kugeln, die in Bahnpaaren aus Außenbahnen und Innenbahnen aufgenommen sind, und einen Kugelkäfig mit Käfigfenstern, in denen die Kugeln in einer ge­ meinsamen Ebene gehalten sind und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbierende Ebene geführt werden, erste Außenbahnen bilden mit ersten Innenbahnen erste Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer ersten axialen Richtung R1 öffnet und in denen erste Kugeln gehalten sind, zweite Außenbahnen bilden mit zweiten Innenbahnen zweite Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer zweiten axialen Richtung R2 öffnet und in denen zweite Kugeln gehalten sind, wobei die Steuerwinkel als Winkel zwischen den Tangenten an die Kugelberührpunkte in den Bahnen definiert sind. Gelenke mit solcherart voneinander abweichenden Steuerwinkeln der ersten Bahnpaare gegenüber den Steuerwinkeln der zweiten Bahnpaare werden von der Anmelderin als Gegenbahngelenke be­ zeichnet. Die Steuerwinkel werden hierbei durch einen Axialver­ satz der Krümmungsmittelpunkte der Außenbahnen und der Innenbah­ nen im jeweiligen Bauteil gegenüber einer durch die Mittelpunkte der Kugeln bei gestrecktem Gelenk definierten Mittelebene des Gelenks erzeugt.
Kugelgleichlauffestgelenke in Form von Gegenbahngelenken sind als solche bekannt. Bei bekannten Gelenken dieser Art ist im allgemeinen vorgesehen, daß die Außenfläche des Käfigs und/oder die Innenfläche des Käfigs zur Abstützung gegenüber dem Gelenk­ außenteil bzw. gegenüber dem Gelenkinnenteil annähernd sphärisch ausgebildet sind. Solche Gelenke sind beispielsweise in der DE 40 31 819 C1 und der DE 40 42 390 C2 beschrieben. Vor der Monta­ ge solcher Gelenke wird zunächst das Gelenkaußenteil in zwei Hälften gesprengt und diese nach der Montage mit einer Hülse zusammengehalten.
Die mechanische Fertigung sowohl des Gelenkaußenteils als auch des kugelschalenabschnittsförmigen Käfigs sind äußerst aufwen­ dig; ebenso die genannte Montage.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ge­ lenk der genannten Art bereitzustellen, welches eine verein­ fachte Art der mechanischen Fertigung und der Montage zuläßt.
Die Lösung hierfür besteht darin, daß das Gelenkaußenteil innen eine in der zweiten axialen Richtung R2 betrachtet hinterschnitt­ freie Anschlag- und Führungsfläche für eine sphärische Außen­ fläche des Kugelkäfigs bildet und daß der Kugelkäfig innen eine in der ersten axialen Richtung R1 betrachtet hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche für eine sphärische Außenfläche des Gelenkinnenteils bildet. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß der Kugelkäfig sich mittels seiner Käfigfenster in der ersten axialen Richtung R1 an den in den zweiten Außenbahnen und zweiten Innenbahnen gehaltenen zweiten Kugeln abstützt und daß das Gelenkinnenteil sich in der zweiten axialen Richtung R2 mittels seiner zweiten Innenbahnen an den in den Käfigfenstern des Kugelkäfigs axial gehaltenen zweiten Kugeln abstützt.
Besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Gelenkes bestehen da­ rin, daß der Käfig durch seine innen hinterschnittfreie Kontur fertigungstechnisch günstig herzustellen ist, z. B. durch Umfor­ men mittels eines Stempels, und daß die Führungsflächen im Ge­ lenkaußenteil für den Kugelkäfig hinterschnittfrei sind, wodurch zumindest für die Führungsfläche im Gelenkaußenteil eine verein­ fachte Form der Herstellung durch spanlose Umformung möglich ist. Sofern nach einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Teil der Bahnen hinterschnittfrei ausgebildet ist, ist es gün­ stig, diese hinterschnittfreien Bahnen im Gelenkaußenteil in gleichem Sinn anzulegen, wie die hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche für den Kugelkäfig, so daß dann ein wesentli­ cher Teil der Innenoberfläche des Gelenkaußenteils mit einem einstückigen Innenstempel durch spanlose Umformung hergestellt werden kann.
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Gelenks ermöglichen eine weitgehend vereinfachte Montage des Gelenkes, d. h. Kugelkäfig mit einer Hälfte eingesetzter Kugeln und Gelenkinnenteil können als vormontierte Gruppe in koaxialer Position in das Gelenk­ außenteil eingeschoben werden. Die genannte Hälfte eingesetzter Kugeln betrifft hierbei die in den ersten Außenbahnen und den ersten Innenbahnen gehaltenen ersten Kugeln, während zur Montage der in den zweiten Außenbahnen und den zweiten Innenbahnen ge­ haltenen zweiten Kugeln die übliche Technik der Überbeugung des Gelenkes und des einzelnen Einsetzens der zweiten Kugeln von außen in die aus dem Gelenkaußenteil heraustretenden Käfigfen­ ster notwendig ist. Nach der Montage aller Kugeln ist das Gelenk ohne weitere Zusatzmittel axial fixiert.
Bevorzugte Ausführungen werden nachstehend anhand der Zeichnun­ gen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk in einer ersten Ausführung als Scheibengelenk
  • a) im Längsschnitt durch eine Ebene durch Kugelbah­ nen
  • b) im Längsschnitt durch eine Ebene zwischen Kugel­ bahnen;
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk in einer zwei­ ten Ausführung mit einstückigem glockenförmigen Ge­ lenkaußenteil
  • a) im Längsschnitt durch eine Ebene durch Kugelbah­ nen
  • b) im Längsschnitt durch eine Ebene zwischen Kugel­ bahnen.
Die beiden Darstellungen der Fig. 1 werden nachstehend gemein­ sam beschrieben. In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Gleich­ lauffestgelenk 11 umfassend ein Gelenkaußenteil 12, ein Gelen­ kinnenteil 14, Kugeln 16 1, 16 2 und einen Kugelkäfig 17 darge­ stellt. Das Gelenk ist als Gegenbahngelenk ausgeführt, d. h. erste Kugelaußenbahnen 19 1 im Gelenkaußenteil 12 und erste Kugelinnenbahnen 20 1 im Gelenkinnenteil 14, die Kugeln 16 1 hal­ ten, verlaufen axial gegensinnig zu zweiten Kugelaußenbahnen 19 2 im Gelenkaußenteil 12 und zweiten Kugelinnenbahnen 20 2 im Gelenk­ innenteil 14, die die zweiten Kugeln 16 2 halten. Die Bahnen 19, 20 sind sämtlich als in einer axialen Richtung betrachtet hin­ terschnittfreie Bahnen ausgeführt. Die Gegenbahnformation ent­ steht dadurch, daß die Krümmungsmittelpunkte der Bahnmittelli­ nien, die parallel zu den dargestellten Bahngrundlinien ver­ laufen, in jedem der Bauteile 12, 14 über dem Umfang abwechselnd in entgegengesetzte axiale Richtung gegenüber der Gelenkmittel­ ebene versetzt sind, die durch die Mittelpunkte der Kugeln 16 bei gestrecktem Gelenk definiert ist. Im Gelenkaußenteil 12 ist eine Anschlag- und Führungsfläche 21 für die sphärische Außen­ fläche 22 des Kugelkäfigs 17 ausgebildet, die in einer zweiten axialen Richtung R2 von links nach rechts betrachtet hinter­ schnittfrei ist. Der Kugelkäfig 17 seinerseits bildet innen eine innere Anschlag- und Führungsfläche 24 für die sphärische Außen­ fläche 25 des Gelenkinnenteils 14, die in einer ersten axialen Richtung R1 von rechts nach links betrachtet hinterschnittfrei ist. Dies bedeutet, daß das Gelenkinnenteil 14 in koaxialer Position von rechts nach links in den Kugelkäfig 17 eingeschoben werden kann. Dies bedeutet weiter, daß der Kugelkäfig 17 in koaxialer Position von links in das Gelenkaußenteil eingesetzt werden kann. Wie die Form der Bahnen erkennen läßt, ist somit ein koaxiales Ineinandersetzen von Gelenkaußenteil 12, Kugelkä­ fig 17 und Gelenkinnenteil 14 bei in den Fenstern 26 1 des Kugel­ käfigs 17 gehaltenen ersten Kugeln 16 1 möglich, während die Montage der zweiten Kugeln 16 2 anschließend in bekannter Weise durch Überbeugen des Gelenkes, d. h. durch Einstellen übergroßer Beugewinkel zwischen Gelenkinnenteil 14 und Gelenkaußenteil 12 erfolgen muß, wobei die zur Aufnahme der zweiten Kugeln 16 2 vorgesehenen Fenster 26 2 vollständig aus den Bahnen des Gelenk­ außenteils austreten. Das Gelenk der gezeigten Art ist ohne weitere axiale Sicherungsmittel nach Einsetzen aller Kugeln 16 1, 16 2 axial fixiert. Das Gelenk 11 ist als Scheibengelenk ausge­ führt, dessen Gelenkaußenteil mit einem Ringflansch verschraubt werden kann.
Die beiden Darstellungen der Fig. 2 werden nachstehend gemein­ sam beschrieben. In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Gleich­ lauffestgelenk 41 umfassend ein Gelenkaußenteil 42, ein Gelenk­ innenteil 44, Kugeln 46 1, 46 2 und einen Kugelkäfig 47 darge­ stellt. Das Gelenk ist als Gegenbahngelenk ausgeführt, d. h. erste Kugelaußenbahnen 49 1 im Gelenkaußenteil 42 und erste Kugelinnenbahnen 50 1 im Gelenkinnenteil 44, die Kugeln 46 1 hal­ ten, verlaufen axial gegensinnig zu zweiten Kugelaußenbahnen 49 2 im Gelenkaußenteil 42 und zweiten Kugelinnenbahnen 50 2 im Gelenk­ innenteil 44, die die zweiten Kugeln 46 2 halten. Die Bahnen 49, 50 sind sämtlich axial betrachtet als nicht-hinterschnittfreie Bahnen ausgeführt. Die Gegenbahnformation entsteht dadurch, daß die Krümmungsmittelpunkte der Bahnmittellinien, die parallel zu den dargestellten Bahngrundlinien verlaufen, in jedem der Bau­ teile 42, 44 über dem Umfang abwechselnd in entgegengesetzte axiale Richtung gegenüber der Gelenkmittelebene versetzt sind, die durch die Mittelpunkte der Kugeln 46 bei gestrecktem Gelenk definiert ist. Im Gelenkaußenteil 42 ist eine Anschlag- und Führungsfläche 51 für die sphärische Außenfläche 52 des Kugelkä­ figs 47 ausgebildet, die in einer zweiten axialen Richtung R2 von links nach rechts betrachtet hinterschnittfrei ist. Der Kugelkä­ fig 47 seinerseits bildet innen eine innere Anschlag- und Füh­ rungsfläche 54 für die sphärische Außenfläche 55 des Gelenkin­ nenteils 14, die in einer ersten axialen Richtung R1 von rechts nach links betrachtet hinterschnittfrei ist. Dies bedeutet, daß das Gelenkinnenteil 44 in koaxialer Position von rechts nach links in den Kugelkäfig 47 eingeschoben werden kann. Dies bedeu­ tet weiter, daß der Kugelkäfig 47 in koaxialer Position von links in das Gelenkaußenteil 42 eingesetzt werden kann. Wie die Form der Bahnen erkennen läßt, ist somit ein koaxiales Inein­ andersetzen von Gelenkaußenteil 42, Kugelkäfig 47 und Gelenkin­ nenteil 44 bei gleichzeitig in den Fenstern 56 1 im Kugelkäfig 47 gehaltenen ersten Kugeln 46 1 möglich, während die Montage der zweiten Kugeln 46 2 anschließend in bekannter Weise durch Überbeu­ gen des Gelenkes, d. h. durch Einstellen übergroßer Beugewinkel zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil erfolgen muß, wobei die zur Aufnahme der zweiten Kugeln 46 2 vorgesehenen Fenster 56 2 vollständig aus den Bahnen des Gelenkaußenteils 44 austreten. Das Gelenk der gezeigten Art ist ohne weitere axiale Sicherungs­ mittel nach Einsetzen aller Kugeln 46 1, 46 2 axial fixiert. Das Gelenkaußenteil 44 weist einen einstückig angeformten Boden 57 mit Wellenzapfen 58 auf.
Bezugszeichenliste
11
,
41
Gelenk
12
,
42
Gelenkaußenteil
13
,
43
-
14
,
44
Gelenkinnenteil
15
,
45
-
16
,
46
Kugel
17
,
47
Kugelkäfig
18
,
48
-
19
,
49
Außenbahnen
20
,
50
Innenbahnen
21
,
51
Anschlag- und Führungsfläche (
12
,
42
)
22
,
52
Außenfläche (
17
,
47
)
23
,
53
-
24
,
54
Anschlag- und Führungsfläche (
17
,
47
)
25
,
55
Außenfläche (
14
,
44
)
26
,
56
Käfigfenster
57
Boden
58
Wellenzapfen

Claims (8)

1. Kugelgleichlauffestgelenk (11, 41) in Form eines Gegenbahn­ gelenkes, umfassend ein Gelenkaußenteil (12, 42) mit Außen­ bahnen, ein Gelenkinnenteil (14, 44) mit Innenbahnen, dreh­ momentübertragende Kugeln (16, 46), die in Bahnpaaren aus Außenbahnen und Innenbahnen aufgenommen sind, und einen Kugelkäfig (17, 47) mit Käfigfenstern (26, 56), in denen die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten sind und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbierende Ebene geführt wer­ den,
erste Außenbahnen (19 1, 49 1) bilden mit ersten Innenbahnen (20 1, 50 1) erste Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer ersten axialen Richtung R1 öffnet und in denen erste Kugeln (16 1, 46 1) gehalten sind,
zweite Außenbahnen (19 2, 49 2) bilden mit zweiten Innenbahnen (20 2, 50 2) zweite Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer zweiten axialen Richtung R2 öffnet und in denen zwei­ te Kugeln (16 2, 46 2) gehalten sind, wobei die Steuerwinkel als Winkel zwischen den Tangenten an die Kugelkontaktpunkte in den Bahnen definiert sind,
das Gelenkaußenteil (12, 42) bildet innen eine in der zweiten axialen Richtung R2 betrachtet hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche (21, 51) für eine sphärische Außenfläche (22, 52) des Kugelkäfigs (17, 47),
der Kugelkäfig (17, 47) bildet innen eine in der ersten axialen Richtung R1 betrachtet hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche (24, 54) für eine sphärische Außenfläche (25, 55) des Gelenkinnenteils (14, 44).
2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kugelkäfig (17, 47) in der ersten axialen Richtung mittels seiner Käfigfenster (26, 56) an den in den zweiten Außenbahnen (19 2, 49 2) und zweiten Innenbahnen (20 2, 50 2) gehaltenen zweiten Kugeln (16 2, 46 2) abstützt.
3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gelenkinnenteil (14, 44) in der zweiten axia­ len Richtung R2 mittels seiner zweiten Innenbahnen (20 2, 50 2) an den in den Käfigfenstern (26, 56) des Kugelkäfigs (17, 47) axial gehaltenen zweiten Kugeln (16 2, 46 2) ab­ stützt.
4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Bahnen (19, 20) in ihrem jeweiligen Bauteil als hinterschnittfreie Bahnen ausgebildet sind (UF-Gelenk). (Fig. 1)
5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilanzahl von hinterschnittfreien Bahnen, ins­ besondere ersten Außenbahnen und ersten Innenbahnen, und eine Teilanzahl von nicht-hinterschnittfreien Bahnen, ins­ besondere zweiten Außenbahnen und zweiten Innenbahnen, in Kombination vorgesehen sind.
6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Bahnen (49, 50) in ihrem jeweiligen Bauteil als nicht-hinterschnittfreie Bahnen ausgebildet sind (Rzeppa-Gelenk). (Fig. 2)
7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk als Scheibengelenk mit beidseitig offenem Gelenkaußenteil (12) ausgeführt ist. (Fig. 1)
8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk mit einem einseitig durch einen einstückig angeformten Gelenkboden (57) gebildeten Gelenkaußenteil (42) ausgebildet ist. (Fig. 2)
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