DE10130859A1

DE10130859A1 - Kugelgleichlauffestgelenk mit mehrteiligem Gelenkaussenteil

Info

Publication number: DE10130859A1
Application number: DE10130859A
Authority: DE
Inventors: Orkan Eryilmaz; Wolfgang Hildebrandt; Thomas Weckerling
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: WO2003002882A1; DE10130859B4; US20040157669A1; JP2004521295A; US7070508B2

Abstract

Kugelgleichlauffestgelenk 11 mit einer Längsachse A, umfassend ein Gelenkaußenteil 12 mit einem Ringkörper 13 und einem davon separat hergestellten Gelenkboden 14, der mit dem Ringkörper 13 verbunden ist, ein Gelenkinnenteil 23, das sich axial zumindest mittelbar am Gelenkboden 14 des Gelenkaußenteils 12 abstützt, jeweils in durch die Längsachse A verlaufenden Ebenen liegende erste Kugelbahnen 22 im Gelenkaußenteil 12 und zweite Kugelbahnen 25 im Gelenkinnenteil 23 mit gekrümmten Mittellinien, Kugeln 16, die in Paaren voneinander zugeordneten ersten Kugelbahnen 22 und zweiten Kugelbahnen 25 laufen, und einen Käfig 17, der umfangsverteilte Käfigfenster 18 zur Aufnahme von Kugeln 16 aufweist und diese in einer gemeinsamen Ebene hält. Der Käfig 17 ist in einer Innenfläche im Gelenkaußenteil 12 axial in beiden Richtungen formschlüssig gehalten. Das Gelenkinnenteil 23 ist in einer ersten axialen Richtung zum Gelenkboden 14 hin unmittelbar abstützungsfrei gegenüber dem Käfig 17. Das Gelenkinnenteil 23 stützt sich in einer zweiten axialen Richtung zur Gelenköffnung 26 mittelbar ausschließlich über den Käfig 17 am Gelenkaußenteil 12 ab. Das Gelenkinnenteil 23 ist im Querschnitt kleiner als eine Bodenöffnung im Ringkörper 13 für den Gelenkboden 14. Der gelenkboden 14 ist in der Bodenöffnung im Ringkörper 13 festgesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgleichlauffestgelenk mit einer Längsachse, umfassend

- ein Gelenkaußenteil mit einem Ringkörper und einem davon separat hergestellten Gelenkboden, der mit dem Ringkörper verbunden ist,
- ein Gelenkinnenteil, das sich axial zumindest mittelbar am Gelenkboden des Gelenkaußenteils abstützt,
- jeweils in durch die Längsachse A verlaufenden Ebenen liegende erste Kugelbahnen im Gelenkaußenteil und zweite Kugelbahnen im Gelenkinnenteil mit gekrümmten Mittellinien,
- Kugeln, die in Paaren von einander zugeordneten ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen laufen,
- einen Käfig, der umfangsverteilte Käfigfenster zur Aufnahme von Kugeln aufweist und diese in einer gemeinsamen Ebene hält.

Festgelenke dieser Art sind im weiteren Sinne als Rzeppa- Festgelenke (RF-Gelenke) bekannt. Sie schließen im Sinne der vorliegenden Erfindung speziell Angular-Contact-Gelenke (AC- Gelenke) und Undercutfree-Gelenke (UF-Gelenke) ein. Diese Gelenke erfüllen jeweils die allgemeine Gesetzmäßigkeit von Kugelgleich-laufgelenken, nach denen die gekrümmten Mittellinien der ersten Kugelbahnen und der zweiten der ersten Kugelbahnen und der zweiten Kugelbahnen symmetrisch zueinander verlaufen, wobei als Symmetriebene die Ebene der Kugelmittelpunkte bzw. die winkelhalbierende Ebene zwischen einer Längsachse des Gelenkaußenteils und einer Längsachse des Gelenkinnenteils in Erscheinung tritt. Gelenke dieser Art haben die Eigenheit, daß sich unter Drehmoment resultierende Axialkräfte zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil aufbauen, die das Gelenkinnenteil ins Innere des Gelenkaußenteils drängen. Diese Kräfte müssen vom Kugelkäfig aufgefangen werden, der dadurch sehr hoch belastet ist.
Aus der DE 42 28 482 A1 ist es bereits bekannt, UF-Gelenke so auszuführen, daß sich das Gelenkinnenteil unmittelbar oder mittelbar am Gelenkboden des Gelenkaußenteils abstützt.
Aus der DE 42 30 639 A1 ist es bereits bekannt, UF-Gelenke mit einem als separates Bauteil ausgebildeten Gelenkboden auszuführen, an dem sich das Gelenkinnenteil unmittelbar oder mittelbar abstützt.
In beiden Fällen erfolgt die Gelenkmontage vollständig von der Öffnungsseite des Gelenkaußenteils her, durch die Käfig, Kugeln und Gelenkinnenteil eingeführt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kugelgleichlauffestgelenke der genannten Art kostengünstig herzustellen und mit verbesserten Eigenschaften auszustatten. Die Lösung hierfür liegt in Kugelgleichlaufgelenken der eingangs genannten Art mit den Merkmalen

- der Käfig ist in einer Innenfläche im Gelenkaußenteil axial in beiden Richtungen formschlüssig gehalten,
- das Gelenkinnenteil ist in einer ersten axialen Richtung zum Gelenkboden hin unmittelbar abstützungsfrei gegenüber dem Käfig,
- das Gelenkinnenteil stützt sich in einer zweiten axialen Richtung zur Gelenköffnung mittelbar ausschließlich über den Käfig am Gelenkaußenteil ab,
- das Gelenkinnenteil ist im Querschnitt kleiner als eine Bodenöffnung im Ringkörper für den Gelenkboden,
- der Gelenkboden ist in der Bodenöffnung im Ringkörper axial festgesetzt.

Mit dieser konstruktiven Lösung ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage eines Gelenks mit den vorgenannten Merkmalen mit den folgenden Montageschritten verbunden

- der Kugelkäfig wird von der Gelenköffnung des Gelenks her in den Ringkörper eingesetzt,
- die Kugeln werden vom Inneren des Kugelkäfigs aus in die Käfigfenster eingeführt,
- das Gelenkinnenteil wird durch die für den Gelenkboden vorgesehene Bodenöffnung in den Ringkörper eingeführt,
- gegebenenfalls wird ein Zwischenelement durch die Bodenöffnung in den Ringkörper eingesetzt und in Anlage mit dem Gelenkinnenteil gebracht,
- der Gelenkboden wird in den Ringkörper eingesetzt, gegebenenfalls mit dem Zusatzelement oder unmittelbar mit dem Gelenkinnenteil in Anschlag gebracht wird
- der Gelenkboden wird im Ringkörper festgelegt.

Nach diesem Verfahren kann nach dem Erreichen der genannten Anschlagposition der Gelenkboden spielfrei zum Zusatzelement bzw. zum Gelenkinnenteil im Ringkörper festgesetzt werden oder zunächst um einen definierten Betrag axial zurückgezogen und dann im Ringkörper festgesetzt werden, um ein definiertes Spiel im Gelenk zu erzeugen.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die auf Seiten der Gelenköffnung liegende Innenöffnung des Käfigs kleiner ist als das Gelenkinnenteil im Querschnitt. Hierdurch erhält der Käfig eine höhere Festigkeit auf seiner durch Kugelkräfte belasteten Hälfte an der Gelenköffnung.
Charakteristisch ist hierbei, daß das Gelenkaußenteil aus zwei separaten Bauteilen, nämlich dem Ringkörper und dem Gelenkboden gefügt ist, wobei jedes für sich mit geringerem Umformgrad darstellbar ist, als ein einstückiges glockenförmiges Gelenkaußenteil. Infolge dieser Bauweise kann eine Montage durchgeführt werden, bei der das Gelenkinnenteil in koaxialer Ausrichtung zum Gelenkaußenteil durch die für den Gelenkboden vorgesehene Bodenöffnung im Ringkörper eingeführt wird. Hieraus ergibt sich eine zumindest mittelbare axiale Abstützung des Gelenkinnenteils am Gelenkboden (Gelenkinneren) nach innen, die mit einer mittelbaren axialen Abstützung des Gelenkinnenteils über den Kugelkäfig am Gelenkaußenteil (zur Gelenköffnung) einhergeht. Innerhalb dieser genannten Abstützung kann auch ein definiertes Spiel vorgesehen sein. Der Kugelkäfig wird hierbei stark entlastet, insbesondere wird er frei von Zugkräften gehalten. Durch die genannte Art der Abstützung wird eine axiale Verbauung mit geringen Toleranzen möglich, da die axiale Positionierung der Gelenkteile relativ zueinander durch die relativ genau zu fertigenden sphärischen Flächen zwischen Gelenkinnenteil und Käfig und zwischen Käfig und Gelenkaußenteil bestimmt wird, während die Kugeln freigestellt sind; anders als bei einer Abstützung gemäß der älteren Patentanmeldung 199 63 653.2 der Anmelderin, bei der die Verbauung der Gelenkteile relativ zueinander durch die Anlage der Kugeln in den Kugelrillen mitbestimmt wird, deren Herstellung wesentlich stärker toleranzbehaftet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung kann der Gelenkboden in dem Ringkörper des Gelenkaußenteils zentriert sein. Hierfür können beispielsweise am Gelenkboden und am Ringkörper ineinander greifende Wellenverzahnungen vorgesehen sein, die ineinandergesetzt werden, wobei eine axiale Fixierung beispielsweise durch eine Umbördelung am Ringkörper erfolgt. Es ist auch möglich, eine gehärtete Wellenverzahnung an einem der beiden Teile in das zuvor unbearbeitete Gegenstück einzupressen und danach die axiale Sicherung vorzunehmen.
Hierbei kann vorgesehen sein, daß zwischen dem Gelenkboden und dem Gelenkinnenteil eine Stützscheibe einliegt, die eine innenkugelige Ring- oder Kalottenfläche bildet, in der sich das Gelenkinnenteil mit einer Kugelfläche abstützt, oder daß zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkboden eine Endkappe einliegt, die eine Kugelfläche bildet, die sich an einer innenkugeligen Ring- oder Kalottenfläche des Gelenkbodens abstützt. Sofern die Stützscheibe gegenüber dem Gelenkboden oder die Endkappe gegenüber dem Glenkinnenteil radial verschiebbar sind, eine Möglichkeit zur freien radialen Einstellung des Gelenkinnenteil zum Gelenkboden gegeben ist.
Nach einer abweichenden Ausgestaltung kann während der Montage zunächst eine radiale Verstellbarkeit des Gelenkbodens gegenüber dem Gelenkinnenteil vorgesehen sein, wobei sich der Gelenkboden auf dem Gelenkinnenteil zentrieren kann und danach die Festsetzung des Gelenkbodens gegenüber dem Ringkörper erfolgt, insbesondere durch Verschweißen der beiden Teile.
Der Kugelkäfig kann zum Gelenkboden eine zum Teil innenzylindrische Innenfläche haben und auf Seiten der Gelenköffnung eine Innenfläche haben, die im Sinne einer Wandverstärkung des Käfigs nach innen eingezogen ist und eine axiale Abstützfunktion für das Gelenkinnenteil übernimmt.
Zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkboden bzw. den entsprechenden Zwischen- oder Einsatzkörpern kann zum Spielausgleich ein Federelement vorgesehen sein. Die gleiche Funktion kann durch eine höhere Elastizität der genannten Stützscheibe bzw. der genannten Endkappe bewirkt werden.
Durch die vorgegebene Montageart kann das Gelenkinnenteil nahtlos einstückig mit der anschließenden Welle ausgeführt werden, da aufgrund der Axialmontage Beugebewegungen wärend der Montage, die durch die Welle behindert werden könnten entfallen. Die Teilezahl kann hierdurch reduziert werden. Das Gelenkinnenteil kann durch Anstauchen der Welle gebildet werden.
In ähnlicher Weise kann der Gelenkboden einstückig mit einem angeformten Wellenzapfen ausgeführt werden. Dieser Zapfen kann als Vollzapfen oder als Hohlzapfen ausgebildet werden.
Das erfindungsgemäße Gelenk zeichnet sich durch folgende Vorteile aus.
Das Gelenk weist eine axial bestimmte Verbauung auf, mit der Spiele und Toleranzen bei der Montage ausgeglichen werden können, d. h. sie sind am fertig montierten Gelenk eliminiert. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Hartbearbeitung der Kugelbahnen vollständig entfallen und gleichzeitig auf ein Klassieren von Gelenkbauteilen zur Reduzierung der Spiele verzichtet werden.
Die Käfigfenster können in Umfangsrichtung sehr kurz ausgeführt werden, da eine Überlänge wie sie beim Überbeugen des Gelenks zur Montage der Kugeln notwendig ist, nicht erforderlich wird. Die Festigkeit des Käfigs wird somit gesteigert.
Eine Anpassung an unterschiedliche Einbaubedingungen des Gelenks kann durch Auswahl des Gelenkbodens mit angeformten Wellenzapfen bei Beibehaltung der übrigen Gelenkkomponenten in unveränderter Form erfolgen. Hierdurch reduziert sich die Teilevielfalt innerhalb eines Gesamtprogrammes.
Durch die separate Herstellung von Ringkörper und Gelenkboden mit angeformtem Wellenzapfen können neue Fertigungsverfahren in der Fertigung des Gelenkaußenteils am Ringkörper eingesetzt werden, wie Blechumformung eines geschweißten Ringkörpers, Blechumformung eines nahtlosen Rohrkörpers, spanende Bearbeitung aus einem ringförmigen Rohteil und anderes.
Durch die separate Herstellung von Ringkörper und Gelenkboden mit angeformtem Wellenzapfen können für diese Komponenten unterschiedliche, der jeweiligen Beanspruchung angepaßte Werkstoffe und Wärmebehandlungsverfahren vorgesehen werden, z. B. Verwendung eines einsatzgehärteten Ringkörpers in Verbindung mit einem induktivgehärteten Wellenzapfen oder einem aus vergütetem Material bestehenden Wellenzapfen.
Die Länge des Kugelkäfigs von der Mitte aus betrachtet zum Gelenkboden hin kann erheblich reduziert werden, da das Gelenkinnenteil in Richtung zum Gelenkboden axial abstützungsfrei gegenüber dem Kugelkäfig ist.
Eine mechanische Hartbearbeitung des innenzylindrischen Teils der Käfiginnenfläche kann entfallen, da dem Kugelkäfig in diesem Bereich lastfrei ist. Gegebenenfalls kann auf eine Härtung der genannten zum Gelenkboden hingelegenen Hälfte des Kugelkäfigs ganz verzichtet werden oder es kann gegebenenfalls der Kugelkäfig in seiner Käfigquerschnittsfläche erheblich schwächer ausgelegt werden, da eine günstigere Käfigbeanspruchung, insbesondere ein Wegfall der Zugbeanspruchung in den Käfigstegen vorliegt.
Der Umschlingungswinkel des Kugelkäfigs durch das Gelenkaußenteil kann auf der Seite der Gelenköffnung reduziert werden, d. h. das Gelenkaußenteil kann gekürzt werden, da die Käfigbelastung wie vorher angegeben wesentlich günstiger ausfällt und eine verminderte Abstützung des Kugelkäfigs durch die Führungsfläche hingenommen werden kann. Dies ermöglicht eine Vergrößerung des Gelenkbeugewinkels oder eine Vergrößerung des Wellendurchmessers.
Die Reibung zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkboden im Bereich der gegenseitigen axialen Abstützung kann durch Verwendung von gut gleitfähigen Mitteln reduziert werden, z. B. durch reibungsarme Beschichtung des Gelenkinnenteils oder durch Bestückung mit einem reibungsmindernden Zusatzelement zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkboden, z. B. aus Sintermetall.
Eine Wärmebehandlung des Gelenkbodens auf der Innenseite kann entfallen, wenn ein hartes verschleißfestes Zusatzelement im Gelenkboden eingesetzt wird. Durch die direkte axiale Abstützung des Gelenkinnenteiles am Gelenkboden können die Wirkungsgradverluste reduziert werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer ersten Ausführung;
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer zweiten Ausführung;
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer dritten Ausführung;
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer vierten Ausführung;
Fig. 5 zeigt die Darstellung der Kräfteeinleitung an einem erfindungsgemäßen Gelenk

a) am Gelenkinnenteil
b) am Kugelkäfig
c) am Gelenkaußenteil.

Die Fig. 1 bis 4 werden nachstehend, soweit sie konstruktiv übereinstimmen, zunächst gemeinsam beschrieben.
In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils ein erfindungsgemäßes Gleichlauffestgelenk 11 mit axial hinterschnittfreien Bahnen, also ein UF-Gelenk (undercut free) dargestellt. Dieses Gelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil 12, das aus einem Bahnen bildenden Ringkörper 13 und einem Gelenkboden 14 zusammengesetzt ist. Am Gelenkboden 14 ist einstückig ein Wellenzapfen 15 angeformt. Die Achse des Gelenkaußenteils ist mit A1 bezeichnet. Innerhalb des Gelenkaußenteils 12 sitzt ein Gelenkinnenteil 23 ein, das einstückig mit einer Welle 24 verbunden ist. Die Achse des Gelenkinnenteils ist mit A2 bezeichnet. Bei Abbeugung des Gelenkes bilden die Achsen A1, A2 einen Beugewinkel im Gelenkmittelpunkt M. Im Gelenkaußenteil 12 sind erste Kugelbahnen 22 ausgeführt, im Gelenkinnenteil 23 zweite Kugelbahnen 25. In den Paaren von 22, 25 Kugelbahnen ist jeweils eine der Kugeln 16 geführt, die von einem Kugelkäfig 17 in umfangsverteilten Käfigfenstern 18 aufgenommen sind. Den offenen Zwischenraum zwischen dem Gelenkaußenteil 12 und der Welle 24 überbrückt ein Faltenbalg 19, der mit Spannbändern 20, 21 auf den genannten Teilen festgelegt ist. Der Ringkörper 13 des Gelenkaußenteils 12 verfügt über eine innenkugelige Führungsfläche 31, die von den ersten Kugelbahnen 22 unterbrochen ist und in der der Kugelkäfig 17 mit einer außenkugeligen Außenfläche 32 geführt ist. Hiermit ist eine relative axiale Abstützung zwischen dem Gelenkaußenteil 12 und dem Kugelkäfig 17 gegeben. Der Kugelkäfig 17 verfügt zumindest ab der Mittelebene über eine rein zylindrische Innenfläche 33, innerhalb derer die im wesentlichen sphärische Außenfläche 34 des Gelenkinnenteils 23 axial unabgestützt verschiebbar ist. An diese schließt sich eine nach innen eingezogene Innenfläche 39 nach links an, an der sich das Gelenkinnenteil 23 axial nach links abstützt. Die Wandstärke des Käfigs ist hier erhöht. Das Gelenkaußenteil 13 hat im Bereich des Gelenkbodens 14 eine unmittelbar in diesem oder in einem Zwischenelement ausgeformte innenkugelige Anlagefläche 35. Mit dieser wirkt eine kugelige Anlagefläche 36 am Gelenkinnenteil 23 zusammen, die unmittelbar an diesem oder an einem mit diesem verbundenen Zusatzelement ausgeführt ist. Die zusammenfallenden Achsen A₁ und A₂ bilden die Längsachse A des gestreckten Gelenks.
In Fig. 1 ist sowohl die Abstützfläche 35 unmittelbar im Gelenkboden 14 ausgeformt als auch die Anlagefläche 36 unmittelbar am Gelenkinnenteil 23 ausgebildet. Ringkörper 13 und Gelenkboden 14 sind über eine Schweißnaht 37 miteinander verbunden. Vor der Herstellung der Schweißnaht 37 ist der Gelenkboden 14 axial relativ zum Ringkörper 13 verschiebbar und ebenfalls radial gegenüber diesem verlagerbar, so daß eine Möglichkeit zur Zentrierung der Abstützfläche 35 gegenüber dem Gelenkinnenteil 23 vor dem Herstellen der Schweißnaht 37 gegeben ist.
In Fig. 2 ist abweichend von Fig. 1 die Verbindung zwischen Ringkörper 13 und Gelenkboden 14 durch ineinandergreifende Wellenverzahnungen 38 sowie eine am Ringkörper 13 ausgebildete den Gelenkboden 14 übergreifende Bördelung 39 hergestellt. Die übrigen Merkmale sind in Übereinstimmung mit Fig. 1.
In Fig. 3 ist abweichend von Fig. 1 am Gelenkinnenteil 23 eine Endkappe 42 aus einem gut gleitfähigen Werkstoff angesetzt, an dem die kugelige Anlagefläche 36 unmittelbar ausgeführt ist. Die Endkappe 42 kann gegenüber dem Gelenkinnenteil 23 radial verschiebbar sein. Die Endkappe kann zugleich aus einem höher elastischen Material bestehen, so daß sie zugleich als Federelement zum Spiel- und Verschleißausgleich wirkt. Die übrigen Einzelheiten stimmen vollkommen mit denen in Fig. 1 überein.
In Fig. 4 ist abweichend von Fig. 1 in den Gelenkboden 14 eine aus gut gleitfähigem Material bestehende Stützscheibe 40 eingesetzt, in der die Abstützfläche 35 unmittelbar ausgebildet ist. Die Stützscheibe 40 ist in einer Ausdrehung 41 im Gelenkboden 14 radial verlagerbar, so daß eine zweite Möglichkeit zur Zentrierung der Abstützfläche 35 gegenüber dem Gelenkinnenteil 23 gegeben ist. Auch die Stützscheibe 40 kann zugleich aus einem höher elastischem Material bestehen, so daß sie zugleich als Federelement zum Spiel- und Verschleißausgleich wirkt. Die übrigen Einzelheiten stimmen vollkommen mit denen in Fig. 1 überein.
Anhand von Fig. 5 soll zunächst die Montagereihenfolge des Gelenks 11 nochmals erläutert werden. Die Ausführung des Gelenks nach Fig. 5 enspricht vollständig der des Gelenks nach Fig. 1, so daß die gleiche Bezeichnung der Teile gewählt ist. Vor Beginn der Montage sind der Ringkörper 13 und der Gelenkboden 14 voneinander getrennt. Die Montage geht vom Ringkörper 13 aus. In diesen wird der Kugelkäfig 17 eingeführt; dies kann in koaxialer Stellung der Teile zueinander erfolgen, wobei die Bereiche der Führungsfläche 31 zwischen den ersten Kugelbahnen 22 in die Ausschnitte der Käfigfenster 18 eingreifen und der Kugelkäfig 17 nach dem Einführen um einen halben Bahnabstand verdreht wird. Danach werden die Kugeln 16, insbesondere von der größeren Öffnungsseite des Ringkörpers 13 her und aus dem Inneren des Kugelkäfigs 17 heraus in die Käfigfenster 18 und die ensprechenden ersten Kugelbahnen 22 eingeführt. Hiernach wird von der kleineren Öffnungsseite des Ringkörpers 13 aus das Gelenkinnenteil 23 mit der einstückigen angeformten Welle 24 koaxial in die vormontierte Einheit aus Ringkörper 13, Kugeln 16 und Kugelkäfig 17 eingesetzt, so daß die Kugeln 16 in die inneren Kugelbahnen 25 eingreifen. Das Gelenkinnenteil 23 wird hierbei in Richtung der Gelenköffnung 26 verschoben, bis die Kugelbahnen 25 mit den Kugeln 16 und die Kugeln 16 mit den äußeren Flächen innerhalb der Käfigfenster 18 in Kontakt sind. Hierbei stützt sich der Kugelkäfig 17 in der innenkugeligen Führungsfläche 31 axial ab. Anschließend wird der Gelenkboden 14 mit angeformten Wellenzapfen 15 in den Ringkörper 13 eingeführt und mit dem Gelenkinnenteil 23 in Anschlag gebracht.
Hiernach und in dieser Stellung oder nach einem geringem Zurücknehmen des Gelenkbodens 14 um ein vorgesehenes axiales Gelenkspiel wird der Gelenkboden 14 mit dem Ringkörper 13 in der gezeigten Weise verschweißt.
In Darstellung a) sind die auf das Gelenkinnenteil von außen einwirkenden Kräfte mit Pfeilen bezeichnet, der Kraftfluß im Gelenkinnenteil 23 ist mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Hieraus ergibt sich, daß das Gelenkinnenteil 23 sich zum Gelenkboden 14 hin in der ersten axialen Richtung am Gelenkboden 14 abstützt und in der entgegengesetzten zweiten axialen Richtung zur Gelenköffnung 26 hin an den Kugeln 16 abstützt.
In der Darstellung b) sind die auf den Kugelkäfig 17 von außen einwirkenden Kräften mit Pfeilen dargestellt, nämlich die von den Kugeln 16 an der außenliegenden Begrenzung der Käfigfenster 18 ausgeübten Kräfte und die von der inneren Führungsfläche 31 im Ringkörper 13 auf die Außenfläche 32 ausgeübten Kräfte mit entgegengesetzter Axialkomponente.
In Darstellung c) sind die auf das Gelenkaußenteil 12 ausgeübten Kräfte mit Pfeilen dargestellt, nämlich die vom Gelenkinnenteil 23 auf den Gelenkboden 14, die vom Kugelkäfig 17 auf die innere Führungsfläche 31 und die von den Kugeln 16 auf die ersten Kugelbahnen 22 ausgeübten Kräfte. Der innere Kraftfluß zwischen diesen Kräften im Gelenkaußenteil 12 ist durch eine gestrichelte Linie gezeigt.
Allen drei Darstellungen liegt die Annahme einer normalen Drehmomentbelastung des Gelenks zugrunde. Hierbei üben die Kugelbahnen aufgrund ihrer Form auf die Kugeln eine nach links gerichtete resultierende Kraft aus, wodurch bei fest angenommenem Gelenkaußenteil auf das Gelenkinnenteil eine nach rechts gerichtete resultierende Kraft bewirkt wird, so daß sich das Gelenkinnenteil am Boden des Gelenkaußenteils abstützt. Bezugszeichenliste 11 Kugelgleichlauffestgelenk
12 Gelenkaußenteil
13 Ringkörper
14 Gelenkboden
15 Wellenzapfen
16 Kugel
17 Kugelkäfig
18 Käfigfenster
19 Faltenbalg
20 Spannband
21 Spannband
22 erste Kugelbahn
23 Gelenkinnenteil
24 Welle
25 zweite Kugelbahn
26 Gelenköffnung
31 Führungsfläche (innenkugelig)
32 Außenfläche (außenkugelig)
33 Innenfläche (zylindrisch)
34 Außenfläche (sphärisch)
35 Abstützfläche (innenkugelig)
36 Anlagefläche (außenkugelig)
37 Innenfläche (eingezogen)
38 Wellenverzahnung
39 Bördelung
40 Stützscheibe
41 Ausdrehung
42 Endkappe
43 Schweißnaht

Claims

1. Kugelgleichlauffestgelenk (11) mit einer Längsachse A, umfassend
ein Gelenkaußenteil (12) mit einem Ringkörper (13) und einem davon separat hergestellten Gelenkboden (14), der mit dem Ringkörper (13) verbunden ist,
ein Gelenkinnenteil (23), das sich axial zumindest mittelbar am Gelenkboden (14) des Gelenkaußenteils (12) abstützt,
jeweils in durch die Längsachse A verlaufenden Ebenen liegende erste Kugelbahnen (22) im Gelenkaußenteil (12) und zweite Kugelbahnen (25) im Gelenkinnenteil (23) mit gekrümmten Mittellinien,
Kugeln (16), die in Paaren von einander zugeordneten ersten Kugelbahnen (22) und zweiten Kugelbahnen (25) laufen,
einen Käfig (17), der umfangsverteilte Käfigfenster (18) zur Aufnahme von Kugeln (16) aufweist und diese in einer gemeinsamen Ebene hält,
der Käfig (17) ist in einer Innenfläche im Gelenkaußenteil (12) axial in beiden Richtungen formschlüssig gehalten,
das Gelenkinnenteil (23) ist in einer ersten axialen Richtung zum Gelenkboden (14) hin unmittelbar abstützungsfrei gegenüber dem Käfig (17),
das Gelenkinnenteil (23) stützt sich in einer zweiten axialen Richtung zur Gelenköffnung (26) mittelbar ausschließlich über den Käfig (17) am Gelenkaußenteil (12) ab,
das Gelenkinnenteil (23) ist im Querschnitt kleiner als eine Bodenöffnung im Ringkörper (13) für den Gelenkboden (14),
der Gelenkboden (14) ist in der Bodenöffnung im Ringkörper (13) festgesetzt.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Seiten der Gelenköffnung (26) liegende Innenöffnung des Käfigs (17) kleiner ist als das Gelenkinnenteil (23) im Querschnitt.

3. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gelenkboden (14) und dem Gelenkinnenteil (23) eine Stützscheibe (40) einliegt, die eine innenkugelige Ring- oder Kalottenfläche (35) bildet, in der sich das Gelenkinnenteil (23) mit einer Kugelfläche (36) abstützt.

4. Gelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (40) radial zur Längsachse A im Gelenkboden (14) verschiebbar ist.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkboden (14) vor der Montage Radialspiel gegenüber dem Ringkörper (13) aufweist und auf dem Gelenkinnenteil (23) zentriert im Ringkörper (13) festgesetzt ist.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkboden (14) im Ringkörper (13) eingeschweißt ist.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkboden (14) im Ringkörper (13) mittels ineinandergreifender Wellenverzahnungen (38) zentriert ist.

8. Gelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkboden (14) mittels einer Umbördelung (39) am Ringkörper (13) axial gegenüber diesem fixiert ist.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gelenkinnenteil (23) mit einer unmittelbar an diesem ausgeführten Kugelfläche (36) an einer innenkugeligen Ring- oder Kalottenfläche (35) des Gelenkbodens (14) abstützt.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gelenkinnenteil (23) und dem Gelenkboden (14) eine Endkappe (42) einliegt, die eine Kugelfläche (36) bildet, die sich an einer innenkugeligen Ring- oder Kalottenfläche (35) des Gelenkbodens (14) abstützt.

11. Gelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe (42) radial zur Längsachse A gegenüber dem Gelenkinnenteil (23) verschiebbar ist.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (17) zum Gelenkboden (14) hin eine innenzylindrische Innenfläche (33) hat, und auf Seiten der Gelenköffnung (26) eine Innenfläche (37) hat, die im Sinne einer Wandverdickung des Kugelkäfigs (17) nach innen eingezogen ist.

13. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zapfen (15) einstückig mit dem Gelenkboden (14) verbunden ist.

14. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle (24) einstückig mit dem Gelenkinnenteil (23) verbunden ist.

15. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gelenkboden (14) und Gelenkinnenteil (23) axiale Federmittel (40, 42) wirksam sind.

16. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flächen im Bereich der gegenseitigen axialen Abstützung von Gelenkinnenteil (23) und Gelenkboden (14) ein reibungsminderndes Element (40, 42) eingesetzt ist.

17. Verfahren zur Montage eines Gelenkes nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit den folgenden Montageschritten,

- der Kugelkäfig (17) wird von der Gelenköffnung (2 G) des Gelenks her in den Ringkörper (13) eingesetzt,

- die Kugeln (16) werden vom Inneren des Kugelkäfigs (17) aus in die Käfigfenster (18) eingeführt,

- das Gelenkinnenteil (23) wird durch die für den Gelenkboden (14) vorgesehene Bodenöffnung in den Ringkörper (13) eingeführt,

- ein Zusatzelement (42) wird durch die Bodenöffnung in den Ringkörper (13) eingesetzt und in Anlage mit dem Gelenkinnenteil (23) gebracht,

- der Gelenkboden (14) wird in den Ringkörper (13) eingesetzt, mit dem Zusatzelement (42) in Anschlag gebracht und im Ringkörper (13) festgelegt.

18. Verfahren zur Montage eines Gelenkes nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit den folgenden Montageschritten,

- der Kugelkäfig (17) wird von der Gelenköffnung (26) des Gelenks her in den Ringkörper (13) eingesetzt,

- der Gelenkboden (14) wird in den Ringkörper (13) eingesetzt, mit dem Zusatzelement (42) in Anschlag gebracht, um ein definiertes Axialspiel zurückgezogen und im Ringkörper (13) festgelegt.

19. Verfahren zur Montage eines Gelenkes nach einem dar Ansprüche 1 bis 16 mit den folgenden Montageschritten,

- der Gelenkboden (14) wird in den Ringkörper (13) eingesetzt, mit dem Gelenkinnenteil (23) in Anschlag gebracht und im Ringkörper (13) festgelegt.

20. Verfahren zur Montage eines Gelenkes nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit den folgenden Montageschritten,

- der Gelenkboden (14) wird in den Ringkörper (13) eingesetzt, mit dem Gelenkinnenteil (23) in Anschlag gebracht, um ein definiertes Axialspiel zurückgezogen und im Ringkörper (13) festgelegt.