DE102008044657A1

DE102008044657A1 - Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE102008044657A1
Application number: DE102008044657A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Cremerius
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: WO2010022761A1; DE102008044657B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk, umfassend mehrere über den Umfang verteilte Kugelbahnen 4 zur Aufnahme drehmomentübertragender Kugeln 23 und mehrere über den Umfang verteilte erste und zweite Stege 3', 3'', die jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Kugelbahnen 4 gebildet sind, wobei die ersten Stege 3' eine einhüllende Kugelfläche K des Gelenkinnenteils 2 mit einem Durchmesser D definieren, und wobei die zweiten Stege 3'' jeweils über ihre gesamte axiale Länge L von der einhüllenden Kugelfläche K des Gelenkinnenteils 2 nach innen beabstandet sind. Die Erfindung betrifft weiter ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem solchen Gelenkinnenteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk mit mehreren umfangsverteilten Kugelbahnen zum Führen von drehmomentübertragenden Kugeln. Die Erfindung betrifft ferner ein Gleichlaufdrehgelenk, das neben einem solchen Gelenkinnenteil weiter ein Gelenkaußenteil mit äußeren Kugelbahnen aufweist, ferner in jeweils einem Paar von äußeren und inneren Kugelbahnen gehaltene drehmomentübertragende Kugeln sowie einen Kugelkäfig, in dem die Kugeln gehalten sind.
Derartige Gleichlaufdrehgelenke dienen zur Drehmomentübertragung zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil, wobei Winkelbewegungen des Gelenkinnenteils relativ zum Gelenkaußenteil ermöglicht werden. Es werden im allgemeinen Gleichlauffestgelenke, bei denen das Gelenkinnenteil relativ zum Gelenkaußenteil weitestgehend axial unbeweglich ist, und Gleichlaufverschiebegelenke, bei denen das Gelenkinnenteil relativ zum Gelenkaußenteil axiale Verschiebebewegungen ausführen kann, unterschieden. Weiterhin können Gleichlaufgelenke unterschiedliche Bahnformen haben, z. B. gerade Kugelbahnen oder gekrümmte Kugelbahnen.
Aus der DE 10 2005 023 045 A1 ist ein Gleichlaufdrehgelenk bekannt, das ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil, drehmomentübertragende Kugeln sowie einen Kugelkäfig aufweist, in dem die Kugeln gehalten sind. Die Kugelbahnen sind über dem Umfang ungleichmäßig beabstandet, so daß zwischen benachbarten Kugelbahnen Stege unterschiedlicher Breite vorhanden sind. Am Gelenkinnenteil sind die Stege geringerer Breite an einem axialen Ende im Verhältnis zu einer die Stege einhüllenden Kugelfläche in der Höhe reduziert, um die Bruchgefahr zu reduzieren.
Aus der DE 195 14 868 C1 ist ein weiteres Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkaußenteil, einem Gelenkinnenteil, drehmomentübertragenden Kugeln und einem Kugelkäfig bekannt. Eine erste Gruppe der Führungsstege wird über die gesamte axiale Länge des Gelenkinnenteils durch eine kugelige Oberfläche begrenzt. Eine zweite Gruppe der Führungsstege ist an dem axialen Ende mit größerer Bahntiefe auf eine Kontur unterhalb der entsprechenden kugeligen Oberfläche reduziert. Auf diese Weise soll eine verbesserte Montierbarkeit und damit verbunden eine erhöhte Festigkeit des Kugelkäfigs erreicht werden.
Aus der DE 10 2005 063 006 A1 ist ein Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk in Form eines Verschiebegelenks sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkinnenteils bekannt. Das Gelenkinnenteil weist mehrere über den Umfang verteilte Stege auf, die sphärische Führungsflächen für einen Kugelkäfig bilden. Die Kugelbahnen haben jeweils einen hartbearbeiteten ersten Bahnabschnitt sowie einen mechanisch unbearbeiteten zweiten Bahnabschnitt.
Aus der WO 2006/058556 A1 ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines Gelenkinnenteils eines Gleichlaufdrehgelenks bekannt, bei dem zumindest eine Kugelbahn und zumindest ein Führungssteg simultan mechanisch bearbeitet werden.
In der Regel sind Kugelkäfige aufgrund von Härteverzügen und Fertigungstoleranzen nicht idealrund, sondern haben eine von der Kreisform geringfügig abweichende Form. Dies führt dazu, daß der Kugelkäfig mit Vorspannung auf dem Gelenkinnenteil aufsitzt und dadurch auch in unbelastetem Zustand äußeren Kräften ausgesetzt ist, was wiederum zu Reibung und Wärmeverlusten führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk vorzuschlagen, das eine Reduzierung der gegenüber dem Kugelkäfig wirksamen Reibungskräfte gewährleistet, eine verbesserte Führung des Kugelkäfigs ermöglicht und das sich einfach und kostengünstig herstellen läßt. Die Aufgabe besteht weiter darin, ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem solchen Gelenkinnenteil vorzuschlagen.
Die Lösung besteht in einem Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk, umfassend mehrere über den Umfang verteilte Kugelbahnen zur Aufnahme drehmomentübertragender Kugeln und mehrere über den Umfang verteilte erste und zweite Stege, die jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Kugelbahnen gebildet sind, wobei die ersten Stege eine einhüllende Kugelfläche K des Gelenkinnenteils mit einen Durchmesser D definieren, und wobei die zweiten Stege jeweils über ihre gesamte axiale Länge L von der einhüllenden Kugelfläche K des Gelenkinnenteils nach innen beabstandet sind.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gelenkinnenteils besteht darin, daß die Außenflächen der zweiten Stege gegenüber den Außenflächen der ersten Stege nach innen zurückversetzt sind. Auf diese Weise wird in den Umfangsbereichen der zweiten Stege ein gewisses radiales Spiel zur Verfügung gestellt, was hier zu einer Reduktion der bei Betrieb des Gleichlaufdrehgelenks zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Kugelkäfig wirksamen Kräfte und somit zu einer Verminderung der Reibung und der Leistungsverluste führt. Die auf den Kugelkäfig einwirkenden Kräfte entstehen dadurch, daß der Kugelkäfig aufgrund von Härteverzügen und Fertigungstoleranzen in der Regeln nicht idealrund ist, sondern von der Kreisform geringfügig abweicht. Durch die in ihrer radialen Erstreckung verkürzten zweiten Stege hat der Kugelkäfig in montiertem Zustand eine gewisse Bewegungsfreiheit, da er nur von den längeren ersten Stegen geführt wird. Insofern sind die im unbelasteten Zustand des Gleichlaufdrehgelenks, beispielsweise in gebeugtem Zustand ohne Drehmomentübertragung, auf den Kugelkäfig einwirkenden Kräfte deutlich reduziert. Unter Last, insbesondere bei Drehmomentübertragung unter Winkelbewegung, ist jedoch gewährleistet, daß sich der Kugelkäfig mit seiner Innenfläche auch gegen die unterhalb der Kugelfläche K reduzierten zweiten Stege abstützen kann und wird von diesen geführt.
Besonders günstig ist es, wenn das Gelenkinnenteil als geschmiedeter Präzisionsrohling hergestellt wird. Dieser hat hinsichtlich der zu erzeugenden Endkontur bereits eine hohe Fertigungsgenauigkeit, so daß eine Endbearbeitung der zweiten Stege entfallen kann. Es müssen nur die tragenden ersten Stege endbearbeitet werden, was zu einer Reduzieren der Fertigungszeit und -kosten führt. Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Gelenkinnenteil die Möglichkeit Reibungs- bzw. Leistungsverluste zu vermindern, was sich im Endeffekt positiv auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs auswirkt. Außerdem läßt es sich einfach und kostengünstig herstellen.
Für eine gleichmäßige Führung und Abstützung des Kugelkäfigs bei gleichzeitiger Reduktion der Leistungsverluste ist es besonders günstig, wenn die Anzahl der ersten Stege der Anzahl der zweiten Stege entspricht. Es ist jedoch auch möglich, daß die Anzahl der ersten und zweiten Stege voneinander abweicht, wobei die Anzahl der ersten Stege stets so gewählt sein sollte, daß eine gute Abstützung des Kugelkäfigs über den gesamten Umfang gewährleistet ist. Vorzugsweise sind die ersten und die zweiten Stege regelmäßig über dem Umfang verteilt, wobei beispielsweise auf zwei benachbarte erste Stege ein zweiter Steg usw. folgen kann. Für eine symmetrische Abstützung ist es vorteilhaft, wenn die ersten und zweiten Stege über den Umfang abwechselnd angeordnet sind. Bei Verwendung eines Gleichlaufdrehgelenks mit sechs drehmomentübertragenden Kugeln bzw. sechs Kugelbahnen ergibt sich somit, im Querschnitt betrachtet, eine Dreipunktabstützung, die den Kugelkäfig auf die Gelenkachse zentriert. Eine gute Zentrierung ergibt sich entsprechend bei einem Gleichlaufdrehgelenk mit acht Kugeln bzw. acht Kugelbahnen, wenn die ersten und zweiten Stege über dem Umfang abwechselnd angeordnet sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Konturen der Außenflächen der ersten Stege und die Konturen der Außenflächen der zweiten Stege, im Querschnitt betrachtet, gleich gestaltet. Dies hat den Vorteil, daß die Außenflächen der ersten und zweiten Stege mit demselben Werkzeug hergestellt werden können, wobei bei der Fertigung der zweiten Stege lediglich der Vorschub in radiale Richtung in Bezug auf die Drehachse des Gelenkinnenteils entsprechend zu ändern ist. Es ist jedoch auch möglich, daß sich die Außenkonturen der ersten Stege von den Außenkonturen der zweiten Stege, im Querschnitt betrachtet, unterscheiden.
Nach einer ersten Ausführungsform der Kontur der ersten bzw. zweiten Stege ist vorgesehen, daß die Außenflächen zumindest der ersten Stege in ihren Übergangsbereichen zu den Kugelbahnen abgerundet sind. Auf diese Weise wird vermieden, daß bei Betrieb des Gelenks durch das Abwälzen der Kugeln in den Kugelbahnen qausgewalztes Material nach radial außen gedrückt wird, was zu Reibung und Ver schleiß führen würde. Die abgerundeten Stege zur Vermeidung des Kantentragens ist insbesondere in Kombination mit den zurückgesetzten zweiten Stegen von Vorteil, da beide Merkmale zu einem einheitlichen Vorteil einer Reduktion der Leistungsverluste des Gelenks führen.
Nach einer zweiten Ausführungsform bilden die Außenflächen zumindest der ersten Stege Führungsflächen mit einem Radius R, welche die einhüllende Kugelfläche K definieren und zur Führung des Kugelkäfigs dienen, sowie an die Führungsflächen in Umfangsrichtung seitlich angrenzende Freiflächen, die gegenüber der einhüllenden Kugelfläche K bzw. gegenüber den Führungsflächen radial nach innen zurückversetzt sind. Im Querschnitt betrachtet werden die Führungsflächen von einem ersten Abschnitt der Außenfläche gebildet, der auf der Kugelfläche K liegt. An diesen ersten Abschnitt schließen sich im Querschnitt die zweiten Abschnitte an, die einen Abstand von der Kugelfläche K haben und die sogenannten Freiflächen bilden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Führungsfläche im Verhältnis zur gesamten Außenfläche des gesamten Steges klein ist, so daß auch die Kontaktfläche mit dem Kugelkäfig entsprechend klein ist. Auf diese Weise sind die zwischen den Führungsflächen des Gelenkinnenteils und der Innenfläche des Kugelkäfigs wirksamen Reibkräfte vermindert, was eine verbesserten Führung des Kugelkäfigs gegenüber dem Gelenkinnenteil zur Folge hat. Die gegenüber der einhüllenden Kugelfläche zurückgesetzten Freiflächen wirken unterstützend für eine Reduzierung der Reibungskräfte, da Radialspalte zwischen den Freiflächen und der Innenfläche des Kugelkäfigs gebildet sind, in die Schmiermittel eindringen kann. Je nach Kontur der Außenfläche kann das Schmiermittel tief in den Spalt eindringen, um die Kontaktflächen zwischen den Stegen und dem Kugelkäfig zu schmieren.
Die Außenflächen der ersten und zweiten Stege können individuell, entsprechend den Anforderungen an das Gelenk, axial und radial konturiert werden. Dabei können die Führungsflächen unter Berücksichtigung der zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Kugelkäfig wirksamen Flächenpressung prinzipiell beliebig klein sein. Es gilt, daß je kleiner die Führungsflächen bzw. je größer die Freiflächen sind, desto geringer sind auch die Reibungskräfte und desto besser ist die Schmiermittelzufuhr und die Führung des Kugelkäfigs. Insgesamt ergibt sich durch die Ausgestaltung der ers ten und zweiten Stege mit, im Querschnitt betrachtet, ersten Abschnitten zur Führung und gegenüber der Kugelfläche nach innen freigestellten zweiten Abschnitten eine definierte Kontur der Stege, was wiederum zu einem verbessertem Tragbild führt.
Vorzugsweise sind zumindest die ersten Außenflächen, im Querschnitt betrachtet, jeweils in Bezug auf eine Symmetrieebene S symmetrisch gestaltet sind, wobei die Führungsfläche im Bereich der Symmetrieebene S liegt und jeweils eine Freifläche in Umfangsrichtung seitlich benachbart zur Führungsfläche angeordnet ist. Für eine gute Schmierung ist es günstig, wenn die Führungsfläche in die jeweils angrenzende Freifläche stetig übergeht.
Vorzugsweise ist das Verhältnis der Erstreckung B₁ des ersten Abschnitts in Umfangsrichtung zur Gesamterstreckung B der Außenfläche in Umfangsrichtung kleiner als zwei Drittel, das heißt B₁/B < 2/3, insbesondere kleiner als ein Halb, das heißt B₁/B < 1/2, insbesondere kleiner als ein Drittel, das heißt B₁/B < 1/3. Vorzugsweise wird die Außenfläche der Stege im Querschnitt durch Radien gebildet, wobei sich die Außenkontur prinzipiell auch durch Kurven höherer Ordnung bilden läßt.
Nach einer ersten Gestaltungsmöglichkeit der Stege mit reduzierter Führungsfläche ist vorgesehen, daß der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt im Querschnitt betrachtet durch einen Kreisbogen mit über der Länge gleichbleibendem Radius R_A gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform mit einheitlichem Radius der Außenfläche über dem Umfang ist vorgesehen, daß der Radius R_A kleiner ist als der halbe Durchmesser D/2 der einhüllenden Kugelfläche K. Hieraus ergibt sich im Querschnitt betrachtet ein Punkt- bzw. aufgrund der Flächenpressung ein minimaler Flächenkontakt zwischen der Außenfläche des Gelenkinnenteils und der Innenfläche des Kugelkäfigs. Vorzugsweise ist der Radius R_A größer gleich ein Viertel des Durchmessers D ist, das heißt R_A ≥ D/4. Der Vorteil der vorliegenden Ausführungsform mit einheitlichem Radius R_A ist, daß der Spalt zwischen der Außenfläche des Gelenkinnenteils und der Innenfläche des Kugelkäfigs maximiert ist, so daß Schmiermittel besonders tief bis in den mittleren Bereich der Stege gelangen kann. Für ein gutes Eindringen des Schmiermittels in den Spalt trägt in günstiger Weise auch der stetige Übergang des ersten und zweiten Abschnitts aufgrund des gleichen Radius bei.
Nach einer zweiten Gestaltungsmöglichkeit der Stege mit reduzierter Führungsfläche ist vorgesehen, daß der erste Abschnitt einen ersten Radius R_A1 aufweist, der kleiner gleich dem halben Durchmesser D der einhüllenden Kugelfläche ist, das heißt R_A1 ≤ D/2, und daß der zweite Abschnitt der Außenfläche einen zweiten Radius R_A2 aufweist, die kleiner als der erste Radius R_A1 des ersten Abschnitts ist, das heißt R_A2 ≤ R_A1. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Erstreckung B₁ des ersten Abschnitts in Umfangsrichtung zur Gesamterstreckung B der Außenfläche in Umfangsrichtung zwischen einem Drittel und zwei Dritteln, das heißt 1/3 < B₁/B < 2/3. Die Stege dieser zweiten Gestaltungsmöglichkeit haben gegenüber den Stegen der ersten Gestaltungsmöglichkeit vergrößerte Führungsflächen bzw. höhere Traganteile. Dies ist besonders günstig für Gleichlaufgelenke, in denen die Flächenpressung zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Kugelkäfig größer ist.
Nach einer möglichen Weiterbildung, die für beide der vorstehend genannten Gestaltungsmöglichkeiten gilt, haben die Stege im Querschnitt betrachtet Fasen im Übergangsbereich zwischen der Außenfläche und den angrenzenden Kugelbahnen. Die Fasen werden insbesondere bei Gelenkinnenteilen vorgesehen, bei denen das Spaltmaß zwischen den zweiten Abschnitten der Stege und der Innenfläche des Kugelkäfigs bzw. der einhüllenden Kugelfläche gering ist. Die Fasen verhindern, daß während des Betriebs durch das Abwälzen der Kugeln in den Kugelbahnen ausgewalztes Material nach radial außen wandert, was zu einer erhöhten Reibung und Verschleiß führen würde. Die Fasen können bei dem erfindungsgemäßen Gelenkinnenteil gleichzeitig mit der Außenkontur erzeugt werden. Ein separater Fertigungsprozeß speziell zur Herstellung der Fasen ist demnach nicht erforderlich.
Wie oben gesagt, können die ersten und zweiten Stege des erfindungsgemäßen Gelenkinnenteils auch in Längsrichtung generell beliebig innerhalb der einhüllenden Kugelfläche gestaltet sein. Dabei können die Außenkonturen der ersten Stege und die Außenkonturen der zweiten Stege im Längsschnitt betrachtet gleich gestaltet sein, oder die ersten Stege können Außenkonturen aufweisen, die von den Außenkonturen der zweiten Stege im Längsschnitt abweichen.
Nach einer ersten Möglichkeit, die für alle obengenannte Ausführungsformen gilt, sind die Außenflächen der ersten und/oder zweiten Stege, jeweils im Längsschnitt durch den Steg, durch einen Kreisbogen gebildet, dessen Radius R_L kleiner oder gleich dem halben Durchmesser D der einhüllenden Kugelfläche entspricht, das heißt R_L ≤ D/2. Dabei verläuft die Führungsfläche zumindest der ersten Stege über die gesamte Länge des Gelenkinnenteils, so daß sie auch über die gesamte Länge den Kugelkäfig tragen kann.
Nach einer zweiten Möglichkeit, die ebenfalls für alle der obengenannten Ausführungsformen gilt, sind die Führungsflächen der ersten und/oder zweiten Stege so gestaltet, daß der Kugelkäfig im Längsschnitt betrachtet auf zwei Endbereichen der jeweiligen Stege geführt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Außenflächen der Stege in einem zentralen Bereich jeweils eine Abflachung aufweisen, so daß axial benachbart zu dem abgeflachten Bereich zwei Endbereiche zum Führen des Kugelkäfigs gebildet sind. Die Außenkonturen der Endbereiche sind im Längsschnitt durch den Steg vorzugsweise durch einen Kreisbogen gebildet, dessen Radius R_L kleiner oder gleich dem halben Durchmesser D der einhüllenden Kugelfläche entspricht, das heißt R_L ≤ D/2. Dabei gilt, daß je kleiner der Radius R_L ist, desto kleiner ist die Kontaktfläche zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Kugelkäfig. Diese Ausgestaltung mit zwei seitlichen Endbereichen, die den Kugelkäfig führen, kann auch als Dachform bezeichnet werden.
Weitere Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Führungsfläche in Längsrichtung sind nicht ausgeschlossen. Beispielsweise können die tragenden Endbereiche anstelle durch Radien auch durch Konusflächen gebildet sein.
Nach einer möglichen Weiterbildung, die für jede der obengenannten Ausführungsformen anwendbar ist, kann zumindest einer der zweiten Stege so gestaltet sein, daß eine Montage des Gelenkinnenteils in den Kugelkäfig vereinfacht wird. Dieser zumindest eine zweite Steg kann nach einer ersten Lösung an einem axialen Ende einen reduzierten Bereich aufweisen, der sich von der Führungsfläche bis zur Stirnfläche des Gelenkinnenteils erstreckt. Der reduzierte Bereich kann beispielsweise in Form einer konischen Abflachung gestaltet sein. Nach einer zweiten Lösung kann der besagte zweite Steg in einem axial zentralen Bereich abgeflacht sein, so daß er auch unter Last hier keine Führungsfunktion mehr gegenüber dem Kugelkäfig wahrnimmt. Die Führungsfunktion könnten dann unter Last gegebenenfalls noch durch die Endbereiche übernommen werden. Vorzugsweise sind zwei einander gegenüberliegende zweite Stege mit derartigen Montageabflachungen versehen, wobei die beiden zweiten Stege vorzugsweise einander diametral gegenüberliegen.
Die Lösung der obengenannten Aufgabe besteht weiter in einem Gleichlaufdrehgelenk umfassend ein Gelenkaußenteil mit äußeren Kugelbahnen; ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen; drehmomentübertragende Kugeln, die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren Kugelbahn und einer inneren Kugelbahn geführt sind; einen Kugelkäfig mit Fenstern, in denen die drehmomentübertragenden Kugeln aufgenommen sind; wobei das Gelenkinnenteil nach einer der obengenannten Ausführungsformen gestaltet ist. Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk kann prinzipiell beliebig gestaltet sein. Insbesondere geeignet sind RF-Gelenke, UF-Gelenke, Gegenbahngelenke sowie DO-Gelenke.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks liegt darin, daß die Außenflächen der zweiten Stege gegenüber den Außenflächen der ersten Stege nach innen zurückversetzt sind. Auf diese Weise ist die gesamte Führungsfläche zur Führung des Kugelkäfigs vermindert, so daß die bei Betrieb des Gelenks auf den Kugelkäfig einwirkenden Kräfte deutlich reduziert werden. Dies führt wiederum zu einer Reduktion der Reibungskräfte zwischen den sich berührenden Kontaktflächen und einer Verminderung der Leistungsverluste. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der halbe Durchmesser D der einhüllenden Kugelfläche des Gelenkinnenteils kleiner oder gleich einer sphärischen Innenfläche des Kugelkäfigs. Diese Maßnahme trägt ebenfalls zu einer Reduktion der Reibung bei.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt
1 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer ersten Ausführungsform

a) in Axialansicht;
b) in Seitenansicht;
c) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie C-C aus 1a);
d) einen ersten Steg aus 1a als Detail im Querschnitt mit eingezeichnetem Kugelkäfig;

2 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer zweiten Ausführungsform

a) in Axialansicht;
b) in Seitenansicht;
c) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie C-C aus 2a);
d) einen ersten Steg aus 2a als Detail im Querschnitt mit eingezeich netem Kugelkäfig;

3 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer dritten Ausführungsform

a) in Axialansicht;
b) in Seitenansicht;
c) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie C-C aus 3a);
d) einen ersten Steg aus 3a als Detail im Querschnitt mit eingezeich netem Kugelkäfig;

4 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer vierten Ausführungsform

a) in Axialansicht;
b) in Seitenansicht;
c) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie C-C aus 4a);
d) einen ersten Steg aus 4a als Detail im Querschnitt mit eingezeich netem Kugelkäfig;

5 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer fünften Ausführungsform

a) in Axialansicht;
b) in Seitenansicht;
c) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie C-C aus 5a);
d) einen ersten Steg aus 5a als Detail im Querschnitt mit eingezeich netem Kugelkäfig;

6 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer sechsten Ausführungsform

a) in Axialansicht;
b) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie B-B aus 6a);

7 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer siebten Ausführungsform

a) im Querschnitt;
b) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie B-B aus 7a);

8 ein Gleichlaufdrehgelenk in Form eines Festgelenks mit einem erfindungsgemäßen Gelenkinnenteil

a) im Längsschnitt, wobei die Schnittlinie in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn und in der unteren Bildhälfte durch einen Steg verläuft;
b) einen ersten Steg aus 8a als Detail im Querschnitt mit Kugelkäfig;

9 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil in einer weiteren Ausführungsform in Axialansicht;
10 ein Gleichlaufdrehgelenk in Form eines Festgelenks mit einem erfindungsgemäßen Gelenkinnenteil nach 9

a) in Axialansicht; und
b) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie B-B aus 10a).

Die 1 bis 5 werden nachstehend hinsichtlich ihrer Gemeinsamkeiten zunächst gemeinsam beschrieben. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen und abgewandelte Bauteile sind mit den Figuren entsprechenden tiefer gestellten Indizes versehen.
Es ist ein Gelenkinnenteil 2 für ein weiter unten näher beschriebenes Gleichlaufdrehgelenk erkennbar. Das Gleichlaufdrehgelenk umfaßt, neben dem Gelenkinnenteil 2, ein Gelenkaußenteil, einen Kugelkäfig sowie drehmomentübertragende Kugeln, die in Fenstern des Kugelkäfigs gehalten sind.
Das Gelenkinnenteil 2 hat mehrere über den Umfang verteilte erste Stege 3', mehre re über den Umfang verteilte zweite Stege 3'' sowie jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen 3 eine Kugelbahn 4. Die Kugelbahnen 4 dienen zur Aufnahme und Führung der drehmomentübertragenden Kugeln des Gleichlaufdrehgelenks. Die Stege 3 haben an ihren axial außen liegenden Enden jeweils eine Außenfläche 5, welche weiter unten noch näher beschreiben wird. Ferner weist das Gelenkinnenteil 2 eine erste Stirnfläche 6, eine hierzu axial entgegengesetzt liegende zweite Stirnfläche 7 sowie eine zentrale Durchgangsöffnung 8 auf. Die Durchgangsöffnung 8 hat eine nicht dargestellte Innenverzahnung, in die eine Welle oder ein Zapfen zur Drehmomentübertragung drehfest eingesteckt werden kann.
Die größte radiale Erstreckung der Außenflächen 5 der Stege 3 bilden eine gedachte Kugelfläche K, welche das Gelenkinnenteil 2 einhüllt; diese wird auch als einhüllende Kugelfläche K bezeichnet. Das Gelenkinnenteil 2 ist insofern im Längsschnitt asymmetrisch gestaltet, als eine Ebene E, welche im Krümmungsmittelpunkt O der sphärischen Kugelfläche senkrecht zur Längsachse A steht, das Gelenkinnenteil 2 in zwei Abschnitte ungleicher axialer Länge teilt.
Die Kugelbahnen 4 verlaufen parallel zur Längsachse A. Die Zahl der Kugelbahnen 4 richtet sich nach der Zahl der zu verwendenden drehmomentübertragenden Kugeln. Üblicherweise kommen bei Gleichlaufdrehgelenken für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen sechs oder acht Kugeln zum Einsatz, wobei auch andere Kugelzahlen denkbar sind. Zwischen jeweils zwei Kugelbahnen 4 ist ein Steg 3 gebildet, so daß die Anzahl der Stege insgesamt der Anzahl der Kugelbahnen entspricht.
Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das Gelenkinnenteil 2 zwei Gruppen von Stegen 3 umfaßt, deren Stege sich voneinander unterscheiden. Es ist nämlich eine erste Gruppe von ersten Stegen 3' vorgesehen, deren Außenflächen 5' sich im Querschnitt betrachtet zumindest mit einem Teilabschnitt bis zur einhüllenden Kugelfläche K radial erstrecken. Diese ersten Stege 3' sind in montiertem Zustand des Gelenkinnenteils 2 in Anlage mit dem Kugelkäfig, der hier nicht dargestellt ist, um diesen zu führen.
Demgegenüber sind die Stege der zweiten Gruppe, die vorliegend auch als zweite Stege 3'' bezeichnet werden, gegenüber der einhüllenden Kugelfläche K über ihre gesamte Länge L radial nach innen zurückgesetzt, so daß die Außenflächen 5'' mit radialem Abstand gegenüber der einhüllenden Kugelfläche angeordnet sind. Folglich sind in montiertem Zustand des Gelenkinnenteils zwischen den Außenflächen 5'' der zweiten Stege 3'' und der sphärischen Innenfläche des hier nicht gezeigten Kugelkäfigs Radialspalte gebildet, das heißt die zweiten Stege 3'' sind mit dem Kugelkäfig in unbelastetem Zustand des Gelenks nicht in Kontakt. Dies hat den Vorteil, daß die zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Kugelkäfig wirksamen Reibungskräfte reduziert sind, was sich günstig auf die Lebensdauer und die Verlustleistungen des Gelenks auswirkt. Außerdem kann der Kugelkäfig, der aufgrund von Fertigungstoleranzen und Härteverzügen von einer idealrunden Form abweichen kann, in montiertem Zustand seine Form beibehalten, da die zurückgesetzten zweiten Stege 3'' genügend Spiel zur Verfügung stellen.
Vorzugsweise sind die Außenkonturen der ersten Stege 3' und der zweiten Stege 3'' im Querschnitt und im Längsschnitt betrachtet gleich gestaltet. Der Vorteil besteht darin, daß sich – wenn der Kugelkäfig unter Drehmomentlast des Gelenks auch mit den zweiten Stegen 3'' in Kontakt kommt und sich gegen diese radial abstützt – ein einheitliches Tragbild zwischen der Innenfläche des Kugelkäfigs einerseits und den ersten Stegen 3' bzw. den zweiten Stegen 3'' andererseits ergibt. Es ist jedoch prinzipiell auch denkbar, daß die Außenkonturen der zweiten Stege 3'' von den Außenkonturen der ersten Stege 3' abweichen, was sowohl für den Querschnitt als auch für den Längsschnitt gilt.
Es ist ersichtlich, daß das Gelenkinnenteil 2 in den vorliegenden Ausführungsformen gemäß den 1 bis 5 sechs Kugelbahnen 4 und entsprechend sechs Stege 3 aufweist, wobei die Stege der ersten Gruppe, das heißt die ersten Stege 3', und die Stege der zweiten Gruppe, das heißt die zweiten Stege 3'', über den Umfang abwechselnd angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich in günstiger Weise eine Abstützung des Kugelkäfigs in drei Bereichen über dem Umfang, wodurch eine gute Zentrierung des Kugelkäfigs koaxial zum Gelenkinnenteil 2 erreicht wird. Es versteht sich jedoch von selbst, daß das Gelenkinnenteil 2 auch eine beliebig andere Anzahl von Kugelbahnen 4 bzw. Stegen 3 aufweisen kann, insbesondere acht. Weiter können die ersten und zweiten Stege 3', 3'' auch in anderer Anordnung als abwechselnd an geordnet sein. Beispielsweise können auch zwei erste Stege 3' zueinander benachbart sein, auf welche in Umfangsrichtung jeweils ein zweiter Steg 3'' folgt.
Im folgenden werden die Besonderheiten der einzelnen Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 5 erläutert.
Bei der Ausführungsform nach 1 haben die Außenflächen 5', 5'' der ersten und zweiten Stege 3', 3'' im Querschnitt betrachtet einen Radius R, der etwa dem halben Durchmesser D der einhüllenden Kugelfläche K entspricht bzw. geringfügig kleiner als diese ist, das heißt R ≤ D/2. Die Übergangsbereiche zwischen den Außenflächen 5', 5'' zu den benachbarten Kugelbahnen 4 sind durch Abrundungen 25 gebildet. Durch die Abrundungen 25 wird vermieden, daß der Kugelkäfig auf den Kanten der Stege, insbesondere der ersten Stege 3', getragen wird. Bei den zweiten Stegen 3'' ist die Gefahr des Kantentragens geringer, da diese gegenüber den ersten Stegen 3' nach radial innen reduziert sind. Die Außenkontur der ersten Stege 3' entspricht der Außenkontur der zweiten Stege 3'', das heißt die zweiten Stege 3'' sind lediglich ein definiertes Maß nach radial innen versetzt. Der so zwischen der Außenfläche 5'' der zweiten Stege 3'' und der Innenfläche des Kugelkäfigs entstehende Radialspalt beträgt vorzugsweise etwa zwischen 1/100 mm und 1/10 mm, wobei je nach Gelenktyp andere Spaltmaße nicht ausgeschlossen sind.
Dadurch, daß der Radius R, welcher die Krümmung der Außenfläche 5 der ersten und zweiten Stege 3', 3'' definiert, etwa dem halben Durchmesser D der Kugelfläche K entspricht, wird in Umfangsrichtung eine verhältnismäßig breite Führungsfläche 12 gebildet. So wird eine gute Abstützung des Kugelkäfigs mit geringer Flächenpressung erreicht.
Bei der Ausführungsform gemäß den 2 bis 5 haben die ersten und zweiten Außenflächen 5', 5'' im Querschnitt betrachtet jeweils einen ersten Abschnitt 9' zur Führung des Kugelkäfigs, sowie zwei seitlich benachbarte zweite Abschnitte 10', die von der einhüllenden Kugelfläche K nach innen beabstandet sind. Durch diese Ausgestaltung ist die Führungsfläche 12, welche durch die ersten Abschnitte 9 über der Länge des Steges definiert wird, zwischen dem Gelenkinnenteil 2 und dem hier nicht dargestellten Kugelkäfig, im Verhältnis zur gesamten Außenfläche 5 klein, so daß die zwischen den beiden genannten Bauteilen wirksamen Reibungskräfte gering sind. Entsprechend sind die Freiflächen, die durch die zweiten Abschnitte 10' über der Länge des Steges definiert sind, im Verhältnis zur gesamten Außenfläche 5 groß. Bei den gezeigten Ausführungsformen gemäß den 2 bis 5 sind die Außenkonturen der ersten und der zweiten Stege 3', 3'' gleich, was den Vorteil mit sich bringt, daß diese mit demselben Werkzeug hergestellt werden können. Es ist jedoch auch prinzipiell denkbar, daß die ersten und zweiten Stege 3', 3'' im Querschnitt betrachtet voneinander abweichende Konturen aufweisen.
In der Ausführungsform gemäß 2 werden der erste Abschnitt 9 und die hieran seitlich angrenzenden zweiten Abschnitte 10 durch einen gemeinsamen einheitlichen Radius R_A gebildet. Insofern ergibt sich, wie insbesondere aus 2b ersichtlich ist, im wesentlichen eine linienförmige Führungsfläche 12 zwischen der Außenfläche 5 des Gelenkinnenteils 2 und der Innenfläche 13 des Gelenkaußenteils 14. Im wesentlichen linienförmig bedeutet in diesem Zusammenhang, daß aufgrund der Flächenpressung kein reiner Linienkontakt, sondern ein Flächenkontakt mit schmaler Erstreckung in Umfangsrichtung entsteht. Der Radius R_A der Außenfläche 3 beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa ein Viertel des Durchmessers D der einhüllenden Kugelfläche, d. h. R_A = D/4. Es versteht sich, daß der Radius R_A auch größer sein könnte als ein Viertel des Durchmessers D; er ist aber in jedem Fall kleiner als der halbe Durchmesser D der einhüllenden Kugelfläche, d. h. D/4 ≤ R_A ≤ D/2.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform haben die ersten Abschnitte 9₃ der ersten und zweiten Stege 3₃', 3₃'' jeweils einen ersten Radius R_A1, welcher dem halben Durchmesser D der einhüllenden Kugel entspricht, d. h. R_A1 = D/2. Die zweiten Abschnitte 10₃ , welche in Umfangsrichtung auf entgegengesetzten Seiten benachbart an den ersten Abschnitt 9₃ stetig anschließen, haben einen zweiten Radius R_A2, der kleiner ist als der erste Radius R_A1 des ersten Abschnittes 9₃ . Die durch den ersten Abschnitt 9₃ gebildete Führungsfläche 12₃ ist in Längsrichtung betrachtet etwa streifenförmig, wie insbesondere aus 3a hervorgeht. Es ist ersichtlich, daß die Breite B1 der so gebildeten Führungsfläche 12₃ etwa halb so groß ist, wie die gesamte Erstreckung B der Außenfläche 5₃ in Umfangsrichtung im Bereich der Seitenfläche des Gelenkinnenteils. Insofern ist die Flächenpressung zwischen den Stegen 3₃ des Gelenkinnenteils 2₃ und dem Kugelkäfig 14 gegenüber der obigen Ausführungsform gemäß 2 vermindert.
Die in 4 gezeigte Ausführungsform entspricht weitestgehend derjenigen gemäß 3, so daß hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die entsprechende Beschreibung Bezug genommen werden kann. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die ersten und zweiten Stege 3₄', 3₄'' an ihren in Umfangsrichtung entgegengesetzt liegenden Kanten jeweils eine Fase 15 aufweisen, welche einen Übergang von der entsprechenden Kugelbahn 4 zum zweiten Abschnitt 10₄ der Außenfläche 5₄ bilden. Die Fasen 15 verhindern, daß während des Betriebes durch das Abwälzen der Kugeln in den Kugelbahnen 4 ausgewalztes Material nach radial außen wandert. Dies könnte zu einer Zusetzung des Spalts 16 zwischen dem jeweiligen Steg 3₄ und der Innenfläche 13 des Kugelkäfigs 14 führen. Durch die Fase 15 wird insofern gewährleistet, daß Schmiermittel auch nach langer Betriebsdauer in den Spalt 16 eindringen kann und die in Kontakt befindlichen Flächen schmieren kann. Dies wirkt sich günstig auf die Lebensdauer des Gelenks aus.
Die Ausführungsform gemäß 5 entspricht weitestgehend derjenigen gemäß 3, so daß hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Außenflächen 5₅ der ersten und zweiten Stege 3₅', 3₅'' bei der vorliegenden Ausführungsform in einem axial zentralen Bereich Abflachungen 17 aufweisen. In diesen abgeflachten Bereichen sind die Stege 3₅ nicht mit der Innenfläche 13 des Kugelkäfigs 14 in Kontakt. Vielmehr ergibt sich im Längsschnitt betrachtet ein Zweipunktkontakt, wie insbesondere aus 5c hervorgeht. Dabei liegen die tragenden ersten Abschnitte 9₅ der Stege 3₅ in axialen Endbereichen des Gelenkinnenteils 2₅ . Durch die Abflachungen 17 wird die Kontaktfläche zwischen der Außenfläche 5₅ des Gelenkinnenteils 2₅ und der Innenfläche 13 des Kugelkäfigs 14 nochmals reduziert, was sich günstig auf die Reibung auswirkt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Gelenkinnenteil 2₅ gut gegen Kippbewegungen um die Beugeachse des Gelenks abgestützt ist. Auch hier gilt, wie auch schon bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen, daß die zweiten Stege 3'' hinsichtlich ihrer Außenkontur in Bezug auf die einhüllende Kugelfläche K nach radial innen versetzt sind. Das heißt der Kugelkäfig wird in unbelastetem Zustand primär von den ersten Stegen 3₅' getragen, kann sich unter Drehmomentbelastung aber auch an den zweiten Stegen 3₅'' abstützen. Dadurch das das Profil der ersten und der zweiten Stege im Längs- und in Querschnitt gleich ist, ergibt sich dabei dann ein einheitliches Tragbild. Der erzeugende Radius R_L ist vorzugsweise kleiner oder gleich dem halben Durchmesser D der einhüllenden Kugelfläche, das heißt R_L ≤ D/2.
Es versteht sich, daß die Abwandlung des erfindungsgemäßen Gelenkinnenteils mit Abflachungen sich auf jede beliebige Außenflächenkontur übertragen läßt. Insbesondere sind auch die Ausführungsformen gemäß den 1, 2 oder 4 denkbar, welche Abflachungen entsprechend dem Ausführungsbeispiel aus 5 aufweisen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die ersten und zweiten Stege 3', 3'' auch hinsichtlich ihrer Außenkontur in Längsrichtung voneinander abweichend gestaltet sein können. Insbesondere ist es vorstellbar, daß die tragenden ersten Stege 3' im Längsschnitt eine dachförmige Kontur haben, wie sie in 5 gezeigt ist, und daß die zurückgesetzten zweiten Stege 3'' eine bogenförmige Außenkontur mit über der Länge einheitlichem Radius R_L haben, wie beispielsweise in den 1 bis 4 gezeigt. Eine solche Ausführungsform hätte den Vorteil eines guten Tragverhaltens des Käfigs durch die ersten Stege bei gleichzeitig einfacher Herstellbarkeit der zweiten Stege.
6 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil 2₆ in abgewandelter Form. Das Gelenkinnenteil 2₆ kann im Hinblick auf die Ausgestaltung der ersten und zweiten Stege 3', 3'' gemäß jeder einzelnen der obenstehenden Ausführungsformen nach den 1 bis 5 gestaltet sein. Die Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, daß die zweiten Stege 3₆'' auf der gleichen axialen Seite des Gelenkinnenteils 2 reduzierte Bereiche 18 für die Käfigmontage aufweisen. Die reduzierten Bereiche 18, welche in Form von Kantenbrechungen der Endkante gestaltet sind und auch als Montageabflachungen bezeichnet werden können, ermöglichen eine vereinfachte Montage ohne Einbuße hinsichtlich der Käfigfestigkeit, wie es in der oben bereits genannten DE 195 14 868 C1 beschrieben ist. Der an den reduzierten Bereich axial anschließende Bereich der zweiten Stege 3₆'' ist jeweils gegenüber der einhüllenden Kugelfläche radial zurückversetzt ist, so daß zwischen den zweiten Stegen 3₆'' und dem Kugelkäfig über die gesamte Länge ein Radialspalt gebildet ist. Die ersten Stege 3₆' weisen keine reduzierten Bereiche 18 auf und können alle einheitlich nach einer der oben genannten Ausführungsformen gestaltet sein. Es kann ein einziger zweiter Steg oder zwei zweite Stege oder auch alle zweiten Stege die genannten reduzierten Bereiche 18 aufweisen. Alle zweiten Stege mit entsprechenden reduzierten Bereichen vorzusehen hat den Vorteil einer gleichmäßigen Masseverteilung, was wiederum zu geringen Unwuchten führt. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß es prinzipiell auch denkbar ist, daß zumindest ein zweiter Steg und zusätzlich auch ein erster Steg entsprechend reduzierte Bereiche 18 aufweist.
Die 7 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Gelenkinnenteils 2₇ dabei können die ersten Stege 3₇' ebenfalls nach einer der obengenannten Ausführungsformen gemäß den 1 bis 5 gestaltet sein. Die Besonderheit der vorliegenden Variante liegt darin, daß zwei einander gegenüberliegende zweite Stege 3₇'' reduzierte Bereiche 18₇ aufweisen, die in Form von zentralen Montageabflachungen gestaltet sind. Die Endbereiche der entsprechenden zweiten Stege 3₇'' sind durch Radien gebildet, wobei die Außenflächen 5₇'' der Endbereiche gegenüber der einhüllenden Kugelfläche K radial zurückversetzt sind, so daß zwischen den zweiten Stege 3₇'' und dem Kugelkäfig über die gesamte Länge ein Radialspalt gebildet ist. Auch die vorliegende Ausführungsform mit zentralen Montageabflachungen bietet den Vorteil einer vereinfachten Montage des Gelenkinnenteils 2₇ in den zugehörigen Kugelkäfig ohne Einbußen hinsichtlich der Festigkeit in Kombination mit einer verbesserten Käfigführung aufgrund reduzierter Reibungskräfte.
Die 8 zeigt ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk mit einem erfindungsgemäßen Gelenkinnenteil in der Ausführungsform nach 2. Das Gleichlaufdrehgelenk 20 ist in Form eines Rzeppa-Festgelenks gestaltet, das daher auch als RF-Gelenk bezeichnet wird. Das Rzeppa-Festgelenk dient zur Drehmomentübertragung zwischen zwei drehenden Baueilen, wobei Winkelbewegungen zwischen den beiden Bauteilen möglich sind. Das Gleichlauffestgelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil 21 mit äußeren Kugelbahnen 22, ein Gelenkinnenteil 2 mit inneren Kugelbahnen 4, drehmomentübertragende Kugeln 23, die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren und einer inneren Kugelbahn 22, 4 geführt sind, sowie einen Kugelkäfig 14 mit umfangsverteilten Käfigfenstern 24, in denen die Kugeln 23 aufgenommen sind. Die Kugeln 23 werden von dem Kugelkäfig 24 in einer gemeinsamen Mittenebene E gehalten und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbierende Ebene zwischen dem Gelenkaußenteil 21 und dem Gelenkinnenteil 2 geführt.
Beim Rzeppa-Festgelenks verlaufen die äußeren und inneren Kugelbahnen 22, 4 im Längsschnitt betrachtet über ihre Länge bogenförmig um einen Mittelpunkt. Die Besonderheit des vorliegenden Rzeppa-Festgelenks besteht darin, daß die Außenkonturen der ersten und zweiten Stege 3', 3'' des Gelenkinnenteils 2 wie in der Ausführungsform gemäß 2 gestaltet sind. Mit anderen Worten, zumindest die Stege 3' haben im Querschnitt betrachtet jeweils erste Abschnitte 9' zur Führung des Kugelkäfigs und in Umfangsrichtung benachbart hierzu zweite Abschnitte 10', die gegenüber der Innenfläche 13 des Kugelkäfigs 14 nach radial innen zurückversetzt sind. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß das Gelenkinnenteil des gezeigten Rzeppa-Festgelenks selbstverständlich auch Stege mit Außenkonturen aufweisen kann, wie sie in den 1 oder 2 bis 7 gezeigt sind.
In 9 ist ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil 2₉ in einer weiteren Ausführungsform gezeigt, die derjenigen aus 2 weitestgehend entspricht. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche bzw. einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, die jedoch um den Index „9” tiefergestellt sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß das vorliegende Gelenkinnenteil insgesamt acht Kugelbahnen 4₉ bzw. acht Stege 3₉ aufweist. Es ist ersichtlich, daß vier erste Stege 3₉' und vier zweite Stege 3₉'' vorgesehen sind, die über den Umfang abwechselnd angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird der Kugelkäfig, insbesondere im unbelasteten Zustand, im Querschnitt betrachtet an vier Stellen getragen, die jeweils um 90° um die Längsachse versetzt sind. Hierdurch ergibt sich eine gute Zentrierung des Kugelkäfigs auf dem Gelenkinnenteil. Außerdem werden durch die regelmäßige Anordnung der ersten und zweiten Stege 3₉', 3₉'' mögliche Umwuchten aufgrund der unterschiedlichen radialen Erstreckung der ersten und zweiten Stege 3₉', 3₉'' vermieden. Die Außenflächen 5₉', 5₉'' der ersten und zweiten Stege 3₉', 3₉'' entsprechen denjenigen aus 2, das heißt die Radien R_A der ersten und zweiten Außenflächen 5₉', 5₉'' entsprechen einander und sind jeweils kleiner als der Radius der einhüllenden Kugelfläche K. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Außenkontur der ersten Stege 3₉' von der Außenkontur der zweiten Stege 3₉'' abweichend gestaltet wird. Die Außenflächen der ersten und zweiten Stege des vorliegenden Gelenkinnenteils mit acht Kugelbahnen können hinsichtlich ihrer Gestaltung im Längsschnitt und im Querschnitt jede beliebige der vorstehend genannten Ausgestaltungen haben.
Die 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer weiteren Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen Gelenkinnenteil in der Ausführungsform nach 9. Das vorliegende Gleichlaufdrehgelenk 20 entspricht in weiten Teilen demjenigen aus 8, so daß hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Gleiche bzw. einander entsprechende Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, die um den Index „10” tiefergestellt sind. Im folgenden wird auf die Unterschiede eingegangen. Das vorliegende Gleichlaufdrehgelenk ist in Form eines sogenannten UF-Festgelenks gestaltet, bei dem die Kugelbahnen 22₁₀ , 4₁₀ im Längsschnitt betrachtet über ihre Länge hinterschnittfrei gestaltet sind. Hierfür umfassen die Kugelbahnen 22₁₀ , 4₁₀ jeweils einen geraden Bahnabschnitt sowie einen daran anschließenden bogenförmigen Bahnabschnitt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß das vorliegende Gelenk insgesamt acht drehmomentübertragenden Kugeln und entsprechend acht Außenbahnen und acht Innenbahnen aufweist. Das Gelenkinnenteil 2₁₀ entspricht dem in 9 gezeigten Gelenkinnenteil, auf deren Beschreibung insofern verwiesen wird.
Die in den 8 und 10 gezeigten erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenke dienen als Beispiele, um zu zeigen, in welchen Gelenken die erfindungsgemäßen Gelenkinnenteile 2 eingesetzt werden können. Generell gilt, daß die erfindungsgemäße Lehre der Gelenkinnenteile 2 mit zurückgesetzten Stegen auf alle Gleichlaufdrehgelenke übertragbar ist, bei denen der Kugelkäfig auf der vorzugsweise sphärischen Führungsfläche des Gelenkinnenteils 2 geführt ist. Dies gilt sowohl für die obengenannten RF- oder UF-Festgelenke, als auch für Gegenbahngelenke mit ersten und zweiten Bahnpaaren, die sich in entgegengesetzte Richtung öffnen, als auch für Verschiebegelenke, wie sie beispielsweise in der oben bereits genannten DE 10 2005 063 006 A1 gezeigt sind, die auch als DO-Gelenke bezeichnet werden.
Alle genannten Gleichlaufdrehgelenke mit erfindungsgemäßem Gelenkinnenteil haben den Vorteil, daß die in ihrer rad0ialen Erstreckung verkürzten zweiten Stege in montiertem Zustand gegenüber dem Kugelkäfig freigestellt sind. Dies führt insbesondere in unbelastetem Zustand des Gleichlaufdrehgelenks zu einer deutlichen Redzierung der zwischen dem Kugelkäfig und dem Gelenkinnenteil wirksamen Reibungskräfte. Unter Last ist jedoch gewährleistet, daß sich der Kugelkäfig gegen die zweiten Stege abstützen kann, so daß die technische Funktion des Gelenks vollständig gewährleistet bleibt. Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Gelenkinnenteil die Möglichkeit Reibungs- bzw. Leistungsverluste zu vermindern, was sich im Endeffekt positiv auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs auswirkt.

2: Gelenkinnenteil
3: Steg
4: Kugelbahn
5: Außenfläche
6: Stirnseite
7: Stirnseite
8: Durchgangsöffnung
9: erster Abschnitt
10: zweiter Abschnitt
11: Freifläche
12: Führungsfläche
13: Innenfläche
14: Kugelkäfig
15: Fase
16: Spalt
17: Abflachung
18: reduzierter Bereich
20: Gleichlaufdrehgelenk
21: Gelenkaußenteil
22: äußere Kugelbahn
23: Kugel
24: Käfigfenster
25: Abrundung
A: Längsachse
B: Breite
D: Durchmesser
E: Ebene
K: Kugelfläche
R: Radius
S: Symmetrieebene
O: Krümmungsmittelpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005023045 A1 [0003]
- DE 19514868 C1 [0004, 0058]
- DE 102005063006 A1 [0005, 0064]
- WO 2006/058556 A1 [0006]

Claims

Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk, umfassend mehrere über den Umfang verteilte Kugelbahnen (4) zur Aufnahme drehmomentübertragender Kugeln (23) und mehrere über den Umfang verteilte erste Stege (3') und zweite Stege (3''), die jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Kugelbahnen (4) gebildet sind, wobei die ersten Stege (3') eine einhüllende Kugelfläche (K) des Gelenkinnenteils (2) mit einen Durchmesser (D) definieren, und wobei die zweiten Stege (3'') jeweils über ihre gesamte axiale Länge (L) von der einhüllenden Kugelfläche (K) des Gelenkinnenteils (2) nach innen beabstandet sind.
Gelenkinnenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der ersten Stege (3') der Anzahl der zweiten Stege (3'') entspricht.
Gelenkinnenteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stege (3') und die zweiten Stege (3'') regelmäßig über dem Umfang angeordnet sind.
Gelenkinnenteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stege (3') und die zweiten Stege (3'') über den Umfang abwechselnd angeordnet sind.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stege (3') erste Außenflächen (5') mit ersten Konturen aufweisen, und die zweiten Stege (3'') zweite Außenflächen (5'') mit zweiten Konturen aufweisen, wobei die ersten Konturen und die zweiten Konturen im Querschnitt betrachtet gleich gestaltet sind.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stege (3') erste Außenflächen (5') mit ersten Konturen aufweisen, und die zweiten Stege (3'') zweite Außenflächen (5'') mit zweiten Konturen aufweisen, wobei sich die ersten Konturen und die zweiten Konturen im Querschnitt betrachtet voneinander unterscheiden.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Außenflächen (5') der ersten Stege (3') erste Führungsflächen (12') und erste Freiflächen (11') aufweisen, wobei die Führungsflächen (12') die einhüllende Kugelfläche (K) definieren und zum Führen eines Kugelkäfigs dienen, und wobei die ersten Freiflächen (11') gegenüber der einhüllenden Kugelfläche (K) nach innen zurückversetzt sind.
Gelenkinnenteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Außenflächen (5'), im Querschnitt betrachtet, jeweils in Bezug auf eine Symmetrieebene (S) symmetrisch gestaltet sind, wobei die Führungsfläche (12') in der Symmetrieebene (S) liegt und jeweils eine Freifläche (11') in Umfangsrichtung seitlich benachbart zur Führungsfläche (12') angeordnet ist.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Führungsfläche (12') stetig in die jeweils angrenzende erste Freifläche (11') übergeht.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß, im Querschnitt betrachtet, das Verhältnis der Erstreckung (B1) der ersten Führungsflächen (12') in Umfangsrichtung zur Gesamterstreckung (B) der zugehörigen Außenfläche (5') in Umfangsrichtung jeweils kleiner als zwei Drittel ist, das heißt B1/B < 2/3.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Konturen der ersten Stege (3') und die zweiten Konturen der zweiten Stege (3'') im Längsschnitt betrachtet gleich gestaltet sind.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Konturen der ersten Stege (3') und die zweiten Konturen der zweiten Stege (3'') im Längsschnitt betrachtet unterschiedlich gestaltet sind.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Außenflächen (5') der ersten Stege (3') und/oder die zweiten Außenflächen (5'') der zweiten Stege (3'') im Längsschnitt betrachtet bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig gestaltet sind.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Außenflächen (5') der ersten Stege (3') und/oder die zweiten Außenflächen (5'') der zweiten Stege (3'') im Längsschnitt betrachtet jeweils eine Abflachung (17) in einem axial mittigen Bereich aufweisen.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Außenfläche (5'') zumindest eines der zweiten Stege (3'') einen reduzierten Bereich (18) zur Montage eines Kugelkäfigs aufweist.
Gelenkinnenteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der reduzierte Bereich (18), im Längsschnitt betrachtet, etwa axial mittig an dem zumindest einen zweiten Steg (3'') angeordnet ist.
Gelenkinnenteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der reduzierte Bereich (18), im Längsschnitt betrachtet, an einem axialen Ende des zumindest einen zweiten Stegs (3'') angeordnet ist.
Gelenkinnenteil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zweite Stege (3'') einen reduzierten Bereich (18) aufweisen, wobei die beiden zweiten Stege (3'') einander diametral gegenüberliegen.
Gleichlaufdrehgelenk umfassend ein Gelenkaußenteil (21) mit äußeren Kugelbahnen (22), ein Gelenkinnenteil (2) mit inneren Kugelbahnen (4), drehmomentübertragende Kugeln (23), die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren Kugelbahn (22) und einer inneren Kugelbahn (4) geführt sind, einen Kugelkäfig (14) mit Fenstern (24), in denen die drehmomentübertragenden Kugeln (23) aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 gestaltet ist.