DE102011014628B4

DE102011014628B4 - Käfig für Kugelgelenk und Kugelgelenk

Info

Publication number: DE102011014628B4
Application number: DE102011014628.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Lehmann
Original assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: WO2012126458A1; DE102011014628A1

Abstract

Käfig (1) für ein Kugelgelenk,wobei der Käfig (1) ringförmig ausgestaltet ist,wobei der Käfig (1) eine Innenfläche (2), eine Außenfläche (3), zwei die Innenfläche (2) und die Außenfläche (3) begrenzende Randbereiche (4, 5), einen Äquator (6) und Fenster (7) aufweist,wobei die Innenfläche (2) einen Innenraum (8) des Käfigs (1) umschließt, wobei die Innenfläche (2) des Käfigs (1) auf der Höhe des Äquators (6) eine längs des Äquators (6) verlaufende und symmetrisch zum Äquator (6) ausgestaltete Vertiefung (10) aufweist, undwobei eine Breite der Vertiefung (10) kleiner als eine Höhe der Fenster (7) ist, dadurch gekennzeichnet,dass die Vertiefung (10) von einem Kreisbogen begrenzt wird, der zu einem Kreis gehört, dessen Mittelpunkt im Innenraum (8) des Käfigs (1) liegt und der einen vorgebbaren Radius aufweist, unddass die dem Innenraum (8) zugewandte Seite der begrenzenden Randbereiche (4, 5) gerad-zylindrisch ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Kugelgelenk mit den Merkmalen des Oberbegriffs des ersten Anspruchs. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Kugelgelenk.
Kugelgelenke werden beispielsweise im Antriebsstrang von Fahrzeugen verwendet, um das Drehmoment des Motors auf eine Reifenachse zu übertragen. Dabei dienen Kugeln der Kraft- und Momentenübertragung zwischen einer Außen- und einer Innennabe des Gelenks, und ein Käfig mit Fenstern hält die Kugeln in einer Ebene, um ein Abwinkeln des Gelenks zu erlauben. Im Stand der Technik sind unterschiedliche Ausgestaltungen des Käfigs bekannt (siehe z.B. die nicht vorveröffentlichten Anmeldungen der Anmelderin DE 10 2010 010 479 A1 und DE 10 2010 010 487 A1 ). Einen gattungsgemäßen Käfig mit einer Nut zeigt die DE 103 18 112 A1 . Ein Käfig mit zwei Nuten lässt sich der US 3,647,269 A entnehmen. Weitere Ausgestaltungen von Käfigen lassen sich der DE 199 58 719 A1 , der DE 101 48 297 B4 oder der DE 100 32 854 C1 entnehmen.
Eine Problematik der Kugelkäfige besteht darin, dass die Kugeln gegen die Berandung der Fenster drücken und dass es durch die auftretenden Temperaturen, hohen Druckkräfte und Relativ- bzw. Gleitbewegungen der Kugeln zu einer Beschädigung kommen kann. Im Stand der Technik werden daher beispielsweise die Wandstärken gezielt im Bereich der Fenster erhöht. Das damit verbundene Herstellungsverfahren ist jedoch aufwändig und kostenintensiv.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Käfig vorzuschlagen, welcher eine höhere Festigkeit für die Kugeln aufweist und welcher kostengünstig zu fertigen ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Käfig mit den Merkmalen des ersten Anspruchs. Die Breite der Vertiefung und die Höhe des Fensters beziehen sich dabei vorzugsweise auf die maximale Breite der Vertiefung senkrecht zum Äquator und/oder auf die minimale Höhe des Fensters senkrecht zum Äquator. In dem Käfig sind vorzugsweise mehrere Fenster vorgesehen, welche um den Äquator herum voneinander beabstandet angeordnet sind. Auf der Höhe des Äquators ist auf der Innenfläche des erfindungsgemäßen Käfigs eine Vertiefung - z.B. in Art einer Nut - vorgesehen, welche entlang des Äquators verläuft. Erfindungsgemäß ist die Vertiefung ein relativ schmaler Streifen, der insbesondere schmäler als die Fensterhöhe ist. Die Form eines Querschnitts der Vertiefung entspricht erfindungsgemäß einem Kreisbogen mit einem Kreis, dessen Mittelpunkt sich vorzugsweise auf der Ebene befindet, in welcher auch der Äquator liegt. In einer Variante bildet der Kreisbogen einen Halbkreis. In einer Ausgestaltung ist der Käfig derartig auf das Gelenk abgestimmt, dass der Mittelpunkt des Kreises im Wesentlichen mit der Gelenkmitte zusammenfällt. In diesem Fall bleibt der Abstand zwischen Käfig und Innennabe unabhängig vom Beugewinkel des Gelenks konstant. Die Randbereiche haben erfindungsgemäß an der Innenseite einen geraden Verlauf.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die vom Innenraum abgewandte Seite der begrenzenden Randbereiche im Wesentlichen kugelig ausgestaltet ist. Die Außenseite der Randbereiche und/oder die ganze Außenfläche hat somit in dieser Ausgestaltung eine gerundete Form.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Außenfläche auf der Höhe des Äquators mindestens eine um den Äquator umlaufende Rillenstruktur aufweist.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Kugelgelenk mit einer Innennabe, einer Außennabe, mindestens einer Kugel und einem Käfig nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen. Die Anzahl der Kugeln ist dabei vorzugsweise gleich der Anzahl der Fenster des Käfigs. Weiterhin weisen vorzugsweise Innen- und Außennaben für die Kugeln Laufbahnen auf.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1: eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Käfigs,
2: einen Schnitt durch ein Kugelgelenk mit einem erfindungsgemäßen Käfig,
3: einen vergrößerten Ausschnitt der 2,
4: einen weiteren Schnitt durch ein Kugelgelenk mit einem erfindungsgemäßen Käfig, und
5: einen vergrößerten Ausschnitt der 4.

In der 1 ist der Käfig 1 mit dem Innenraum 8 dargestellt. Die Außenfläche 3 ist kugelig ausgestaltet und weist eine Rillenstruktur 15 auf. Die Randbereiche 4, 5 der Innenfläche 2 sind gerade und zylindrisch ausgestaltet. Auf der Höhe des Äquators 6 des Käfigs 1 ist in der Innenfläche 2 eine umlaufende Vertiefung 10 vorgesehen, welche die Wandstärke des Käfigs 1 in diesem Bereich vermindert. Die Vertiefung 10 ist in diesem Beispiel im Querschnitt als Kreisbogen ausgestaltet, dessen Kreissehne kleiner ist als die Höhe der Fenster 7. Nicht erfindungsgemäße Varianten wären eine Treppen- oder eine durch zwei gerade Flächen gebildete Dreiecksform. Zu erkennen ist, dass die Breite der Vertiefung 10 kleiner ist als die Höhe der Fenster 7. Dies gilt dabei für jegliche Formgebung der Vertiefung 10. Der Käfig 1 wird beispielsweise durch Massivumformung hergestellt, und die Kontur der Innenfläche 2 wird anschließend spanend erzeugt.
Die 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Käfig 1 als Teil eines Kugelgelenks. Der Käfig 1 ist dabei zwischen der Innennabe 20 und der Außennabe 21 angeordnet und nimmt die Kugeln 22 in den Fenstern 7 auf. Die 3 zeigt den vergrößerten Ausschnitt der 2 im Bereich einer der Kugeln 22. Zu erkennen ist, dass die Randbereiche 4, 5 des Käfigs 1 an der Innenfläche 2 einen geraden zylindrischen Verlauf und auf der Außenfläche 3 eine kugelige Ausgestaltung aufweisen.
Die 4 zeigt einen weiteren Schnitt durch das Kugelgelenk der 3. In der 5 ist dabei ein Abschnitt zwischen zwei Fenstern des Käfigs 1 vergrößert dargestellt. Die Innenfläche des Käfigs 1 ist dabei an den Randbereichen jeweils gerad-zylindrisch ausgestaltet und weist auf der Höhe des Äquators die kreisbogenförmige Vertiefung 10 auf. Die Tiefe der Vertiefung 10 richtet sich dabei nach der Ausgestaltung der Innennabe 20 und nach dem zwischen Käfig 1 und Innennabe 20 zu erzielenden Abstand. Der Käfig 1 ist insbesondere einstückig ausgestaltet. Weiterhin ist die Tiefe der Vertiefung derartig ausgestaltet, dass ein Einbringen der Innennabe 20 als einstückiges Element in den Käfig 1 möglich ist.

Claims

Käfig (1) für ein Kugelgelenk, wobei der Käfig (1) ringförmig ausgestaltet ist, wobei der Käfig (1) eine Innenfläche (2), eine Außenfläche (3), zwei die Innenfläche (2) und die Außenfläche (3) begrenzende Randbereiche (4, 5), einen Äquator (6) und Fenster (7) aufweist, wobei die Innenfläche (2) einen Innenraum (8) des Käfigs (1) umschließt, wobei die Innenfläche (2) des Käfigs (1) auf der Höhe des Äquators (6) eine längs des Äquators (6) verlaufende und symmetrisch zum Äquator (6) ausgestaltete Vertiefung (10) aufweist, und wobei eine Breite der Vertiefung (10) kleiner als eine Höhe der Fenster (7) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (10) von einem Kreisbogen begrenzt wird, der zu einem Kreis gehört, dessen Mittelpunkt im Innenraum (8) des Käfigs (1) liegt und der einen vorgebbaren Radius aufweist, und dass die dem Innenraum (8) zugewandte Seite der begrenzenden Randbereiche (4, 5) gerad-zylindrisch ausgestaltet ist.
Kugelgelenk, mit einer Innennabe (20), mit einer Außennabe (21), mit Kugeln (22), und mit einem Käfig (1) nach Anspruch 1.