DE10201169B4

DE10201169B4 - Gleichlauffestgelenk mit verbesserter Käfiganordnung

Info

Publication number: DE10201169B4
Application number: DE10201169A
Authority: DE
Inventors: Erik Harry Meyer; Joachim H. Prölß
Original assignee: GKN Driveline North America Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: US6461244B2; JP2002250360A; DE10201169A1; US20010046901A1

Abstract

Axial festes Gleichlaufdrehgelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil (10) von hohler Konfiguration mit einer Rotationsachse, einer Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen äußeren Bahnen (20), die umfangsverteilt um die genannte Achse im Innern des Gelenkaußenteils (10) angeordnet sind und deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse verlaufen und mit Stegen (22), die zwischen den genannten Bahnen definiert sind und die einstückig mit dem Gelenkaußenteil (10) ausgeführt sind und nach innen weisende Stegflächen aufweisen; ein im Gelenkaußenteil (10) angeordnetes Gelenkinnenteil (11) mit einer Rotationsachse, einer Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen inneren Bahnen (24) auf der Außenseite des Gelenkinnenteils (11), deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse des Gelenkinnenteils (11) verlaufen und die den Bahnen (20) im Gelenkaußenteil (10) unter Bildung von Paaren gegenüberliegen, sowie mit Stegen (28), die zwischen den Bahnen (24) auf dem Gelenkinnenteil (11) definiert sind und die radial nach außen weisende Stegflächen aufweisen; eine Mehrzahl von...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende, Erfindung betrifft axial feste Gleichlaufdrehgelenke und insbesondere ein axial festes Gleichlaufdrehgelenk der Art, die folgende Bauteile umfaßt: (1) ein Gelenkaußenteil von hohler Konfiguration, das eine Rotationsachse hat und im Innenraum eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen äußeren Bahnen aufweist, die umfangsverteilt um die Achse angeordnet sind und sich in Meridianebenen bezüglich der Achse erstrecken, wobei Stege zwischen den Bahnen ausgebildet und einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgeführt sind, wobei die Stege radial nach innen weisende Flächen aufweisen; (2) ein im Gelenkaußenteil angeordnetes Gelenkinnenteil mit einer Rotationsachse, wobei das Gelenkinnenteil an seiner Außenseite eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen inneren Bahnen aufweist, deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken und die den Bahnen des Gelenkaußenteils zugewandt sind und ihnen paarweise gegenüberliegen, wobei Stege zwischen den Bahnen auf dem Gelenkinnenteil definiert sind und radial nach außen weisende Flächen aufweisen; (3) eine Mehrzahl von Kugeln, die jeweils in einem Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen im Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet ist; und (4) einen Kugelkäfig mit einer ringförmigen Konfiguration, der zwischen den Gelenkteilen angeordnet ist und Fenster aufweist, in denen die jeweiligen Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen, wobei der Käfig Außen- und Innenflächen aufweist, die jeweils mit den Stegflächen des Gelenkaußenteils bzw. des Gelenkinnenteils zusammenwirken, um den Käfig und die Gelenkteile axial in Position zu halten.
In Gelenken dieser Art ist die Konfiguration der Bahnen im Gelenkinnenteil und im Gelenkaußenteil und/oder die Konfiguration der Innen- und Außenflächen des Käfigs so, daß die gemeinsame Ebene, in der die Mittelpunkte der Kugeln liegen, bei Gelenkbeugung den Winkel zwischen den Rotationsachsen der Gelenkteile im wesentlichen halbiert.
Es gibt verschiedene Gelenktypen der genannten Art, die sich untereinander u. a. bezüglich der Anordnung und Konfiguration der Bahnen in den Gelenkteilen und/oder den Innen- und Außenflächen des Käfigs unterscheiden, wobei die gemeinsame winkelhalbierende Ebene, wie oben beschrieben, gesteuert wird, wodurch dem Gelenk Gleichlaufeigenschaften im Betrieb verliehen werden. Die Gemeinsamkeit dieser verschiedenen Gelenktypen ist jedoch, daß der Käfig durch das Zusammenwirken der äußeren Käfigfläche mit den Stegflächen, die der Käfigfläche gegenüberliegen, im Gelenk axial in Position gehalten wird.
Die DE 694 20 539 T2 zeigt ein axial festes Gleichlaufgelenk mit einem äußeren Gelenkelement mit drei symmetrisch angeordneten, diametral gegenüberliegenden Paaren von inneren Kugelrillen und diese separierende diametral gegenüberliegenden Paaren von Trennwänden. Zum Zusammenbau wird der Käfig senkrecht zur Öffnung des Gelenkaußenteils ausgerichtet, bis ein diametral gegenüberliegendes Paar von Käfigöffnungen mit einem diametral gegenüberliegenden Paar von Trennwänden ausgerichtet ist. Um diese herkömmliche Montagetechnik verwenden zu können, wird vorgeschlagen, jede Trennwand des Gelenkaußenteils mit jeweils zwei Kerben auf gegenüberliegenden Seiten zu versehen.
Die DE 28 42 679 A1 zeigt ein Gleichlaufgelenk mit einem Gelenkinnenteil, einem Gelenkaußenteil, einem Kugelkäfig und hierzwischen aufgenommenen Kugeln. Der Kugelkäfig weist in seiner äußeren sphärischen Oberfläche sich in Achsrichtung, d. h. seitlich der Käfigfenster, erstreckende Nuten auf. Die Montage des Kugelkäfigs in dem Gelenkaußenteil erfolgt, indem beide Teile axial zueinander und die Stege des Gelenkaußenteils zu den seitlich der Käfigfenster angeordneten Nuten des Kugelkäfigs ausgerichtet werden. Hiernach werden beide Teile ineinander geschoben und gegeneinander verdreht.
Aus der DE 199 63 617 C1 ist ein Gleichlaufgelenk mit einem Gelenkinnenteil, einem Gelenkaußenteil, einem Kugelkäfig und drehmomentübertragenden Kugeln bekannt. In den Bahnstegen des Gelenkaußenteils sind Ausnehmungen vorgesehen, die eine vereinfachte Montage des Gelenks ermöglichen sollen.
Die Außenfläche des Käfigs und die kooperierenden Stegflächen des Gelenkaußenteils sind im allgemeinen kugelförmig. Wenn das Gelenk Drehmoment überträgt, verursachen die im Gelenk wirkenden Kräfte (d. h. Kugelaustreibungskräfte), daß der Käfig zu einem Ende des Gelenks hin gedrängt wird, wobei das betreffende Ende von der jeweiligen Richtung des Versatzes der Bahnen im Gelenkinnenteil und im Gelenkaußenteil von der gemeinsamen Ebene bei ungebeugtem Gelenk abhängig ist. Um die Normalkräfte, die auf den Käfig als Ergebnis dieser Kugelaustreibungskräfte einwirken, zu verringern, sollte das Maß an kugelförmiger Umhüllung des Käfigs durch die Stege des Gelenkaußenteils so groß wie möglich sein, um den Käfig besser abzustützen. Je mehr jedoch die Stege des Gelenkaußenteils die kugelige Außenfläche des Käfig kugelförmig umgeben, desto schwieriger wird es, den Kugelkäfig in das Gelenkaußenteil einzuführen. In einem scheibenförmigen Gleichlauffestgelenk, bei dem das Gelenkaußenteil an beiden Enden offen ist, wird der Käfig von dem Ende aus eingebaut, das dem Ende gegenüberliegt, zu dem der Käfig durch die Kugelaustreibungskräfte gedrängt wird, wenn es im gebeugten Zustand unter Last betrieben wird. Die Montage des Käfigs im Gelenkaußenteil wird typischerweise entweder durch Käfigeinbaukerben, die in einem Steg oder einem Paar von Stegen des Gelenkaußenteils vorgesehen sind, oder durch einen ausreichend vergrößerten Bohrungsdurchmesser des Gelenkaußenteils ermöglicht, damit der Kugelkäfig in das Gelenkaußenteil eingeführt werden kann.
In einem Monoblock-Gleichlauffestgelenk, dessen Gelenkaußenteil glockenförmig und mit einem geschlossenen Ende ausgebildet ist, muß der Käfig von der offenen Seite des Gelenkaußenteils eingebaut werden. Um die Montage des Käfigs im Gelenkaußenteil durchzuführen, muß wiederum der Bohrungsdurchmesser des Gelenkaußenteils ausreichend vergrößert sein, um den Einbau zuzulassen und/oder es müssen Einbaukerben in zumindest einem sich gegenüberliegenden Paar von Gelenkaußenteilstegen vorgesehen sein, damit der Käfig eingeführt werden kann. Weder die eine noch die andere Methode erbringt zufriedenstellende Resultate, da beide Einbaumethoden das Maß an kugelförmiger Umhüllung reduzieren, das für die Abstützung des Käfigs zur Verfügung steht. Dadurch entstehen höhere Flächenbelastungen für die kooperierenden Flächen des Gelenkaußenteils und des Käfigs, wodurch es aufgrund erhöhter Reibung zu vermehrter Hitzeentwicklung kommt.
Gegenstand der Erfindung
Dementsprechend ist es ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleichlauffestgelenk mit einer verbesserten Käfigmontagemöglichkeit bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben durch ein axial festes Gleichlaufdrehgelenk gelöst, das ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil, einen Kugelkäfig so wie eine Mehrzahl von Kugeln umfaßt. Das Gelenkaußenteil ist von hohler Konfiguration, weist eine Rotationsachse auf und umfaßt eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen äußeren Bahnen, die umfangsverteilt um die Achse im Innern des Gelenkaußenteils angeordnet sind und deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken, sowie Stege, die zwischen den genannten Bahnen definiert und einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgeführt sind und nach innen gerichtete Flächen aufweisen. Das Gelenkinnenteil ist im Gelenkaußenteil angeordnet, weist eine Rotationsachse auf und umfaßt eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen inneren Bahnen auf der Außenseite des Gelenkinnenteils, deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse des Gelenkinnenteils erstrecken und die unter Bildung von Paaren den Bahnen im Gelenkaußenteil gegenüberliegen, sowie Stege, die zwischen den Bahnen auf dem Gelenkinnenteil definiert sind und radial nach außen gerichtete Flächen aufweisen. Je eine Kugel der Mehrzahl von Kugeln ist in einem Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen im Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet. Der Kugelkäfig ist zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil angeordnet und umfaßt Fenster, in denen die Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen. Zumindest zwei sich gegenüberliegende Fenster sind breiter als die Stege des Gelenkaußenteils, um eine Aufnahme von Stegen während der Montage zu ermöglichen. Der Käfig weist im wesentlichen kugelförmige Innen- und Außenflächen auf, die mit den Stegflächen am Gelenkinnenteil bzw. Gelenkaußenteil zusammenwirken.
Der Kugelkäfig umfaßt ferner zumindest eine Freistellnut zwischen zumindest einem Paar von benachbarten Fenstern, wodurch der Umfang der Kugelkäfigaußenfläche im Bereich der Nut reduziert wird. Die Nut ist zumindest so breit wie einer der Stege des Gelenkaußenteils, um ein Einführen des Kugelkäfigs in das Gelenkaußenteil zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig um eine Querachse um 90° gegenüber der Achse des Gelenkaußenteils gedreht wird. Gemäß einer Ausführung ist die zumindest eine Nut eine Ringnut, die um den Umfang der Käfigaußenfläche verläuft. Gemäß einer anderen Ausführung umfaßt die zumindest eine Nut zwei Nuten, deren Mittellinien symmetrisch zur mittleren Ebene des Käfigs liegen und deren Abstand der Breite der Stege des Gelenkaußenteils entspricht.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie die kugelförmige Umhüllung der Außenfläche des Käfigs durch die Stege des Gelenkaußenteils maximiert. Weitere Vorteile der Erfindung werden beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Ansprüche sowie anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die Ausführungen verwiesen, die in den beiliegenden Zeichnungen genauer dargestellt sind und unten anhand von Beispielen der Erfindung erläutert werden.
In den Zeichnungen ist
1 eine Stirnansicht eines Gleichlauffestgelenks gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in der Richtung des Pfeils A in 2;
2 ein Längsschnitt des Gelenks nach 1 entlang der Linie 2-2;
3 eine perspektivische Ansicht eines Käfigelements gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung;
4 ein Längsschnitt eines Gelenkaußenteils durch die Längsachse des Gelenkaußenteils und eines Kugelkäfigs gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung während der Montage;
5 eine perspektivische Ansicht des Gelenkaußenteils und des Kugelkäfigs nach 4 während der Montage;
5A einen Ausschnitt des Gelenkaußenteils und des Käfigs nach 5 während der Montage;
6 eine perspektivische Ansicht einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführung eines Käfigs; und
7 einen Ausschnitt eines Gelenkaußenteils und des Käfigs nach 6 während der Montage.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die 1 und 2 werden zusammen beschrieben. 1 ist eine Stirnansicht in der Richtung des Pfeils A von 2 von einem erfindungsgemäßen Gleichlauffestgelenk gemäß einer ersten Ausführung. 2 ist ein Längsschnitt durch das Gelenk von 1 entlang der Linie 2-2 der 1. Die wichtigsten Bauteile des Festgelenks sind ein Gelenkaußenteil 10, ein Gelenkinnenteil 11, ein Käfig 12 und eine Mehrzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln 13.
Das Gelenkaußenteil 10 ist ein hohles, glockenförmiges Bauteil mit einem offenen Ende 14 und einem geschlossenen Ende 16, von dem aus sich eine Hohlwelle 17 erstreckt. Die Rotationsachse des Gelenkaußenteils 10 ist mit 18 bezeichnet. Im Innern des Gelenkaußenteils 10 ist eine Mehrzahl von umfangsverteilten bogenförmigen äußeren Bahnen 20 vorgesehen, die in gleichen Winkeln um die Rotationsachse 18 verteilt sind und deren Mittellinien in Meridianebenen liegen, die die Achse 18 enthalten. Zwischen den Bahnen 20 im Gelenkaußenteil sind Stege 22 definiert, die einstückig mit dem Gelenkteil ausgebildet sind und radial nach innen gerichtete Flächen aufweisen. Das geschlossene Ende 16 des Gelenkaußenteils 10 kann entweder einstückig als Teil des Gelenkaußenteils ausgebildet oder angeschweißt sein.
Das Gelenkinnenteil 11 ist an seiner Außenfläche mit einer Anzahl von bogenförmigen inneren Bahnen 24 versehen, deren Mittellinien in Meridianebenen liegen, die die Rotationsachse 26 des Gelenkinnenteils enthalten, die im dargestellten axial gestreckten, d. h. nicht gebeugten Zustand des Gelenks mit der Achse 18 zusammenfällt. Die inneren Bahnen 24 liegen den äußeren Bahnen 20 unter Bildung von Paaren gegenüber. Zwischen den Bahnen 24 weist das Gelenkinnenteil Stege 28 auf, die einstückig mit dem Gelenkinnenteil 11 ausgeführt sind und radial nach außen gerichtete Flächen aufweisen. Das Gelenkinnenteil 11 ist ein ringförmiges Bauteil, das zur Drehmoment übertragenden Aufnahme einer Antriebswelle 32 mit einer Keilnutenbohrung 30 versehen ist. Selbstverständlich können das Gelenkinnenteil 11 und die Antriebswelle einstückig ausgeführt sein oder durch andere Mittel als eine Keilwellenverbindung, z. B. durch Schweißen, miteinander verbunden sein.
In dem in 2 gezeigten Längsschnitt haben die Bahnen 20, 24 eine bogenförmige Konfiguration und die Krümmungsmittelpunkte dieser Bögen sind axial voneinander im Gelenk versetzt, so daß die Bahnen jedes Paares sich voneinander entfernen, wenn sie sich dem offenen Ende 14 des Gelenkaußenteils 10 nähern. Jedes Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen 20, 24 nimmt jeweils eine Drehmoment übertragende Kugel 13 auf. Die Mittelpunkte der Kugeln 13 liegen in einer gemeinsamen Ebene 19. Die versetzte Konfiguration der Bahnen 20, 24 in den Gelenkteilen 10, 11 bewirkt bei Gelenkbeugung in bekannter Weise, daß die gemeinsame Ebene 19, d. h. die winkelhalbierende Ebene in 2, den Winkel zwischen den Rotationsachsen 18, 26 des Gelenkaußenteils 10 bzw. des Gelenkinnenteils 11 halbiert, wodurch das Gelenk Gleichlaufeigenschaften erhält.
Der Käfig 12 ist ein ringförmiges Bauteil, das zwischen dem Gelenkinnenteil 11 und dem Gelenkaußenteil 10 eingesetzt ist. Es weist eine Mehrzahl von Öffnungen oder Fenstern 34 auf, die jeweils die Kugeln 13 so einzeln aufnehmen, daß die Mittelpunkte der Kugeln in der gemeinsamen Ebene 19 liegen.
Der Käfig hat eine im allgemeinen kugelförmige Außenfläche 36, die die radial nach innen weisenden Flächen der Stege 22 zwischen den Bahnen 20 des Gelenkaußenteils 10 berührt. Der Käfig weist auch eine im allgemeinen kugelförmige Innenfläche 38 auf, die mit den radial nach außen weisenden Flächen der Stege 28 zwischen den Bahnen 24 des Gelenkinnenteils 11 zusammenwirkt.
Während des Betriebs des Gelenks wirken Kräfte auf die Kugeln und damit auch auf den Käfig ein, die den Käfig 12 in Richtung zum offenen Ende 14 des Gelenkaußenteils 10 drängen. Auf diese Weise wirkt die Käfigaußenfläche 36 auf die ihr zugewandten Flächen der Stege 22 des Gelenkaußenteils primär in dem mit der Ziffer 21 bezeichneten Bereich direkt anschließend an das offene Ende 14 des Gelenkaußenteils 10 ein. In dem gezeigten Gelenk ist der Versatz der Bahnen im Gelenkinnenteil 11 in Richtung zum geschlossenen Ende 16 des Gelenkaußenteils 10, während der Versatz der Bahnen im Gelenkaußenteil 10 in Richtung des offenen Endes 14 des Gelenkaußenteils 10 geht. Dadurch wirkt die Käfiginnenfläche 38 auf die ihr zugewandten Flächen der Stege 28 des Gelenkinnenteils primär in dem mit der Ziffer 23 bezeichneten Bereich direkt anschließend an das geschlossene Ende 16 des Gelenkaußenteils 10 ein. Die Richtung des Versatzes der Bahnen 20, 24 kann jedoch umgekehrt werden, wodurch sich die Stellen der in Kontakt kommenden Flächenabschnitte der Käfigaußenfläche 36 und der Käfiginnenfläche 38 zu gegenüberliegenden Positionen verschieben würden.
Die Flächen der Stege 22, 28 sind vorzugsweise teilkugelig ausgeführt und bilden Teile einer Kugel, deren Mittelpunkt auf der Rotationsachse 18 des Gelenkaußenteils 10 bzw. der Rotationsachse 20 des Gelenkinnenteils 11 liegt. Die Stegflächen können jedoch auch als Rotationsflächen eines kreisförmigen Bogens um die genannten Achsen ausgebildet sein, jedoch ohne daß der Mittelpunkt des Bogens auf den Achsen liegt. In einer weiteren Anordnung ist der Bogen nicht kreisförmig. Die Stegflächen könnten alternativ durch Rotationsflächen eines Bogens gebildet sein, der vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise kreisförmig um Rotationsachsen, die gegenüber den genannten Achsen 18, 26 versetzt sind, wobei die Ortslinie der Rotationsachsen, bei Betrachtung aller Stegflächen, einen Kreis um die Drehachse bildet. Dem Fachmann ist klar, daß jede Abweichung der Stegflächen von genau teilkugeligen Flächen, deren Mittelpunkte auf den Achsen 18, 26 liegen, gering sein wird.
In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführung der Erfindung ist die Käfigaußenfläche 36 freigestellt, wie an der mit der Ziffer 40 bezeichneten Stelle angedeutet ist. Die Freistellung 40 erfolgt in der Form einer Umfangsnut um den Äquator des Käfigs 12. Die Breite der Nut 40 verläuft beiderseits der Kugelebene 19 und ihre Mittellinie liegt, wie in 2 gezeigt, in der Kugelebene 19.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht des Käfigs 12 der 1 und 2 dargestellt. Der in 3 gezeigte Käfig 12 umfaßt sechs Fenster 34 zur Aufnahme der jeweiligen Kugeln. Zwischen den Fenstern 34 befindet sich jeweils ein Stegabschnitt 44, in welchem die Nut 40 ausgebildet ist, um den maximalen Umfang der Käfigaußenfläche zu verringern und die Einführung des Käfigs in das Gelenkaußenteil zu erleichtern. Obwohl die Nut 40 so dargestellt ist, daß sie sich um den gesamten Umfang des Käfigs 12 erstreckt, können ihre Vorteile bereits zum Tragen kommen, wenn nur die Dicke eines Stegabschnitts 44 verringert wird, anstelle aller. Aus Herstellungsgründen und zur Wahrung des Gleichgewichts kann es jedoch vorzuziehen sein, die Nut 40 über den gesamten Umfang durch Profilwalzen oder Drehen des Käfigs auszubilden.
4 zeigt einen Längsschnitt des Gelenkaußenteils 10 und eine axiale Ansicht des Käfigs 12 im Teilschnitt während der Montage. Auf diese Weise wird der Kugelkäfig in einer Position dargestellt, in der er um eine seiner Querachsen 50 um 90° gedreht und entlang seiner Achse gegenüber der Mittelachse 18. des Gelenkaußenteils verschoben ist. Die Stege 22 des Gelenk außenteils umfassen die Führungsflächen für die kugelige Außenfläche 36 des Kugelkäfigs 12. Die Außenfläche 36 des Kugelkäfigs 12 ist durch die Fenster 34 und die Nut 40 unterbrochen.
Wie vorstehend erwähnt, wird die kugelige Umhüllung der kugeligen Außenfläche 36 des Käfigs 12 durch die Stege 22 des Gelenkaußenteils maximiert, um den Halt des Käfigs während des Betriebs weitestmöglich zu vergrößern. Je größer die kugelige Umhüllung, desto kleiner ist jedoch der Bohrungsdurchmesser D₁, der durch die Öffnung definiert ist, die von sich gegenüberstehenden Stegen 22 im Gelenkaußenteil 10 gebildet wird. Das Verhältnis zwischen der Öffnung des Bohrungsdurchmessers D₁ der Stege 22 und dem Durchmesser des Kugelkäfigs D₂ ist: D₂ größer als D₁. Aus diesem Grund kann der Käfig 12 nicht axial in das Gelenkaußenteil 10 eingeführt werden. Daher wird zu Montagezwecken eine Kante 60 eines Steges 22 in den nach vorn weisenden Abschnitt 62 eines der Käfigfenster 34 eingeführt und dann der Kugelkäfig 12 in das Gelenkaußenteil 10 eingeführt, wobei gleichzeitig eine Verschiebe- und Drehbewegung ausgeführt wird, so daß die gegenüberliegende Kante 64 in das gegenüberliegende Käfigfenster 66 eingeführt wird. Auf diese Weise bewirkt die Nut 40 eine Verringerung des Abstands D₃, so daß D₃ geringer ist als D₁, wodurch das Einführen des Käfigs 12 in das Gelenkaußenteil 10 ermöglicht wird. Wenn der Käfig 12 in die Gelenkaußenteilöffnung 14 eintritt, wird er auf die Mittelachse 18 des Gelenkaußenteils zurückgedreht, indem der Käfig um seine Querachse 50 um 90° gedreht und der Käfig 12 gegenüber dem Gelenkaußenteil 20 entlang der Achse 18 des Gelenkaußenteils verschoben wird. Anschließend werden das Gelenkinnenteil und die Kugeln in bekannter Weise eingebaut. Um die Stegkanten 60, 64 in den Käfigfenstern 62, 66 aufnehmen zu können, muß die Fensterbreite jedoch größer sein als die Stegbreite.
In 5 ist eine perspektivische Ansicht des Käfigs in Bezug zum Gelenkaußenteil während des Einbauvorgangs dargestellt. Während des Einbaus liegt die Drehachse des Käfigs quer zur Drehachse des Gelenkaußenteils. Wiederum wird die Stegkante 60 eines Steges 22 in den nach vorn weisenden Abschnitt 62 eines Käfigfensters eingeführt und anschließend das gegenüberliegende Käfigfenster 66 in Richtung zum Gelenkaußenteil 10 so bewegt, daß die gegenüberliegende Stegkante 64 den Stegabschnitt 44 passiert, dessen Dicke durch die Nut 4G verringert ist, und in das Käfigfenster 66 eingeführt wird. An diesem Punkt kann der Käfig entlang der Mittelachse des Gelenkaußenteils vorwärts bewegt und um seine Querachse gedreht werden, um die Stege 22 mit der kugeligen Außenfläche 36 des Käfigs in Kontakt zu bringen. 5A zeigt ein Detail der Lageverhältnisse zwischen der Nut 40 und der Stegkante 64 während des Einführens des Käfigs in das Gelenkaußenteil.
In 6 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführung eines Käfigs gezeigt, der in einem erfindungsgemäßen Gleichlauffestgelenk verwendet werden kann. Der Käfig 100 in 6 umfaßt Freistellabschnitte 102, die es ermöglichen, den Käfig 100 in ein Gelenkaußenteil zwischen gegenüberliegenden Stegen einzuführen, wie in 7 zu sehen ist. 7 ist eine Detaildarstellung eines Gelenkaußenteils 110 und des Käfigs 100 der 6 während der Montage. Wie in 7 zu sehen ist, ermöglichen die Freistellnuten 102 den Punkten 104, die die Breite des Steges 122 definieren, in das Käfigfenster 134 eingeführt zu werden, das dem Käfigfenster gegenüberliegt, das den gegenüberliegenden (nicht-dargestellten) Steg aufgenommen hat. Wie in 7 und 5 dargestellt, muß die Breite der Nut 40 oder der Abstand zwischen den Freistellabschnitten 102 größer sein als die Breite der Stege, damit die Stege in das Käfigfenster 134 eingeführt werden können.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Technik um ein neues und verbessertes Gleichlauffestgelenk bereichert wird. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit mehreren Ausführungen beschrieben wird, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf jene Ausführungen beschränkt ist. Beispielsweise ist die verbesserte Käfigkonstruktion auch auf Gleichlauffestgelenke anwendbar, die acht Kugeln anstelle von sechs umfassen. Die verbesserte Käfigkonstruktion ist auch für scheibenförmige Gleichlauffestgelenke verwendbar, bei denen das Gelenkaußenteil an beiden Enden offen ist. Auf diese Weise deckt die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Entsprechungen ab, die im Geist und Umfang der anhängenden Ansprüche enthalten sind.
Die Erfindung betrifft axial feste Gleichlaufdrehgelenke. Ein axial festes Gleichlaufdrehgelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil, einen Kugelkäfig sowie eine Mehrzahl von Kugeln. Der Kugelkäfig ist zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil angeordnet und umfaßt Fenster, in denen jeweils Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen. Zumindest zwei sich gegenüberliegende Fenster sind breiter als die Stege des Gelenkaußenteils, um die Aufnahme der Stege während der Montage zu ermöglichen. Der Käfig umfaßt im wesentlichen kugelförmige Innen- und Außenflächen, die mit den Stegflächen des Gelenkinnenteils bzw. des Gelenkaußenteils zusammenwirken. Der Kugelkäfig umfaßt ferner zumindest eine Freistellnut zwischen zumindest einem benachbarten Fensterpaar, wodurch der Umfang der Kugelkäfigaußenfläche im Bereich der Nut reduziert wird. Die Nut ist zumindest so breit wie einer der Stege des Gelenkaußenteils, um das Einführen des Kugelkäfigs in das Gelenkaußenteil zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig um 90° um eine Querachse gegenüber der Achse des Gelenkaußenteils während der Montage gedreht ist.

Claims

Axial festes Gleichlaufdrehgelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil (10) von hohler Konfiguration mit einer Rotationsachse, einer Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen äußeren Bahnen (20), die umfangsverteilt um die genannte Achse im Innern des Gelenkaußenteils (10) angeordnet sind und deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse verlaufen und mit Stegen (22), die zwischen den genannten Bahnen definiert sind und die einstückig mit dem Gelenkaußenteil (10) ausgeführt sind und nach innen weisende Stegflächen aufweisen; ein im Gelenkaußenteil (10) angeordnetes Gelenkinnenteil (11) mit einer Rotationsachse, einer Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen inneren Bahnen (24) auf der Außenseite des Gelenkinnenteils (11), deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse des Gelenkinnenteils (11) verlaufen und die den Bahnen (20) im Gelenkaußenteil (10) unter Bildung von Paaren gegenüberliegen, sowie mit Stegen (28), die zwischen den Bahnen (24) auf dem Gelenkinnenteil (11) definiert sind und die radial nach außen weisende Stegflächen aufweisen; eine Mehrzahl von Kugeln (13), die einzeln in jeweils einem Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen (20, 24) im Gelenkaußenteil (10) und Gelenkinnenteil (11) zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet sind; und einen Kugelkäfig (12), der zwischen dem Gelenkinnenteil (11) und dem Gelenkaußenteil (10) angeordnet ist und Fenster (34) aufweist, in denen die jeweiligen Kugeln (13) so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene im Kugelkäfig (12) liegen, wobei zumindest zwei sich gegenüberliegende Fenster breiter sind als die genannten Stege (22) des Gelenkaußenteils (10), um eine Aufnahme der genannten Stege (22) während der Montage zu ermöglichen, wobei der Käfig (12) im wesentlichen kugelförmige Innen- und Außenflächen (34, 36) aufweist, die mit den Stegflächen am Gelenkinnenteil (10) bzw. Gelenkaußenteil (11) zusammenwirken, wobei der Kugelkäfig (12) zwischen zumindest einem Paar von benachbarten Fenstern eine Freistellnut (40) umfaßt, wodurch der Umfang der genannten Kugelkäfigaußenfläche (36) im Bereich der Freistellnut (40) reduziert wird, wobei die genannte Freistellnut (40) zumindest so breit ist, wie einer der genannten Stege (22) des Gelenkaußenteils (10), um die Einführung des Kugelkäfigs (12) in das genannte Gelenkaußenteil (10) zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig (12) um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenkaußenteils (10) gedreht wird.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, wobei das Gelenkaußenteil (10) ein glockenförmiges Gehäuse darstellt, das eine geschlossene Basis (16) und eine Öffnung (14) zum Aufnehmen des genannten Gelenkinnenteils (11) und des Kugelkäfigs (12) und der genannten Kugeln (13) aufweist.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 2, wobei das Gelenkaußenteil (10) eine Basis (16) umfaßt, die einstückig ausgebildet ist und der Öffnung (14) gegenüberliegend vorgesehen ist.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannte Freistellnut eine Ringnut (40) umfaßt, deren Mittellinie in der genannten gemeinsamen Ebene im Kugelkäfig (12) liegt und die eine Breite aufweist, die im wesentlichen gleich der Breite der genannten Käfigfenster (34) ist.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die genannte Freistellnut zwei Ringnuten (102) umfaßt, deren Mittellinien symmetrisch zu der genannten gemeinsamen Ebene im Kugelkäfig (12) liegen, wobei der Abstand zwischen den Mittellinien der genannten Nuten (102) größer ist als die Breite der genannten Stege (22) des Gelenkaußenteils (10).
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das sechs Kugeln (13) umfaßt.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die bogenförmigen äußeren und inneren Kugelbahnen (20, 24), die jeweils die sich gegenüberliegenden Paare von bogenförmigen Bahnen bilden, sich voneinander entfernen, wenn sie sich der genannten Öffnung (14) des genannten Gelenkaußenteils (10) nähern.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil (10), das als glockenförmiges Bauteil ausgebildet ist und eine Drehachse, eine Basis (16), eine Öffnung (14) sowie äußere Kugelbahnen (20) aufweist; ein Gelenkinnenteil (11), welches eine Nabe bildet und innere Kugelbahnen (24) umfaßt; einen Kugelkäfig (12), der zwischen dem Gelenkaußenteil (10) und dem Gelenkinnenteil (11) eingesetzt ist und umfangsverteilte Käfigfenster (34) umfaßt, wobei jedes der genannten Fenster so ausgeführt ist, daß es eine Kugel (13) aufnimmt, wobei die genannten Käfigfenster (34) die Mittelpunkte der Kugeln (13) in einer Ebene halten, die eine Mittelebene des Kugelkäfigs (12) definiert; wobei die inneren und die äußeren Kugelbahnen (20, 24) Bahnpaare zur Aufnahme jeweils einer Drehmoment übertragenden Kugel (13) bilden; wobei das Gelenkaußenteil (10) im wesentlichen im Inneren befindliche kugelförmige Führungsflächen für den Kugelkäfig (12) umfaßt, der Kugelkäfig (12) eine äußere kugelförmige Außenfläche (36) aufweist, die in Gleitkontakt mit der Führungsfläche ist und die die axiale Position des genannten Kugelkäfigs (12) sicherstellen; und wobei der Kugelkäfig (12) eine Freistellnut (40) zwischen zumindest einem Paar von benachbarten Fenstern (34) aufweist, wobei die Mittellinie der genannten Nut (40) auf der genannten Mittelebene des Kugelkäfig (12) liegt, wobei die genannte Freistellnut (40) zumindest so breit ist, wie ein Steg (22) zwischen benachbarten äußeren Kugelbahnen (20) des genannten Gelenkaußenteils (10), um die Einführung des Kugelkäfigs (12) in das genannte Gelenkaußenteil (10) zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig (12) um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenkaußenteils (10) gedreht wird.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 8, wobei die genannte Freistellnut eine Ringnut (40) umfaßt, deren Mittellinie in der genannten Mittelebene des Kugelkäfigs (12) liegt und eine Breite aufweist, die im wesentlichen gleich der Breite der genannten Käfigfenster (34) ist.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 8, wobei die genannte Freistellnut zwei Ringnuten (102) umfaßt, deren Mittellinien symmetrisch zu der genannten Mittelebene des Kugelkäfigs (12) liegen, wobei der Abstand zwischen den Mittellinien der genannten Freistellnuten (102) größer ist, als die Breite eines Bereichs zwischen benachbarten äußeren Kugelbahnen (20) des genannten Gelenkaußenteils (10).
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das sechs Kugeln (13) umfaßt.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die inneren und äußeren Kugelbahnen (20, 24), die Bahnpaare bilden, sich voneinander entfernen, wenn sie sich der genannten Öffnung (14) des genannten Gelenkaußenteils (10) nähern.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Basis (16) einstückig ausgebildet und der Öffnung (14) gegenüberliegend vorgesehen ist.
Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Basis (16) am Gehäuse befestigt und gegenüber der Öffnung (14) angeordnet ist.
Verfahren zur Montage eines axial festen Gleichlaufdrehgelenks, wobei das Gelenk folgendes umfaßt: ein Gelenkaußenteil (10), das als glockenförmiges Bauteil ausgebildet ist und eine Drehachse, eine Basis (16), eine Öffnung (14) sowie äußere Kugelbahnen (20) aufweist; ein Gelenkinnenteil (11), das eine Nabe bildet und innere Kugelbahnen (24) umfaßt, die mit den genannten äußeren Kugelbahnen (20) Bahnpaare bilden; einen Kugelkäfig (12), der zwischen dem Gelenkaußenteil (10) und dem Gelenkinnenteil (11) eingesetzt ist und umfangsverteilte Käfigfenster (34) umfaßt, wobei jedes der genannten Fenster so ausgeführt ist, daß es eine Kugel (13) aufnimmt und wobei die genannten Käfigfenster (34) die Mittelpunkte der Kugeln (13) in einer Ebene halten, die eine Mittelebene des Kugelkäfigs (12) definiert; und eine Mehrzahl von Kugeln (13), die jeweils in einem Paar von sich gegenüberliegenden Kugelbahnen (20, 24) im Gelenkaußenteil (10) und Gelenkinnenteil (11) zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: das Bereitstellen einer ringförmigen Freistellnut (40, 102), deren Mittellinie in der Mittelebene des Kugelkäfigs (12) liegt, wobei die genannte Freistellnut (40, 102) zumindest so breit ist, wie ein Bereich zwischen zwei benachbarten äußeren Kugelbahnen (20) des genannten Gelenkaußenteils (10); die Positionierung des genannten Kugelkäfigs (12), gedreht um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenkaußenteils (10); das anschließende Einführen eines Steges (22) des genannten Gelenkaußenteils (10) in einen nach vorn weisenden Bereich eines Käfigfensters (34); das anschließende Eindrehen des genannten Käfigs (13) in Richtung zum genannten Gelenkaußenteil (10), so daß ein dem aufgenommenen Steg (22) gegenüberliegender Steg (22) des Gelenkaußenteils (10) in einem entsprechenden gegenüberliegenden Käfigfenster (34) aufgenommen wird; das anschließende Verschieben des genannten Käfigs (13) in Richtung zum genannten Gelenkaußenteil (10) entlang der genannten Gelenkaußenteilachse; sowie das Drehen des genannten Kugelkäfigs (12) um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenkaußenteils (10).