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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Gleichlaufgelenke.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-347845 (
JP 2001-347845 A ) zeigt eine Fahrzeugantriebswelle, um einen Stoß auf eine Fahrzeugkarosserie zu reduzieren, wenn eine übermäßig große Last auf diese ausgeübt wird. Ein Quernutgelenk wird für die Fahrzeugantriebswelle verwendet. Ein Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Quernutgelenk bewirkt, dass sich Kugeln von einem Außengelenkelement lösen. Dies bewirkt, dass sich ein Innengelenkelement und ein Wellenstumpf in einen Hohlabschnitt eines Gegenflanschs bewegen.
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Ein Quernutgelenk umfasst eine Vielzahl von Kugeln, die durch einen Käfig gehalten werden. Jede Kugel wird in einem zugehörigen Fenster, das eine durch den Käfig begrenzte Öffnung ist, gehalten, sodass der Käfig den Bewegungsumfang von jeder Kugel begrenzt. Daher erfordert ein Lösen eines Innengelenkelements von dem Käfig ein Vorsehen großer Fenster, um den Bewegungsumfang von jeder Kugel zu vergrößern. Dies verschmälert Käfigstege des Käfigs, die jeweils zwischen benachbart zueinander liegenden Fenstern vorgesehen sind, was zu einer Reduzierung der Festigkeit des Käfigs führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gleichlaufgelenk bereitzustellen, das ein Lösen eines Innengelenkelements von einem Käfig beim Aufbringen einer übermäßig großen Last ermöglicht, während es eine Reduzierung der Festigkeit des Käfigs verhindert.
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Ein Gleichlaufgelenk gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein rohrförmiges Außengelenkelement, ein Innengelenkelement, eine Vielzahl von Kugeln und einen Käfig. Das Innengelenkelement ist einwärts des Außengelenkelements angeordnet. Die Kugeln sind eingerichtet, ein Drehmoment zwischen dem Außengelenkelement und dem Innengelenkelement zu übertragen. Der Käfig ist zwischen einer Innenumfangsfläche des Außengelenkelements und einer Außenumfangsfläche des Innengelenkelements angeordnet. Der Käfig umfasst Fenster, von denen jedes eingerichtet ist, eine Zugehörige der Kugeln zu halten. Das Außengelenkelement umfasst Außenkugelnuten, von denen sich jede in einer geneigten Richtung relativ zu einer Mittelachse des Außengelenkelements erstreckt. Das Innengelenkelement umfasst Innenkugelnuten, von denen sich jede in einer geneigten Richtung relativ zu einer Mittelachse des Innengelenkelements erstreckt. Jede der Kugeln wird durch eine Zugehörige der Außenkugelnuten und eine Zugehörige der Innenkugelnuten rollbar gehalten. Die zugehörige Außenkugelnut und die zugehörige Innenkugelnut liegen einander gegenüber, sodass die geneigte Richtung der zugehörigen Außenkugelnut relativ zu der Mittelachse des Außengelenkelements der geneigten Richtung der zugehörigen Innenkugelnut relativ zu der Mittelachse des Innengelenkelements entgegengesetzt ist.
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Das Innengelenkelement umfasst ferner Auslaufabschnitte, die eingerichtet sind, ein Auslaufen der Kugeln aus den Innenkugelnuten zu einer ersten Seite der Mittelachse des Innengelenkelements zu ermöglichen. Jeder der Auslaufabschnitte ist mindestens zwischen einer Stirnfläche des Innengelenkelements, die auf der ersten Seite der Mittelachse des Innengelenkelements angeordnet ist, und einer Rollführungsseitenfläche einer Zugehörigen der Innenkugelnuten vorgesehen, die einen spitzen Winkel mit der Stirnfläche einschließt.
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Das Gleichlaufgelenk gemäß dem vorstehenden Aspekt ist so eingerichtet, dass wenn die Kugeln in einen Bereich, in dem die Auslaufabschnitte vorgesehen sind, aus den Innenkugelnuten, bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Gleichlaufgelenk, einlaufen, die Kugeln zu der ersten Seite der Mittelachse des Innengelenkelements durch die Außenkugelnuten geführt werden, sodass die Kugeln von dem Innengelenkelement gelöst werden. Ein Lösen der Kugeln von dem Innengelenkelement ermöglicht ein Lösen des Innengelenkelements von dem Außengelenkelement, dem Käfig und den Kugeln. Somit ist das Innengelenkelement relativ zu dem Außengelenkelement, dem Käfig und den Kugeln bewegbar.
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Bei diesem Aspekt wird eine Vergrößerung des Umfangsmaßes von jedem Fenster des Gleichlaufgelenks effektiver vermieden als wenn keine Auslaufabschnitte vorgesehen wären. Daher ermöglicht das Gleichlaufgelenk ein Lösen des Innengelenkelements von dem Käfig bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last, während es eine Reduzierung der Festigkeit des Käfigs verhindert.
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Figurenliste
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Die vorstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
- 1 eine Schnittansicht einer Antriebswelle ist, die ein Gleichlaufgelenk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst, wobei das Gleichlaufgelenk einen Gelenkwinkel von Null Grad hat;
- 2 eine Darstellung ist, die das Gleichlaufgelenk mit einem maximalen Gelenkwinkel schematisch zeigt;
- 3 eine Schnittansicht des Gleichlaufgelenks ist, der einen Gelenkwinkel von Null Grad hat;
- 4A eine Darstellung ist, die das Gleichlaufgelenk schematisch zeigt, wobei seine Kugel entlang einer zugehörigen Innenkugelnut rollt;
- 4B eine Darstellung ist, die das Gleichlaufgelenk schematisch zeigt, wobei sich seine Kugel in einen Auslaufbereich aus der zugehörigen Innenkugelnut bewegt;
- 4C eine Darstellung ist, die das Gleichlaufgelenk schematisch zeigt, wobei seine Kugel von dem Innengelenkelement gelöst ist; und
- 5 eine Darstellung ist, die eine Abwandlung des Auslaufabschnitts zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Gleichlaufgelenk 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird das Gleichlaufgelenk 100 gemäß der Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Diese Ausführungsform wird unter der Annahme beschrieben, dass eine Antriebswelle 1 ein Gleichlaufgelenk 100 umfasst. Das Gleichlaufgelenk 100 ist ein Quernutgelenk. Das bedeutet, dass die Gelenkmitte des Gleichlaufgelenks 100 entlang der Achse des Gleichlaufgelenks 100 bewegbar ist. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Gleichlaufgelenk 100 hauptsächlich ein Außengelenkelement 10, ein Innengelenkelement 20, eine Vielzahl von Kugeln 30 und einen Kä40.
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Das Außengelenkelement 10 hat eine rohrförmige Form. Die Innenumfangsfläche des Außengelenkelements 10 ist mit einer Vielzahl von Außenkugelnuten 11 versehen. Die Außenkugelnuten 11 erstrecken sich jeweils in einer geneigten Richtung relativ zu einer Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10. Die Außenkugelnuten 11 sind so vorgesehen, dass die Richtung einer Neigung einer ersten der Außenkugelnuten 11 relativ zu der Mittelachse O1 der Richtung einer Neigung einer zweiten der Außenkugelnuten 11 entgegengesetzt ist, die zu der ersten der Außenkugelnuten 11 in der Umfangsrichtung des Außengelenkelements 10 benachbart angeordnet ist. Die Richtung einer Neigung von jeder Außenkugelnut 11 kann nachstehend als die „geneigte Richtung der Außenkugelnut 11“ bezeichnet werden.
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Das Innengelenkelement 20 hat eine rohrförmige Form. Die Außenumfangsfläche des Innengelenkelements 20 ist mit einer Vielzahl von Innenkugelnuten 21 versehen. Die Innenkugelnuten 21 erstrecken sich jeweils in einer geneigten Richtung relativ zu einer Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20. Die Innenkugelnuten 21 sind so vorgesehen, dass die Richtung einer Neigung einer ersten der Innenkugelnuten 21 relativ zu der Mittelachse O2 der Richtung einer Neigung einer zweiten der Innenkugelnuten 21 entgegengesetzt ist, die zu der ersten der Innenkugelnuten 21 in der Umfangsrichtung des Innengelenkelements 20 benachbart angeordnet ist. Die Richtung einer Neigung von jeder Innenkugelnut 21 kann nachstehend als die „geneigte Richtung der Innenkugelnut 21“ bezeichnet werden.
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Jede der Kugeln 30 wird durch die zugehörige Innen- und Außenkugelnut 21 und 11 rollbar gehalten, die einander gegenüberliegen, sodass die geneigten Richtungen der Innen- und Außenkugelnuten 21 und 11 einander entgegengesetzt sind. Die Kugeln 30 übertragen ein Drehmoment zwischen dem Außengelenkelement 10 und dem Innengelenkelement 20. Der Kä40 ist zwischen der Innenumfangsfläche des Außengelenkelements 10 und der Außenumfangsfläche des Innengelenkelements 20 angeordnet. Der Kä40 umfasst Fenster 41, von denen jedes eingerichtet ist, eine Zugehörige der Kugeln 30 zu halten.
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1 zeigt das Gleichlaufgelenk 100, das einen Gelenkwinkel von Null Grad hat. Der Gelenkwinkel ist ein Winkel, der zwischen der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 und der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 ausgebildet ist. Ein Abschnitt der Schnittansicht der 1 über der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 und der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 zeigt die Außenkugelnut 11, die Innenkugelnut 21, die Kugel 30 und das Fenster 41 des Käfigs 40, jedoch zeigt ein Abschnitt der Schnittansicht der 1 unterhalb der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 und der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 nicht die Außenkugelnut 11, die Innenkugelnut 21, die Kugel 30 oder das Fenster 41 des Käfigs 40.
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Die Antriebswelle 1 umfasst hauptsächlich das Gleichlaufgelenk 100, einen Wellenstumpf 2, ein Rohr 3, eine Manschetteneinheit 4 und ein Begrenzungselement 5. Der Wellenstumpf 2 ist mit dem Innengelenkelement 20 koaxial gekoppelt. Der Wellenstumpf 2 erstreckt sich zu einer ersten axialen Seite (das heißt, der rechten Seite der 1) aus dem Innengelenkelement 20. Das Rohr 3 hat eine zylindrische Form. Das Rohr 3 ist an dem Außengelenkelement 10 koaxial befestigt. Das Rohr 3 erstreckt sich zu einer zweiten axialen Seite (das heißt, der linken Seite der 1) aus dem Außengelenkelement 10.
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Die Manschetteneinheit 4 umfasst ein Manschettenfesthaltemetallformstück 6 und einen Manschettenkörper 7. Ein erstes axiales Ende des Manschettenfesthaltemetallformstücks 6 (das heißt, das rechte Ende des Manschettenfesthaltemetallformstücks 6 in 1) ist an der Außenumfangsseite des Wellenstumpfs 2 befestigt. Ein zweites axiales Ende des Manschettenfesthaltemetallformstücks 6 (das heißt, das linke Ende des Manschettenfesthaltemetallformstücks 6 in 1) ist an die Außenumfangsfläche des Außengelenkelements 10 mit einem Bolzen oder Bolzen (nicht gezeigt) geschraubt.
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Das Begrenzungselement 5 ist ein Scheibenelement. Das Begrenzungselement 5 ist an einem Abschnitt des Rohrs 3 befestigt, der mit dem Außengelenkelement 10 verbunden ist, mit einem dazwischen vorgesehenen Eingriff, sodass das Begrenzungselement 5 in diesen Abschnitt des Rohrs 3 eingepresst ist. Das Begrenzungselement 5 begrenzt einen Innenraum des Außengelenkelements 10 und einen Innenraum des Rohrs 3. Der Innenraum des Außengelenkelements 10 ist mit einem Fett gefüllt, das als ein Schmiermittel dient. Das Begrenzungselement 5 verhindert ein Auslaufen des Fetts in den Innenraum des Rohrs 3. Das Begrenzungselement 5 bewegt sich weiter in das Rohr 3 bei einem Aufbringen einer großen Last von einer ersten Seite der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 zu einer zweiten Seite der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10.
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Die Einzelheiten der Innenkugelnut 21 und eines Auslaufabschnitts 22 werden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 ist eine Schnittansicht des Gleichlaufgelenks 100, in einer Richtung betrachtet, die senkrecht zu einer Ebene ist, die durch die Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 und die Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 verläuft. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur eine der Innenkugelnuten 21 in 2 dargestellt, die am nächsten zu einem Betrachter angeordnet ist, der das Gleichlaufgelenk 100 in dieser Richtung betrachtet, und die anderen Innenkugelnuten 21 sind in 2 nicht gezeigt. Die Ansicht des Gleichlaufgelenks 100 in dieser Richtung wird nachstehend als eine „vorbestimmte Seitenansicht“ bezeichnet. Die rechte Seite der 2 entspricht der rechten Seite der 1, in der das Klemmelement 7 mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, und die linke Seite der 2 entspricht der linken Seite der 1, in der das Rohr 3 angeordnet ist.
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In 2 stellt β einen maximalen Gelenkwinkel dar, und α stellt einen Neigungswinkel der Innenkugelnut 21 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 dar. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist ein Neigungswinkel der zugehörigen Außenkugelnut 11 ähnlich dem Neigungswinkel α der Innenkugelnut 21. In der vorbestimmten Seitenansicht ist die in 2 gezeigte Innenkugelnut 21 von der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 bezüglich der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 weggeneigt. Anders gesagt, in der vorbestimmten Seitenansicht ist die Innenkugelnut 21 relativ zu der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 mit einem Winkel (α + β) geneigt.
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2 zeigt das Gleichlaufgelenk 100, dessen Gelenkmitte an einer Mittelposition in einem normalen Bewegungsbereich angeordnet ist. In 2 ist die Position des Fensters 41 durch die Strich-Zweipunktlinie gezeigt. Jede Kugel 30 ist an der Umfangsmitte des zugehörigen Fensters 41 angeordnet.
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Jede Innenkugelnut 21 umfasst eine Rollführungsbodenfläche 21a, eine erste Rollführungsseitenfläche 21b und eine zweite Rollführungsseitenfläche 21c. Jede Innenkugelnut 21 ist bogenförmig und in einem Querschnitt vertieft, der senkrecht zu der Längsrichtung der Innenkugelnut 21 ist. Die Rollführungsbodenfläche 21a begrenzt den Boden des bogenförmigen und vertieften Querschnitts. Die erste Rollführungsseitenfläche 21b begrenzt eine der Seitenflächen des bogenförmigen und vertieften Querschnitts. Die zweite Rollführungsseitenfläche 21c begrenzt die andere Seitenfläche des bogenförmigen und vertieften Querschnitts.
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Die erste Rollführungsseitenfläche 21b begrenzt eine obere Kante der Innenkugelnut 21, die in 2 dargestellt ist (das heißt, einen oberen Rand der Innenkugelnut 21 in 2). In der vorbestimmten Seitenansicht bildet die erste Rollführungsseitenfläche 21b einen spitzen Winkel mit einer Stirnfläche 20a des Innengelenkelements 20, die auf einer ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet sind (das heißt, die in Richtung des Klemmelements 7 mit kleinem Durchmesser zeigt). In der vorbestimmten Seitenansicht bildet die erste Rollführungsseitenfläche 21b einen stumpfen Winkel mit einer Stirnfläche 20b des Innengelenkelements 20 aus, die auf einer zweiten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist (das heißt, die in Richtung des Rohrs 3 zeigt).
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Die zweite Rollführungsseitenfläche 21c begrenzt eine untere Kante der Innenkugelnut 21, die in 2 dargestellt ist (das heißt, einen unteren Rand der Innenkugelnut 21 in 2). In der vorbestimmten Seitenansicht bildet die zweite Rollführungsseitenfläche 21c einen stumpfen Winkel mit der Stirnfläche 20a des Innengelenkelements 20 aus, die auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist (das heißt, die in Richtung des Klemmelements 7 mit kleinem Durchmesser zeigt). In der vorbestimmten Seitenansicht bildet die zweite Rollführungsseitenfläche 21c einen spitzen Winkel mit der Stirnfläche 20b des Innengelenkelements 20 aus, die auf der zweiten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist (das heißt, die in Richtung des Rohrs 3 zeigt).
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Das Innengelenkelement 20 umfasst die Auslaufabschnitte 22 zusätzlich zu den Innenkugelnuten 21. Jeder Auslaufabschnitt 22 dient dazu, ein Auslaufen der zugehörigen Kugel 30 aus der zugehörigen Innenkugelnut 21 zu der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 zu ermöglichen. Jeder Auslaufabschnitt 22 ist zwischen der zugehörigen ersten Rollführungsseitenfläche 21b und der Stirnfläche 20a vorgesehen, die auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist (das heißt, die in Richtung des Klemmelements 7 mit kleinem Durchmesser zeigt). Angenommen, die erste Rollführungsseitenfläche 21b erstreckt sich zu der Stirnfläche 20a. In diesem Fall ist der Auslaufabschnitt 22 vorgesehen, indem ein Abschnitt der ersten Rollführungsseitenfläche 21b ausgeschnitten wird, der mit der Stirnfläche 20a verbunden ist. Ein Bereich, in dem die Auslaufabschnitte 22 vorgesehen sind, wird als ein „Auslaufbereich 23“ definiert.
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Insbesondere ist jeder Auslaufabschnitt 22 eine Rollführungsseitenfläche, die eingerichtet ist, die zugehörige Kugel 30 in einer geneigten Richtung relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 zu führen. Diese geneigte Richtung ist der geneigten Richtung der zugehörigen Innenkugelnut 21 entgegengesetzt. In 2 ist die Innenkugelnut 21 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 im Uhrzeigersinn geneigt, aber der Auslaufabschnitt 22 ist relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 gegen den Uhrzeigersinn geneigt. Ein Neigungswinkel γ des Auslaufabschnitts 22 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 ist festgelegt, um gleich wie oder größer als ein maximaler Gelenkwinkel β zu sein.
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Jeder Auslaufabschnitt 22 ist lediglich zwischen der zugehörigen Rollführungsseitenfläche 21b und der Stirnfläche 20a vorgesehen. Anders gesagt, kein Auslaufabschnitt 22 ist zwischen der zugehörigen ersten Rollführungsseitenfläche 21b und der Stirnfläche 20b, zwischen der zugehörigen zweiten Rollführungsseitenfläche 21c und der Stirnfläche 20a oder zwischen der zugehörigen zweiten Rollführungsseitenfläche 21c und der Stirnfläche 20b vorgesehen.
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Unter Bezugnahme auf 3 werden nun die Maße des Innengelenkelements 20, des Käfigs 40 und des Rohrs 3 beschrieben. In 3 stellt D1 den maximalen Außendurchmesser des Käfigs 40 dar und D3 stellt den minimalen Bohrungsdurchmesser des Käfigs 40 dar. In 3 stellt D2 den minimalen Bohrungsdurchmesser eines Abschnitts des Rohrs 3 dar, der mit dem Außengelenkelement 10 verbunden ist, und D4 stellt den maximalen Außendurchmesser des Innengelenkelements 20 dar. Der minimale Bohrungsdurchmesser D2 des Rohrs 3 entspricht dem Bohrungsdurchmesser einer Öffnung des Außengelenkelements 10, die in der Nähe des Rohrs 3 ist.
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Wie in 3 dargestellt ist, ist der maximale Außendurchmesser D1 des Käfigs 40 größer als der minimale Bohrungsdurchmesser D2 des Rohrs 3. Daher, wenn sich der Kä40 zu dem Rohr 3 von dem Außengelenkelement 10 bewegt, wird sich der Kä40 mit einer Innenumfangsfläche des Rohrs 3 beeinträchtigen, die in der Nähe der Bodenfläche des Außengelenkelements 10 ist, unabhängig von dem Gelenkwinkel. Dies verhindert, dass sich der Kä40 von dem Außengelenkelement 10 löst, sodass der Kä40 sich nicht in den Innenraum des Rohrs 3 bewegt.
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Der maximale Außendurchmesser D4 des Innengelenkelements 20 ist kleiner als der minimale Bohrungsdurchmesser D3 des Käfigs 40. Daher, wenn sich das Innengelenkelement 20 entlang der Mittelachse O2 relativ zu dem Kä40 bewegt, wird die Außenumfangsfläche des Innengelenkelements 20 durch den Kä40, unabhängig von dem Gelenkwinkel, nicht aufgefangen. Anders gesagt, ein Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40 wird ermöglicht, indem lediglich die Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20 gelöst werden. Ein Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40 erlaubt es dem Innengelenkelement 20 sich in den Innenraum des Rohrs 3 zusammen mit dem Begrenzungselement 5 zu bewegen.
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Unter Bezugnahme auf 2 und 4A bis 4C beschreibt die folgende Beschreibung wie das Innengelenkelement 20 von dem Kä40 gelöst wird, wenn eine übermäßig große Last auf das Innengelenkelement 20 ausgeübt wird. Wie in 2 gezeigt ist, rollt während einer normalen Verwendung des Gleichlaufgelenks 100 jede Kugel 30 entlang der zugehörigen Innenkugelnut 21 und läuft nicht in den Auslaufabschnitt 23 ein.
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Wie in 4A gezeigt ist, bewirkt ein Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Innengelenkelement 20, dass sich das Innengelenkelement 20 zu dem Rohr 3 über den normalen Verwendungsbereich des Außengelenkelements 10 bewegt. In diesem Fall bewegt sich der Kä40, der in einer Öffnung des Außengelenkelements 10 angeordnet ist, in der der Wellenstumpf 2 (siehe 1) mit dem Innengelenkelement 20 gekoppelt ist, relativ zu dem Innengelenkelement 20, sodass die Kugel 30, die sich entlang der Innenkugelnut 21 bewegt, in den Auslaufabschnitt 23 einläuft. Wenn ein Übergang von dem Zustand, der in 2 gezeigt ist, zu dem Zustand gemacht wird, der in 4A gezeigt ist, bewegt sich die Kugel 30 zu einer Position, die von der Umfangsmitte des Fensters 41 versetzt ist (das heißt, einer Position, die in der Auf-Ab-Richtung in 2 und 4A versetzt ist).
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Während dieses Übergangs wird die Kugel 30, wenn es keinen Auslaufabschnitt 22 gibt, zwischen der ersten Rollführungsseitenfläche 21b der Innenkugelnut 21 und dem Käfigsteg des Käfigs 40 eingezwängt, um ein Lösen der Kugel 30 aus der Innenkugelnut 21 zu verhindern. In dieser Ausführungsform allerdings ist das Innengelenkelement 20 des Gleichlaufgelenks 100 mit den Auslaufabschnitten 22 versehen, die jeweils zwischen der zugehörigen ersten Rollführungsseitenfläche 21b und der Stirnfläche 20a angeordnet sind. Daher nimmt die Kugel 30, die in den Auslaufabschnitt 23 eingelaufen ist, keine Begrenzungskraft auf, die auf die Kugel 30 ausgeübt wird, wenn die Kugel 30 in der Innenkugelnut 21 angeordnet ist. Folglich, wenn eine Umfangsbewegung jeder Kugel 30, die in dem zugehörigen Fenster 41 gehalten wird, durch den zugehörigen Käfigsteg des Käfigs 40 (siehe 1) begrenzt wird, würde jeder Auslaufabschnitt 22 eine Bewegung der zugehörigen Kugel 30 ermöglichen. Jeder Käfigsteg des Käfigs 40 ist ein Abschnitt des Käfigs 40, der zwischen den Fenstern 41, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, vorgesehen ist.
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Insbesondere ist jeder Auslaufabschnitt 22 eingerichtet, die zugehörige Kugel 30 in einer geneigten Richtung zu führen, die der geneigten Richtung der zugehörigen Innenkugelnut 21 entgegengesetzt ist. Jede Außenkugelnut 11 (siehe 1), die die Kugel 30 zwischen der Außenkugelnut 11 und der zugehörigen Innenkugelnut 21 in einer rollbaren Weise hält, führt die Kugel 30 auch in einer geneigten Richtung, die der geneigten Richtung der zugehörigen Innenkugelnut 21 entgegengesetzt ist.
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Daher machen das Innengelenkelement 20 und der Kä40 (siehe 1) einen Übergang von dem in 4A gezeigten Zustand zu dem in 4B gezeigten Zustand, und machen dann einen Übergang von dem in 4B gezeigten Zustand zu dem in 4C gezeigten Zustand. Insbesondere wird die Kugel 30, die in den Auslaufbereich 23 eingelaufen ist, entlang des Auslaufabschnitts 22 und der Außenkugelnut 11 geführt, sodass die Kugel 30, die in der Öffnung des Außengelenkelements 10 angeordnet ist, die in 1 gezeigt ist, in der der Wellenstumpf 2 mit dem Innengelenkelement 20 gekoppelt ist, rollt, um sich zu der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 relativ zu dem Innengelenkelement 20 zu bewegen. Dies bewirkt ein Lösen der Kugel 30 von dem Innengelenkelement 20. Ein Lösen aller Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20 bewirkt, dass sich das Innengelenkelement 20 von dem Kä40 löst und zu der zweiten Seite der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 bewegt (das heißt, zu der linken Seite der 4C oder zu dem in 1 gezeigten Rohr 3). Dies führt zu einer Bewegung des Innengelenkelements 20 und des Wellenstumpfs 2 (siehe 1), das mit dem Innengelenkelement 20 gekoppelt ist, in den Innenraum des Rohrs 3.
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Wie vorstehend beschrieben wurde ermöglicht das in der Antriebswelle 1 enthaltene Gleichlaufgelenk 100 ein Lösen des Innengelenkelements 20, mit dem der Wellenstumpf 2 gekoppelt ist, von dem Kä40, bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf den Wellenstumpf 2. In diesem Fall ermöglicht es die Antriebswelle 1, dass sich das Innengelenkelement 20 und der Wellenstumpf 2 (siehe 1), der mit dem Innengelenkelement 20 gekoppelt ist, in den Innenraum des Rohrs 3 bewegen. Daher ist das Gleichlaufgelenk 100 imstande, einen Stoß zu absorbieren, der durch eine Last verursacht wird, die auf den Wellenstumpf 2 aufgebracht wird.
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In der vorbestimmten Seitenansicht ist die in 2 gezeigte Innenkugelnut 21 (das heißt, die Innenkugelnut 21, die am nächsten zu dem Betrachter in der vorbestimmten Seitenansicht angeordnet ist) mit einem Winkel (α + β) relativ zu der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 geneigt. In dem in 2 gezeigten Zustand ist der Neigungswinkel der Innenkugelnut 21 relativ zu der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 maximal. Daher, wenn sich das Innengelenkelement 20 in das Rohr 3 bewegt (das heißt, zu der linken Seite der 2), muss die Bewegungsrichtung der Kugel 30, die entlang der Innenkugelnut 21 rollt, die in 2 gezeigt ist, in einem größeren Maße geändert werden als die Bewegungsrichtung der Kugeln 30, die entlang der anderen Innenkugelnuten 21 rollen. Dies macht es schwieriger die Kugel 30, die entlang der in 2 gezeigten Innenkugelnut 21 rollt, von der Innenkugelnut 21 zu dem Auslaufbereich 23 zu führen als die Kugeln 30, die entlang der anderen Innenkugelnuten 21 rollen, von den Innenkugelnuten 21 zu dem Auslaufbereich 23 zu führen.
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Der Neigungswinkel γ des Auslaufabschnitts 22 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 ist festgelegt, um gleich wie oder größer als der maximale Gelenkwinkel β zu sein. Dies ermöglicht es der Kugel 30, die entlang der in 2 gezeigten Innenkugelnut 21 rollt, von dem Innengelenkelement 20 gelöst zu werden, ohne dass sie durch den Auslaufabschnitt 22 aufgefangen wird. Daher ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 ein leichtes Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Innengelenkelement 20 des Gleichlaufgelenks 100 mit den Auslaufabschnitten 22 versehen, um ein Auslaufen der Kugeln 30 aus den Innenkugelnuten 21 bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Gleichlaufgelenk 100 zu ermöglichen. Daher, wenn die Kugeln 30 aus den Innenkugelnuten 21 in einen Bereich einlaufen, in dem die Auslaufabschnitte 22 vorgesehen sind (das heißt, den Auslaufbereich 23), werden die Kugeln 30 in Richtung der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 (das heißt, der rechten Seite der 2) durch die Außenkugelnuten 11 geführt, sodass sich die Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20 lösen. Das Gleichlaufgelenk 100 ermöglicht es dem Innengelenkelement 20 von dem Kä40 gelöst zu werden und sich zu der zweiten Seite der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 zu bewegen (das heißt, zu dem Bereich, in dem das Rohr 3 vorgesehen ist). Folglich ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 dem von dem Kä40 gelösten Innengelenkelement 20 und dem Wellenstumpf 2 sich in den Innenraum des Rohrs 3 zu bewegen, um einen Stoß zu absorbieren, der durch die auf den Wellenstumpf 2 aufgebrachte Last verursacht wird.
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Daher ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 ein Lösen der Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20 und ein Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40, ohne den Bewegungsumfang der Kugeln 30 in der Umfangsrichtung relativ zu dem Kä40 in größerer Weise zu vergrößern. Entsprechend, wenn das Gleichlaufgelenk 100 als ein Quernutgelenk verwendet wird, das ein Lösen den Innengelenkelements 20 von dem Kä40 bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last ermöglicht, verhindert dies eine Erhöhung des Umfangsmaßes jedes Fensters 41. Anders gesagt, diese Ausführungsform ermöglicht eine Vergrößerung des Breitenmaßes von jedem Käfigsteg, der zwischen Fenstern 41 vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander sind. Dies verhindert ein Reduzieren der Festigkeit des Käfigs 40.
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In dieser Ausführungsform ist jeder Auslaufabschnitt 22 lediglich zwischen der ersten Rollführungsseitenfläche 21b der zugehörigen Innenkugelnut 21 und der Stirnfläche 20a vorgesehen, die auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist. Dies vereinfacht die Form des Innengelenkelements 20.
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Der maximale Außendurchmesser D4 des Innengelenkelements 20 ist kleiner als der minimale Bohrungsdurchmesser D3 des Käfigs 40. Daher, wenn die Kugeln 30 in die Auslaufabschnitte 22 einlaufen, beeinträchtigen sich die Kugeln 30 nicht mit dem Kä40. Dies ermöglicht ein einfaches Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40.
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Die vorstehende Ausführungsform wurde unter der Annahme beschrieben, dass der Neigungswinkel γ des Auslaufabschnitts 22 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 festgelegt ist, um gleich wie oder größer als der maximale Gelenkwinkel β zu sein. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Es ist lediglich erforderlich, dass der Auslaufabschnitt 22 so vorgesehen ist, dass ein Winkel, der zwischen einer geneigten Richtung R des Auslaufabschnitts 22 und einer geneigten Richtung G der Innenkugelnut 21 größer ist als der Neigungswinkel α der Innenkugelnut 21 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20. Der Neigungswinkel α ist ein Winkel, der zwischen der ersten Rollführungsseitenfläche 21b der Innenkugelnut 21 und der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 ausgebildet ist.
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In einem Beispiel, wie es in 5 gezeigt ist, kann ein Wert Θ1 festgelegt sein, um der Wert eines Winkels zu sein, der zwischen einer geneigten Richtung R1 des Auslaufabschnitts 22 und der geneigten Richtung G der Innenkugelnut 21 ausgebildet ist. Der Wert Θ1 ist gleich wie oder größer als der Wert des Neigungswinkels α der Innenkugelnut 21 und ist kleiner als die Summe des Werts des Neigungswinkels α der Innenkugelnut 21 und des Werts des maximalen Gelenkwinkels β. In diesem Beispiel wird mindestens die Kugel 30, die entlang der Innenkugelnut 21 rollt, die den kleinsten Neigungswinkel relativ zu der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 hat (das heißt, der Innenkugelnut 21, die am nächsten zu dem Betrachter in der vorbestimmten Seitenansicht angeordnet ist), nicht durch den Auslaufabschnitt 22 aufgefangen und wird daher von dem Innengelenkelement 20 gelöst. Der Gelenkwinkel ist Null Grad in der vorbestimmten Seitenansicht.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 5 kann ein Wert Θ2 festgelegt werden, um der Wert eines Winkels zu sein, der zwischen einer geneigten Richtung R2 des Auslaufabschnitts 22 und der geneigten Richtung G der Innenkugelnut 21 ausgebildet ist. Der Wert Θ2 ist kleiner als der Neigungswinkel α der Innenkugelnut 21. In diesem Beispiel wird ein Lösen der Kugel 30 von dem Innengelenkelement 20 ermöglicht, indem das Umfangsmaß des Fensters 41 (siehe 1) des Käfigs 40 vergrößert wird. Auch in diesem Beispiel kann das Umfangsmaß des Fensters 41 kleiner sein als wenn das Innengelenkelement 20 nicht mit einem Auslaufabschnitt 22 versehen würde. Daher verhindert dieses Beispiel eine Reduzierung einer Festigkeit des Käfigs 40.
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Die vorstehende Ausführungsform wurde unter der Annahme beschrieben, dass jeder Auslaufabschnitt 22 lediglich auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 vorgesehen ist. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Alternativ kann jeder Auslaufabschnitt 22 an jeder anderen Position als zwischen der ersten Rollführungsseitenfläche 21b der dazugehörigen Innenkugelnut 21 und der Stirnfläche 20a vorgesehen sein, die auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist, oder ein zusätzlicher Auslaufabschnitt/zusätzliche Auslaufabschnitte 22 können zusätzlich zu den Auslaufabschnitten 22 vorgesehen sein, die jeweils zwischen der ersten Rollführungsseitenfläche 21b der zugehörigen Innenkugelnut 21 und der Stirnfläche 20a vorgesehen sind. Insbesondere kann der Auslaufabschnitt/können die Auslaufabschnitte 22 zwischen der ersten Rollführungsseitenfläche 21b und der Stirnfläche 20b, zwischen der zweiten Rollführungsseitenfläche 21c und der Stirnfläche 20a und/oder zwischen der zweiten Rollführungsseitenfläche 21c und der Stirnfläche 20b vorgesehen sein. Eine solche Abwandlung ermöglicht auch ein Lösen der Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20 bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Innengelenkelement 20.
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Die vorstehende Ausführungsform wurde unter der Annahme beschrieben, dass der maximale Außendurchmesser D4 des Innengelenkelements 20 kleiner ist als der minimale Bohrungsdurchmesser D3 des Käfigs 40. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Es ist lediglich erforderlich, dass das Innengelenkelement 20 von dem Kä40 bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Innengelenkelement 20 gelöst werden kann. Der maximale Außendurchmesser D4 des Innengelenkelements 20 kann gleich oder im Wesentlichen gleich dem minimalen Bohrungsdurchmesser D3 des Käfigs 40 sein oder kann etwas größer als der minimale Bohrungsdurchmesser D3 des Käfigs sein, solange wie das Innengelenkelement 20 von dem Kä40 bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Innengelenkelement 20 gelöst werden kann.
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Wie vorstehend beschrieben wurde umfasst das Gleichlaufgelenk 100 dieser Ausführungsform der Erfindung: das rohrförmige Außengelenkelement 10; das Innengelenkelement 20, das einwärts des Außengelenkelements 10 angeordnet ist; eine Vielzahl der Kugeln 30, um ein Drehmoment zwischen dem Außengelenkelement 10 und dem Innengelenkelement 20 zu übertragen; und den Kä40, der zwischen der Innenumfangsfläche des Außengelenkelements 10 und der Außenumfangsfläche des Innengelenkelements 20 angeordnet ist und die Fenster 41 umfasst, wobei jedes eingerichtet ist, eine Zugehörige der Kugeln 30 zu halten. Das Außengelenkelement 10 umfasst die Außenkugelnuten 11, von denen sich jede in einer geneigten Richtung relativ zu der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 erstreckt. Das Innengelenkelement 20 umfasst die Innenkugelnuten 21, von denen sich jede in einer geneigten Richtung relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 erstreckt. Jede der Kugeln 30 wird durch eine Zugehörige der Außenkugelnuten 11 und eine Zugehörige der Innenkugelnuten 21 rollbar gehalten. Die zugehörige Außenkugelnut 11 und die zugehörige Innenkugelnut 21 liegen einander gegenüber, so dass die geneigte Richtung der Außenkugelnut 11 relativ zu der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 der geneigten Richtung der Innenkugelnut 21 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 entgegengesetzt ist.
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Das Innengelenkelement 20 umfasst ferner die Auslaufabschnitte 22, die eingerichtet sind, ein Auslaufen der Kugeln 30 aus den Innenkugelnuten 21 zu der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 zu ermöglichen. Jeder der Auslaufabschnitte 22 ist mindestens zwischen der Stirnfläche 20a, die auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 vorgesehen ist, und einer Rollführungsseitenfläche (beispielsweise der ersten Rollführungsseitenfläche 21b) einer Zugehörigen der Innenkugelnuten 21 vorgesehen, die einen spitzen Winkel mit der Stirnfläche 20a ausbildet.
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Das Gleichlaufgelenk 100 ist so eingerichtet, dass wenn die Kugeln 30 den Innenkugelnuten 21 in einen Bereich einlaufen, in dem die Auslaufabschnitte 22 vorgesehen sind (das heißt, den Auslaufbereich 23), bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf das Gleichlaufgelenk 100, die Kugeln 30 zu der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 durch die Außenkugelnuten 11 geführt werden und sich von dem Innengelenkelement 20 lösen. Ein Lösen der Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20 ermöglicht ein Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Außengelenkelement 10, dem Kä40 und den Kugeln 30. Daher ist das Innengelenkelement 20 relativ zu dem Außengelenkelement 10, dem Kä40 und den Kugeln 30 bewegbar.
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In dieser Ausführungsform wird eine Vergrößerung des Umfangsmaßes von jedem Fenster 41 des Gleichlaufgelenks 100 effektiver verhindert als wenn keine Auslaufabschnitte 22 vorgesehen wären. Daher ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 ein Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40 bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last, während es eine Reduzierung einer Festigkeit des Käfigs 40 verhindert.
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Das Innengelenkelement 20 des Gleichlaufgelenks 100, das vorstehend beschrieben wurde, ist mit dem Wellenstumpf 2 gekoppelt, der sich zu der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 erstreckt, wobei der Wellenstumpf 2 koaxial mit der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 ist. Jeder der Auslaufabschnitte 22 ist lediglich zwischen der Stirnfläche 20a, die auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist, und einer Rollführungsseitenfläche (beispielsweise der ersten Rollführungsseitenfläche 21b) einer Zugehörigen der Innenkugelnuten 21 vorgesehen, die einen spitzen Winkel mit der Stirnfläche 20a ausbildet.
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Das Gleichlaufgelenk 100 ermöglicht es dem Innengelenkelement 20, das mit dem Wellenstumpf 2 gekoppelt ist, sich von dem Kä40 bei einem Aufbringen einer übermäßig großen Last auf den Wellenstumpf 2 zu lösen. Dies ermöglicht es dem Gleichlaufgelenk 100 einen Stoß zu absorbieren, der durch die auf den Wellenstumpf 2 aufgebrachte Last verursacht wird. Die Form des Innengelenkelements 20 ist vereinfacht, weil jeder der Auslaufabschnitte 22 lediglich zwischen der Stirnfläche 20a, die auf der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist, und einer Rollführungsseitenfläche (beispielsweise der ersten Rollführungsseitenfläche 21b) der zugehörigen Innenkugelnut 21 vorgesehen ist.
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Das vorstehend beschriebene Gleichlaufgelenk 100 ist so eingerichtet, dass der maximale Außendurchmesser D4 des Innengelenkelements 20 kleiner ist als der minimale Bohrungsdurchmesser D3 des Käfigs 40. Daher ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 ein einfaches Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40, wenn die Kugeln 30 in die Auslaufabschnitte 22 einlaufen.
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Das vorstehend beschriebene Gleichlaufgelenk 100 ist so eingerichtet, dass jeder Auslaufabschnitt 22 eine Zugehörige der Kugeln 30 in einer geneigten Richtung relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 führt. Diese geneigte Richtung ist der geneigten Richtung einer Zugehörigen der Innenkugelnuten 21 entgegengesetzt. Daher ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 ein einfaches Lösen der Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20.
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Das vorstehend beschriebene Gleichlaufgelenk 100 ist so eingerichtet, dass der Neigungswinkel γ von jedem Auslaufabschnitt 22 relativ zu der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 festgelegt ist, um gleich wie oder größer als der maximale Gelenkwinkel β zu sein, der zwischen der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 und der Mittelachse O1 des Außengelenkelements 10 ausgebildet ist. Daher ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 ein einfaches Lösen der Kugeln 30 von dem Innengelenkelement 20. Folglich ermöglicht das Gleichlaufgelenk 100 ein einfaches Lösen des Innengelenkelements 20 von dem Kä40.
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Ein Gleichlaufgelenk umfasst Kugeln 30, von denen jede durch eine zugehörige Außenkugelnut 11 und eine zugehörige Innenkugelnut 21 rollbar gehalten ist, die einander gegenüberliegen, so dass die geneigte Richtung der zugehörigen Außenkugelnut 11 relativ zu einer Mittelachse O1 eines Außengelenkelements 10 der geneigten Richtung der zugehörigen Innenkugelnut 21 relativ zu einer Mittelachse O2 eines Innengelenkelements 20 entgegengesetzt ist. Das Innengelenkelement 20 umfasst Auslaufabschnitte 22, um ein Auslaufen der Kugeln 30 aus den Innenkugelnuten 21 zu einer ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 zu ermöglichen. Jeder der Auslaufabschnitte 22 ist mindestens zwischen einer Stirnfläche 20a an der ersten Seite der Mittelachse O2 des Innengelenkelements 20 und einer ersten Rollführungsseitenfläche 21b der zugehörigen Innenkugelnut 21 vorgesehen, die einen spitzen Winkel mit der Stirnfläche 20a ausbildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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