DE10318409A1 - Gleichlauffestgelenk - Google Patents

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DE10318409A1
DE10318409A1 DE2003118409 DE10318409A DE10318409A1 DE 10318409 A1 DE10318409 A1 DE 10318409A1 DE 2003118409 DE2003118409 DE 2003118409 DE 10318409 A DE10318409 A DE 10318409A DE 10318409 A1 DE10318409 A1 DE 10318409A1
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ball
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Gerhard Kaiser
Gregor Schaaf
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D3/224—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a sphere
    • F16D3/2245—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a sphere where the groove centres are offset from the joint centre

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Ein Gleichlauffestgelenk umfaßt ein Außenteil (2), das an seiner Innenseite Laufrillen (3) aufweist, ein Innenteil (4), das in dem Außenteil (2) angeordnet ist und an seiner Außenseite Laufrillen (5) aufweist, welche den Laufrillen (3) des Außenteils (2) gegenüberliegen, wobei jeweils eine Laufrille (3) an dem Außenteil (2) und eine Laufrille (5) an dem Innenteil (4) ein Laufrillenpaar bilden, Kugeln (6), die in den Laufrillenpaaren aufgenommen sind, und einen Käfig (7), der zwischen dem Außenteil (2) und dem Innenteil (4) angeordnet ist und Fenster (8) zur Aufnahme der Kugeln (6) aufweist. Dabei sind an dem Außenteil (2) und dem Innenteil (4) insgesamt sieben Laufrillenpaare (3, 5) vorgesehen, die jeweils mit einer Kugel (6) besetzt sind. Weiterhin werden vorteilhafte Dimensionierungsvorschriften für solche Gelenke angegeben. Damit wird eine praktische Gesichtspunkte berücksichtigende Verminderung der Außenabmessungen erzielt, ohne daß der Fertigungs- und Montageaufwand zu stark ansteigt. Die nicht vollständige Ausschöpfung theoretisch möglicher maximaler Kugelanzahlen erlaubt eine ausreichende Erhöhung der Drehmomentübertragungskapazitäten. Zudem werden mehrfache Symmetrien vermieden und dadurch Schwingungsprobleme vermindert.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleichlauffestgelenk mit einem Außenteil, das an seiner Innenseite Laufrillen aufweist, mit einem Innenteil, das in dem Außenteil angeordnet ist und an seiner Außenseite Laufrillen aufweist, welche den Laufrillen des Außenteils gegenüberliegen, wobei jeweils eine Laufrille an dem Außenteil und eine Laufrille an dem Innenteil ein Laufrillenpaar bilden, mit Kugeln, die in den Laufrillenpaaren aufgenommen sind, und mit einem Käfig, der zwischen dem Außenteil und dem Innenteil angeordnet ist und Fenster zur Aufnahme der Kugeln aufweist.
  • Derartige Gelenke, die auch als homokinetische Gelenke, Rzeppagelenke oder Constant velocity joints bezeichnet werden, lassen sich überall dort einsetzen, wo zueinander angewinkelte Wellen zum Zweck der Übertragung einer Antriebsleistung miteinander gekoppelt werden müssen. Aufgrund ihrer Winkelbeweglichkeit erlauben diese Gelenke einen Ausgleich von im Betrieb auftretenden Winkelveränderungen zwischen zwei miteinander gekoppelten Wellen. Sie werden beispielsweise dazu verwendet, um die Antriebsleistung eines Kraftfahrzeugs von einem Getriebe zu den Fahrzeugrädern zu übertragen. Dabei müssen nicht nur Winkelveränderungen zwischen den Rädern und dem Getriebe ausgeglichen, sondern auch Längenveränderungen kompensiert werden.
  • Bei Gleichlauffestgelenken liegen sämtliche Kugeln stets in einer gemeinsamen Ebene, die im Fall einer Beugung des Gelenks den Beugewinkel halbiert. Im Unterschied zu Verschiebegelenken ist einen Ausgleich von Axialverschiebungen in Gelenk selbst nicht möglich. Durch Verbindung mit einer Verschiebehülse kann jedoch für den gegebenenfalls erforderlichen Axialausgleich gesorgt werden. Bei Gleichlaufgelenkwellen, die als Seitenwellen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, ist üblicherweise das radseitige Gelenk als Festgelenk ausgebildet. Hingegen beinhaltet das getriebeseitige Gelenk meist eine Verschiebemöglichkeit. Die maximalen Beugungswinkel des Festgelenks auf der Radseite liegen in der Größenordnung von ca. 45 bis 50 Grad, während die Beugungswinkel des Verschiebegelenks auf der Seite des Getriebes in der Regel kleiner sind. Letzteres kann jedoch durch ein Festgelenk in Verbindung mit einer Verschiebehülse ersetzt werden.
  • Gleichlauffestgelenke der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits lange bekannt. So wird beispielsweise schon im Jahr 1909 in der US 1,022,909 A ein Gleichlauffestgelenk beschrieben, bei dem Kugeln in geschlossenen Nuten aufgenommen sind, deren Laufrillen sich um ein Beugezentrum krümmen.
  • Prinzipiell sind für das Funktionieren von Gleichlauffestgelenken drei Laufrillenpaare ausreichend. Im Hinblick auf die zu übertragenden Drehmomente sind jedoch mehr Laufrillenpaare bzw. Kugeln vorteilhaft. Allerdings steigt mit zunehmender Anzahl der Laufrillenpaare und der Kugeln der Fertigung- und Montageaufwand erheblich an. Zudem bestehen höhere Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit, um zu verhindern, daß sich das Gelenk im Betrieb selbst blockiert.
  • Auch die Außenabmessungen des Gelenks hängen von der Kugelanzahl ab. Bei geringeren Kugelzahlen können größere Kugeln verwendet werden, um höhere Drehmomente zu übertragen. Hieraus resultieren verhältnismäßig große Außendurchmesser des Außenteils. Wird das Drehmoment jedoch auf eine größere Anzahl von Kugeln verteilt, so können kleinere Kugeln verwendet werden, was sich in einem tendenziell kleineren Außendurchmesser des Außenteils niederschlägt.
  • Standardmäßig werden an Gleichlauffestgelenken derzeit sechs Laufrillenpaare vorgesehen, in denen entsprechend sechs Kugeln aufgenommen sind. Insbesondere im Automobilbau sind Abweichungen von dieser Anzahl in der Vergangenheit kaum zu beobachten gewesen. Der Anmelderin sind keine Fälle bekannt, bei der im Automobilbau Gleichlauffestgelenke mit größeren Kugelanzahlen eingesetzt worden wären. In der Anzahl von sechs Kugeln wird ein unter den obengenannten Gesichtspunkten weithin akzeptierter Kompromiß zwischen den Gesichtspunkten hohe Drehmomentübertragung, niedriger Fertigungs- und Montageaufwand und kleiner Außenabmessung gesehen.
  • Jedoch sind druckschriftlich auch Gleichlauffestgelenke veröffentlicht worden, bei denen in zum Teil anderen Technikbereichen eine größere Anzahl von Kugeln vorgesehen ist.
  • So wird beispielsweise in der DE 84 23 740.6 U1 ein Gleichlauffestgelenk mit acht Kugeln beschrieben. Da bei diesem Gelenk die Kugeln in Bohrungen an dem Innenteil festgelegt sind, ist kein Käfig vorhanden.
  • Weiterhin ist in der US 4,726,796 A ein Rzeppagelenk mit acht Kugeln dargestellt. Ein Gleichlauffestgelenk der eingangs genannten Art mit acht Kugeln wurde außerdem in der EP 0 802 341 B1 patentiert.
  • Eine noch größere Kugelzahl ist aus der DE 38 00 031 C2 bekannt, die die Verwendung eines Rzeppagelenks der eingangs genannten Art mit neun Kugeln offenbart.
  • Weiterhin zeigt die DE 37 00 868 C1 Gleichlauffestgelenke, mit sechs, neun und zwölf Laufrillenpaaren. Allerdings sind hierbei in sämtlichen Fällen lediglich drei Laufrillenpaare in der bei Gleichlauffestgelenken üblichen Art mit Steuerfunktion ausgebildet. Die verbleibenden Laufrillenpaare besitzen hingegen sämtlich einen zentrischen Krümmungsmittelpunkt und dienen lediglich der Erhöhung der Drehmomentübertragungskapazität.
  • Zwölf Laufrillenpaare werden in der DE 40 42 391 C2 beschrieben. Dabei sind sechs Laufrillenpaare sich zu einer Seite hin keilförmig öffnend und sechs weitere Laufrillenpaare sich zu der anderen Seite hin keilförmig öffnend angeordnet. Hierdurch soll insbesondere bei größeren Beugewinkeln eine über den gesamten Beugewinkelbereich gute Drehmomentübertragungskapazität erzielt werden. Die Herstellung der Laufrillen erfolgt durch Präzisionsumformen.
  • Wie oben bereits ausgeführt wurde, ermöglicht eine höhere Anzahl von Kugeln eine höhere Drehmomentübertragungskapazität und es kann vorausgesetzt werden, daß dies dem Fachmann bekannt ist. Wie oben weiter ausgeführt wurde, ist eine höhere Kugelanzahl mit einem erhöhten Fertigungs- und Montageaufwand verbunden, wobei auch diese Überlegung dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist.
    •
  • Vor diesem Hintergrund zielt die Erfindung darauf ab, ein Gleichlauffestgelenk der eingangs genannten Art unter den obengenannten Gesichtspunkten zu optimieren, wobei vor allem eine kompakte Bauweise und eine hohe Drehmomentübertragungskapazität im Vordergrund steht und zudem eine schwingungstechnische Optimierung beabsichtigt ist.
  • Zu Lösung dieser Aufgabe wird ein Gleichlauffestgelenk gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Dieses ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: ein Außenteil, das an seiner Innenseite Laufrillen aufweist, ein Innenteil, das in dem Außenteil angeordnet ist und an seiner Außenseite Laufrillen aufweist, welche den Laufrillen des Außenteils gegenüberliegen, wobei jeweils eine Laufrille an dem Außenteil und eine Laufrille an dem Innenteil ein Laufrillenpaar bilden, Kugeln, die in den Laufrillenpaaren aufgenommen sind, und einen Käfig, der zwischen dem Außenteil und dem Innenteil angeordnet ist und Fenster zur Aufnahme der Kugeln aufweist, wobei an dem Außenteil und dem Innenteil insgesamt sieben Laufrillenpaare vorgesehen sind, die jeweils mit einer Kugel besetzt sind.
  • Auf diese auch für den Fachmann überraschend einfache Art und Weise kann eine vor allem praktische Gesichtspunkte berücksichtigende Verminderung der Außenabmessungen erzielt werden, ohne daß hierdurch der Fertigung- und Montageaufwand allzu stark ansteigt. Die nicht vollständige Ausschöpfung theoretisch möglicher maximaler Kugelanzahlen erlaubt eine derzeit ausreichende Erhöhung der Drehmomentübertragungskapazität. An eine solch einfache Möglichkeit war trotz ihrer theoretischen Denkbarkeit bisher nicht ernsthaft gedacht worden. Technische Vorbehalte gegen die Anzahl "Sieben" resultieren vermutlich auch aus der allgemein gebräuchlichen Orientierung an ganzzahligen Winkelteilungen, so daß mit der erfindungsgemäßen Lösung in Fachkreisen herrschende Vorurteile überwunden werden.
  • Weiterhin vermeidet die erfindungsgemäße Lösung die im Stand der Technik aufgrund der mehrfachen Symmetrien bestehenden Schwingungsprobleme, die bei einer Anzahl von sieben Kugeln erheblich geringer ausfallen.
  • Die Möglichkeit, mit fünf Kugeln zu arbeiten, erweist sich vor dem Hintergrund der Aspekte einer kompakten Bauweise und einer ausreichenden Drehmomentübertragungskapazität hingegen als nicht praktikabel.
  • Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
  • Vorzugsweise wird für das Verhältnis A von Teilkreisdurchmesser der Kugelbahnen PCDK gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk zum Kugeldurchmesser DK der folgende Bereich gewählt, nämlich 2,9 ≤ A ≤ 4,6.
  • Wird das Innenteil mit einer Welle verbunden, und weist dieses dazu eine Innenöffnung auf, so ist es für das Verhältnis B des Außendurchmessers des Außenteils DA zum Teilkreisdurchmesser der Innenöffnung des Innenteils DIÖ besonders günstig, wenn gilt: 2,8 ≤ B ≤ 3,8. Werden das Innenteil und die Welle einstückig miteinander ausgeführt, so ist für den Durchmesser der Innenöffnung der Außendurchmesser der Welle anzusetzen.
  • Wie bei Rzeppagelenken üblich, ist der Krümmungsmittelpunkt der Laufrillen des Außenteils gegenüber dem Krümmungsmittelpunkt der Laufrillen des Innenteils axial versetzt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß sich bei einer Beugung des Gelenks die Kugeln in der Halbwinkelebene ausrichten. Dabei ist in der Regel auch ein Versatz gegenüber dem Beugezentrum des Gelenks vorgesehen.
  • Es hat sich gezeigt, daß für die erfindungsgemäße Konfiguration bestimmte Maximalabstände des Krümmungsmittelpunkts der Laufrillen des Außenteils vom Beugezentrum besonders vorteilhaft sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt daher das Verhältnis CA des axialen Abstands c1 des Krümmungsmittelpunkts MA der Laufrillen des Außenteils vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2 – gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk: 0,092 ≤ CA ≤ 0,144.
  • In entsprechender Weise ergibt sich für das Verhältnis CI des axialen Abstands c2 des Krümmungsmittelpunkts MI der Laufrillen des Innenteils vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2 – gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk als bevorzugter Bereich: 0,092 ≤ CI ≤ 0,144.
  • Weiterhin sind für den Käfig bestimmte Parameter einzuhalten, um ein besonders gutes Betriebsverhalten zu erzielen. Prinzipiell ist es möglich oder zweckmäßig, wie bei herkömmlichen Rzeppagelenken üblich, den Käfig über kugelförmige Innen- und Außenflächen an dem Außenteil und an dem Innenteil um das Beugezentrum M0 zu zentrieren. Jedoch kann hierbei auch ein geringfügiger axialer Offset der Krümmungsmittelpunkte in bezug auf das Beugezentrum zugelassen werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist daher vorgesehen, daß der Käfig kugelförmige Außenflächen aufweist und mit diesen an kugelförmigen Innenflächen des Außenteils schwenkbar geführt ist, wobei für das Verhältnis D1 des axialen Abstands d1 des Krümmungsmittelpunkts MKA der kugelförmigen Außenkrümmung des Käfigs vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2 gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk gilt: 0 ≤ D1 ≤ 0,043.
  • Entsprechend ist für die gegenseitige Führung des Käfigs vorgesehen, daß dieser kugelförmige Innenflächen aufweist und mit diesen an kugelförmigen Außenflächen des Innenteils schwenkbar geführt ist, wobei für das Verhältnis D2 des axialen Abstands d2 des Krümmungsmittelpunkts MKI der kugelförmigen Innenkrümmung des Käfigs vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2 gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk gilt: 0 ≤ D2 ≤ 0,043.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 eine Längsschnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines Gleichlauffestgelenks (Rzeppagelenks) nach der Erfindung,
  • 2 eine Querschnittsansicht durch das in 1 dargestellte Gleichlauffestgelenk.
  • Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Gleichlauffestgelenk 1, das beispielsweise in Verbindung mit einer Seitenwelle an einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird, um eine Antriebsleistung von einem Getriebe zu einem Fahrzeugvorderrad zu übertragen. Üblicherweise wird ein solches Gleichlauffestgelenk in eine Gelenkwelle eingebaut. Wird an einer solchen zusätzlich ein hier nicht näher dargestelltes Verschiebeteil vorgesehen, so können an der Gelenkwelle zwei Gleichlauffestgelenke verwendet werden. Andernfalls kommt an einem Anschlußende ein Gleichlaufverschiebegelenk zum Einsatz. Je nach Anordnung an der Radseite oder an der Fahrzeugseite sind dabei unterschiedliche Beugewinkel erforderlich. Befindet sich das Gleichlauffestgelenk an der Getriebeseite, werden Beugungswinkel von bis zu 20 Grad bezogen auf eine nicht-gebeugte Stellung benötigt. Das Gleichlauffestgelenk 1 nach dem Ausführungsbeispiel sitzt jedoch an der Radseite und erlaubt Beugungswinkel bis zu 50 Grad.
  • Das Gleichlauffestgelenk 1 umfaßt ein ringförmiges Außenteil 2 als Gelenkkörper, das an seiner Innenseite mehrere, nämlich sieben Laufrillen 3 aufweist. Die am Umfang der Innenseite gleichmäßig verteilten Laufrillen 3 erstrecken sich dabei parallel zu einer Längs- bzw. Drehachse des Außenteils 2. Es ist jedoch auch möglich, eine Schränkung der Laufrillen 3 vorzusehen.
  • In dem Außenteil 2 ist ein Innenteil 4 als Nabe angeordnet, das an seiner Außenseite eine gleiche Anzahl von Laufrillen 5 aufweist. Die Laufrillen 5 des Innenteils 4 liegen den Laufrillen 3 des Außenteils 2 gegenüber, wobei jeweils eine Laufrille 3 des Außenteils 2 und eine Laufrille 5 des Innenteils 4 ein Laufrillenpaar bilden. Dabei sind die Laufrillen 5 des Innenteils 4 in entsprechender Weise wie die Laufrillen 3 des Außenteils 2 achsparallel angeordnet. Jedoch ist auch hier eine gegebenenfalls gegensinnige Schränkung möglich.
  • In jedem Laufrillenpaar 3, 5 ist zur Drehmomentübertragung zwischen dem Außenteil 2 und dem Innenteil 3 ein Wälzkörper in Form einer Kugel 6 angeordnet. Die Kugeln 6 werden von einem Käfig 7 gehalten, der hierzu in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Fenster 8 aufweist.
  • Wie 1 zeigt, weist der Käfig 7 an seiner Außenseite kugelförmige Außenflächen 9 auf, die an kugelförmigen Innenflächen des Außenteils 2 schwenkbar geführt sind. In gleicher Weise ist der Käfig 7 über kugelförmige Innenflächen 10 an entsprechenden Außenflächen des Innenteils 4 geführt. Dabei wird gewährleistet, daß das Gelenk 1 bei einer Beugung um ein feststehendes Beugezentrum M0 schwenkt.
  • Prinzipiell ist es möglich, die Krümmungsmittelpunkte der kugelförmigen Außenflächen 9 und Innenflächen 10 des Käfigs 7 auf das Beugezentrum M0 zu zentrieren. Jedoch können auch geringfügige axiale Versätze zugelassen werden, welche die Gleichlauffunktion nicht beeinträchtigen. Bei einem Gelenk 1 mit sieben Laufrillenpaaren können die folgenden Abweichungen noch toleriert werden. Für das Verhältnis D1 des axialen Abstands d1 des Krümmungsmittelpunkts MKA der kugelförmigen Außenkrümmung des Käfigs 7 vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2 gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk bedeutet dies: 0 ≤ D1 ≤ 0,043. Dies gilt analog auch für das Verhältnis D2 des axialen Abstands d2 des Krümmungsmittelpunkts MKI der kugelförmigen Innenkrümmung des Käfigs 7 vom Beugezentrum M0 des Gelenks 1 zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2 mit 0 ≤ D2 ≤ 0,043.
  • Die Steuerung der Kugeln 6 in die Halbwinkelebene erfolgt über die Ausgestaltung der Laufrillen 3 und 5 und den Käfig 7. Wie insbesondere 1 zeigt, sind deren Krümmungsmittelpunkte MA und MI gegenüber dem Beugezentrum M0 axial versetzt, wobei hier der Krümmungsmittelpunkt MA des Außenteils 2 gegenüber dem Beugezentrum M0 zu Öffnungsseite 11 des Gelenks 1 und der Krümmungsmittelpunkt MI des Innenteils 4 gegenüber dem Beugezentrum M0 zu der anderen Seite versetzt ist. Damit öffnen sich die Kugellaufrillenpaare zur Öffnungsseite 11 des Gelenks 1 hin in etwa keilförmig.
  • Für sieben Laufrillenpaare wird das Verhältnis CA des axialen Abstands c1 des Krümmungsmittelpunkts MA der Laufrillen 3 des Außenteils 2 vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2 günstiger Weise so eingestellt, daß gilt: 0,092 ≤ CA ≤ 0,144. In entsprechender Weise gilt für das Verhältnis CI des axialen Abstands c2 des Krümmungsmittelpunkts MI der Laufrillen 5 des Innenteils 4 vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser PCDK/2: 0,092 ≤ CI ≤ 0,144.
  • Auch die Kugelgröße ist bei einem 7-Kugelgelenk auf den Teilkreisdurchmesser PCDK abzustimmen. Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Verhältnis A von Teilkreisdurchmesser PCDK – gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk – zum Kugeldurchmesser DK in einem Bereich von 2,9 bis 4,6 liegt.
  • Die bei einem 7-Kugelgelenk erreichbaren, kompakteren Abmessungen schlagen sich in dem Verhältnis B des Außendurchmessers des Außenteils DA zum Teilkreisdurchmesser DIÖ einer Innenöffnung 12 des Innenteils 4 nieder, für das gilt: 2,8 ≤ B ≤ 3,8.
  • Die vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläuterte Erfindung zeichnet sich aufgrund der Kugelanzahl gegenüber Gelenken mit vier, sechs, neun oder zwölf Kugeln durch eine verminderte Anzahl von Symmetrien aus, wodurch das Schwingungsverhalten unter Drehung verbessert wird.
  • Zudem wird ein günstiger Kompromiß in bezug auf die Aspekte kompakte Außenabmessung, hohe Drehmomentübertragungskapazität und moderater Fertigungs- und Montageaufwand erzielt.
  • Einschränkungen in ausgewählten Parameterbereichen bzw. Verhältnissen gewährleisten gute Betriebseigenschaften.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel und die in den 1 und 2 konkret dargestellten Parameterverhältnisse beschränkt, sondern umfaßt vielmehr alle in den Patentansprüchen definierten technischen Lösungen.
  • Anstelle einer gleichmäßigen Verteilung der sieben Kugeln am Umfang können diese auch leicht unregelmäßig angeordnet werden, um Symmetrieeffekte erweiterte vermindern.
    • 1
    Gleichlauffestgelenk
    2
    Außenteil
    3
    Laufrille des Außenteils
    4
    Innenteil
    5
    Laufrille des Innenteils
    6
    Kugel
    7
    Käfig
    8
    Fenster
    9
    Außenfläche des Käfigs
    10
    Innenflächen des Käfigs
    c1
    axialer Abstand des Krümmungsmittelpunkts MA der Außenteillaufrillen 3 vom
    Beugezentrum M0
    c2
    axialer Abstand des Krümmungsmittelpunkts MI der Innenteillaufrillen 5 vom
    Beugezentrum M0
    d1
    axialer Abstand des Krümmungsmittelpunkts MKA der kugelförmigen Außenkrümmung
    des Käfigs 7 vom Beugezentrum M0
    d2
    axialer Abstand des Krümmungsmittelpunkts MKI der kugelförmigen Innenkrümmung
    des Käfigs 7 vom Beugezentrum M0
    A
    Verhältnis PCDK zu DK
    B
    Verhältnis DA zu DIÖ
    CA
    Verhältnis c1 zu PCDK/2
    CI
    Verhältnis c2 zu PCDK/2
    D1
    Verhältnis d1 zu PCDK/2
    D2
    Verhältnis d2 zu PCDK/2
    DA
    Außendurchmesser des Außenteils 2
    DIÖ
    Teilkreisdurchmesser der Innenöffnung 12
    DK
    Kugeldurchmesser
    MA
    Krümmungsmittelpunkt der Laufrillen 3 des Außenteils 2
    MI
    Krümmungsmittelpunkt der Laufrillen 5 des Innenteils 4
    MKA
    Krümmungsmittelpunkt der kugelförmigen Außenkrümmung des Käfigs 7
    MKI
    Krümmungsmittelpunkt der kugelförmigen Innenkrümmung des Käfigs 7
    M0
    Beugezentrum
    PCDK
    Teilkreisdurchmesser der Kugellaufbahnen

Claims (7)

  1. Gleichlauffestgelenk, umfassend: ein Außenteil (2), das an seiner Innenseite Laufrillen (3) aufweist, ein Innenteil (4), das in dem Außenteil (2) angeordnet ist und an seiner Außenseite Laufrillen (5) aufweist, welche den Laufrillen (3) des Außenteils (2) gegenüberliegen, wobei jeweils eine Laufrille (3) an dem Außenteil (2) und eine Laufrille (5) an dem Innenteil (4) ein Laufrillenpaar bilden, Kugeln (6), die in den Laufrillenpaaren aufgenommen sind, und einen Käfig (7), der zwischen dem Außenteil (2) und dem Innenteil (4) angeordnet ist und Fenster (8) zur Aufnahme der Kugeln (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenteil (2) und dem Innenteil (4) insgesamt sieben Laufrillenpaare (3, 5) vorgesehen sind, die jeweils mit einer Kugel (6) besetzt sind.
  2. Gleichlauffestgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis A von Teilkreisdurchmesser der Kugellaufbahnen PCDK – gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk – zum Kugeldurchmesser DK gilt: 2,9 ≤ A ≤ 4,6.
  3. Gleichlauffestgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis B des Außendurchmessers des Außenteils DA zum Teilkreisdurchmesser einer Innenöffnung des Innenteils DIÖ gilt: 2,8 ≤ B ≤ 3,8.
  4. Gleichlauffestgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis CA des axialen Abstands c1 des Krümmungsmittelpunkts MA der Laufrillen des Außenteils vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser der Kugellaufbahnen PCDK/2 – gemessen in Kugelmitte bei nichtgebeugtem Gelenk – gilt: 0,092 ≤ CA ≤ 0,144.
  5. Gleichlauffestgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhältnis CI des axialen Abstands c2 des Krümmungsmittelpunkts MI der Laufrillen (5) des Innenteils (3) vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser der Kugellaufbahnen PCDK/2 – gemessen in Kugelmitte bei nichtgebeugtem Gelenk – gilt: 0,092 ≤ CI ≤ 0,144.
  6. Gleichlauffestgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (7) kugelförmige Außenflächen aufweist und mit diesen an kugelförmigen Innenflächen des Außenteils (2) schwenkbar geführt ist, wobei für das Verhältnis D1 des axialen Abstands d1 des Krümmungsmittelpunkts MKA der kugelförmigen Außenkrümmung des Käfigs vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser der Kugellaufbahnen PCDK/2 – gemessen in Kugelmitte bei nichtgebeugtem Gelenk – gilt: 0 ≤ D1 ≤ 0,043.
  7. Gleichlauffestgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (7) kugelförmige Innenflächen aufweist und mit diesen an kugelförmigen Außenflächen des Innenteils (4) schwenkbar geführt ist, wobei für das Verhältnis D2 des axialen Abstands d2 des Krümmungsmittelpunkts MKI der kugelförmigen Innenkrümmung des Käfigs vom Beugezentrum M0 des Gelenks zum halben Teilkreisdurchmesser der Kugellaufbahnen PCDK/2 – gemessen in Kugelmitte bei nicht-gebeugtem Gelenk – gilt: 0 ≤ D2 ≤ 0,043.
DE2003118409 2003-04-23 2003-04-23 Gleichlauffestgelenk Withdrawn DE10318409A1 (de)

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