DE10345989A1 - Kugelverschiebegelenk mit variablem Schrägungswinkel - Google Patents

Kugelverschiebegelenk mit variablem Schrägungswinkel Download PDF

Info

Publication number
DE10345989A1
DE10345989A1 DE2003145989 DE10345989A DE10345989A1 DE 10345989 A1 DE10345989 A1 DE 10345989A1 DE 2003145989 DE2003145989 DE 2003145989 DE 10345989 A DE10345989 A DE 10345989A DE 10345989 A1 DE10345989 A1 DE 10345989A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ball
joint
joint according
raceways
helix angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2003145989
Other languages
English (en)
Inventor
Oliver Clemm
Gregor Schaaf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE2003145989 priority Critical patent/DE10345989A1/de
Publication of DE10345989A1 publication Critical patent/DE10345989A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal 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
    • F16D3/22Universal 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
    • F16D3/223Universal 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal 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
    • F16D3/22Universal 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
    • F16D3/223Universal 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
    • F16D2003/22306Universal 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 having counter tracks, i.e. ball track surfaces which diverge in opposite directions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal 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
    • F16D3/22Universal 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
    • F16D3/223Universal 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
    • F16D2003/22309Details of grooves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Ein Kugelverschiebegelenk (1) umfasst eine Gelenkbuchse (2) mit an ihrer Innenwand ausgebildeten Kugellaufbahnen (6), eine Gelenknabe (3) mit an ihrer Außenwand ausgebildeten Kugellaufbahnen (7), wobei die Kugellaufbahnen (6, 7) der Gelenkbuchse (2) und der Gelenknabe (3) einander paarweise gegenüberliegen, Kugeln (8), die in den Kugellaufbahnen (6, 7) aufgenommen sind, und einen Käfig (9), der zwischen der Gelenkbuchse (2) und der Gelenknabe (3) angeordnet und mit Fenstern (10) für die Kugeln (8) versehen ist. Die jeweils durch die Aufenthaltsorte der Kugelmittelpunkte gebildeten Mittelachsen (12, 13) der Kugellaufbahnen (6, 7) weisen sowohl bei Betrachtung in einer Seitenansicht als auch in einer Abwicklung mit der jeweiligen Bauteilmittelachse entlang derselben einen variablen Schrägungswinkel alpha auf. Zudem nimmt in der Seitenansicht und/oder in der Abwicklung der Schrägungswinkel alpha jeweils zur Bauteilmitte hin ab. Im Vergleich zu konventionellen VL-Gelenken bleibt bei konstantem zu übertragenden Moment die Verschiebekraft geringer. Zudem ergibt sich eine Verbesserung der Akustik durch das bessere Standabkopplungsverhalten im Fahrzeug. Weitere Vorteile liegen in einer Steigerung der Lebensdauer durch die Verringerung der Kugelnormalkräfte sowie in einer Steigerung der Bruchlast infolge reduzierter Käfigstegbelastungen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelverschiebegelenk umfassend eine Gelenkbuchse mit an ihrer Innenwand ausgebildeten Kugellaufbahnen und eine Gelenknabe mit an ihrer Außenwand ausgebildeten Kugellaufbahnen, wobei die Kugellaufbahnen der Gelenkbuchse und der Gelenknabe einander paarweise gegenüberliegen, sowie Kugeln, die in den Kugellaufbahnen aufgenommen sind, und einen Käfig, der zwischen der Gelenkbuchse und der Gelenknabe angeordnet und mit Fenstern für die Kugeln versehen ist.
  • Derartige Verschiebegelenke können als aus dem Stand der Technik allgemein bekannt vorausgesetzt werden. Sie dienen dazu, zueinander angewinkelte Komponenten zum Zweck der Übertragung einer Antriebsleistung miteinander zu koppeln. Aufgrund ihrer Winkelbeweglichkeit ermöglichen diese Gelenke einen Ausgleich von im Betrieb auftretenden Winkelveränderungen zwischen den miteinander gekoppelten Komponenten. Im Unterschied zu Gleichlauffestgelenken, die bisweilen auch als Rzeppa-Gelenke bezeichnet werden, ist bei Verschiebegelenken in einem begrenzten Ausmaß auch ein Ausgleich von Axialverschiebungen zwischen den Komponenten möglich.
  • Bei Kugelverschiebegelenken der eingangs genannten Art ist der an den Kugellaufbahnen realisierbare Schrägungswinkel α der Mittelachsen, die durch die Aufenthaltsorte der Kugelmittelpunkte definiert werden, auf Winkel von maximal etwa 14 bis 16° beschränkt. Bei größeren Schrägungswinkeln leiden die akustische Qualität und der Wirkungsgrad. Zudem nehmen die Kräfte an den Kugeln und Laufbahnen zu.
  • Unter dem Schrägungswinkel α wird der Winkel zwischen der Bauteilmittelachse der Gelenkbuchse bzw. der Gelenknabe und der Mittelachse verstanden. Bei einer spiralförmigen Nut ergeben sich bei einer Abwicklung der Kugellaufbahnen in Umfangsrichtung der Gelenkbuchse bzw. der Gelenknabe jeweils konstante Schrägungswinkel α. Bei Betrachtung in der Seitenansicht zeigt sich hingegen ein schraubenförmiges Bild; lediglich in Blickrichtung senkrecht auf die Gelenkbuchse bzw. auf die Gelenknabe stimmt der wahrgenommene Schrägungswinkel α mit dem Schrägungswinkel α in der Abwicklung überein.
  • Beispiele für derartige Kugellaufbahnen sind unter anderem in der DE 199 58 147 A1 , der DE 101 02 550 A1 und der US 3,133,431 dargestellt. In sämtlichen Fällen ergeben sich damit in der Abwicklung der Kugellaufbahnen konstante Schrägungswinkel α. Zudem fehlt bei diesen bekannten Kugelverschiebegelenken jeweils der Käfig zwischen der Gelenkbuchse und der Gelenknabe.
  • Ein Gelenk eines gattungsfremden Typs, nämlich ein Gleichlauffestgelenk ist aus der DE 199 07 153 A1 bekannt. Bei diesem weisen die jeweils durch die Aufenthaltsorte der Kugelmittelpunkte gebildeten Mittelachsen der Kugellaufbahnen sowohl bei Betrachtung in einer Seitenansicht als auch in einer Abwicklung mit der jeweiligen Bauteilmittelachse entlang derselben einen variablen Schrägungswinkel α auf. Der Verlauf des Schrägungswinkels α ist dabei so gewählt, das dieser zur Bauteilmitte hin zunimmt. Dadurch sollen die auf den Käfig einwirkende Kräfte senkrecht zur Halbwinkelebene des Gleichlauffestgelenks verringert werden, welche durch den bei Rzeppa-Gelenken typischen axialen Offset der Krümmungsmittelpunkte der Außen-Kugellaufbahnen und Innen-Kugellaufbahnen entstehen. Derartige geometrische Gegebenheiten sind jedoch bei Kugelverschiebegelenken im Regelfall nicht vorhanden.
  • Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist die Optimierung von Kugelverschiebegelenken der eingangs genannten Art im Hinblick auf den Wirkungsgrad, das akustische Verhalten, die Lebensdauer und die Bruchlast.
  • Zu Lösung dieser Aufgabe wird ein Kugelverschiebegelenk mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Dieses zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die jeweils durch die Aufenthaltsorte der Kugelmittelpunkte gebildeten Mittelachsen der Kugellaufbahnen sowohl bei Betrachtung in einer Seitenansicht als auch in einer Abwicklung mit der jeweiligen Bauteilmittelachse entlang derselben einen variablen Schrägungswinkel α aufweisen, und dass in der Abwicklung und/oder der Seitenansicht der Schrägungswinkel α jeweils zur Bauteilmitte hin abnimmt.
  • Hierdurch stehen im Mittelbereich der Gelenkbuchse bzw. der Gelenknabe die Kraftvektoren der Kugelnormalkräfte bedingt durch den kleineren Schrägungswinkel α der Kugellaufbahnen in einem für die Drehmomentübertragung günstigeren Winkel. Es ergeben sich folglich geringere Störkräfte in Axialrichtung. Dementsprechend bleiben auch die Kräfte, welche die Kugeln jeweils auf einen Steg des Käfigs ausüben, kleiner als bei konventionellen VL-Gelenken.
  • Hieraus resultiert ein verbesserter Wirkungsgrad des Gelenks verbunden mit einer geringeren Erwärmung.
  • Im Vergleich zu konventionellen VL-Gelenken bleibt bei konstantem zu übertragenden Moment die Verschiebekraft geringer. Zudem ergibt sich eine Verbesserung der Akustik durch das bessere Standabkopplungsverhalten im Fahrzeug.
  • Weitere Vorteile liegen in einer Steigerung der Lebensdauer durch die Verringerung der Kugelnormalkräfte sowie in einer Steigerung der Bruchlast infolge reduzierter Käfigstegbelastungen.
  • Bei Einhaltung der bisher gebräuchlichen Maximalgrenzen für den Schrägungswinkel α sind außerdem größere radiale Abstände zwischen den Laufbahnen möglich. Dies erlaubt den Einsatz größerer Kugeln und damit eine weitere Steigerung der Lebensdauer. Zudem können die Stege zwischen den Käfigfenstern verstärkt und damit die Käfigbruchlast erhöht werden.
  • Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
  • Gemäß einer ersten, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die Mittelachsen der Kugellaufbahnen spiralförmig, wobei die Steigung der jeweiligen Spirale zur Bauteilmitte hinzunimmt, so dass sich dort kleine Schrägungswinkel α ergeben.
  • Dabei kann die Steigung der Spirale an axialen Randabschnitten der Kugellaufbahnen anfangs konstant sein, so dass sich in der Abwicklung entsprechend ein konstanter Anfangsschrägungswinkel α ergibt. Vorzugsweise ist für einen weichen Übergang zum Bereich mit variabler Steigung gesorgt. Auch die Veränderung der Steigung über die Axiallänge erfolgt kontinuierlich.
  • Das Steigungsmaximum der Spirale liegt bevorzugt in einem Mittelabschnitt der jeweiligen Kugellaufbahn. Jedoch kann unabhängig davon, ob für die Kugellaufbahnen eine Spiralform gewählt wird, vorgesehen sein, dass das Minimum des Schrägungswinkels α in einem Mittelabschnitt der jeweiligen Kugellaufbahn liegt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung liegt der Schrägungswinkel α an axialen Randabschnitten der Kugellaufbahnen im Bereich von 12 bis 18 Grad. Bevorzugt beträgt der Schrägungswinkel α an den axialen Randabschnitten der Kugellaufbahnen maximal etwa 14 bis 16 Grad. Dies gewährleistet die Aufrechterhaltung guter akustischer Eigenschaften sowie eines guten Wirkungsgrads.
  • Der minimale Schrägungswinkel α liegt hingegen im Bereich von 6 bis 10 Grad. Vorzugsweise beträgt dieser 8 Grad +/–0,5 Grad.
  • Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schrägungswinkelverlauf eine zwischen den Enden der Kugellaufbahnen stetige, differenzierbare mathematische Funktion. Dadurch wird ein gutes Beugeverhalten des Gelenks unter Last sichergestellt.
  • Die vorliegende Erfindung ist prinzipiell unabhängig von der Anzahl der verwendeten Kugeln bzw. Kugellaufbahnpaare. So können am Umfang der Gelenkbuchse und der Gelenknabe jeweils sechs, sieben oder acht Kugellaufbahnen vorgesehen sein. Jedoch sind auch kleinere oder größeren Anzahlen von Kugeln bzw. Kugellaufbahnpaaren realisierbar.
  • Zudem ist es möglich, dass benachbarte Kugellaufbahnen in Axialrichtung betragsgleiche, jedoch vorzeichenverschiedene Schrägungswinkelverläufe aufweisen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Kugelverschiebegelenk nach der Erfindung,
  • 2 eine räumliche Ansicht der Gelenkbuchse des in 1 dargestellten Kugelverschiebegelenks,
  • 3 eine räumliche Ansicht der Gelenknabe des in 1 dargestellten Kugelverschiebegelenks,
  • 4 eine Abwicklung eines Innenumfangsabschnitts der Gelenkbuchse,
  • 5 eine Abwicklung des korrespondierenden Außenumfangsabschnitts der Gelenknabe, und in
  • 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Schrägungswinkelverlaufs in Axialrichtung.
  • Das Ausführungsbeispiel zeigt in 1 ein Kugelverschiebegelenk 1, das beispielsweise in eine Gelenkwelle eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden kann. Das Kugelverschiebegelenk 1 weist eine ringförmige Gelenkbuchse 2 auf, in der eine Gelenknabe 3 winkelbeweglich und axial verschiebbar angeordnet ist. 1 zeigt das Kugelverschiebegelenk 1 in seiner neutralen Stellung, bei der die Bauteilachsen A und B der Gelenkbuchse 2 und der Gelenknabe 3 koaxial zueinander ausgerichtet sind. Im Betrieb des Kugelverschiebegelenks 1 können diese jedoch Winkel bis zu maximal 20 Grad miteinander einschließen.
  • Sowohl die Gelenkbuchse 2 als auch die Gelenknabe 3 können mit einer Welle verbunden werden und weisen hierzu geeignete Anschlusseinrichtungen auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich die Gelenkbuchse 2 über Längsöffnungen 4 an ein weiteres Bauteil anschließen, beispielsweise anschrauben. Die Gelenknabe 3 ist hingegen mit einer zentralen Öffnung 5 versehen, über welche diese auf einen Wellenzapfen aufgeschoben werden kann. Die Drehmomentübertragung erfolgt hier über eine Kerbverzahnung. Es sind jedoch auch andere, drehmomentübertragende Verbindungen einsetzbar. Darüber hinaus ist es möglich, die Gelenknabe 3 integral mit einer Welle auszubilden.
  • Die Gelenkbuchse 2 weist an ihrer zu der Gelenknabe 3 weisenden Innenwand eine Vielzahl von rillenartigen Kugellaufbahnen 6 auf. Ebenso ist die Gelenknabe 3 an ihrer zu der Gelenkbuchse 2 weisenden Außenwand mit einer Vielzahl von Kugellaufbahnen 7 versehen. Dabei liegen die Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 der Gelenkbuchse 2 und der Gelenknabe 3 einander paarweise gegenüber.
  • Die so gebildeten Kugellaufbahnenpaare nehmen zum Zweck der Drehmomentübertragung jeweils eine Kugel 8 auf, so dass sich die Gelenknabe 3 in der Gelenkbuchse 2 radial abstützt. Zwischen der Gelenkbuchse 2 und der Gelenknabe 3 ist ein Käfig 9 angeordnet. Dieser besitzt eine Vielzahl von Fenstern 10 zur Aufnahme der Kugeln 8. Über diese Fenster 10 werden die Kugeln 8 im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene gehalten, die unter Beugung des Gelenks 1 der Halbwinkelebene zwischen den Bauteilachsen A und B entspricht. Der Käfig 9 ist an seinem Außenumfang ballig oder sphärisch ausgebildet und gleitet mit diesem an den zylindrischen Innenwandabschnitten 11 zwischen den Kugellaufbahnen 6 der Gelenkbuchse 2. Dadurch kann der Käfig 9 gegenüber der Gelenkbuchse 2 sowohl verschwenkt als auch axial verschoben werden. Zu der Gelenknabe 3 besteht hingegen ausreichend Freiraum.
  • Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Kugelgleichlaufgelenks 1 besteht in der besonderen Ausgestaltung der Kugellaufbahnen 6 und 7, die im folgenden anhand der 4 bis 6 erläutert werden soll. Die 4 und 5 zeigen dabei abschnittsweise die Abwicklung der radialen Innenwand der Gelenkbuchse 2 (vgl. 4) und der radialen Außenwand der Gelenknabe 3 (vgl. 5), wobei jeweils eine Kugellaufbahn 6 bzw. 7 mit dargestellt ist. 4 zeigt eine Ansicht der Gelenkbuchse 2 in Blickrichtung von innen nach außen, wohingegen in 5 für die Gelenknabe 3 die Blickrichtung umgekehrt ist. Die Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 sind zu der jeweiligen Bauteilachse A bzw. B angewinkelt, so dass sich die Kugellaufbahnen 6 und 7 eines Kugellaufbahnenpaares in dem in 1 dargestellten Zusammenbauzustand kreuzen. Außerdem weisen in Umfangsrichtung benachbarte Kugellaufbahnen 6 oder 7 in Axialrichtung betragsgleiche, jedoch vorzeichenverschiedene Schrägungswinkelverläufe auf.
  • Werden die Kugellaufbahnen in herkömmlicher Weise spiralförmig ausgebildet, so ergeben sich in der Darstellung der Abwicklung für die Mittelachsen der Kugellaufbahnen Geraden mit einem konstanten Schrägungswinkel α.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel variiert jedoch der Schrägungswinkel α entlang der jeweiligen Bauteilachse A bzw. B, wie dies in 6 gezeigt ist. Die entsprechenden Mittelachsen, welche jeweils durch die Aufenthaltsorte der Kugelmittelpunkte entlang der jeweiligen Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 definiert sind, sind in 4 für die Gelenkbuchse 2 mit dem Bezugszeichen 12 und in 5 für die Gelenknabe 3 mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet.
  • Der Schrägungswinkel α variiert nicht nur bei Betrachtung in der Ebene der Abwicklung, sondern zusätzlich auch in einer Seitenansicht des jeweiligen Bauteils.
  • Im Hinblick auf die Verbesserung des Wirkungsgrads des Gelenks 1 ist der Schrägungswinkelverlauf so gewählt, dass der Schrägungswinkel α in der Seitenansicht und/oder der Abwicklung zur Bauteilmitte hin abnimmt. Wie insbesondere die 1 bis 3 zeigen, unterscheiden sich die Kugellaufbahnen 6 und 7 deutlich von einer geraden Nut oder Rille.
  • Durch diese Maßnahme werden die Kräfte, welche die Kugeln 8 auf die Stege des Käfigs 9 ausüben, kleiner als bei herkömmlichen VL-Gelenken. Dadurch wird die Reibung im Gelenk 1 reduziert, so dass sich dieses weniger stark erwärmt. Zudem ergeben sich aufgrund der geringeren Reibung unter Last geringere Verschiebekräfte aus der Mittelposition.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Mittelachsen 12 bzw. 13 der Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 spiralförmig bzw. schraubenförmig in bezug auf die jeweilige Bauteilachse A bzw. B. Die Steigung der jeweiligen Spirale nimmt dabei zur Bauteilmitte hin zu. In 6 drückt sich dies durch eine Abnahme des Schrägungswinkels α Alpha aus. Dieser ist. in Randbereichen, d. h. an axialen Randabschnitten 14 bzw. 15 und 16 bzw. 17 der Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 größer, als am jeweiligen Mittelabschnitt 18 bzw. 19.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steigung der Spirale an den axialen Randabschnitten der Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 zunächst konstant ist und dann gegen den Mittelabschnitt zunimmt, in dem das Steigungsmaximum der Spirale liegt. In der nicht-gebeugten Stellung des Gelenks 1 bleiben so die Störkräfte gering. Vorzugsweise ist der Schrägungswinkelverlauf zwischen den Enden der Kugellaufbahnen eine stetige, differenzierbare mathematische Funktion.
  • Für ein Kugelverschiebegelenk 1 mit Käfig 9 liegt der Schrägungswinkel α an den axialen Randabschnitten 14 bzw. 15 und 16 bzw. 17 der Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 im Bereich von maximal 12 bis 18 Grad, vorzugsweise im Bereich von 14 bis 16 Grad.
  • Der minimale Schrägungswinkel α im Mittelabschnitt 18 bzw. 19. liegt im Bereich von 6 bis 10 Grad, vorzugsweise bei 8 Grad +/–0,5 Grad.
  • In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die vorstehend erläuterte Geometrie der Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 mit variablem Schrägungswinkel auch bei käfigfreien Kugelverschiebegelenken eingesetzt werden, wobei die angegebenen Winkelbereiche von den vorstehend genannten Bereichen abweichen können. Jedoch unterscheidet sich der erfindungsgemäße Schrägungswinkelverlauf sowohl von einer reinen Spirale mit konstanter Steigung um die Bauteilmittelachse als auch von einer geradlinig in den Außen- bzw. Innenumfang eingebrachten Nut. Das Minimum des Steigungswinkels befindet sich vorzugsweise im Kugelanlagebereich in der Gelenkneutralstellung, d.h. einer Gelenkstellung mit koaxialer Ausrichtung der Bauteilmittelachsen A und B.
  • Auch ist die erläuterte Geometrie der Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 nicht auf das Vorhandensein von sechs Kugellaufbahnen 6 bzw. 7 an der Gelenkbuchse 2 oder der Gelenknabe 3 beschränkt. Vielmehr sind auch mehr oder weniger Kugellaufbahnen, beispielsweise vier oder acht Kugellaufbahnen je Bauteil 2 oder 3 möglich.
  • Die Erfindung ist folglich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst vielmehr alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungsformen.
  • 1
    Kugelverschiebegelenk
    2
    Gelenkbuchse
    3
    Gelenknabe
    4
    Längsöffnung
    5
    zentrale Öffnung
    6
    Kugellaufbahn an der Gelenkbuchse 2
    7
    Kugellaufbahn an der Gelenknabe 3
    8
    Kugel
    9
    Käfig
    10
    Fenster
    11
    zylindrischer Innenwandabschnitt
    12
    Mittelachse der Kugellaufbahn 6
    13
    Mittelachse der Kugellaufbahn 7
    14
    Randabschnitt der Kugellaufbahn 6
    15
    Randabschnitt der Kugellaufbahn 6
    16
    Randabschnitt der Kugellaufbahn 7
    17
    Randabschnitt der Kugellaufbahn 7
    18
    Mittelabschnitt der Kugellaufbahn 6
    19
    Mittelabschnitt der Kugellaufbahn 7
    A
    Bauteilachse der Gelenkbuchse 2
    B
    Bauteilachse der Gelenknabe 3
    α
    Schrägungswinkel

Claims (14)

  1. Kugelverschiebegelenk, umfassend: – eine Gelenksbuchse (2) mit an ihrer Innenwand ausgebildeten Kugellaufbahnen (6), – eine Gelenknabe (3) mit an ihrer Außenwand ausgebildeten Kugellaufbahnen (7), wobei die Kugellaufbahnen (6, 7) der Gelenkbuchse (2) und der Gelenknabe (3) einander paarweise gegenüberliegen, – Kugeln (8), die in den Kugellaufbahnen (6, 7) aufgenommen sind, und – einen Käfig (9), der zwischen der Gelenkbuchse (2) und der Gelenknabe (3) angeordnet und mit Fenstern (10) für die Kugeln (8) versehen ist, – wobei die jeweils durch die Aufenthaltsorte der Kugelmittelpunkte gebildeten Mittelachsen (12, 13) der Kugellaufbahnen (6, 7) sowohl bei Betrachtung in einer Seitenansicht als auch in einer Abwicklung mit der jeweiligen Bauteilmittelachse entlang derselben einen variablen Schrägungswinkel α aufweisen, und – wobei in der Seitenansicht und/oder in der Abwicklung der Schrägungswinkel α jeweils zur Bauteilmitte hin abnimmt.
  2. Kugelverschiebegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (12, 13) der Kugellaufbahnen (6, 7) spiralförmig verlaufen, wobei die Steigung der jeweiligen Spirale zur Bauteilmitte hinzunimmt.
  3. Kugelverschiebegelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Spirale an axialen Randabschnitten (14, 15, 16, 17) der Kugellaufbahnen (6, 7) anfangs konstant ist.
  4. Kugelverschiebegelenk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigungsmaximum der Spirale in einem Mittelabschnitt (18, 19) der jeweiligen Kugellaufbahn (6, 7) liegt.
  5. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Minimum des Schrägungswinkels α in einem Mittelabschnitt der jeweiligen Kugellaufbahn (6, 7) liegt.
  6. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägungswinkel α an axialen Randabschnitten (14, 15, 16, 17) der Kugellaufbahnen (6, 7) im Bereich von 12 bis 18 Grad liegt.
  7. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägungswinkel α an axialen Randabschnitten (14, 15, 16, 17) der Kugellaufbahnen (6, 7) im Bereich von 14 bis 16 Grad liegt.
  8. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Schrägungswinkel α im Bereich von 6 bis 10 Grad liegt.
  9. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Schrägungswinkel α bei 8 Grad +/–0,5 Grad liegt.
  10. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägungswinkelverlauf zwischen den Enden der Kugellaufbahnen (6, 7) eine stetige, differenzierbare mathematische Funktion ist.
  11. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Gelenkbuchse (2) und der Gelenknabe (3) jeweils sechs Kugellaufbahnen (6, 7) vorgesehen sind.
  12. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Gelenkbuchse (2) und der Gelenknabe (3) jeweils acht Kugellaufbahnen (6, 7) vorgesehen sind.
  13. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Kugellaufbahnen (6, 7) in Axialrichtung betragsgleiche, jedoch vorzeichenverschiedene Schrägungswinkelverläufe aufweisen.
  14. Kugelverschiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses käflgfrei ausgebildet ist.
DE2003145989 2003-10-02 2003-10-02 Kugelverschiebegelenk mit variablem Schrägungswinkel Withdrawn DE10345989A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003145989 DE10345989A1 (de) 2003-10-02 2003-10-02 Kugelverschiebegelenk mit variablem Schrägungswinkel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003145989 DE10345989A1 (de) 2003-10-02 2003-10-02 Kugelverschiebegelenk mit variablem Schrägungswinkel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10345989A1 true DE10345989A1 (de) 2005-06-09

Family

ID=34559154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003145989 Withdrawn DE10345989A1 (de) 2003-10-02 2003-10-02 Kugelverschiebegelenk mit variablem Schrägungswinkel

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10345989A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007056371A1 (de) 2007-11-22 2009-05-28 Volkswagen Ag Kugelverschiebegelenk mit geschrägten Kugellaufbahnen
WO2016156358A1 (de) * 2015-03-30 2016-10-06 Neapco Europe Gmbh Kugelverschiebegelenk mit sich kreuzenden s-förmigen laufbahnen
DE102008008212B4 (de) * 2008-02-08 2020-09-03 Volkswagen Ag Kugelverschiebegelenk mit geschrägten Kugellaufbahnen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007056371A1 (de) 2007-11-22 2009-05-28 Volkswagen Ag Kugelverschiebegelenk mit geschrägten Kugellaufbahnen
DE102007056371B4 (de) * 2007-11-22 2017-08-17 Volkswagen Ag Kugelverschiebegelenk mit geschrägten Kugellaufbahnen
DE102008008212B4 (de) * 2008-02-08 2020-09-03 Volkswagen Ag Kugelverschiebegelenk mit geschrägten Kugellaufbahnen
WO2016156358A1 (de) * 2015-03-30 2016-10-06 Neapco Europe Gmbh Kugelverschiebegelenk mit sich kreuzenden s-förmigen laufbahnen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006058860A1 (de) Gleichlauffestgelenk
EP3017207B1 (de) Gelenkinnenteil sowie rollenkörper eines tripode-gleichlaufgelenks
WO2007115607A1 (de) Spielfreies gleichlaufdrehgelenk
EP1896742B1 (de) Gleichlauffestgelenk
DE602004012607T2 (de) Homokinetisches kreuzgelenk
DE69214276T2 (de) Tripoden-universaldoppelgelenk mit rollen
EP1685332B1 (de) Kugelverschiebegelenk mit geschrägten kugellaufbahnen
DE102007056371B4 (de) Kugelverschiebegelenk mit geschrägten Kugellaufbahnen
DE10345989A1 (de) Kugelverschiebegelenk mit variablem Schrägungswinkel
WO2007115606A1 (de) Spielfreies gleichlaufdrehgelenk
DE102009017181B4 (de) Gleichlaufgelenk
DE102008008212A1 (de) Kugelverschiebegelenk mit geschrägten Kugellaufbahnen
EP3818275B1 (de) Gleichlaufgelenk
DE4301178C2 (de) Kreuzzapfengelenk einer zur Übertragung hoher Drehmomente geeigneten Gelenkwelle
DE102006039535B4 (de) Zapfenkreuz mit zwei Zapfenpaaren für ein Kreuzgelenk und Verwendung des Zapfenkreuzes
DE10318409A1 (de) Gleichlauffestgelenk
DE102007048327A1 (de) Gleichlauffestgelenk
EP2404072B1 (de) Gleichlauffestgelenk
DE10031379A1 (de) Doppeloffset-Schiebegelenk
DE102008030116A1 (de) Tripodegelenk mit Führungsschiene
WO2024160374A1 (de) Tripodegelenk
DE102007048326B4 (de) Gleichlaufgelenk
WO2014135343A1 (de) Gleichlaufgelenk
EP3927988A1 (de) Gleichlaufdrehgelenk
DD282499A5 (de) Lagerungsanordnung fuer kreuzgelenkspindeln

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8105 Search report available
8141 Disposal/no request for examination