DE19781987B4

DE19781987B4 - Gleichlaufdrehgelenke

Info

Publication number: DE19781987B4
Application number: DE19781987A
Authority: DE
Inventors: Dominic Rhys Statham
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: WO1998019073A1; CN1230246A; BR9712543A; AU4788597A; US6132316A; JP2001503125A; JP4034356B2; DE19781987T1; KR20000053004A

Abstract

Axialfestes (d.h. nicht längenausgleichendes) Gleichlaufdrehgelenk, umfassend:
ein Gelenkaußenteil (10) von hohler Konfiguration mit einer Drehachse (16), einer Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen (17), die umfangsverteilt um die genannte Achse (16) im Innern des Gelenkaußenteils verteilt sind und deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken,
Stege (18), die zwischen den genannten Bahnen definiert sind und die einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgebildet sind sowie radial nach innen weisende Flächen aufweisen;
ein Gelenkinnenteil (11), das im Gelenkaußenteil angeordnet ist und eine Drehachse aufweist,
eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen (19) auf der Außenseite des Gelenkinnenteils, deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der Drehachse des Gelenkinnenteils verlaufen, und die den Bahnen (17) im Gelenkaußenteil unter Bildung von Paaren gegenüberliegen, Stege (23), die zwischen den Bahnen des Gelenkinnenteils definiert sind, wobei die Stege am Gelenkinnenteil radial nach außen weisende Flächen aufweisen;
eine Mehrzahl von Kugeln...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft axialfeste (d.h. nicht längenausgleichende) Gleichlaufdrehgelenke, umfassend:
ein Gelenkaußenteil mit einer hohlen Konfiguration, das eine Drehachse und eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen aufweist, die umfangsverteilt um die genannte Achse im Innern des Gelenkaußenteils angeordnet sind und deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken, wobei Stege zwischen den genannten Bahnen definiert sind, die einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgebildet sind, wobei die Stege radial nach innen weisende Flächen aufweisen;
ein Gelenkinnenteil, das im Gelenkaußenteil angeordnet ist und eine Drehachse aufweist, wobei das Gelenkinnenteil eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen an seiner Außenseite trägt, deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der Drehachse des Gelenkinnenteils verlaufen und die den Bahnen im Gelenkaußenteil unter Bildung von Paaren gegenüberliegen, wobei Stege vorgesehen sind, die zwischen den Bahnen des Gelenkinnenteils definiert sind, wobei die zuletzt genannten Stege radial nach außen weisende Flächen aufweisen;
eine Mehrzahl von Kugeln, die zur Drehmomentübertragung in jedem Paar der sich gegenüberliegenden des Gelenkinnenteils und des Gelenkaußenteils zwischen den Gelenkteilen angeordnet sind;
einen ringförmigen Käfig, der zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil angeordnet ist und Öffnungen aufweist, in denen die jeweiligen Kugeln aufgenommen und so gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene (P) liegen;
wobei der Käfig eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweist, die beide mit den Stegflächen, die ihnen gegenüberliegen, zusammenarbeiten, um den Käfig und das Gelenkinnenteil axial in Position zu halten;
wobei die Konfiguration der Bahnen im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil und/oder die Käfiginnen- und außenflächen so ist, daß bei Gelenkbeugung die gemeinsame Ebene, in der die Kugelmittelpunkte liegen (die Winkelhalbierende Ebene), den Winkel zwischen den Drehachsen der Gelenkteile im wesentlichen halbiert.
Ein solches Gelenk wird nachfolgend als "Gelenk der genannten Art" bezeichnet.
Beschreibung des Standes der Technik
Es gibt verschiedene Typen von Gelenken der genannten Art, die sich unter anderem in der Anordnung und Konfiguration der Bahnen in den Gelenkteilen und/oder der Innen- und Außenflächen des Käfigs voneinander unterscheiden, durch welche die gemeinsame (Winkelhalbierende) Ebene, wie zuvor gesagt, geführt wird, was wiederum dem Gleichlaufdrehgelenk charakteristische Funktionsmerkmale verleiht. Die Gemeinsamkeit solcher verschiedener Gelenktypen besteht jedoch darin, daß der Käfig durch das Zusammenwirken der Käfigaußenfläche mit den Stegflächen, die dieser Käfigfläche gegenüberliegen, axial im Gelenk gehalten wird.
Theoretisch sollten diese zusammenwirkenden Flächen in einem Gelenk der genannten Art teilkugelig ausgebildet sein, und es sollte eine sehr hohe Konformität zwischen der Form der äußeren Fläche des Käfigs und der entsprechenden Stegflächen am Gelenkaußenteil, mit denen sie zusammenwirkt, bestehen (ausreichendes Spiel zwischen ihnen wird nur für einen dazwischenliegenden Schmierfilm vorgesehen). In der Praxis ist eine solch hohe Konformität sehr schwer innerhalb der normalen zulässigen Toleranzen zu erzielen.
Während der Drehmomentübertragung durch das Gelenk wird der Käfig durch Kräfte im Gelenk zu einem Ende des Gelenks hin gedrängt, wobei das betreffende Ende von der jeweiligen Richtung des Versatzes der Bahnen von der genannten gemeinsamen Ebene im Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil bei ungebeugtem Gelenk abhängig ist. Wenn die zusammenwirkenden Flächen am Käfig und an den Stegen des Gelenkaußenteils, die in der Theorie teilkugelig ausgebildet sein sollten, nicht exakt geschliffen sind, können die im Gelenk wirksamen Kräfte dazu führen, daß die zusammenwirkenden Flächen am Käfig und an den Stegen dazu neigen, sich zu verklemmen und gegeneinander zu verkeilen. So kann das Gelenk fortwährend in einem Zustand der beginnenden Blockage laufen, wenn beispielsweise die nach innen weisenden Flächen der Stege am Gelenkaußenteil, im Längsschnitt durch das Gelenk betrachtet, einen größeren Krümmungsradius aufweisen als die mit ihnen zusammenwirkenden nach außen weisenden Flächen des Käfigs. Erhitzung und schneller Verschleiß wären die Folgen.
Dieses Problem kann gelöst werden, indem eine oder beide Flächen des zusammenwirkenden Paares so konstruiert werden, daß sie nicht genau teilkugelig zu der Drehachse des Bauelements ausgeführt sind, auf dem sie vorgesehen sind, sondern daß sie statt dessen eine Rotationsfläche um die genannte Achse von einem Bogen bilden, dessen Krümmungsmittelpunkt nicht auf dieser Achse liegt, sondern von dieser versetzt ist. Das Ziel besteht darin, zusammenwirkende Flächen zu schaffen, die einander ausschließlich in Endbereichen der Bauelemente berühren, an denen sie vorgesehen sind. Um dies zu erreichen, sollte der Krümmungsradius der nach innen weisenden Flächen der Stege im Längsschnitt etwas kleiner sein als der Krümmungsradius der nach außen weisenden, mit ihnen zusammenwirkenden Flächen des Käfigs. Es ist wichtig, daß die Differenz zwischen diesen Krümmungsradien nicht zu groß ist, da sonst die Kontaktbereiche zwischen Käfig und Gelenkaußenteil klein werden, wodurch es zu hohen Drücken und hohem Verschleiß kommt. Diese Kombinieren von Flächenkrümmungsradien erlaubt größere zulässige Toleranzen bei der Fertigung, als wenn man versuchen würde, die Flächen auf die gleichen Krümmungsradien zu schleifen, aber selbst so ist noch eine sehr strenge Einhaltung der Toleranzen bei der Konfiguration der Flächen erforderlich, wodurch die Herstellung erschwert wird.
Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehgelenk der genannten Art bereitzustellen, das dieses Problem löst oder verringert.
Aus der DE 40 42 277 A1 ist bereits ein "Gelenk der genannten Art" bekannt, bei dem innenliegende hinterschnittfreie Führungsflächen an einem mit dem Gelenkaußenteil verbundenen Gelenkboden vorgesehen sind, die einen Kontaktbereich gegenüber einem zum Gelenkboden gerichteten Teilbereich der Käfigaußenfläche bilden, wobei die im Anschluß an den Kontaktbereich liegende Stege des Gelenkaußenteils mit gegenüber der Käfigaußenfläche zurückliegenden Freiraumausnehmungen versehen sind, und bei dem außenliegende hinterschnittfreie Führungsflächen am Gelenkinnenteil vorgesehen sind, die einen Kontaktbereich gegenüber einem zur Gelenköffnung gerichteten Teilbereich der Käfiginnenfläche bilden, wobei die im Anschluß an den Kontaktbereich liegenden Stege des Gelenkinnenteils mit gegenüber der Käfiginnenfläche zurückliegenden Freiraumausnehmungen versehen sind. Die Kontaktbereiche am Gelenkboden und am Gelenkinnenteil beschränken sich jeweils auf einen einzelnen Axialabschnitt der jeweiligen Gelenkbauteile.
Beschreibung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gelenk der genannten Art geschaffen, bei dem während der Drehmomentübertragung nächst dem einen Ende (A) des Gelenkaußenteils erste Kontaktabschnitte der Käfigaußenfläche und der ihnen gegenüberliegenden Fläche der Stege des Gelenkaußenteils miteinander in Kontakt sind, die den axialen Kräften standhalten, die durch die Gelenkgeometrie auf den Käfig einwirken, wobei ein Freistellabschnitt (wie nachfolgend definiert), der sich bei ungebeugtem Gelenk im allgemeinen nächst der gemeinsamen (winkelhabieren den) Ebene, vorzugsweise entweder zwischen dem ersten Kontaktflächenabschnitt in jedem der genannten gegenüberliegenden Stegflächen und der gemeinsamen Ebene oder beiderseits der gemeinsamen Ebene, befindet, wobei jeder Freistellabschnitt auf der gesamten Umfangsbreite der Stege zwischen den Bahnen , die an die Stege grenzen, verläuft und wobei von den ersten Kontaktflächen durch die Freistellabschnitte getrennte zweite Kontaktflächenabschnitte der Käfigaußenfläche und der gegenüberliegenden Stegflächen des Gelenkaußenteils vorgesehen sind, um ein axiales Schwimmen des Käfigs zu kontrollieren.
Mit "Freistellabschnitt" einer Stegfläche eines Gelenkaußenteils ist ein Abschnitt eines Stegs des Gelenkaußenteils gemeint, der während der Beugung und Benutzung des Gelenks zur Drehmomentübertragung nicht mit der gegenüberliegenden Käfigaußenfläche in Kontakt ist und der

– durch eine Stufe in der Fläche des Bauelements oder durch eine abrupte Änderung im Verlauf der genannten Fläche im Längsschnitt von dem benachbarten ersten Kontaktflächenabschnitt getrennt ist, oder
– als eine Fläche oder Flächen definiert ist, die einen anderen Krümmungsradius aufweist/aufweisen als die Fläche des benachbarten ersten Kontaktflächenabschnitts und die tangential zu der Fläche des ersten Kontaktflächenabschnitts verlaufen kann/können, oder
– der im Längsschnitt gerade ist, oder
– der durch eine Fläche definiert ist, die im Längsschnitt die Fläche der benachbarten ersten Kontaktfläche in einem Wendepunkt trifft.

Mit "Längsschnitt" ist ein Schnitt in einer Ebene durch die Drehachse des Gelenks im ungebeugten Zustand gemeint.
In heutigen Konstruktionen von Gelenken der genannten Art ist es der Kontakt zwischen unpassend geformten Flächen des Käfigs und eines Gelenkteils in einem axialen Mittelbereich solcher Bauelemente, die großenteils zu Verklemmungsproblemen führen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gelenk der genannten Art bereitgestellt, bei dem erste und zweite gehärtete Kontaktabschnitte an der Käfigaußenfläche und an den ihnen gegenüberliegenden Stegflächen des Gelenkaußenteils vorgesehen sind, wobei sich die ersten Kontaktabschnitte nächst dem einen Ende des Gelenks und in Kontakt miteinander befinden, um den axialen Kräften, die aufgrund der Gelenkgeometrie auf den Käfig einwirken, Widerstand entgegenzusetzen, und die zweiten Kontaktabschnitte ein axiales Schwimmen des Käfigs kontrollieren, wobei ein Freistellabschnitt (wie vorstehend definiert) zwischen den ersten und zweiten Kontaktflächenabschnitten vorgesehen ist, der sich über die gesamte Umfangsbreite jeder der genannten gegenüberliegenden Stegflächen erstreckt, wobei sich der oder jeder der genannten Freistellabschnitte bei ungebeugtem Gelenk im allgemeinen nächst der gemeinsamen (winkelhalbierenden) Ebene befindet und die genannten Freistellabschnitte in den genannten Stegflächen vor deren Härtung erzeugt worden sind, wobei nach dem Härten keine spanende Bearbeitung der Stegflächen stattfindet, in denen die Freistellabschnitte vorgesehen sind, außer, bedarfsweise, zum Entfernen des durch das genannte Härten entstandenen Zunders.
Es wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils eines Gelenks der genannten Art in zusammengebautem Zustand zum Einbau im genannten Gelenk vorgeschlagen, umfassend die Herstellung eines Rohlings für das Gelenkteil bei gleichzeitiger oder aufeinanderfolgender Erzeugung der Bahnen, der Stege und eines Freistellabschnittes (wie vorstehend definiert) in der Fläche jedes genannten Steges, wobei jeder genannte Freistellabschnitt sich über die gesamte Umfangsbreite des Stegs erstreckt, und sich bei ungebeugtem Gelenk im allgemeinen nächst der gemeinsamen (winkelhalbierenden) Ebene befindet, sowie eine Wärmebehandlung des Gelenkteils zum Härten der Flächen der Stege, wobei jedoch keine weitere Behandlung der genannten Stegflächen zum Entfernen von Metall nach dem Härten des Gelenkteils erfolgt, außer, bedarfsweise, zum Entfernen des durch das Härten aufgetretenen Zunders.
Es sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, die einen Freistellbereich zwischen verschiedenen Teilen des Gelenks umfassen.
So beschreibt das japanische Gebrauchsmuster 3-112123 ein Verschiebe-Gleichlaufdrehgelenk, in dem eine Ausnehmung am Gelenkinnenteil und/oder an der Innenfläche des Käfigs vorgesehen ist, die als Schmierstoffreservoir dient.
Die US-A-5 433 668 zeigt ein Kugelgleichlaufdrehgelenk als Festgelenk, bei dem der axiale Abstand des Käfigs im Gelenkaußenteil durch Finger an einem Ring eingestellt wird, wobei die Enden der Finger mit der Käfigaußenfläche zusammenwirken und der Ring an den Stegen des Gelenkaußenteils an dessen offener Seite gesichert ist. Der Käfig ist nur mit den Fingern in Kontakt, nicht jedoch mit dem Gelenkaußenteil.
Die US-A-4 820 240 schlägt ein Kugelgleichlaufdrehgelenk als Festgelenk vor, bei dem ein axialer Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen des Gelenkinnenteils und des Käfigs besteht und bei dem die gegenüberstehende Fläche des Käfigs und des Gelenkaußenteils eine kugelige Führungsfläche und eine kurze Tragfläche umfassen.
Die US-A-4 156 353 offenbart ein Kugelgleichlaufdrehgelenk als Festgelenk, bei dem die Käfigaußenfläche und die gegenüberliegenden Stegflächen des Gelenkaußenteils nur nächst dem offenen Gelenkende in Kontakt sind und die Außenfläche des Gelenkinnenteils und die Käfiginnenfläche nur nächst dem geschlossenen Gelenkende in Kontakt sind.
Reiner dieser Vorschläge löst das oben beschriebene Problem, und kontrolliert gleichzeitig das axiale Schwimmen des Käfigs.
Mit Hilfe der Freistellabschnitte in erfindungsgemäßen Gelenken wird der mögliche Kontaktbereich von Käfig und Gelenkaußenteil auf die Flächenabschnitte beschränkt, an denen Kontakt erforderlich ist, wodurch die sehr engen Toleranzen, die eingehalten werden müssen, um verschiedene Krümmungsradien an den sich gegenüberliegenden Flächen bereitzustellen, um ein Verkeilen und Verklemmen des Käfigs gegenüber dem Gelenkaußenteil zu verhindern, entbehrlich werden. Dies erleichtert die Herstellung und ermöglicht es, besser mit unterschiedlichen Mengen an Material umzugehen, das von verschiedenen Teilen eines Bauelements entfernt werden müssen, wenn die Stegflächen in Kugelform im Gelenkaußenteil vorgesehen werden.
Auf diese Weise wird die Konfiguration im Längsquerschnitt der im Kontakt befindlichen Abschnitte des Gelenkaußenteils und des Käfigs in einem erfindungsgemäßen Gelenk weniger kritisch. Die Kontaktflächenabschnitte können so konstruiert werden, daß sie genau teilkugelig sind, mit dem Vorteil, daß der Kontakt zwischen ihnen über relativ große Flächenbereiche erreicht wird (wodurch Verschleiß vermindert wird), während das Problem des Verkeilens vermieden wird.
Vorzugsweise ist jeder der ersten Kontaktflächenabschnitte im wesentlichen teilkugelig ausgebildet. Um die Fertigung zu erleichtern, ist jede der zweiten Kontaktflächenabschnitte vorzugsweise ebenfalls im wesentlichen teilkugelig ausgebildet. Die ersten und zweiten Kontaktflächenabschnitte liegen in günstiger Ausgestaltung auf derselben teilkugeligen Fläche, die um die Drehachse des Gelenkaußenteils zentriert ist.
Vorzugsweise weisen nur die Stegflächen des Gelenkaußenteils Freistellabschnitte auf.
Wie oben angegeben, können sich die Freistellabschnitte bei ungebeugtem Gelenk auf beiden Seiten der genannten gemeinsamen Ebene erstrecken, sie können aber auch auf nur einer Seite der genannten Ebene zwischen der gemeinsamen Ebene und der benachbarten ersten Kontaktflächen vorgesehen sein.
Vorzugsweise werden bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Gelenke oder Gelenkaußenteile die Kontaktabschnitte und die Freistellabschnitte der Komponenten im ungehärteten Zustand erzeugt, d.h. vor dem Härten. Aufgrund der Tatsache, daß der mögliche Kontaktbereich von Käfig und Gelenkteil verringert ist, können Abweichungen von der Kugelform des Gelenkteils, die durch die Wärmebehandlung des Härtens auftreten, leichter ausgeglichen werden. Wenn die Kugelflächen maschinell bearbeitet statt maschinell geformt werden (z. B. durch Drehen statt durch Profilschleifen), können kürzere Taktzeiten realisiert werden, da die langsamen Vorschubraten nur über kürzere Distanzen erforderlich sind. Andererseits sind die Werkzeugkosten geringer, wenn die Stegflächen maschinell geformt werden, da es weniger Fläche zu formen gibt.
Die Kombination, daß Freistellabschnitte im Gelenkaußenteil bereitgestellt und vor der Wärmebehandlung gebildet werden und daß keine Flächenbearbeitung zur Metallentfernung an den Flächen mit Freistellabschnitten nach der Wärmebehandlung vorgenommen wird, außer möglicherweise das Entzundern, macht kostspielige Bearbeitungsvorgänge an den Stegflächen nach der Wärmebehandlung, wie z. B. Schleifen, unnötig.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gleichlauffestgelenks in der Richtung des Pfeils A in 2 zeigt;
2 einen Längsschnitt durch das Gelenk nach 1 entlang der Linie II-II in 1 zeigt;
3 ein vergrößerter Ausschnitt der Schnittzeichnung von 2 ist, der einen Freistellabschnitt detaillierter zeigt;
4, 5 und 6 Detailzeichnungen darstellen, ähnlich wie 3, die weitere Formen von Freistellabschnitten zeigen;
7 bis 11 ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils für ein Festgelenk der genannten Art zeigen.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Auf die 1 und 2 wird zuerst Bezug genommen, sie zeigen ein Gleichlauffestgelenk, dessen Hauptbestandteile ein Gelenkaußenteil, das im allgemeinen mit der Ziffer 10 bezeichnet ist, ein Gelenkinnenteil 11, ein Käfig 12 und eine Mehrzahl von drehmomentübertragenden Kugeln 13 sind.
Das Gelenkaußenteil 10 ist ein hohles, becherförmiges Bauelement mit einem geschlossenen Ende 14, von dem aus sich eine Flanschwelle 15 erstreckt. Die Drehachse des Gelenkaußenteils ist mit 16 bezeichnet. Im Innern des Gelenkaußenteils sind eine Anzahl von umfangsverteilten bogenförmigen Bahnen 17 vorgesehen, die gleichwinkelig um die Gelenkteilachse verteilt sind, und deren Mittellinien in Meridianebenen liegen, in denen die Achse 16 enthalten ist. Zwischen den Bahnen 17 sind Stege 18 definiert, die einstückig mit dem Gelenkteil ausgebildet sind und radial nach innen weisende Flächen umfassen.
Das Gelenkinnenteil 11 ist an seiner Außenseite mit einer Anzahl von bogenförmigen Bahnen 19 versehen, deren Mittellinien in Meridianebenen liegen, in denen die Drehachse des Gelenkinnenteils enthalten ist, die im dargestellten gestreckten (ungebeug ten) Zustand des Gelenks mit der Achse 16 zusammenfällt. Die Bahnen 19 liegen den Bahnen 17 unter Bildung von Paaren gegenüber. Zwischen den Bahnen 19 weist das Gelenkinnenteil Stege 23 auf, die einstückig mit dem Gelenkinnenteil ausgebildet sind und radial nach außen weisende Flächen umfassen. Das Gelenkinnenteil 11 ist ein hohles Bauelement mit einer Keilnutenbohrung 24 zur drehmomentübertragenden Aufnahme der Antriebswelle 24a.
In dem in 2 gezeigten Längsquerschnitt weisen die Bahnen 17, 19 eine bogenförmige Konfiguration auf, wobei die Krümmungsmittelpunkte dieser Bögen voneinander axial zum Gelenk versetzt sind, so daß sich die Bahnen jedes Paares voneinander entfernen, wenn sie sich dem offenen Ende des Gelenkaußenteils nähern. Jedes Paar der sich gegenüberliegenden Bahnen 17, 19 nimmt jeweils eine drehmomentübertragende Kugel 13 auf, wobei die Kugelmittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene P liegen. Die versetzte Konfiguration der Bahnen 17, 19 in den Gelenkteilen ist so ausgeführt, daß die gemeinsame Ebene P (die winkelhalbierende Ebene) in 2 in bekannter Weise den Winkel zwischen den Drehachsen der Gelenkteile halbiert, wenn das Gelenk gebeugt wird, wodurch das Gleichlaufdrehgelenk charakteristische Funktionsmerkmale erhält.
Der Käfig 12 ist ein ringförmiges Bauelement, das zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil eingesetzt ist. Es weist eine Mehrzahl von Öffnungen 20 zur Aufnahme jeweils einer Kugel 13 auf, so daß die Kugelmittelpunkt in der gemeinsamen Ebene P liegen.
Der Käfig hat eine Außenfläche 21, die mit den radial nach innen weisenden Flächen der Stege 18 zwischen den Bahnen 17 des Gelenkaußenteils in Kontakt sind. Außerdem weist der Käfig eine Innenfläche 22 auf, die mit den radial nach außen weisenden Flächen der Stege 23 zwischen den Bahnen 19 im Gelenkinnenteil zusammenwirken kann.
Während der Drehmomentübertragung drängen Kräfte, die auf die Kugeln und somit auf den Käfig einwirken, den Käfig in Richtung zum offenen Ende des Gelenkaußenteils 10. Dadurch lastet die Käfigaußenfläche auf den gegenüberliegenden Flächen der Stege 18 des Gelenkaußenteils hauptsächlich in einem Bereich A direkt neben dem offenen Ende des Gelenkaußenteils. Im gezeigten Gelenk liegt die Versetzung der Bahnen im Gelenkinnenteil 11 in Richtung des geschlossenen Endes 14 des Gelenkaußenteils 10, während der Versatz der Bahnen im Gelenkaußenteil in Richtung des offenen Endes des Gelenkaußenteils vorgesehen ist. Die Richtung des Versatzes könnte jedoch auch umgekehrt sein, wodurch sich die Position der ersten Kontaktflächenabschnitte ändern und sich nächst dem geschlossenen Ende des Gelenkaußenteils befinden würde.
Die Flächen der Stege 18, 23 sind vorzugsweise teilkugelig ausgeführt, die Teile einer Kugel bilden, die um die Drehachse 16 des Gelenkaußenteils 10 bzw. des Gelenkinnenteils 11 zentriert sind. Die Stegflächen können jedoch auch aus Rotationsflächen eines Kreisbogens um die genannten Achsen gebildet sein, wobei jedoch der Bogen nicht um die Achse zentriert ist. In einer weiteren Anordnung ist der Bogen nicht kreisförmig. Die Stegflächen könnten alternativ durch Rotationsflächen eines Bogens, der vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, kreisförmig ist, um eine Rotationsachse gebildet sein, die von den Drehachsen der Gelenkteile versetzt ist, wobei die Ortslinie der Rotationsachse, bei Betrachtung aller Stegflächen, einen Kreis um die Drehachse bildet. Dem Fachmann ist klar, daß jede Abweichung der Stegflächen von genau teilkugeligen Flächen, die um die Drehachsen zentriert sind, gering sein wird.
In der erfindungsgemäßen Ausführung der 1 und 2 sind die nach innen weisenden Flächen der Stege 18 des Gelenkaußenteils mit Freistellflächen versehen, die mit 25 bezeichnet sind. Der Freistellabschnitt befindet sich bei ungebeugtem Gelenk auf beiden Seiten der gemeinsamen Ebene P, wie in 2 gezeigt ist, und seine Grenzen sind durch Stufen definiert. Jeder Freistellabschnitt erstreckt sich über die gesamte Breite des Steges zwischen den Bahnen beiderseits des Steges.
In 3 ist die Stufe in der Fläche, an der jeder Freistellabschnitt nächst dem offenen Ende des Gelenkaußenteils beginnt, mit 26 bezeichnet, während das entgegengesetzte Ende mit einer Stufe 26a bezeichnet ist. Dadurch entstehen erste Kontaktflächenabschnitte 27 der Stegflächen zwischen dem Freistellabschnitt 25 und dem offenen Ende des Gelenkaußenteils. Diese Abschnitte 27 sind in Kontakt mit der Käfigaußenfläche 21. Das Zusammenwirken der Flächenabschnitte 27 mit der Käfigaußenfläche 21 hält den axialen Kräften stand, die während des Betriebs des Gelenks auf den Käfig ausgeübt werden.
Jeder Freistellabschnitt 25 kann eine Tiefe von nicht mehr als 150 µm (0,150 mm), z. B. zwischen 50 und 100 µm, gegenüber der Stegfläche an den Enden der Freistellfläche aufweisen. Ein günstiger Tiefenbereich liegt zwischen 30 und 100 µm. Die Freistellabschnitte sollten so flach wie möglich sein, wobei aber verhindert wird, daß die Käfigaußenfläche während der Benutzung und Beugung des Gelenks in Kontakt mit der nach innen weisenden Fläche des Freistellabschnitts kommt, und sie sollten nicht so tief sein, daß sie die Tiefe der Bahnen im Gelenkaußenteil in einem Maße reduzieren, daß nachteilige Kontaktverhältnisse zwischen den Kugeln und den Bahnen entstehen. Die Bereitstellung der Freistellabschnitte verringert die Oberflächenabschnitte der Stege, die exakt zu den Abschnitten 27 geformt sein müssen, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.
Die Bereitstellung der Freistellabschnitte hat zur Folge, daß jede Neigung des Käfigs, in einem Zustand beginnenden Verkeilens oder Verklemmens gegenüber dem Gelenkaußenteil zu arbeiten, im wesentlichen vermieden wird, ohne daß enge Toleranzen über den gesamten Bereich der Stege im Gelenkaußenteil eingehalten werden müssen. Der Käfig wird während der Drehmomentübertragung immer noch zufriedenstellend durch seinen Kontakt mit den ersten Kontaktflächenabschnitten 27 der Stege 18 geführt, die keine Freistellflächen aufweisen und direkt nächst dem offenen Ende des Gelenkaußenteils 10 liegen.
Das Bereitstellen der erfindungsgemäßen Freistellabschnitte 25 bewirkt ferner, daß Reservoire für Schmiermittel nächst den zusammenwirkenden Flächen des Käfigs und des Gelenkaußenteils vorhanden sind, so daß die Schmierung an diesen Flächen verbessert werden kann.
Eine weitere Folge der Freistellabschnitte ist, daß der Käfig weniger anfällig ist, durch das Gelenkaußenteil zerdrückt zu werden, wenn das Gelenk einem hohen Drehmoment ausgesetzt ist, bei dem die großen radialen Kräfte, die unter diesen Bedingungen herrschen, das Gelenkaußenteil in einen unrunden Zustand verformen könnten. Wenn die Freistellabschnitte nicht vorhanden wären, könnte die Verformung des Gelenkaußenteils zur Folge haben, daß es sich auf dem Käfig festspannt.
Die 1 und 2 zeigen auch, daß das Zusammenwirken der Kontaktflächenabschnitte 27 an den Stegen des Gelenkaußenteils mit der Käfigaußenfläche 21 den axialen Kräften standhält, die während des Betriebs des Gelenks auf den Käfig ausgeübt werden. Um das axiale Schwimmen des Käfigs gegenüber dem Gelenkaußenteil zu kontrollieren, sind zweite Flächenabschnitte 127 an den Stegen 18 nächst dem geschlossenen Ende des Gelenks vorhanden, die mit der Käfigaußenfläche 21 zusammenwirken. Die Flächen 27 und 127 an jedem Steg des Gelenkaußenteils sind durch den Freistellabschnitt 25 voneinander getrennt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Freistellabschnitt 25 bei ungebeugtem Gelenk auf beiden Seiten der gemeinsamen Ebene P verläuft. Der Freistellabschnitt könnte sich aber auch nur zwischen den Kontaktabschnitten 27 und der gemeinsamen Ebene P erstrecken.
Bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Gelenken besteht nicht die Notwendigkeit, die Konfiguration der Stege im Gelenkaußenteil über den gleichen Bereich zu kontrollieren, wie das bei Stegen der Fall wäre, die eine im allgemeinen teilkugelige Konfiguration ohne Freistellflächen haben. Die zusammenwirkenden Innenflächen der Gelenkaußenteilstege und die Außenfläche des Käfigs können so konstruiert sein, daß sie genau teilkugelig sind, d.h. um die Drehachsen der jeweiligen Bauelemente angeordnete Rotationsflächen mit Kreisbogenform bilden, deren Krümmungsmittelpunkte auf einer solchen Drehachse liegt. Auf diese Weise kann eine bessere Zusammenarbeit zwischen den Abschnitten solcher Flächen, die miteinander in Kontakt sind, erreicht werden.
Die in den 1 bis 3 gezeigten Freistellabschnitte werden durch Stufen in der Fläche, in der sie vorgesehen sind, definiert, wobei diese Stufen durch eine abrupte Änderung im Verlauf der Fläche gebildet sein können und wobei diese Änderung des Verlaufs jeden geeigneten Winkel aufweisen kann.
4 zeigt schematisch eine weitere Anordnung. Die Flächenabschnitte 30 und 32 sind die ersten und zweiten Kontaktflächen an den Innenflächen der Stege des Gelenkaußenteils und bilden Kreisbögen mit gleichem Radius, der von Punkt A auf der Drehachse 16 des Gelenkaußenteils gezogen ist. Der Freistellabschnitt wird durch Flächen 32 und 33 definiert, die von den Punkten B bzw. C aus gezogene Kreisbögen bilden, wobei diese Punkte von der Achse 16 versetzt sind. Die Bögen 32 und 33, die den Freistellabschnitt definieren, gehen ineinander über, wo sie sich treffen und sind tangential zu den Flächenabschnitten 30 bzw. 31. Es ist zu erkennen, daß die Freistellabschnitte bei ungebeugtem Gelenk beiderseits der gemeinsamen Ebene P angeordnet sind.
In 5 sind die Flächenabschnitte 34 und 35 die ersten und zweiten Kontaktflächenabschnitte an der Käfigaußenfläche und an den Stegen des Gelenkaußenteils. Der Freistellabschnitt 36 wird durch die Endabschnitte 37 und 38 definiert, die eine andere Form aufweisen als die Abschnitte 34 und 35 und die durch einen bogenförmigen Flächenabschnitt 39 verbunden sind, dessen Mittelpunkt die Drehachse des Gelenks ist, dessen Radius jedoch größer ist als der Radius der Käfigaußenfläche. Die Abschnitte 34 und 37 treffen sich in einem Wendepunkt, wie dies auch bei den Abschnitten 35 und 38 der Fall ist. Wieder ist der Freistellabschnitt bei ungebeugtem Gelenk beiderseits der gemeinsamen Ebene P angeordnet.
In 6 sind Flächenabschnitte 40 und 41 die ersten und zweiten Kontaktflächenabschnitte an der Käfigaußenfläche und an den Stegen des Gelenkaußenteils. Der Freistellabschnitt 42 wird durch zwei Flächenabschnitte 43 und 44 definiert, die im Querschnitt gerade sind und die bei 45 ineinander übergehen. An den Enden 46 und 47 der Flächenabschnitte 43 und 44 sind diese tangential zur Stegfläche 41 ausgebildet. Der Freistellabschnitt ist bei ungebeugtem Gelenk beiderseits der gemeinsamen Ebene P angeordnet.
Die Freistellabschnitte müssen nicht, wie gezeigt, symmetrisch sein. Sie könnten aus verschiedenen Formen an ihren Enden zusammengesetzt sein, z. B. eine Stufe an einem Ende, wie in 3 zu sehen ist, und eine gerade Linienform am anderen Ende, wie in 6 gezeigt ist. Weitere Kombinationen sind möglich, aber in all diesen Fällen verlaufen die Freistellabschnitte über die gesamte Breite der Stege zwischen den Bahnen auf jeder Seite. Sie können bei jeweils ungebeugtem Gelenk beiderseits der gemeinsamen Ebene P oder zwischen der Ebene P und den ersten Kontaktflächenabschnitten vorgesehen sein.
In jeder Ausführung sind die Oberflächenteilbereiche jedes Steges 18 auf beiden Seiten der Freistellabschnitte 25; 32, 33; 36 und 42 vorzugsweise Teilbereiche der gleichen Kugelfläche oder Rotationsfläche, wie zuvor diskutiert. Die Teilbereiche könnten jedoch bedarfsweise auch auf verschiedenen Rotationsflächen liegen.
Bei dem dargestellten Festgelenk handelt es sich um ein Gelenk, bei dem die äußeren und inneren teilkugeligen Flächen des Käfigs konzentrisch zueinander sind. In einigen Festgelenken sind diese Flächen nicht konzentrisch, und der Käfig ist an einem Ende dicker als am anderen. Die vorliegende Erfindung ist auch auf solche Gelenke anwendbar.
Nachfolgend wird anhand der 7 bis 11 ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils, wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist, beschrieben.
7 zeigt ein Schmiedestück mit gerader Bohrung 50. Dieses Schmiedestück weist einen glockenförmigen Abschnitt 51 mit einem Schaft 52 auf. Der erste Arbeitsschritt besteht darin, bei 53 das Ende 54 des Schaftes mit einer Mittelbohrung zu versehen.
8 zeigt den nächsten Schritt, der darin besteht, das Außenprofil des Schmiedestücks auf der Drehbank zu bearbeiten. So wird die Außenfläche der Glocke 51 zur Herstellung einer Nut 55, die die Faltenbalgklemme aufnimmt, spanend bearbeitet. Der Schaft wird bei 57 spanend bearbeitet, um eine Flanschwelle herzustellen, die später mit Keilnuten versehen wird, während der Endabschnitt 58 des Schaftes auf einen kleineren Durchmesser gedreht und später mit einem Gewinde versehen wird.
In 9 ist der dritte Schritt zu sehen, der darin besteht, eine kugelige Fläche oder kugelige Form 59 im Innern der Glocke herzustellen und die Stirnfläche 65 und die Öffnungsfase 66 des Gelenkaußenteils spanend zu bearbeiten. Die kugelige Fläche 59 wird im fertigen Zustand die Stegflächen zwischen den Bahnen bereitstellen, nachdem diese im nächsten Schritt gefräst wurden.
Die kugelige Form 59 wird bei 60 nächst dem geschlossenen Ende des Gelenkaußenteils mit Freistellflächen versehen. In die kugelige Form wird auch eine Umfangsfreistellnut 61 beiderseits der gemeinsamen Ebene P eingearbeitet, wie oben beschrieben ist. Der Querschnitt der Freistellnut kann eine der unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschriebenen Formen aufweisen, entspricht aber im vorliegenden Fall der in den 2 und 3 dargestellte Form.
In 10 werden nun die Bahnen 62 in zwei Stufen gefräst. Zuerst erfolgt ein Grobfräsen, danach ein Fertigfräsvorgang. Die Herstellung der Bahnen definiert die Stege zwischen ihnen und jeder der Stege weist einen Freistellabschnitt 61a auf, der durch die Nut 61 bereitgestellt wird. 11 zeigt die Bahnen 62 und die dazwischenstehenden Stege 63. Wie aus den 9 und 10 zu ersehen ist, erstrecken sich die Freistellabschnitte über die gesamte Umfangsbreite der Stege zwischen benachbarten Bahnen.
Nachdem die Bahnen gefräst sind, wird die Keilnut auf dem Teil 57 des Schaftes und das Gewinde auf dem Teil 58 des Schaftes gewalzt.
Das Gelenkaußenteil wird sodann einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Bahnen und die Stegflächen zu härten. Als Wärmebehandlungsprozeß kommt beispielsweise Induktionshärten oder Einsatzhärten in Frage. Nach dem Härten erfolgt keine Oberflächenbehandlung zur Metallentfernung an den Flächen der Stege 63, außer, bedarfsweise, zum Entfernen von Zunder, der beim Härten entstanden ist. Je nach Wahl können die Bahnen maschinell bearbeitet oder geschliffen werden.
Es ist zu erkennen, daß die Stege mit ihren Freistellabschnitten keinen teuren Bearbeitungprozessen nach dem Härten unterworfen werden; das wird durch die Bereitstellung der Freistellflächen in den Stegen möglich, die die Kontaktflächen der Stege und der Käfigaußenfläche reduzieren.
Das Gelenkaußenteil kann auch auf andere Weise hergestellt werden, es könnte z. B. mit rohen Stegen und Bahnen geschmiedet werden, wobei die Stege dann auf die erforderliche Form gedreht und die Bahnen gefräst würden. Während der drehenden Bearbeitung der Stege werden die Freistellabschnitte ebenfalls erzeugt. Nach der Keilnuten- und der Gewindeherstellung wird das Gelenkaußenteil einer Wärmebehandlung unterzogen, aber es findet an den Stegflächen keine Metallentfernung nach der Wärmebehandlung statt, außer, bedarfsweise, zum Entfernen von Zunder an den Stegflächen.
In einem weiteren Herstellungsverfahren für das Gelenkaußenteil ist es möglich , das Gelenkaußenteil formgenau herzustellen und die Stege auf die erforderliche Form zu fertig zu bearbeiten, einschließlich der Freistellflächen, während die Bahnen nur grob hergestellt werden. Die Bahnen werden dann fertiggefräst und das Gelenkaußenteil einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Bahnen und Stege zu härten, aber es findet an den Stegflächen keine Metallentfernung statt, außer, bedarfsweise, zum Entfernen des durch die Wärmebehandlung entstandenen Zunders. In einem alternativen Verfahren können die Bahnen durch formgenaue Herstellung gefertigt sein, während die Stege dann zusammen mit den Freistellflächen durch drehende Bearbeitung erzeugt werden, das Bauteil wird wärmebehandelt und die Stegflächen, bedarfsweise, einer Zunderentfernung, aber keiner Metallentfernung, unterzogen.
Es ist auch möglich, die Stege und Bahnen gleichzeitig fertig zu formen. Die Freistellabschnitte können mit den Stegen hergestellt werden oder nachträglich durch maschinelle Bearbeitung entstehen. Nach der Wärmebehandlung werden keine weiteren metallentfernenden Schritte an den Stegen ausgeführt, außer, bedarfsweise, zum Entfernen von Zunder.
Nach der Wärmebehandlung kann das Gelenkaußenteil beispielsweise durch Nachschlagen kalibriert werden und vollständig oder teilweise z. B. mit Titannitrid oder Zinkphosphat beschichtet werden.
Die hier in der vorstehenden Beschreibung, in den folgenden Ansprüchen oder in den beiliegenden Zeichnungen offenbarten Merkmale, ausgedrückt in ihrer spezifischen Form oder in Form eines Mittels zur Durchführung der offenbarten Funktion oder als Verfahren oder Vorgang, um das offenbarte Resultat zu erzielen, können je nach Eignung einzeln oder in Kombination dieser Merkmale verwendet werden, um die Erfindung in verschiedenen Ausführungen zu realisieren.

Claims

Axialfestes (d.h. nicht längenausgleichendes) Gleichlaufdrehgelenk, umfassend: ein Gelenkaußenteil (10) von hohler Konfiguration mit einer Drehachse (16), einer Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen (17), die umfangsverteilt um die genannte Achse (16) im Innern des Gelenkaußenteils verteilt sind und deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken, Stege (18), die zwischen den genannten Bahnen definiert sind und die einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgebildet sind sowie radial nach innen weisende Flächen aufweisen; ein Gelenkinnenteil (11), das im Gelenkaußenteil angeordnet ist und eine Drehachse aufweist, eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen (19) auf der Außenseite des Gelenkinnenteils, deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der Drehachse des Gelenkinnenteils verlaufen, und die den Bahnen (17) im Gelenkaußenteil unter Bildung von Paaren gegenüberliegen, Stege (23), die zwischen den Bahnen des Gelenkinnenteils definiert sind, wobei die Stege am Gelenkinnenteil radial nach außen weisende Flächen aufweisen; eine Mehrzahl von Kugeln (13), die in jedem Paar der sich gegenüberliegenden Bahnen (17, 19) des Gelenkaußenteils und des Gelenkinnenteils zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet sind; einen Käfig (12) von ringförmiger Konfiguration, der zwischen dem Gelenkinnenteil (11) und dem Gelenkaußenteil (10) angeordnet ist und Öffnungen (20) aufweist, in denen die Kugeln jeweils so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene (P) liegen; wobei der Käfig Außen- und Innenflächen (21, 22) aufweist, die mit den Stegflächen des Gelenkaußenteils bzw. des Gelenkinnenteils zusammenwirken; erste Kontaktabschnitte (27, 30, 34, 40) der Käfigaußenfläche (21) und der ihnen gegenüberliegenden Flächen der Stege (18) des Gelenkaußenteils nächst dem einen Ende (A) des Gelenkaußenteils vorgesehen, die während der Drehmomentübertragung miteinander in Kontakt sind und die den axialen Kräften standhalten, die durch die Gelenkgeometrie auf den Käfig einwirken: wobei die Konfiguration der Bahnen (17, 19) im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil und/oder die Käfiginnen- und außenflächen (22, 21) so ist, daß die genannte gemeinsame Ebene (P) bei Gelenkbeugung den Winkel zwischen den Drehachsen der Gelenkteile im wesentlichen halbiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Freistellabschnitt (25; 32, 33; 36; 42) in jeder der genannten Stegflächen des Gelenkaußenteils vorgesehen ist, der sich bei ungebeugtem Gelenk nächst der gemeinsamen Ebene (P) befindet, wobei jeder Freistellabschnitt einen Flächenabschnitt (32, 33; 37, 38, 39; 43-47) des Gelenkaußenteils umfaßt, der während der Beugung und drehmomentübertragenden Benutzung des Gelenks nicht mit der Käfigaußenfläche in Kontakt ist, und der sich über die gesamte Umfangsbreite des Stegs (18) zwischen den Bahnen (17), die an den Steg grenzen, erstreckt, und daß zweite Kontaktflächen (127, 31, 35, 41) in den sich gegenüberliegenden Flächen der Stege (18) des Gelenkaußenteils und der Käfigaußenfläche (21) vorgesehen sind, um ein axiales Schwimmen des Käfigs zu kontrollieren, die von den ersten Kontaktflächen durch die Freistellabschnitte (25; 32, 33; 36; 42) getrennt sind.
Axialfestes (d.h. nicht längenausgleichendes) Gleichlaufdrehgelenk, umfassend: ein Gelenkaußenteil (10) von hohler Konfiguration mit einer Drehachse (16), einer Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen (17), die umfangsverteilt um die genannte Achse (16) im Innern des Gelenkaußenteils verteilt sind und deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken, Stege (18), die zwischen den genannten Bahnen definiert sind und die einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgebildet sind sowie radial nach innen weisende Flächen aufweisen; ein Gelenkinnenteil (11), das im Gelenkaußenteil angeordnet ist und eine Drehachse aufweist, eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen Bahnen (19) auf der Außenseite des Gelenkinnenteils, deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der Drehachse des Gelenkinnenteils verlaufen und die den Bahnen (17) im Gelenkaußenteil unter Bildung von Paaren gegenüberliegen, Stege (23), die zwischen den Bahnen des Gelenkinnenteils definiert sind, wobei die Stege am Gelenkinnenteil radial nach außen weisende Flächen aufweisen; eine Mehrzahl von Kugeln (13), die in jedem Paar der sich gegenüberliegenden Bahnen (17, 19) des Gelenkaußenteils und des Gelenkinnenteils zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet sind; einen Käfig (12) mit ringförmiger Konfiguration, der zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil (11, 10) angeordnet ist und Öffnungen (20) aufweist, in denen die jeweiligen Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene (P) liegen; wobei der Käfig Außen- und Innenflächen (21, 22) aufweist, die mit den Stegflächen des Gelenkaußenteils bzw. des Gelenkinnenteils zusammenwirken; erste Kontaktabschnitte (27, 30, 34, 40) der Käfigaußenfläche (21) und der ihr gegenüberliegenden Flächen der Stege (18) des Gelenkaußenteils nächst dem einen Ende (A) des Gelenkaußenteils, die während der Drehmomentübertragung in Kontakt miteinander sind und die den axialen Kräften standhalten, die durch die Gelenkgeometrie auf den Käfig einwirken, wobei die Konfiguration der Bahnen (17, 19) im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil und/oder die Käfiginnen- und außenflächen (22, 21) so ist, daß die genannte gemeinsame Ebene (P) bei Gelenkbeugung den Winkel zwischen den Drehachsen der Gelenkteile im wesentlichen halbiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Freistellabschnitt (25; 32, 33; 36; 42) in jeder der genannten Stegflächen des Gelenkaußenteils vorgesehen ist, der sich bei ungebeugtem Gelenk entweder zwischen dem ersten Kontaktflächenabschnitt (27, 30, 34, 40) der Stegfläche und der genannten gemeinsamen Ebene (P) befindet oder beiderseits der genannten gemeinsamen Ebene angeordnet ist, wobei jeder Freistellabschnitt einen Flächenabschnitt (32, 33; 37, 38; 39; 43-47) des Gelenkaußenteils umfaßt, der während der Beugung und drehmomentübertragenden Benutzung des Gelenks nicht mit der Käfigaußenfläche in Kontakt ist, und der von dem benachbarten ersten Kontaktflächenabschnitt (27) durch einen abrupten Wechsel im Verlauf der genannten Fläche im Längsschnitt, die als Stufe (26) ausgebildet sein kann, getrennt ist, oder durch eine Fläche oder Flächen (32, 33) definiert ist, die einen anderen Krümmungsradius aufweist oder aufweisen, als die Fläche des benachbarten ersten Kontaktflächenabschnitts (30) und der tangential zur Fläche des genannten ersten Kontaktflächenabschnitts verlaufen kann; oder im Längsschnitt (43, 44) gerade ist; oder durch eine Fläche definiert ist, die im Längsschnitt die Fläche der benachbarten ersten Kontaktfläche in einem Wendepunkt (34, 37) trifft, wobei sich jeder Freistellabschnitt über die gesamte Umfangsbreite des Stegs (18) zwischen den Bahnen (17), die an den Steg grenzen, erstreckt, und daß zweite Kontaktflächen (127, 31, 35, 41) in den einander gegenüberliegenden Flächen der Stege (18) des Gelenkaußenteils und der Käfigaußenfläche (21) vorgesehen sind, um ein axiales Schwimmen des Käfigs zu kontrollieren, die von den ersten Kontaktflächen durch die Freistellabschnitte (25; 32, 33; 36; 42) getrennt sind.
Gelenk nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die genannten ersten und zweiten Kontaktabschnitte (27; 32, 33; 34; 35; 40; 41; 127) der Flächen der Stege (18) am Gelenkaußenteil gehärtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Freistellabschnitte (25, 32, 33, 36, 42) in den Flächen der Stege (18) vor deren Härtung erzeugt worden sind, und daß nach dem Härten keine spanende Bearbeitung der Flächen vorgenommen wird, in denen die Freistellabschnitte vorgesehen sind, außer, bedarfsweise, zum Entfernen des durch das genannte Härten entstandenen Zunders.
Gelenk nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten Kontaktflächenabschnitte (27, 32, 34, 40) am Gelenkaußenteil im wesentlichen teilkugelförmig ausgebildet ist.
Gelenk nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zweiten Kontaktflächenabschnitte (127, 33, 35, 41) am Gelenkaußenteil im wesentlichen teilkugelförmig ausgebildet ist.
Gelenk nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kontaktflächenabschnitte (27, 32, 34, 40; 127, 33, 35, 41) am Gelenkaußenteil auf derselben teilkugeligen Fläche liegen, deren Mittelpunkt auf der Drehachse (16) des Gelenkaußenteils liegt.
Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kontaktabschnitte und die zweiten Kontaktabschnitte der Stegflächen jeweils nicht auf der gleichen teilkugeligen Fläche oder Rotationsfläche liegen.
Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Käfigaußenfläche (21) und der Flächen der Stege (18) des Gelenkaußenteils nur die genannten Stegflächen Freistellabschnitte aufweisen.
Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts nicht mehr als 150 µm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Gelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts zwischen 50 und 100 µm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Gelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts zwischen 30 und 50 µm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Gelenkaußenteil eines Festgelenks nach einem der vorhergehenden Ansprüche im fertigen Zustand zum Einbau in das genannte Gelenk und mit gehärteten Stegflächen versehen, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Freistellabschnitte (25; 32, 33; 36; 42) in den Stegen (18) des Gelenkaußenteils vor der Härtung der Stege erzeugt worden sind, und daß nach dem Härten keine spanende Bearbeitung der Flächen vorgenommen wird, in denen die Freistellabschnitte vorgesehen sind, außer, bedarfsweise, zum Entfernen des durch das genannte Härten entstandenen Zunders.
Gelenkaußenteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts nicht mehr als 150 µm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Gelenkaußenteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts zwischen 50 und 100 µm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Gelenkaußenteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts zwischen 30 und 50 µm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils eines Gelenks nach einem der Ansprüche 1 bis 11 im fertigen Zustand zum Einbau in das genannte Gelenk, umfassend die Herstellung eines Rohlings (50) für das Gelenkaußenteil, bei gleichzeitiger oder aufeinanderfolgender Erzeugung der Bahnen (17), der Stege (18) und der Freistellabschnitte (25; 32; 33; 36; 42) in den Flächen der genannten Stege des genannten Gelenkaußenteils und die darauffolgende Wärmebehandlung des genannten Gelenkaußenteils zum Härten der Flächen der Stege und der Bahnen, wobei jedoch keine weitere Behandlung der genannten Stegflächen zum Entfernen von Metall nach dem Härten des Gelenkteils erfolgt, außer, bedarfsweise, zum Entfernen des durch das Härten entstandenen Zunders.
Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts nicht mehr als 150 μm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts zwischen 50 und 100 μm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe jedes Freistellabschnitts zwischen 30 und 50 μm gegenüber der Stegfläche an den Enden des Freistellabschnitts beträgt.