DE19831010C2

DE19831010C2 - Antriebsanordnung mit mindestens einem Gleichlauffestgelenk und mit einer Wälzkörperführung

Info

Publication number: DE19831010C2
Application number: DE19831010A
Authority: DE
Inventors: Werner Jacob
Original assignee: GKN Loebro GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2018-07-11
Also published as: GB9916009D0; GB2339465A; GB2339465B; US6234908B1; DE19831010A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit mindestens einem Gleichlauffestgelenk und einer Wälzkörperführung. Das Gleichlauffestgelenk weist ein hohles Außenteil, ein in dem Au ßenteil aufgenommenes Innteil mit einer Außenfläche, einen zwi schen Außenteil und Innenteil angeordneten Käfig und Kugeln, die vom Käfig in einer gemeinsamen Ebene gehalten sind und mit Lauf rillen in einer Innenfläche des hohlen Außenteils und in der Au ßenfläche des Innenteils zur Drehmomentübertragung zwischen Au ßenteil und Innenteil in Eingriff sind, auf. Das Außenteil und das Innenteil erlauben nur Winkelbewegungen zueinander um einen Beugemittelpunkt. Die Wälzkörperführung läßt eine Drehmoment übertragung bei einer Stellbewegung entlang einer Stellachse zu. Um dies zu erreichen, weist sie einen Schiebezapfen mit in sei ner Außenfläche parallel zur Stellachse verlaufenden inneren Rillen sowie eine Schiebehülse mit einer Bohrung, in der der Schiebezapfen entlang der Stellachse verstellbar eintaucht, auf. In der Bohrung der Schiebehülse sind den inneren Rillen gegen überliegend äußere Rillen parallel zur Stellachse verlaufend an gebracht. Ferner sind Führungskugeln vorgesehen, die in den je weils gegenüberliegenden Paaren von inneren und äußeren Rillen abwechselnd aufgenommen sind. Die Führungskugeln sind in einem Führungskäfig gehalten.

Eine derartige Anordnung ist in der DE 44 19 373 A1 beschrieben.

Dabei ist der Schiebezapfen der Wälzkörperführung einstückig mit dem Innenteil des Gleichlaufgelenkes ausgestaltet. Das Innenteil des Gleichlauffestgelenkes weist in seiner Außenfläche von einer ersten Öffnungsseite des Außenteils hinterschnittfrei verlaufen de innere Laufrillen auf. Diesen liegen jeweils äußere Laufril len im Außenteil gegenüber, die ebenfalls von der ersten Öff nungsseite her hinterschnittfrei verlaufend ausgebildet sind. Des weiteren ist der Käfig mit einer kugeligen Innenfläche auf einer kugeligen Außenfläche des Innenteiles geführt. Das Innen teil weist im übrigen eine als Hohlkugel gestaltete Steuerfläche auf, an der ein Steuerelement mit einer kugeligen Außenfläche abgestützt ist. Das Steuerelement selbst stützt sich wiederum gegen eine Fläche des Stützelementes ab, welches wiederum am Au ßenteil festgelegt ist. Zwischen der Außenfläche des Käfigs und der Innenfläche des Außenteils ist ein Abstand vorhanden. In axialer Richtung wird das Innenteil zum Außenteil einerseits durch die Kugeln und die Form der Innenlaufrillen und Außen laufrillen und andererseits durch das Steuerelement in Verbin dung mit dem Stützelement vom Außenteil zentriert gehalten.

Solche Gelenke sind hauptsächlich für den Einsatz in Kraftfahr zeugen zum Transport von Personen oder in Lieferwagen bestimmt.

Bei hinterradgetriebenen Fahrzeugen oder allradgetriebenen Fahr zeugen ist der frontseitige Getriebeausgang mit dem Hinterachs getriebe mittels eines Antriebswellenstranges verbunden, der so genannten Längswelle. Solche Längswellen rotieren insbesondere bei ausschließlich hinterradgetriebenen Personenkraftwagen mit hohen Drehzahlen, die 10.000 Umdrehungen/Minute erreichen kön nen. Üblicherweise umfaßt eine solche Längswelle zwei Wellenab schnitte, wobei der erste Wellenabschnitt mit dem Getriebeaus gang des frontseitigen Antriebsaggregats verbunden und mit dem anderen Ende in einem Zwischenlager gehalten ist. Der zweite Wellenabschnitt ist an einem Ende mit dem Getriebeeingang des Hinterachsgetriebes und mittels eines Gelenkes im Bereich des Zwischenlagers mit dem ersten Wellenabschnitt verbunden.

Üblicherweise sind an den Enden der Längswelle, d. h. zum Getrie beausgang und zum Getriebeeingang hin, Kreuzgelenke angeordnet. Im mittleren Bereich kann ein Kreuzgelenk vorgesehen sein. Es ist jedoch auch üblich, ein Gleichlaufschiebegelenk in diesem Bereich vorzusehen. Dies ist beispielsweise dem Buch von Prof. Dipl.-Ing. Jörnsen Reimpell: Fahrwerktechnik 1, 5. Auflage, Vogel-Verlag, Seite 285, Bild 3.1./21, entnehmbar.

In der DE 40 31 820 C2 ist ein Gleichlauffestgelenk beschrieben, dessen Außenteil eine erste und eine zweite Öffnungsseite auf weist. Es besitzt einen auf der Außenteillängsachse zentrierten Hohlraum, der zu beiden Öffnungsseiten offen ist. Ferner weist das Außenteil in der seinen Hohlraum begrenzenden Innenfläche zwei Arten von Außenlaufrillen auf, welche in einer regelmäßigen Folge um die Außenteillängsachse in Meridianebenen zu dieser an geordnet sind. Die ersten Außenlaufrillen verlaufen von der er sten Öffnungsseite ausgehend in Richtung zur zweiten Öffnungs seite. Die zweiten Außenlaufrillen verlaufen von der zweiten Öffnungsseite ausgehend in Richtung zur ersten Öffnungsseite. Alle Außenlaufrillen sind jeweils von der Öffnungsseite, von der sie ausgehen, kurvenförmig und hinterschnittfrei verlaufend ausgebildet. In dem Hohlraum des Außenteils ist ein Innenteil angeordnet. Das Innenteil besitzt eine Innenteillängsache, eine kugelige Außenfläche und in dieser, den ersten und zweiten Au ßenlaufrillen jeweils gegenüberliegende und bezüglich der Innen teillängsachse in Meridianebenen verlaufende erste und zweite Innenlaufrillen. Die ersten Innenlaufrillen liegen den ersten Außenlaufrillen jeweils so gegenüber, daß sie Paare bilden, wo bei die ersten Innenlaufrillen von der ersten Öffnungsseite aus gehend in Richtung zur zweiten Öffnungsseite kurvenförmig und hinterschnittfrei verlaufen. Die zweiten Innenlaufrillen liegen jeweils den zweiten Außenlaufrillen gegenüber und bilden jeweils Paare, wobei die zweiten Innenlaufrillen von der zweiten Öf fnungsseite ausgehend in Richtung zur ersten Öffnungsseite kur venförmig und hinterschnittfrei verlaufen. Zwischen der Innen fläche des Außenteils und der kugeligen Außenfläche des In nenteils ist ein Käfig angeordnet, dessen kugelige Außenfläche Spiel zur Innenfläche des Außenteiles aufweist. Der Käfig be sitzt eine zylindrische Bohrung, die mit Spiel zur kugeligen Au ßenfläche des Innenteiles gehalten ist. Der Käfig besitzt ent sprechend den Paaren von Innenlaufrillen und Außenlaufrillen verteilte radiale Durchbrüche, die Fenster bilden und welche die Kugeln zwischen den seitlichen Führungsflächen führen. Die Ku geln greifen zur Drehmomentübertragung zwischen Außenteil und Innenteil in die jeweils zu einem Paar gehörenden Außenlaufril len und Innenlaufrillen ein. Die Mittelpunkte aller Kugeln sind in einer Ebene, die die Fenstermitten zwischen den seitlichen Führungsflächen enthält, gehalten. Der Käfig wird ausschließlich über die Kugeln zentriert. Diese Ausbildung ist bei Gleichlauf gelenken, welche mit hohen Drehzahlen rotieren, wie sie bei spielsweise im Längsantrieb zur Übertragung einer Drehbewegung in Personenkraftwagen von dessen vorne liegendem Antriebsaggre gat auf das hinten liegende Achsgetriebe beim Hinterradantrieb auftreten, ungünstig. Dies bedeutet, daß Schwingungsanregungen gegeben sind, weil eine Schwerpunktverlagerung des Käfigs er folgt, so daß die Zentrifugalkraft wirksam wird.

Bei solchen Gelenken werden unter Drehmoment die Kräfte, die von den gegenläufigen Laufrillenpaaren auf die Kugeln ausgeübt wer den, durch den Käfig aufgefangen. Dabei kann der ruhige und rei bungsarme Lauf durch von außen einwirkende Kräfte im Sinne der axialen Verlagerung von Innen- und Außenteil gestört werden. Der Käfig wird von diesen Kräften zusätzlich einseitig beaufschlagt, so daß sich ein Ungleichgewicht einstellt. Er unterliegt einer höheren Beanspruchung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung zu schaffen, die insbesondere für den Einsatz in Antriebssträn gen von Kraftfahrzeugen Verwendung finden kann, die mit hohen Drehzahlen rotieren und die sich durch eine geringe Verlustlei stung und ruhigen Lauf auszeichnet und bei der die Bauteile, insbesondere der Käfig des Gleichlauffestgelenkes, geringer be ansprucht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsanordnung, umfassend mindestens ein Gleichlauffestgelenk, das ein hohles Außenteil, ein im Außenteil aufgenommenes Innenteil mit einer Außenfläche, einen zwischen Außenteil und Innenteil angeordneten Käfig und Kugeln, die vom Käfig in einer gemeinsamen Ebene ge halten sind und die mit Laufrillen in einer Innenfläche des hoh len Außenteils und in der Außenfläche des Innenteils zur Drehmo mentübertragung zwischen Außenteil und Innenteil in Eingriff sind, und das nur Winkelbewegungen von Außenteil und Innenteil zueinander um einen Beugemittelpunkt erlaubt, sowie eine Wälz körperführung, die eine Drehmomentübertragung bei einer Stell bewegung entlang einer Stellachse zuläßt und dazu einen Schiebe zapfen mit in seiner Außenfläche parallel zur Stellachse verlau fenden inneren Rillen, eine Schiebehülse mit einer Bohrung, in der der Schiebezapfen entlang der Stellachse verstellbar ein taucht und in der den inneren Rillen gegenüberliegend äußere Rillen parallel zur Stellachse verlaufend angeordnet sind, Füh rungskugeln, die in den jeweils gegenüberliegenden inneren Ril len und äußeren Rillen abwälzend aufgenommen sind, und einen Führungskäfig, der die Führungskugeln hält, aufweist, wobei das Außenteil eine erste Öffnungsseite und eine zweite Öffnungssei te, eine Außenteillängsachse, einen auf der Außenteillängsachse zentrierten Hohlraum, der zu beiden Öffnungsseiten offen ist und erste Außenlaufrillen und zweite Außenlaufrillen in seiner den Hohlraum begrenzenden Innenfläche aufweist, besitzt und die er sten Außenlaufrillen und die zweiten Außenlaufrillen in einer regelmäßigen Folge um die Außenteillängsachse in Ebenen, die die Außenteillängsachse enthalten und um diese verteilt sind, ange ordnet sind und ferner die ersten Außenlaufrillen von der ersten Öffnungsseite ausgehend in Richtung zur zweiten Öffnungsseite und die zweiten Außenlaufrillen von der zweiten Öffnungsseite ausgehend in Richtung zur ersten Öffnungsseite jeweils kurven förmig und hinterschnittfrei verlaufen, wobei des weiteren das im Hohlraum des Außenteils angeordnete Innenteil eine Innen teillängsachse, eine kugelige Außenfläche und in der kugeligen Außenfläche angeordnete und in Ebenen, die um die Innenteil längsachse verteilt sind und diese enthalten, verlaufende erste Innenlaufrillen und zweite Innenlaufrillen besitzt und dabei je de der ersten Innenlaufrillen einer ersten Außenlaufrille gegen überliegt und von der ersten Öffnungsseite ausgehend in Richtung zur zweiten Öffnungsseite kurvenförmig und hinterschnittfrei verläuft und jede der zweiten Innenlaufrillen einer zweiten Au ßenlaufrille gegenüberliegt und von der zweiten Öffnungsseite ausgehend in Richtung zur ersten Öffnungsseite kurvenförmig und hinterschnittfrei verläuft und wobei ferner der Käfig eine auf der Käfiglängsachse zentrierte, hohlkugelige Abschnitte aufwei sende Innenfläche besitzt, damit an der kugelig ausgebildeten Außenfläche des Innenteils geführt ist und seine Außenfläche mit Abstand zur Innenfläche des Außenteils angeordnet ist, gelöst.

Durch die Wälzkörperführung wird die Einleitung von Kräften, die die Funktion des Gleichlauffestgelenkes stören könnten, ausge schaltet. Wälzkörperführungen führen zu einer Verschiebelagerung mit einem Reibungsbeiwert von 0,003 bis 0,004. Die Ausbildung des Gleichlauffestgelenkes erlaubt die Verwendung von kleinen Kugeln, um die Zentrifugalkraft möglichst gering zu halten, da durch kleine Kugeln die Eigenerregung des Gleichlauffestgelenkes auch bei hohen Drehzahlen klein gehalten werden kann.

Die Bahnform erlaubt darüber hinaus eine radial spielfreie Lage rung. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Bauteile, nämlich das Innenteil und das Außenteil des Gleichlauffestgelen kes spanlos durch Umformung hergestellt werden können. Hieraus ergibt sich eine hohe Wiederholgenauigkeit hinsichtlich der in neren und äußeren Laufrillen. Somit wird auch bei einer hohen Drehzahl, wie sie beispielsweise im Längsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugsstranges vorkommt, ein ruhiger Lauf erzielt, ohne daß erhebliche Wuchtmaßnahmen getroffen werden müssen.

Erfindungsgemäße Gleichlauffestgelenke mit gegenläufigen Bahnen garantieren eine günstige Zentrierung. Die Bahnform garantiert darüber hinaus auch bei größeren Beugewinkeln eine hohe Lebens dauer, die bei den heute bei solchen Längsantriebssträngen ein gesetzten Gleichlaufgelenken stärker begrenzt ist. Der Kontakt zwischen dem Käfig und der Außenfläche des Innenteils verhindert eine Verlagerung des Käfigs, um so auch bei hohen Drehzahlen die gewünschte Laufruhe zu gewährleisten. Der Käfig bleibt auch bei äußeren Kräften, die auf die Anordnung einwirken, von diesen un beaufschlagt, da die Wälzkörperführung eine Weiterleitung der selben an das Gleichlauffestgelenk und dessen Bauteile verhin dert.

Um die erforderliche Abwinklung des Käfigs auch bei größeren Beugewinkeln ungestört ausführen zu können, ist des weiteren vorgesehen, daß der Käfig eine zumindest teilweise durch eine Kugel als Hüllkurve umgrenzte Außenfläche sowie entsprechend den Paaren von Innenlaufrillen und Außenlaufrillen radial verlaufen de Fenster mit seitlichen Führungsflächen für die Kugeln auf weist.

Um die Führung der Kugeln auch bei größeren Beugewinkeln günstig zu gestalten, ist ferner vorgesehen, daß der Käfig die beiden seitlichen Führungsflächen seiner Fenster vergrößernde, über die Außenfläche des Käfigs vorstehende äußere Nasen aufweist.

Zur Konkretisierung der Ausgestaltung der Außenfläche zur Erzie lung der Abwinkelbarkeit auch für große Beugewinkel ist des wei teren vorgeschlagen, daß die Außenfläche des Käfigs mit Ausnahme der vorstehenden äußeren Nasen kugelig ausgebildet ist.

Ferner ist eine axiale Montage des Käfigs dadurch erzielbar, daß der Käfig innen jeweils im Bereich der Fenster angeordnete und zumindest von einer Stirnfläche ausgehend Montagenuten aufweist, welche in den Fenstern enden.

Dadurch wird eine Steckmontage erreicht. Die Kugeln aller zu ei ner Seite sich öffnenden Bahnen können zunächst vormontiert werden und zusammen mit dem Käfig und dem Innenteil in das Au ßenteil eingeführt werden.

Eine günstige Herstellung kann bei Ausbildung des Außenteils mit einer über seine Länge und seinen Umfang im wesentlichen gleich bleibenden Wandstärke erzielt werden, d. h. es kann aus Blech oder einem Rohr im Wege der spanlosen Umformung hergestellt wer den. Hierdurch werden geringe Umformkräfte erforderlich, so daß also Außenlaufrillen mit einer hohen Wiederholgenauigkeit herge stellt werden können. Auch dies begünstigt den ruhigen Lauf, da bei den Laufrillen Abweichungen von der Idealbahn weitestgehend ausgeschaltet sind. Zur Verbindung des Außenteiles mit einem treibenden oder anzutreibenden Bauteil ist vorgesehen, daß es an einem Ende seines die ersten und zweiten Außenlaufrillen aufwei senden Abschnittes einen von der Außenteillängsachse weg verlau fenden Flansch besitzt. Dieser kann bei der Umformung des Außen teiles mit angeformt werden.

Die Laufruhe und die Tragfähigkeit des Gelenkes werden ferner begünstigt, wenn im Außenteil um die Außenteillängsachse jeweils eine erste Außenlaufrille und eine zweite Außenlaufrille sich abwechseln und entsprechend im Innenteil um die Innenteillängs achse jeweils eine erste Innenlaufrille und eine zweite Innen laufrille abwechselnd angeordnet sind. Die Laufruhe kann noch dadurch unterstützt werden, daß die ersten und die zweiten Au ßenlaufrillen und die ersten und zweiten Innenlaufrillen jeweils im Querschnitt derart gestaltet sind, daß jede jeweils von einem Paar von Außen- und Innenlaufrillen aufgenommene Kugel die Flan ken der zugehörigen Außenlaufrille und Innenlaufrille zumindest im drehmomentfreien Zustand jeweils in zwei Punkten berührt. Insgesamt ergibt sich also eine Vierpunktabstützung.

Hinsichtlich der Drehmomentkapazität bei hohem Beugewinkel ist eine Anordnung günstig, bei der jeweils eine ungerade Anzahl von ersten und zweiten Außenlaufrillen und ersten und zweiten Innen laufrillen vorgesehen ist und bei der die ersten und die zweiten Außenlaufrillen bzw. die ersten und die zweiten Innenlaufrillen abwechselnd auf dem Umfang angeordnet sind.

Da die Kugeln in Umfangsrichtung um die Längsachse des Käfigs zu den Führungsflächen nur geringe Bewegungen ausführen, ist es möglich, die Nasen nur über einen Teil der Länge der Führungs flächen in Umfangsrichtung des Käfigs erstreckend auszubilden. Die äußeren Nasen befinden sich jeweils im Bereich der Außen laufrillen, so daß sie eine Abwinklung des Käfigs zum Außenteil nicht stören.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen An triebsanordnung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße An triebsanordnung, wobei das Gleichlauffestgelenk gemäß Schnittlinie I-I von Fig. 2 geschnitten ist,

Fig. 2 nur das Gleichlauffestgelenk ohne den Schiebe zapfen, halb als Seitenansicht und halb als ge schnittene Seitenansicht gemäß Schnittlinie II-II von Fig. 1,

Fig. 2a eine Einzelheit bezüglich des Kontaktes einer Ku gel in einer zugehörigen Außenlaufrille und In nenlaufrille, im vergrößerten Maßstab gegenüber Fig. 2,

Fig. 3 eine Darstellung des Käfigs als Einzelteil, im Längsschnitt gemäß Schnittlinie III-III von Fig. 4,

Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3 im Schnitt gemäß Schnittlinie IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf den Kä fig bezüglich eines Abschnittes, der ein Fenster enthält und zwar in Pfeilrichtung V von Fig. 6, im vergrößerten Maßstab im Verhältnis zu den Fig. 3 und 4, und

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI von Fig. 5, im vergrößerten Maßstab im Verhältnis zu den Fig. 3 und 4.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung umfaßt ein Gleichlauf festgelenk A, das nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 näher beschrieben ist und eine Wälzkörperführung B, die daran an schließend im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist.

Es werden zunächst die Fig. 1, 2 und 2a zusammen beschrie ben. Diese Figuren zeigen ein Gleichlauffestgelenk A mit einem Außenteil 1, einem Deckel 2, der das Außenteil 1 einseitig ab schließt, mit einem Innenteil 3, das in einem Hohlraum des Au ßenteiles 1 aufgenommen ist, und mit einem zwischen dem Außen teil 1 und dem Innenteil 3 angeordneten Käfig 4, der Kugeln 5 hält, die zur Drehmomentübertragung zwischen Außenteil 1 und In nenteil 3 dienen. Das Gleichlauffestgelenk A ist mit seinen Bau teilen in ausgezogenen Linien in der gestreckten Lage darge stellt, so daß die Außenteillängsachse 6, die Innenteillängsach se 7 und die Käfiglängsachse 8 zusammenfallen. Bei solchen Gleichlauffgelenken werden die Kugeln 5 in die winkelhalbierende Ebene gesteuert und dabei vom Käfig 4 gehalten. Das Außenteil 1 besitzt einen durchgehenden Hohlraum, so daß es zwei Öffnungs seiten aufweist, nämlich eine erste Öffnungsseite 10 und eine zweite Öffnungsseite 11. Die Innenfläche des Außenteiles 1 im Bereich zwischen den beiden Öffnungsseiten 10, 11 ist mit 9 bezeichnet. Ferner ist erkennbar, daß das Außenteil 1 einen Flansch 12 aufweist, der sich ausgehend von dem Abschnitt 13 von der Außenteillängsachse 6 weg nach außen erstreckt und an der ersten Öffnungsseite 10 vorgesehen ist. Diese Öffnungsseite 10 ist durch den Deckel 2 verschlossen, der ebenfalls einen flanschartigen Bereich aufweist, der an dem Flansch 12 anliegt. Der Flansch 12 weist des weiteren um die Außenteillängsachse 6 umfangsverteilt Befestigungsbohrungen auf, die zur Befestigung des Außenteiles 1 an einem treibenden oder anzutreibenden Bau teil dienen.

In der Innenfläche 9 des Außenteils 1 sind zwei Sätze von Außen laufrillen 14, 15 vorgesehen, wobei die ersten Außenlaufrillen 14 ausgehend von der ersten Öffnungsseite 10 in Ebenen, die um die Außenteillängsachse 6 verteilt sind und diese enthalten, an geordnet sind. Dabei verlaufen die ersten Außenlaufrillen 14 ausgehend von der ersten Öffnungsseite 10 in Richtung zur zwei ten Öffungsseite 11 hinterschnittfrei und kurvenförmig, so daß sich ihr Bahngrund der Außenteillängsachse 6 fortschreitend an nähert. Die zweiten Außenlaufrillen 15 sind ebenfalls in Ebenen, die um die Außenteillängsachse 6 verteilt sind und diese enthal ten, angeordnet. Sie verlaufen von der zweiten Öffnungsseite 11 ausgehend in Richtung zur ersten Öffnungsseite 10 kurvenförmig und hinterschnittfrei, so daß sie sich fortschreitend in Rich tung zur zweiten Öffnungsseite 10 der Außenteillängsachse 6 an nähern. Die ersten Außenlaufrillen 14 sind mit den zweiten Au ßenlaufrillen 15 auf dem Umfang um die Außenteillängsachse 6 ab wechelnd angeordnet. Es sind jeweils fünf erste Außenlaufrillen 14 und fünf zweite Außenlaufrillen 15 vorgesehen, so daß im Au ßenteil 1 jeweils eine erste Außenlaufrille 14 und eine zweite Außenlaufrille 15 diametral zueinander angeordnet sind. Das Au ßenteil 1 ist aus Blech oder einem Rohr hergestellt und weist über den Umfang eine im wesentlichen konstante Wandstärke auf. Im Bereich der zweiten Öffnungsseite 11 ist darüber hinaus die Wandung des Außenteiles 1 zu einem Kragen 16 ausgeformt, der für eine Versteifung sorgt. Am anderen Ende, d. h. im Bereich der er sten Öffnungsseite 10, sorgt der Flansch 12 für eine entspre chende Steifigkeit. Im Hohlraum des Außenteiles 1 ist das Innen teil 3 mit seiner Innenteillängsachse 7 konzentrisch zur Außen teillängsachse 6 aufgenommen. Das Innenteil 7 weist in seiner Außenfläche 19, die bezüglich des Beugemittelpunkts 0 als Kugel fläche gestaltet ist, in Ebenen, die um die Innenteillängsachse 7 verteilt sind und diese enthalten, angeordnete und auf dem Umfang abwechselnde erste Innenlaufrillen 17 und zweite Innen laufrillen 18 auf. Die ersten Innenlaufrillen 17 verlaufen von der ersten Öffnungsseite 10 aus in den Ebenen bezüglich der Innenteillängsachse 7 kurvenförmig und hinterschnittfrei in Richtung zur zweiten Öffnungsseite 11 mit zunehmendem Abstand ihres Bahngrundes zur Innenteillängsachse 7. Die zweiten Innen laufrillen 18 verlaufen ausgehend von der zweiten Öffnungsseite 11 in Ebenen, die um die 5 der Innenteillängsachse 7 verteilt sind und diese enthalten, in Richtung zur ersten Öffnungsseite 10 kurvenförmig und hinterschnittfrei, so daß sich ihr Bahngrund jeweils in Richtung zur ersten Öffnungsseite 10 von der zugehö rigen Innenteillängsachse 7 entfernt. Jeweils eine erste Außen laufrille 14 liegt einer ersten Innenlaufrille 17 gegenüber, so daß sie Paare bilden und einen sich in Richtung zur ersten Öff nungsseite öffnenden Querschnitt bilden. Jeweils eine zweite Außenlaufrille 15 und eine zweite Innenlaufrille 18 liegen sich gegenüber und bilden einen sich in Richtung zur zweiten Öff nungsseite öffnenden Querschnitt. Des weiteren besitzt das In nenteil 3 eine auf der Innenteillängsachse 7 zentrierte An schlußbohrung 20, in die eine Anschlußwelle einsteckbar ist. Hierzu besitzt die Anschlußbohrung 20 eine Verzahnung.

Im Zwischenraum zwischen der Innenfläche 9 des Außenteiles 1 und der kugeligen Außenfläche 19 des Innenteils 3 ist der Käfig 4 aufgenommen. Der Käfig 4 besitzt eine Innenfläche 21 mit einem hohlkugeligen Abschnitt, mit dem er auf den zwischen zwei auf einanderfolgenden Innenlaufrillen 17, 18 befindlichen Abschnit ten der kugeligen Außenfläche 19 geführt ist. Der Käfig 4 be sitzt entsprechend den Paaren von ersten Außenlaufrillen 14 und ersten Innenlaufrillen 17 sowie zweiten Außenlaufrillen 15 und zweiten Innenlaufrillen 18 umfangsverteilt Durchbrüche, die von seiner Innenfläche 21 bis zu seiner Außenfläche 22 ragen und die Fenster 25 zur Aufnahme von Kugeln 5 bilden. Die Kugeln 5 sind zwischen den seitlichen Führungsflächen 23, 24 der Fenster 25 des Käfigs 4, welche auf der Käfiglängsachse 8 versetzt angeord net sind, geführt. Die Kugeln 5 ragen nach außen in jeweils eine zugehörige erste Außenlaufrille 14 bzw. zweite Außenlaufrille 15 und nach innen hin zum Eingriff in eine erste Innenlaufrille 17 bzw. zweite Innenlaufrille 18 vor. Beide Arten von Außenlaufril len 14, 15 und Innenlaufrillen 17, 18 sind entsprechend Fig. 2a gestaltet. Sie weisen einen vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt auf, so daß sich mit der zugeordneten Kugel 5 zwei Kontaktpunkte 27 an den Flanken ergeben. Beide Arten von Innen laufrillen 17, 18 weisen auch jeweils einen Querschnitt auf, der vom Kreisquerschnitt abweicht und dazu führt, daß sich an den Flanken eine Berührung in zwei Kontaktpunkten 28 mit der zu geordneten Kugel 5 ergibt. Eine zwischen einer Außenlaufrille und einer Innenlaufrille aufgenommene Kugel 5 wird also durch Anlage an vier Punkten von den zugehörigen Laufrillen in die winkelhalbierende Ebene aufgrund des kurvenförmigen Verlaufes in Richtung der Außenteillängsachse 6 bzw. Innenteillängsachse 7 geführt. Daraus ist ein gemeinsames Verschwenken des Außenteiles 1 zum Innenteil 3 und des Käfigs 4 zu diesen um den gemeinsamen Beugemittelpunkt 0 gegeben. Es können nur Winkelbewegungen aus geführt werden, da der Käfig 4 zum Innenteil 3 schwenkbeweglich ist, so daß sich ein Gleichlauffestgelenk ergibt. Sowohl die ersten Außenlaufrillen 14 als auch die zweiten Außenlaufrillen 15 können in einem Werkzeug ausgehend von entgegengsetzten Sei ten spanlos geformt werden. Dies gilt auch für das Innenteil 3 mit den ersten Innenlaufrillen 17 und zweiten Innenlaufrillen 18, welches jedoch als Massivformteil ausgebildet ist. Um die Führung der Kugeln 5 in den Fenstern 25 noch zu verbessern, ist eine besondere Gestaltung des Käfigs 4 gegeben, welche nachfol gend anhand der Fig. 3 bis 6 beschrieben ist.

Der Käfig 4 weist zur Verlängerung der Führungsflächen 23, 24, die mittig zwischen sich eine Ebene 26 definieren, welche die Mitten sämtlicher im Käfig 4 aufgenommener Kugeln 5 enthält, nach außen über die Außenfläche 22 vorstehende äußere Nasen 29 auf. Ferner weist der Käfig 4 in der Käfiginnenfläche 21 eine im Bereich der Fenster 25 lokalisierte und auf der Mittenebene 26 zentrierte Nut 31 auf, die den Käfig 4 zur kugeligen Außenfläche des Innenteiles freistellt. Die äußeren Nasen 29 erstrecken sich nur über eine kurze Strecke der Käfigfenster 25 in Umfangsrich tung um die Käfiglängsachse 8. Um die Montage von Innenteil und Käfig 4 zu erleichtern, weist der Käfig 4 an seiner Innenfläche im Bereich der Fenster 25 liegende und sich parallel zur Käfig längsachse 8 erstreckende Montagenuten 32, 32' auf, die jeweils von den Stirnflächen des Käfigs 4 ausgehen und im Bereich des Fensters 25 enden. Zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Montagenuten 32, 32' wird ein Durchlaß D bereitgestellt, der größer ist als der Durchmesser der kugeligen Außenfläche des In nenteiles. Die Breite der Montagenuten 32, 32' ist größer als die Breite der Stege zwischen zwei aufeinanderfolgenden Innen laufrillen des Innenteiles. Obwohl für die Montage nur von einer Stirnfläche des Käfigs 4 ausgehende Montagenuten 32 oder 32' er forderlich sind, wird eine symmetrische Anordnung gewählt, um beim Härten des Käfigs 4 Verzüge zu vermeiden. Der Käfig 4 weist außen mit Ausnahme der vorragenden äußeren Nasen 29 einen kuge ligen Außenabschnitt (Außenfläche 22) auf, dessen Zentrum auf dem Schnittpunkt zwischen der Ebene 26 und der Käfiglängsachse 8 zentriert ist. Gleiches gilt für die Hohlkugelabschnitte 30.

Die Wälzkörperführung B umfaßt einen Schiebezapfen 33, der einen mit einer Verzahnung 34 versehenen Abschnitt aufweist. Mit die sem ist er in die verzahnte Anschlußbohrung des Innenteiles 2 eingesteckt und in dieser gegen Auszug durch einen Sicherungs ring gesichert. In der Außenfläche 36 des Schiebezapfens 33 sind umfangsverteilt mehrere innere Rillen 37 angeordnet. Diese ver laufen parallel zur Stellachse 35. Die Stellachse 35 des Schie bezapfens 33 ist dabei mit der Innenteillängsachse 7 des mit ihm verbundenen Innenteils 3 identisch. Der Schiebezapfen 33 ist in eine Bohrung 39 der Schiebehülse 38 eingesteckt. Die Schiebehül se 38 besitzt in der Bohrung 39 entsprechend den inneren Rillen 37 des Schiebezapfens 33 umfangsverteilte und diesen jeweils gegenüberliegende äußere Rillen 40. Die äußeren Rillen 40 ver laufen parallel zur Stellachse 35. Jeweils ein Paar von sich ge genüberliegenden inneren Rillen 37 und äußeren Rillen 40 nehmen mehrere hintereinander darin angeordnete Führungskugeln 41 auf, die der Drehmomentübertragung zwischen Schiebezapfen 33 und Schiebehülse 38 dienen. Die Führungskugeln 41 sind allesamt in einem Führungskäfig 42 gehalten. Bei einer Verstellung des Schiebezapfens 33 zur Schiebehülse 38 erfolgt ein entsprechendes Abwälzen der Kugeln in den inneren Rillen 37 und äußeren Rillen 40. Die Stellbewegung erfolgt entlang der Stellachse 35.

Zur Abdichtung des freien Raumes zwischen dem Außenteil 1 des Gleichlauffestgelenkes A und der Schiebehülse 38 der Wälzkörper führung B dient ein Faltenbalg 43, der mit einem Ende am Außen teil 1 oder einer damit verbundenen Blechkappe und mit seinem anderen Ende auf der Außenfläche der Schiebehülse 38 festgelegt ist. Die Bohrung 39 ist durch einen Verschlußstopfen 44 ver schlossen, der gleichzeitig als Anschlag für den Führungskäfig 42 dient.

Bezugszeichenliste

1

Außenteil

2

Deckel

3

Innenteil

4

Käfig

5

Kugeln

6

Außenteillängsachse

7

Innenteillängsachse

8

Käfiglängsachse

9

Innenfläche des Außenteils

10

erste Öffnungsseite

11

zweite Öffnungsseite

12

Flansch

13

Abschnitt

14

erste Außenlaufrille

15

zweite Außenlaufrille

16

Kragen

17

erste Innenlaufrille

18

zweite Innenlaufrille

19

Außenfläche des Innenteils

20

Anschlußbohrung

21

Innenfläche

22

Außenfläche des Käfigs

23

,

24

Führungsflächen

25

Fenster

26

Ebene

27

Kontaktpunkt in Außenlaufrille

28

Kontaktpunkt in Innenlaufrille

29

äußere Nase

30

hohlkugeliger Abschnitt

31

Nut

32

,

32

' Montagenut

33

Schiebezapfen

34

Verzahnung

35

Stellachse

36

Außenfläche

37

innere Rillen

38

Schiebehülse

39

Bohrung

40

äußere Rillen

41

Führungskugeln

42

Führungskäfig

43

Faltenbalg

44

Verschlußstopfen
A Gleichlauffestgelenk
B Wälzkörperführung

0

Beugemittelpunkt

Claims

1. Antriebsanordnung, umfassend
mindestens ein Gleichlauffestgelenk (A), das ein hohles Au ßenteil (1), ein im Außenteil (1) aufgenommenes Innenteil (3) mit einer Außenfläche (19), einen zwischen Außenteil, (1) und Innenteil (3) angeordneten Käfig (4) und Kugeln (5), die vom Käfig (4) in einer gemeinsamen Ebene (26) ge halten sind und die mit Laufrillen (14, 15, 17, 18) in ei ner Innenfläche (9) des hohlen Außenteils (1) und in der Außenfläche (19) des Innenteils (3) zur Drehmomentübertra gung zwischen Außenteil (1) und Innenteil (3) in Eingriff sind, und das nur Winkelbewegungen von Außenteil (1) und Innenteil (3) zueinander um einen Beugemittelpunkt (0) er laubt, sowie
eine Wälzkörperführung (B), die eine Drehmomentübertragung bei einer Stellbewegung entlang einer Stellachse (35) zu läßt und dazu einen Schiebezapfen (33) mit in seiner Außen fläche (36) parallel zur Stellachse (35) verlaufenden inne ren Rillen (37), eine Schiebehülse (38) mit einer Bohrung (39), in der der Schiebezapfen (33) entlang der Stellachse (35) verstellbar eintaucht und in der den inneren Rillen (37) gegenüberliegend äußere Rillen (40) parallel zur Stellachse (35) verlaufend angeordnet sind, Führungskugeln (41), die in den jeweils gegenüberliegenden inneren Rillen (37) und äußeren Rillen (40) abwälzend aufgenommen sind,
und einen Führungskäfig (42), der die Führungskugeln (41) hält, aufweist,
wobei das Außenteil (1) eine erste Öffnungsseite (10) und eine zweite Öffnungsseite (11), eine Außenteillängsachse (6), einen auf der Außenteillängsachse (6) zentrierten Hohlraum, der zu beiden Öffnungsseiten (10, 11) offen ist und erste Außenlaufrillen (14) und zweite Außenlaufrillen (15) in seiner den Hohlraum begrenzenden Innenfläche (9) aufweist, besitzt und die ersten Außenlaufrillen (14) und die zweiten Außenlaufrillen (15) in einer regelmäßigen Fol ge um die Außenteillängsachse (6) in Ebenen, die die Außen teillängsachse (6) enthalten und um diese verteilt sind, angeordnet sind und ferner die ersten Außenlaufrillen (14) von der ersten Öffnungsseite (10) ausgehend in Richtung zur zweiten Öffnungsseite (11) und die zweiten Außenlaufrillen (15) von der zweiten Öffnungsseite (11) ausgehend in Rich tung zur ersten Öffnungsseite (10) jeweils kurvenförmig und hinterschnittfrei verlaufen,
wobei des weiteren das im Hohlraum des Außenteils (1) ange ordnete Innenteil (3) eine Innenteillängsachse (7), eine kugelige Außenfläche (19) und in der kugeligen Außenfläche angeordnete und in Ebenen, die um die Innenteillängsachse (7) verteilt sind und diese enthalten, verlaufende erste Innenlaufrillen (17) und zweite Innenlaufrillen (18) be sitzt und dabei jede der ersten Innenlaufrillen (18) einer ersten Außenlaufrille (14) gegenüberliegt und von der er sten Öffnungsseite (10) ausgehend in Richtung zur zweiten Öffnungsseite (11) kurvenförmig und hinterschnittfrei ver läuft und jede der zweiten Innenlaufrillen (18) einer zwei ten Außenlaufrille (15) gegenüberliegt und von der zweiten Öffnungsseite (11) ausgehend in Richtung zur ersten Öff nungsseite (10) kurvenförmig und hinterschnittfrei verläuft und wobei ferner der Käfig (4) eine auf der Käfiglängsachse (8) zentrierte, durchgehende und hohlkugelige Abschnitte (30) aufweisende Innenfläche (21) besitzt, damit an der kugelig ausgebildeten Außenfläche (19) des Innenteils (3) geführt ist und seine Außenfläche (22) mit Abstand zur Innenfläche (9) des Außenteils (1) angeordnet ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (4) eine zumindest teilweise durch eine Kugel als Hüllkurve umgrenzte Außenfläche (22) sowie entsprechend den Paaren von Innenlaufrillen (17, 18) und Außenlaufrillen (14, 15) radial verlaufende Fenster (25) mit seitlichen Führungsflächen (23, 24) für die Kugeln (5) aufweist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (4) die beiden seitlichen Führungsflächen (23, 24) seiner Fenster (25) vergrößernde, über die Außen fläche (22) des Käfigs (4) vorstehende äußere Nasen (29) aufweist.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (22) des Käfigs (4) mit Ausnahme der vorstehenden äußeren Nasen (29) und kugelig ausgebildet ist.

5. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (4) innen jeweils im Bereich der Fenster (25) angeordnete und zumindest von einer Stirnfläche ausgehend Montagenuten (32, 32') aufweist, welche in den Fenstern (25) enden.

6. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (1) über seine Länge und seinen Umfang im wesentlichen eine gleichbleibende Wandstärke aufweist.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (1) an einem Ende seines die ersten und zweiten Außenlaufrillen (14, 15) aufweisenden Abschnittes (13) einen von der Außenteillängsachse (6) weg verlaufenden Flansch (12) besitzt.

8. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (1) an mindestens einem Ende seines die ersten und zweiten Außenlaufrillen (14, 15) aufweisenden Abschnittes (13) mit einem von der Außenteillängsachse (6) weg nach außen verlaufenden Kragen (16) versehen ist.

9. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenteil (1) um die Außenteillängsachse (6) jeweils eine erste Außenlaufrille (14) und eine zweite Außenlauf rille (15) und im Innenteil (4) um die Innenteillängsachse (7) jeweils eine erste Innenlaufrille (17) und eine zweite Innenlaufrille (18) abwechselnd angeordnet sind.

10. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Außenlaufrillen (14, 15) und die ersten und die zweiten Innenlaufrillen (17, 18) jeweils im Querschnitt derart gestaltet sind, daß jede jeweils von einem Paar von Außen- und Innenlaufrillen (14, 17; 15, 18) aufgenommene Kugel (5) die Flanken der zugehörigen Außen laufrille (14, 15) und Innenlaufrille (17, 18) zumindest im drehmomentfreien Zustand jeweils in zwei Punkten (27, 28) berührt.

11. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine ungerade Anzahl von ersten und zweiten Au ßenlaufrillen (14, 15) und ersten und zweiten Innenlaufril len (17, 18) vorgesehen ist und daß die ersten und die zweiten Außenlaufrillen (14, 15) bzw. die ersten und die zweiten Innenlaufrillen (17, 18) in einer abwechselnden Folge angeordnet sind.

12. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Nasen (29) sich über einen Teil der Länge der Führungsflächen (23, 24) in Umfangsrichtung des Käfigs (4) erstrecken.