DE19907153A1 - Gleichlaufgelenk - Google Patents
GleichlaufgelenkInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Gleichlaufgelenk oder homokinetisches Gelenk, das als eine
Komponente für eine Kraftübertragung eines Fahrzeugs
verwendet wird.
Im allgemeinen wird ein Gleichlaufgelenk für die
Anordnung in der Kraftübertragung eines Fahrzeugs
ausgeführt durch die Birfield-Art, die Dreifachanschlußart,
die Doppel-Versatz-Art, die Kreuznutart oder die Doppel-Kar
dan-Art. Von diesen wird insbesondere das
Gleichlaufgelenk der Birfield-Art häufig eingesetzt an der
Radseite der vorderen Antriebswelle des Fahrzeugs und ist
mit einer inneren Laufbahn und einer äußeren Laufbahn
ausgestattet, die an der äußeren Seite der inneren Laufbahn
angeordnet ist. Eine Vielzahl von inneren Nuten ist in dem
äußeren Umfang der inneren Laufbahn ausgebildet, und eine
Vielzahl von äußeren Nuten ist in dem inneren Umfang der
äußeren Laufbahn ausgebildet. Darüber hinaus bildet eine
innere Nut und eine äußere Nut jeweils ein Paar zum Halten
einer Kugel.
Außerdem ist eine Halbierungslinie bei einer Position
eingerichtet, die den Winkel halbiert, der zwischen der
ersten Achse der inneren Laufbahn und der zweiten Achse der
äußeren Laufbahn hergestellt ist. Darüber hinaus sind die
Krümmungsmitte der inneren Nut in einer Ebene, die die
erste Achse enthält, und die Krümmungsmitte der äußeren Nut
in einer Ebene, die die zweite Achse enthält, an den beiden
Seiten der Halbierungslinie versetzt. Zwischen der inneren
Laufbahn und der äußeren Laufbahn ist darüber hinaus noch
ein kreisförmiger Halter angeordnet. Dieser Halter hält die
individuellen Kugeln.
Wenn die Antriebswelle an dem Fahrzeug montiert ist,
ist darüber hinaus die innere Laufbahn mit der Welle auf
der Differentialseite verbunden, und die äußere Laufbahn
ist mit der Radseite verbunden. Hier sind die Höhe des
Verbindungsabschnitts der Welle an der Differentialseite
und die Höhe des Verbindungsabschnitts an der Radseite
unterschiedlich hergestellt. Infolge dessen schneiden sich
die erste Achse der inneren Laufbahn und die zweite Achse
der äußeren Laufbahn, um einen Verbindungswinkel
einzurichten.
Gemäß dem somit aufgebauten Gleichlaufgelenk der
Birfield-Art wird das von dem Differential abgegebene
Drehmoment über die innere Laufbahn, die Kugeln und die
äußere Laufbahn auf die Räder übertragen, so daß das
Fahrzeug durch die Antriebskraft der Räder angetrieben
wird. Während der Übertragung des Drehmoments durch das
Gleichlaufgelenk der Birfield-Art bewegt sich jede Kugel in
eine Normalrichtung zu der Halbierungslinie, während sie
durch den Halter gehalten wird. Darüber hinaus wird die
Mitte jeder Kugel in der Halbierungslinie gehalten, so daß
die gleichförmigen Drehungen zwischen der inneren Laufbahn
und der äußeren Laufbahn aufrechterhalten werden.
Bei dem Gleichlaufgelenk der Birfield-Art sind jedoch
die Krümmungsmitte der Vielzahl der inneren Nuten und die
Krümmungsmitte der Vielzahl der äußeren Nuten versetzt an
den beiden Seiten der Halbierungslinie. Infolge dessen sind
zum Zeitpunkt der Drehmomentübertragung zwei Lasten zu der
Mitte der Kugel hin eingerichtet bei den Berührungspunkten
zwischen der inneren und äußeren Nut und den Kugeln.
Dann wird die Kugel durch die resultierende Kraft der
beiden Lasten in eine Normalrichtung zu der
Halbierungslinie gedrückt, so daß der Halter auf den
äußeren Umfang der inneren Laufbahn und den inneren Umfang
der äußeren Laufbahn gedrückt wird durch diese Druckkraft.
Infolge dessen verursacht der Berührungspunkt zwischen dem
Halter und der inneren und äußeren Laufbahn, der
Berührungspunkt zwischen dem Halter und der Kugel oder der
Berührungspunkt zwischen der Kugel und der inneren und
äußeren Laufbahn Reibung, um Wärme und wiederholte Lasten
zu erzeugen, um Verschleiß und Ausfälle zu fördern. Das
verursacht verschiedene Probleme der Reduktion bei der
Haltbarkeit der Drehmomentübertragungsfunktion des
Gleichlaufgelenks der Birfield-Art oder des Anstiegs von
Vibrationen oder Dröhngeräuschen.
Andererseits ist ein Beispiel der Erfindung, die in
der Lage ist, die resultierende Kraft zu unterdrücken, die
auf die Kugeln wirkt, in dem offengelegten japanischen
Patent Nr. 91458/1995 (JP-A-7-91458) offenbart. Hier ist
offenbart, daß ein Zwischenwinkel, d. h. ein Winkel, der
zwischen einem Segment von dem Berührungspunkt zwischen der
Kugel und der inneren und äußeren Nut zu der Mitte der
Kugel und der Halbierungslinie hergestellt ist, bei einem
kleinen Winkel eingerichtet ist. Wenn diese Bauweise
eingesetzt wird, wird die resultierende Kraft in der
Normalrichtung gegenüber der Halbierungslinie reduziert, um
die Reibung und die wiederholte Last bei dem
Berührungspunkt zwischen dem Halter und der inneren und
äußeren Laufbahn oder bei dem Berührungspunkt zwischen dem
Halter und der Kugel zu vermindern.
Bei der offenbarten Erfindung ist darüber hinaus die
Krümmungsmitte der inneren Nut und der äußeren Nut in
Übereinstimmung mit dem axialen Grundendabschnitt für die
Anlage an der Kugel, die in das Innere der äußeren Nut
eintritt, bei einer Position eingerichtet, die
unterschiedlich ist von der Krümmungsmitte bei anderen
Abschnitten. Insbesondere ist der Zwischenwinkel in
Übereinstimmung mit dem Grundendabschnitt größer
hergestellt als der in Übereinstimmung mit anderen
Abschnitten. Wenn die Kugel in das Innere der äußeren
Laufbahn gebracht wird durch die gleichförmigen Drehungen
der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn, wird deshalb
die Kugelsperre unterdrückt, um die Wärmeerzeugung bei dem
Berührungspunkt besser zu unterdrücken.
Gemäß dem Gleichlaufgelenk der Birfield-Art, das in
der vorstehend erwähnten Veröffentlichung offenbart ist,
ist es jedoch möglich, die resultierende Kraft in der
Normalrichtung gegenüber der Halbierungslinie zu
unterdrücken, es ist aber nicht möglich, die Last zu
reduzieren, die auf den Berührungspunkt zwischen der Kugel
und der inneren und äußeren Laufbahn wirkt. Somit ist es
aufgrund dem Auftreten der Last bei dem Berührungspunkt
zwischen jeder Kugel und der inneren und äußeren Laufbahn
unmöglich, das Problem zu lösen, daß die Wärmeerzeugung,
Ermüdung oder Ausfall in der Kugel, der inneren Laufbahn
oder der äußeren Laufbahn verursacht wird. Es war auch
unmöglich, das Problem zu lösen, daß die Vibrationen und
Dröhngeräusche während der Drehmomentübertragung erhöht
werden.
Bei dem Gleichlaufgelenk der Birfieldart der
Veröffentlichung sind darüber hinaus die Krümmungsmitte der
inneren Nut und die Krümmungsmitte der äußeren Nut an den
beiden Seiten der Halbierungslinie versetzt. In anderen
Worten sind der Berührungspunkt zwischen der Kugel und der
inneren Fläche der inneren Nut und der Berührungspunkt
zwischen der Kugel und der inneren Fläche der äußeren Nut
an einer Seite der Halbierungslinie versetzt. Infolge
dessen wirken zum Zeitpunkt der Drehmomentübertragung zwei
Kräfte (oder Lasten) von den individuellen
Berührungspunkten auf die Mitte der Kugel. Darüber hinaus
richten diese beiden Kräfte eine resultierende Kraft in
einer Normalrichtung gegenüber der Halbierungslinie ein, um
jede Kugel zu drücken.
Dann wird die drückende Kraft jeder Kugel auf den
Halter übertragen, so daß der innere Umfang des Halters auf
den äußeren Umfang der inneren Laufbahn gedrückt wird,
wohingegen der äußere Umfang des Halters auf den inneren
Umfang der äußeren Laufbahn gedrückt wird. Dieses führt zu
der Wärmeerzeugung bei den Berührungsabschnitten zwischen
dem Halter und der inneren und äußeren Laufbahn. Infolge
dessen können Ermüdungserscheinungen, Verschleiß oder
Ausfälle bei diesen Berührungspunkten auftreten, um die
Haltbarkeit und die Drehmomentübertragungsfunktion des
Gleichlaufgelenks der Birfield-Art zu senken.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung
eines Gleichlaufgelenks, das in der Lage ist, so weit wie
möglich die Last zu unterdrücken, die eingerichtet wird bei
dem Berührungspunkt zwischen der Kugel und der inneren und
äußeren Nut.
Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung
eines Gleichlaufgelenks, das in der Lage ist, die
Drehmomentübertragungsfunktion und die Haltbarkeit zu
halten, unabhängig davon, ob die innere Laufbahn und die
äußere Laufbahn vorwärts oder rückwärts drehen sollten.
Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in der
Schaffung eines Gleichlaufgelenks, das in der Lage ist, so
weit wie möglich die Kraft zu unterdrücken, die auf den
Halter von der Kugel wirkt und den Halter in eine
Normalrichtung gegenüber der Halbierungslinie drückt.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein
Gleichlaufgelenk geschaffen, das folgendes aufweist: eine
innere Laufbahn mit einer Vielzahl von inneren Nuten, die
an ihrem äußeren Umfang ausgebildet sind; eine äußere
Laufbahn, die an der Außenseite der inneren Laufbahn
angeordnet ist und eine Vielzahl von äußeren Nuten hat, die
an ihrem inneren Umfang ausgebildet sind; eine Vielzahl von
Kugeln, die für jedes Paar angeordnet sind, das aus einer
der inneren Nuten und einer der äußeren Nuten
zusammengesetzt ist; und einen kreisförmigen Halter, der
zwischen der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn zum
Halten der Kugeln angeordnet ist. Zumindest ein Abschnitt
der Vielzahl von inneren Nuten ist spiralig ausgebildet an
dem äußeren Umfang der inneren Laufbahn. Zumindest ein
Abschnitt der Vielzahl der äußeren Nuten ist spiralig
ausgebildet an dem inneren Umfang der äußeren Laufbahn.
Zumindest ein Paar der benachbarten inneren Nuten ist so
aufgebaut, um sich zur Hälfte zu erstrecken zwischen den
gegenseitigen inneren Nuten und ist symmetrisch hergestellt
bezüglich der Ebene, die die erste Achse enthält. Zumindest
ein Paar der benachbarten äußeren Nuten ist so aufgebaut,
um sich zur Hälfte zur erstrecken zwischen den
gegenseitigen äußeren Nuten und ist symmetrisch hergestellt
bezüglich der Ebene, die die zweite Achse enthält.
Während der Umdrehungen der inneren Laufbahn und der
äußeren Laufbahn werden deshalb die Lasten unterdrückt, die
auf den Berührungspunkt zwischen jeder Kugel und der
inneren Nut und den Berührungspunkt zwischen jeder Kugel
und der äußeren Nut wirken. Infolge dessen sind
Ermüdungserscheinungen und Ausfälle der Berührungspunkte
reduziert, um die Haltbarkeit und die
Drehmomentübertagungsfunktion des Gleichlaufgelenks zu
verbessern. Darüber hinaus werden die Vibrationen und
Dröhngeräusche während der Umdrehungen der inneren Laufbahn
und der äußeren Laufbahn unterdrückt.
Selbst wenn Gleichlaufgelenke einer Art (oder der
identischen Bauweise) individuell montiert werden an der
Kraftübertragung des Fahrzeugs bei Abschnitten mit
umgekehrter Drehrichtung, halten sie ihre Haltbarkeit und
Drehmomentübertragungsfunktion im wesentlichen auf gleicher
Höhe. Es ist deshalb ausreichend, die Gleichlaufgelenke
einer Art an den individuellen Montageabschnitten zu
montieren.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird
ein Gleichlaufgelenk geschaffen, das folgendes aufweist:
eine innere Laufbahn mit einer Vielzahl von inneren Nuten, die an ihrem äußeren Umfang ausgebildet sind; eine äußere Laufbahn, die an der Außenseite der inneren Laufbahn angeordnet ist und eine Vielzahl von äußeren Nuten hat, die an ihrem inneren Umfang ausgebildet sind; eine Vielzahl von Kugeln, die für jedes Paar angeordnet sind, das jeweils aus einer der inneren Nuten und einer der äußeren Nuten zusammengesetzt ist; und einen kreisförmigen Halter, der zwischen der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn angeordnet ist zum Halten der Mitte der Kugeln auf einer Halbierungslinie, die den Winkel halbiert, der hergestellt ist zwischen einer ersten Achse der inneren Laufbahn und einer zweiten Achse der äußeren Laufbahn, wobei die Mitte der Krümmung der Spitzenabschnitte der inneren Nuten in einer Ebene, die die erste Achse enthält, und die Mitte der Krümmung der Spitzenabschnitte der äußeren Nuten in einer Ebene, die die zweite Achse enthält, an den beiden Seiten der Halbierungslinie so vorgesehen ist, daß erste Berührungspunkte, bei denen die Kugeln an den Spitzenabschnitten der inneren Nuten anliegen, und zweite Berührungspunkte, bei denen die Kugeln an den Spitzenabschnitten der äußeren Nuten anliegen, eingerichtet sind bei einem der Halbierungslinie. Zumindest ein Abschnitt der Spitzenabschnitte der inneren Nuten ist so spiralig geneigt, daß sich die ersten Berührungspunkte zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den Spitzenabschnitten der inneren Nuten und den Kugeln der Halbierungslinie nähern können. Zumindest ein Abschnitt der Spitzenabschnitte der äußeren Nuten ist so spiralig geneigt, daß sich die zweiten Berührungspunkte zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den Spitzenabschnitten der äußeren Nuten und den Kugeln der Halbierungslinie nähern können.
eine innere Laufbahn mit einer Vielzahl von inneren Nuten, die an ihrem äußeren Umfang ausgebildet sind; eine äußere Laufbahn, die an der Außenseite der inneren Laufbahn angeordnet ist und eine Vielzahl von äußeren Nuten hat, die an ihrem inneren Umfang ausgebildet sind; eine Vielzahl von Kugeln, die für jedes Paar angeordnet sind, das jeweils aus einer der inneren Nuten und einer der äußeren Nuten zusammengesetzt ist; und einen kreisförmigen Halter, der zwischen der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn angeordnet ist zum Halten der Mitte der Kugeln auf einer Halbierungslinie, die den Winkel halbiert, der hergestellt ist zwischen einer ersten Achse der inneren Laufbahn und einer zweiten Achse der äußeren Laufbahn, wobei die Mitte der Krümmung der Spitzenabschnitte der inneren Nuten in einer Ebene, die die erste Achse enthält, und die Mitte der Krümmung der Spitzenabschnitte der äußeren Nuten in einer Ebene, die die zweite Achse enthält, an den beiden Seiten der Halbierungslinie so vorgesehen ist, daß erste Berührungspunkte, bei denen die Kugeln an den Spitzenabschnitten der inneren Nuten anliegen, und zweite Berührungspunkte, bei denen die Kugeln an den Spitzenabschnitten der äußeren Nuten anliegen, eingerichtet sind bei einem der Halbierungslinie. Zumindest ein Abschnitt der Spitzenabschnitte der inneren Nuten ist so spiralig geneigt, daß sich die ersten Berührungspunkte zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den Spitzenabschnitten der inneren Nuten und den Kugeln der Halbierungslinie nähern können. Zumindest ein Abschnitt der Spitzenabschnitte der äußeren Nuten ist so spiralig geneigt, daß sich die zweiten Berührungspunkte zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den Spitzenabschnitten der äußeren Nuten und den Kugeln der Halbierungslinie nähern können.
Somit sind die Vektoren der individuellen Lasten, die
zu der Mitte der Kugeln wirken und der spitze Winkel der
Winkeln, die mit der Halbierungslinie hergestellt sind, so
klein wie möglich hergestellt, so daß die resultierende
Kraft der beiden Lasten, d. h. die drückende Kraft, die den
Halter in eine Normalrichtung gegenüber der
Halbierungslinie drückt, reduziert ist. Infolge dessen wird
die Wärmeerzeugung bei dem Berührungsabschnitt zwischen dem
Halter und der inneren und äußeren Laufbahn unterdrückt, um
Ermüdungserscheinungen, Verschleiß oder Ausfälle zu
reduzieren und die Haltbarkeit und die
Drehmomentübertragungsfunktion des Gleichlaufgelenks zu
verbessern.
Die vorstehende Aufgabe und neuen Merkmale der
Erfindung werden durch die folgende detaillierte
Beschreibung beim Lesen unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen vollständig ersichtlich. Es ist
ausdrücklich zu verstehen, daß die Zeichnungen jedoch nur
darstellenden Zwecken dienen und nicht beabsichtigt sind,
die Grenzen der Erfindung zu definieren.
Fig. 1 zeigt eine schematische Zeichnung einer
schematischen Bauweise eines Fahrzeugs, auf das die
Erfindung angewandt ist;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines Gleichlaufgelenks der
Birfield-Art gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 zeigt ein Koordinatensystem, das auf
geometrische Weise das in Fig. 2 gezeigte Gleichlaufgelenk
der Birfield-Art zeigt;
Fig. 4 zeigt ein Koordinatensystem, das auf
geometrische Weise das in Fig. 2 gezeigte Gleichlaufgelenk
der Birfield-Art zeigt;
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 2
gezeigten Gleichlaufgelenks der Birfield-Art von einer
Differentialseite aus;
Fig. 6 zeigt eine Konzeptdraufsicht, die die innere
Laufbahn des in Fig. 2 gezeigten Gleichlaufgelenks der
Birfieldart zeigt;
Fig. 7 zeigt eine Konzeptdraufsicht, die die innere
Laufbahn des in Fig. 2 gezeigten Gleichlaufgelenks der
Birfield-Art zeigt;
Fig. 8 zeigt eine Abwicklungsansicht der äußeren
Laufbahn des in Fig. 2 gezeigten Gleichlaufgelenks der
Birfield-Art;
Fig. 9 zeigt eine Konzeptdraufsicht eines anderen
Beispiels der Bauweise der inneren Laufbahn der Erfindung;
Fig. 10 zeigt eine Konzeptdraufsicht eines anderen
Beispiels der Bauweise der inneren Laufbahn bei der
Erfindung;
Fig. 11 zeigt eine Abwicklungsansicht einer äußeren
Laufbahn in Übereinstimmung mit den inneren Laufbahnen von
Fig. 9 und 10;
Fig. 12 zeigt eine Konzeptdraufsicht noch eines
anderen Beispiels der Bauweise der inneren Laufbahn bei der
Erfindung;
Fig. 13 zeigt eine Konzeptdraufsicht noch eines
anderen Beispiels der Bauweise der inneren Laufbahn bei der
Erfindung;
Fig. 14 zeigt eine Abwicklungsansicht einer äußeren
Laufbahn in Übereinstimmung mit den inneren Laufbahnen von
Fig. 12 und 13;
Fig. 15 zeigt eine Draufsicht einer Montageposition
des Gleichlaufgelenks der Birfield-Art der Erfindung;
Fig. 16 zeigt einen Schnitt eines Gleichlaufgelenks
der Birfield-Art gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 17 zeigt eine Draufsicht einer inneren Laufbahn
für die Verwendung bei dem in Fig. 16 gezeigten
Gleichlaufgelenk der Birfield-Art;
Fig. 18 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 17
gezeigten inneren Laufbahn;
Fig. 19 zeigt eine Draufsicht einer äußeren Laufbahn
für die Verwendung bei dem in Fig. 16 gezeigten
Gleichlaufgelenk der Birfield-Art; und
Fig. 20 zeigt eine Draufsicht der in Fig. 19 gezeigten
äußeren Laufbahn.
Ein Gleichlaufgelenk gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung der Birfield-Art wird unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Hier
auf dem technischen Gebiet der Gleichlaufgelenke kann das
Gleichlaufgelenk der Birfield-Art auch als ein
Gleichlaufgelenk der Rzeppa-Art bezeichnet werden. Fig. 1
zeigt eine Konzeptdraufsicht eines Fahrzeugs 1, auf das die
Erfindung angewandt ist. An diesem Fahrzeug 1 sind
insbesondere ein Motor 2, der sich in dem vorderen
Abschnitt des Fahrzeugs befindet, ein Getriebe 3, das mit
der Ausgangsseite des Motors 2 verbunden ist, und ein
Differential 4, das mit der Ausgangsseite des Getriebes 3
verbunden ist, montiert.
Mit der Ausgangsseite des Differentials 4 ist ein Paar
vorderer Antriebswellen 5 verbunden, die mit Vorderrädern 6
verbunden sind. Diese paarweisen vorderen Antriebswellen 5
sind mit Gleichlaufgelenken 7 ausgestattet, die mit dem
Differential 4, Wellen 8 verbunden sind, die mit den
Gleichlaufgelenken 7 verbunden sind, und Gleichlaufgelenke
9 der Birfield-Art verbinden die Wellen 8 mit den
Vorderrädern 6. Somit ist das Fahrzeug 1 ein Fahrzeug der
sogenannten "Quermotorart", bei dem die (nicht gezeigte)
Abtriebswelle des Motors 2 quer zu dem Fahrzeug 1
angeordnet ist. Darüber hinaus ist dieses Fahrzeug 1 ein
Fahrzeug der sogenannten "FF-Art
(Frontmotor/Frontantrieb)". Hier ist das Gleichlaufgelenk
durch eine Dreifachanschlußart oder Doppel-Versatz-Art
ausgeführt, die unterschiedlich sind zu der Birfieldart.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt einer Bauweise des
Gleichlaufgelenks 9 der Birfield-Art, das mit dem linken
Rad 6 der Fig. 1 verbunden ist. Hier wird das
Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art, das mit dem rechten
Rad 6 der Fig. 1 verbunden ist, nicht beschrieben, da es
symmetrisch zu dem in Fig. 2 gezeigten Gleichlaufgelenk der
Birfield-Art aufgebaut ist. Dieses in Fig. 2 gezeigte
Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art ist mit einer inneren
Laufbahn 10, einer äußeren Laufbahn 11, 6 Kugeln 12 und
einem kreisförmigen Halter 13 ausgestattet. Diese Teile
werden insbesondere bezüglich ihrer Bauweise und ihrer
Positionsbeziehungen zu anderen Teilen beschrieben.
Die innere Laufbahn 10 ist mit einer Endseite der
Welle 8 verkeilt und ist in der Längsrichtung der Welle 8
positioniert durch einen (nicht gezeigten) Sicherungsring.
Bei dieser Bauweise kann die innere Laufbahn 10 auf einer
ersten Achse A1 drehen.
Die äußere Laufbahn 11 ist in einer zylindrischen Form
ausgebildet und außerhalb der inneren Laufbahn 10
angeordnet. Bei dem Endabschnitt der äußeren Laufbahn 11,
der der Welle 8 gegenüberliegt, ist einstückig mit der
äußeren Laufbahn 11 eine Nabe 14 ausgebildet, die an ihrem
äußeren Ende mit einer Spindel 15 ausgestattet ist. Diese
Spindel 15 ist mit dem Rad 6 verbunden. Bei dieser Bauweise
kann die äußere Laufbahn 11 auf einer zweiten Achse B1
drehen.
Wenn die vordere Antriebswelle 5 somit mit dem
Fahrzeug 11 verbunden ist, wird die Verbindung der Welle 8
auf der Seite des Differentials 4 niedriger hergestellt als
die äußere Laufbahn 11 auf der Seite des Rads 6. Hier in
Fig. 2 sind die erste Achse A1 und die zweite Achse B1 so
gezeigt, wie sie im allgemeinen ausgerichtet sind.
Fig. 3 zeigt ein Koordinatensystem der
Positionsbeziehungen zwischen der ersten Achse A1, der
zweiten Achse B1 und den Kugeln 12 auf zweidimensionale
Weise mit dem Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art, das an
dem Fahrzeug 1 montiert ist. Andererseits zeigt Fig. 4 ein
zweidimensionales Koordinatensystem von der Seite des
linken Rads 6 aus des in Fig. 3 gezeigten
Koordinatensystems.
Wenn das Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art an dem
Fahrzeug 1 montiert ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist,
schneiden sich die erste Achse A1 und die zweite Achse B1
bei einem vorgegebenen Verbindungswinkel θ1. Bei einer
Halbierungslinie C1, die den Winkel zwischen der ersten
Achse A1 und der zweiten Achse B1 halbiert, ist darüber
hinaus eine x-Achse und eine y-Achse, die rechtwinklig
zueinander sind, und eine zu der Halbierungslinie C1
rechtwinklige z-Achse eingerichtet. Darüber hinaus sind die
erste Achse A1 und die zweite Achse B1 in der Ebene der x-Achse
und z-Achse angeordnet.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der inneren Laufbahn
10 von der Seite des Differentials 4 aus. An dem äußeren
Umfang der inneren Laufbahn 10 sind sechs innere Nuten 16
ausgebildet, die in gleichen Abständen in der
Umfangsrichtung angeordnet sind. Wie in Fig. 2 gezeigt ist,
ist die Schnittform jeder inneren Nut 16 in einer Ebene,
die die erste Achse A1 enthält, in einer derartigen
Bogenform ausgebildet, daß sie zu dem äußeren Umfang der
inneren Laufbahn 10 hin vorsteht. In der die erste Achse A1
enthaltenen Ebene befindet sich darüber hinaus die Mitte D1
der Krümmung von jeder inneren Nut 16 (was als "Versatz"
beschrieben wird) an einem der Schnittpunkte E1 zwischen
der Halbierungslinie C1 und der ersten Achse A1. Hier ist
jede innere Nut 16 so ausgebildet, daß sie im allgemeinen
eine halbkreisförmige Seitenflächenform hat.
Fig. 6 und 7 zeigen schematische Draufsichten der
Bauweise der inneren Laufbahn 10. Fig. 6 zeigt die Form
jener der inneren Nuten 16 von Fig. 5, die abwechselnd
angeordnet sind in der Umfangsrichtung. Darüber hinaus ist
die innere Nut 16 von Fig. 7 abwechselnd benachbart zu der
inneren Nut 16 von Fig. 6.
Die in Fig. 6 gezeigte innere Nut 16 ist derart
ausgebildet, daß ihr Längsvorderabschnitt kugelig ist
bezüglich dem äußeren Umfang der inneren Laufbahn 10.
Insbesondere ist eine Quermittellinie F1 der inneren Nut 16
linear hergestellt und mit einem Winkel α1 bezüglich der
ersten Achse A1 geneigt. Insbesondere ist der Endabschnitt
der inneren Nut 16 an der Seite des Differentials 4 vor der
ersten Achse A1 in der Drehrichtung J1 der inneren Bahn 10
positioniert, und der Endabschnitt der inneren Nut 16 an
der Seite des Rads 6 ist an der Rückseite der ersten Achse
A1 in der Drehrichtung J1 der inneren Laufbahn 10
positioniert.
Andererseits ist die Mittellinie F1 der inneren Nut
16, die in Fig. 7 gezeigt ist, auch mit dem Winkel α1
bezüglich der ersten Achse A1 geneigt. Darüber hinaus ist
die Neigungsrichtung der inneren Nut 16 von Fig. 7
umgekehrt zu der der inneren Nut 16 von Fig. 6. Kurz sind
alle benachbarten inneren Nuten 16 so aufgebaut, um sich
halb zu erstrecken zwischen den inneren Nuten 16 und
symmetrisch hergestellt zu sein bezüglich der (nicht
gezeigten) Ebene, die die erste Achse A1 enthält.
Andererseits sind an dem äußeren Umfang der äußeren
Laufbahn 11 sechs äußere Nuten 17 ausgebildet, die
gleichmäßig beabstandet sind in der Umfangsrichtung. Die
Schnittform von jeder äußeren Nut 17 in einer Ebene, die
die zweite Achse B1 enthält, ist in einer derartigen
Bogenform ausgebildet, um zu dem äußeren Umfang der äußeren
Laufbahn 11 hin vorzustehen. In der Ebene, die die zweite
Achse B1 enthält, ist darüber hinaus die Mitte G1 der
Krümmung von jeder Nut 17 bei dem anderen der Schnittpunkte
E1 zwischen der Halbierungslinie C1 und der zweiten Achse
B1 versetzt. Kurz sind die Krümmungsmitte D1 und die
Krümmungsmitte G1 an den beiden Seiten des Schnittpunkts E1
angeordnet zwischen der ersten Achse A1 und der zweiten
Achse B1. Darüber hinaus ist die Seitenfläche von jeder
äußeren Nut 17 in einer im allgemeinen halbkreisförmigen
Form ausgebildet.
Fig. 8 zeigt eine schematische Abwicklungsansicht der
äußeren Umfangsform der äußeren Laufbahn 11. Jede äußere
Nut 17 ist kugelig ausgebildet in dem inneren Umfang der
äußeren Laufbahn 11. Darüber hinaus sind die benachbarten
äußeren Nuten 17 invers geneigt. Insbesondere ist die
äußere Nut 17 zum Halten der Kugel 12 im Zusammenhang mit
der inneren Nut 16, die in Fig. 6 gezeigt ist, an der
linken Seite von Fig. 8 gezeigt.
Darüber hinaus ist die äußere Nut 17 zum Halten der
Kugel 12 im Zusammenhang mit der inneren Nut 16, die in
Fig. 7 gezeigt ist, an der rechten Seite von Fig. 8
gezeigt. Insbesondere ist eine Quermittellinie H1 von jeder
äußeren Nut 17 mit einem Winkel β1 bezüglich der zweiten
Achse B1 geneigt. Insbesondere sind alle benachbarten
äußeren Nuten 17 so aufgebaut, daß sie sich zur Hälfte
erstrecken zwischen den äußeren Nuten 17 und symmetrisch
hergestellt sind, bezüglich der (nicht gezeigten) Ebene,
die die zweite Achse B1 enthält.
In dem Halter 13 sind sechs Kugelhalteöffnungen 18
ausgebildet, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig
beabstandet angeordnet sind, um sich durch den Halter 13
hindurch in der Dickenrichtung zu erstrecken. Darüber
hinaus ist jede Kugelhalteöffnung 18 in einer im
allgemeinen quadratischen Form ausgebildet in einer
Normalebene zu der Halbierungslinie C1. Wenn jede Kugel 12
in jeder Kugelhalteöffnung 18 angeordnet ist, ist jede
Kugel 12 teilweise in der inneren Nut 16 und der äußeren
Nut 17 angeordnet.
Andererseits ist die Welle 8 in der (nicht gezeigten)
Manschette in einer Balgform angeordnet. Darüber hinaus ist
diese Manschette an ihrer einen Endseite an dem äußeren
Umfang der offenen Seite der äußeren Laufbahn 11 und an
ihrer anderen Endseite an der Welle 8 fixiert. Durch diese
Manschette ist der Innenraum des Gleichlaufgelenks 9 der
Birfield-Art abgedichtet und mit (nicht gezeigtem) Fett
gefüllt zum Schmieren der Erwärmungs- und
Verschleißabschnitte.
Die innere Laufbahn 10 und die äußere Laufbahn 11 sind
aus einem Material, wie beispielsweise Kohlenstoffstahl
oder Chromstahl hergestellt. Andererseits ist der Halter 13
aus einem Material, wie beispielsweise Chromstahl
hergestellt, und die Kugeln 12 sind aus einem Material wie
beispielsweise Lagerstahl hergestellt. Darüber hinaus ist
die Welle 8 aus einem Material, wie beispielsweise
Kohlenstoffstahl, Kohlenstoffstahlrohr oder Borstahl
hergestellt. Darüber hinaus sind die Materialien für die
Herstellung dieser Welle 8, der inneren Laufbahn 10, der
äußeren Laufbahn 11, der Kugeln 12 und des Halters 13 alle
wärmebehandelt. Insbesondere ist der mittlere
Kohlenstoffstahl induktionsgehärtet und der niedere
Kohlenstoffstahl ist aufgekohlt. Durch eine derartige
Härtung der Oberflächen der verschiedenen Materialien sind
die individuellen Teile hergestellt, um nötige Festigkeiten
zum Übertragen des Drehmoments zu halten.
Hier werden die Fahreigenschaften des in Fig. 1
gezeigten Fahrzeugs 1 beschrieben. Das von dem Motor 2
abgegebene Drehmoment wird über das Getriebe 3 und das
Differential 4 auf die individuellen vorderen
Antriebswellen 5 übertragen. Insbesondere wird das auf die
Welle 8 übertragene Drehmoment über die innere Laufbahn 10
und die Kugeln 12 auf die äußere Laufbahn 11 übertragen.
Wenn die individuellen vorderen Antriebswellen 5 sich in
der Richtung des Pfeils J1 drehen, wird ihr Drehmoment auf
die Räder 6 so übertragen, daß das Fahrzeug 1 vorwärts
fährt in die Richtung des Pfeils K1.
Die Wirkungen des Gleichlaufgelenks 9 der Birfield-Art
während der vorstehend erwähnten Drehmomentübertragungen
werden detailliert beschrieben, wenn das Gleichlaufgelenk 9
an der linken Seite von Fig. 1 angeordnet ist. Wenn sich
die Welle 8 in der Richtung des Pfeils J1 dreht, dreht sich
die innere Laufbahn 10 in der Richtung des Pfeils J1 in der
Ansicht von Fig. 4, 6 und 7.
Bei dem Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art ist
darüber hinaus die Krümmungsmitte D1 der inneren Nut 16 und
die Krümmungsmitte G1 der äußeren Nut 17 bezüglich dem
Schnittpunkt E1 versetzt, und die individuellen Kugeln 12
werden durch den Halter 13 gehalten. Infolge dessen dreht
sich die Mitte M1 von jeder Kugel 12 um den Schnittpunkt E1
herum entlang einem Kreisort N1 in der Halbierungslinie C1,
wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Infolge dessen werden gleichförmige Umdrehungen
zwischen der Welle 8 und der inneren Laufbahn 10 und der
äußeren Laufbahn 11 erreicht. Während den Umdrehungen der
inneren Laufbahn 10 und der äußeren Laufbahn 11 drehen sich
darüber hinaus die individuellen Kugeln 12 um den
Schnittpunkt E1 herum und bewegen sich entlang den inneren
Nuten 16 und den äußeren Nuten 17.
Wenn das Drehmoment von der inneren Laufbahn 10 auf
die äußere Laufbahn 11 zu übertragen ist, wirkt eine
vorgegebene Last auf die Berührungspunkte zwischen jeder
Kugel 12 und der inneren Nut 16 und der äußeren Nut 17.
Hier wird die Last auf geometrische Weise beschrieben, um
auf den Berührungspunkt zwischen der inneren Nut 16 und der
Kugel 12 zu wirken.
Zu aller erst werden die Krümmungsmitte D1 der inneren
Nut 16 und die Krümmungsmitte G1 der äußeren Nut 17 an den
beiden Seiten des Schnittpunkts E1 so versetzt, daß der
Berührungspunkt zwischen jeder Kugel 12 und der inneren Nut
16 dreidimensional versetzt wird. An der Seite der inneren
Nut 16 ist der Berührungspunkt Q1 zwischen der Kugel 12 und
der inneren Nut 16 außerhalb der Halbierungslinie C1
eingerichtet, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wenn die innere
Laufbahn 10 in der Richtung des Pfeils J1 gedreht wird.
Wenn sich infolge dessen die Kugel 12 entlang dem Ort N1
dreht, schwankt die auf den Berührungspunkt Q1 zwischen
jeder Kugel 12 und der inneren Nut 16 wirkende Last immer
in den Richtungen der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse.
Hier wird das Maximum der Last beschrieben, die bei
dem Berührungspunkt Q1 zwischen jeder Kugel 12 und der
inneren Nut 16 entsteht. Diese maximale Last ist durch das
Gleichgewicht bestimmt zwischen der Last P1 bei der Kugel
12 und dem Produkt (oder Moment) einer rechtwinkligen Linie
L2 und einer Länge L1. Hier bedeutet die rechtwinklige
Linie L2 ein Segment, das eingerichtet ist von dem
Schnittpunkt E1 bei einem rechten Winkel bezüglich der
Linie der Wirkung der Last P1, d. h. des Arms des Moments.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die erste Achse A1
und die zweite Achse B1 in der Ebene angeordnet, die die x-Achse
und die z-Achse enthält, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Diese Anordnung maximiert die Komponente in der x-Achsen
richtung zu dem Moment, wenn die Mitte M1 der Kugel
12 zu dem Längsendabschnitt (der sich auf der oberen Seite
von Fig. 6 befindet) der inneren Nut 16 kommt.
Wenn sich die Mitte M1 der Kugel 12 zu der Längsmitte
der inneren Nut 16 bewegt, wenn sich die innere Laufbahn 10
und die äußere Laufbahn 11 drehen, nimmt die Komponente in
der y-Achsenrichtung das Maximum an. Wenn die Mitte M1 der
Kugel 12 sich zu dem Längsendabschnitt (der sich auf der
unteren Seite von Fig. 6 befindet) bewegt, nimmt die
Komponente in der x-Achsenrichtung das Minimum an.
Danach wird die Bewegungsrichtung der Kugel 12
umgekehrt, wenn sich die innere Laufbahn 10 und die äußere
Laufbahn 11 drehen. Zu dem Moment, wenn die Mitte M1 der
Kugel 12 die Längsmitte der inneren Nut 16 erreicht, nimmt
darüber hinaus die Komponente in der y-Achsenrichtung das
Minimum an. Darüber hinaus nimmt die Komponente in der x-Achsen
richtung das Maximum zu dem Moment an, wenn die Mitte
M1 der Kugel 12 zu dem Längsendabschnitt zurückkehrt (der
sich auf der oberen Seite von Fig. 6 befindet) der inneren
Nut 16.
Es hat sich bestätigt, daß die Last P1 bei dem
Berührungspunkt Q1 zwischen der Kugel 12 und der inneren
Nut 16 das Maximum zu dem Moment annimmt, wenn die Kugel 12
die Längsmitte der inneren Nut 16 erreicht, während einer
Drehung der inneren Laufbahn 10 und der äußeren Laufbahn
11, d. h. bei dem Moment, wenn die y-Achsenkomponente der
Mitte M1 der Kugel 12 das Maximum annimmt, wie in Fig. 4
gezeigt ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus
jede innere Nut 16 kugelig ausgebildet an dem äußeren
Umfang der inneren Laufbahn 10. Darüber hinaus sind alle
benachbarten inneren Nuten 16 so aufgebaut, um sich zur
Hälfte der gegenseitigen inneren Nuten 16 zu erstrecken und
symmetrisch hergestellt zu sein bezüglich der Ebene, die
die erste Achse A1 enthält.
In der in Fig. 6 gezeigten inneren Nut 16 ist deshalb
die Länge L1 der rechtwinkligen Linie L2 so lang wie
möglich hergestellt für die Kugel 12, die sich in der
Drehphase der maximalen Last P1 befindet. Da das Moment
konstant ist, ist darüber hinaus der Absolutwert der x-Achsen
komponente des Vektors bezüglich der Halbierungslinie
C1 so groß wie möglich eingerichtet, um die Last P1 bei dem
Berührungspunkt Q1 so klein wie möglich zu machen.
An der Seite der äußeren Laufbahn 11 versetzt, wie in
Fig. 8 gezeigt ist, der Berührungspunkt zwischen der Kugel
12 und der äußeren Nut 17 entlang der Mittellinie H1.
Darüber hinaus ist das Maximum der Last, um auf den
Berührungspunkt zwischen der Kugel 12 und der äußeren Nut
17 zu wirken zum Halten der Kugel 12 im Zusammenhang mit
der inneren Nut 16, wie in Fig. 6 gezeigt ist, unterdrückt
durch die Wirkung, die ähnlich ist der auf der Seite der
inneren Nut 16, die in Fig. 6 gezeigt ist.
Infolge dessen wird die Ermüdung und ein Ausfall, der
andererseits auftreten könnte, reduziert bei dem
Berührungspunkt Q1 zwischen jeder Kugel 12 und der inneren
Nut 16 und bei dem Berührungspunkt zwischen jeder Kugel 12
und der äußeren Nut 17. Diese Reduktion verbessert die
Haltbarkeit und die Drehmomentübertragungsfunktion des
Gleichlaufgelenks 9 der Birfield-Art. Diese Reduktion
unterdrückt des weiteren die Vibration und das
Dröhngeräusch des Gleichlaufgelenks 9 der Birfield-Art.
Hier drehen sich das rechte und linke Gleichlaufgelenk
9 der Birfieldart in entgegengesetzte Richtungen aus der
Sicht von der Seite des Differentials 4. Wenn die
Gleichlaufgelenke der Birfield-Art so aufgebaut sind, um
innere Nuten und äußere Nuten zu haben, die individuell nur
in eine Richtung geneigt sind und individuell verbunden
sind mit der rechten und linken Antriebswelle, ist es
deshalb möglich, daß ein Gleichlaufgelenk der Birfield-Art
eine verbesserte Haltbarkeit hat durch die ähnliche Wirkung
wie das vorstehend erwähnte.
Bei dem anderen Gleichlaufgelenk der Birfield-Art ist
jedoch die Drehrichtung so umgekehrt, daß die vorstehend
erwähnte rechtwinklige Linie so kurz wie möglich wirkt. Das
kann zu der Reduktion der Haltbarkeit des anderen
Gleichlaufgelenks der Birfield-Art führen. Das Problem
könnte gelöst werden durch Umkehren der Neigungen der
inneren Nuten und der äußeren Nuten des Gleichlaufgelenks
der Birfield-Art, das mit der rechten und linken
Antriebswelle verbunden wird. Wenn jedoch diese Bauweise
eingesetzt wird, müssen die Gleichlaufgelenke der Birfield-
Art in der unterschiedlichen Bauweise separat mit der
rechten und linken Antriebswelle verbunden werden. Das
führt zu einem anderen Problem der Erhöhung der Anzahl von
Teilearten.
Im Gegensatz hierzu bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die benachbarten inneren Nuten 16 so aufgebaut, um
sich zur Hälfte zu erstrecken zwischen den gegenseitigen
inneren Nuten 16 und symmetrisch hergestellt zu sein
bezüglich der Ebene, die die erste Achse A1 enthält.
Darüber hinaus sind die benachbarten äußeren Nuten 17 so
aufgebaut, um sich zur Hälfte zu erstrecken zwischen den
gegenseitigen äußeren Nuten 17 und symmetrisch hergestellt
zu sein bezüglich der Ebene, die die zweite Achse B1
enthält.
Dem Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art, das auf der
rechten Seite von Fig. 1 angeordnet ist, können somit
ähnliche Betriebe und Wirkungen wie jene bei dem
Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art, das an der linken
Seite von Fig. 1 angeordnet ist, erreicht werden durch die
inneren Nuten 16, die in Fig. 7 gezeigt sind, die äußeren
Nuten 17 in Übereinstimmung mit den inneren Nuten 16 und
die Kugeln 12, die durch die inneren Nuten 16 und die
äußeren Nuten 17 gehalten sind.
Selbst denn kurz gemäß diesem Ausführungsbeispiel die
Gleichlaufgelenke 9 der Birfield-Art einer Art (der
identischen Bauweise) mit der rechten und linken vorderen
Antriebswelle 5 verbunden sind, wird ihre individuelle
Haltbarkeit und Drehmomentübertragungsfunktion im
wesentlichen identisch gehalten. Infolge dessen ist es
erforderlich, die Gleichlaufgelenke der Birfield-Art nicht
von unterschiedlicher Art (von unterschiedlicher Bauweise),
sondern von einer Art zu verbinden.
Fig. 9 und 10 zeigen Konzeptdraufsichten eines anderen
Bauweisenbeispiels der inneren Laufbahn 10. In Fig. 9 und
10 entspricht die obere Seite der Seite des Differentials 4
und die untere Seite entspricht der Seite der Räder 6.
Darüber hinaus sind identische Komponenten der inneren
Laufbahn 10 von Fig. 9 und 10 mit jenen der Laufbahn 10 von
Fig. 6 und 7 mit dem gemeinsamen Bezugszeichen bezeichnet
und ihre Beschreibung wird unterlassen.
Eine in Fig. 9 gezeigte innere Nut 18 ist kugelig
hergestellt bei ihrem Längsabschnitt bezüglich der inneren
Laufbahn 10. Insbesondere ist die Mittellinie R1 der
inneren Nut 18 eingerichtet bei ihrem Längszentralabschnitt
mit einer Neigung des Winkels α1 bezüglich der ersten Achse
A1. Bei den beiden Längsenden der inneren Nut 18 sind
darüber hinaus die Mittellinie R1 und die erste Achse A1 im
allgemeinen parallel eingerichtet. Darüber hinaus ist der
Endabschnitt der inneren Nut 18 an der Seite des
Differentials 4 vor der ersten Achse A1 in der Drehrichtung
J1 der inneren Laufbahn 10 positioniert, und der
Endabschnitt der inneren Nut 18 an der Seite des Rads 6 ist
an der Rückseite der ersten Achse A1 in der Drehrichtung J1
der inneren Laufbahn 10 positioniert.
Die in Fig. 10 gezeigte innere Nut 18 ist auch in
einer gewundenen Form ausgebildet wie die in Fig. 9
gezeigte innere Nut 18. Darüber hinaus sind die inneren
Nuten 18, die in Fig. 9 gezeigt sind, und die in Fig. 10
gezeigten inneren Nuten 18 abwechselnd angeordnet an dem
äußeren Umfang der inneren Laufbahn 10. Kurz sind alle
benachbarten inneren Nuten 18 so aufgebaut, um sich zur
Hälfte zu erstrecken zwischen den gegenseitigen inneren
Nuten 18 und symmetrisch hergestellt bezüglich der Ebene,
die die erste Achse A1 enthält.
Fig. 11 zeigt eine Abwicklungsdraufsicht der Bauweise
der äußeren Laufbahn 11 in Übereinstimmung mit der inneren
Laufbahn 10 von Fig. 9 und 10. Alle äußeren Nuten 19, die
in der in Fig. 11 gezeigten äußeren Laufbahn 11 ausgebildet
sind und zueinander benachbart sind, sind in
entgegengesetzte Richtungen geneigt. Insbesondere ist die
äußere Nut 19 zum Halten der Kugel 12 im Zusammenhang mit
der inneren Nut 18 von Fig. 9 an der rechten Seite von Fig.
11 gezeigt.
Andererseits ist die äußere Nut 19 zum Halten der
Kugel 12 im Zusammenhang mit der inneren Nut 18 von Fig. 10
auf der linken Seite von Fig. 11 gezeigt. In Fig. 11 ist
darüber hinaus eine Quermittellinie S1 der linken äußeren
Nut 19 bei ihrem Längszentralabschnitt geneigt mit dem
Winkel α1 bezüglich der zweiten Achse B1. In Fig. 11 sind
die Mittellinie S1 und die zweite Achse B1 im allgemeinen
parallel eingerichtet an den beiden Längsenden der linken
äußeren Nut 19.
In Fig. 11 ist darüber hinaus die Quermittellinie S1
der rechten äußeren Nut 19 bei ihrem Längszentralabschnitt
mit dem Winkel α1 bezüglich der zweiten Achse B1 geneigt.
Bei den beiden Längsenden der rechten äußeren Nut 19, die
in Fig. 11 gezeigt ist, sind die Mittellinie S1 und die
zweite Achse B1 im allgemeinen parallel eingerichtet. In
Fig. 11 sind die Neigungsrichtung der linken äußeren Nut 19
und die Neigungsrichtung der rechten äußeren Nut 19
voneinander umgekehrt. Kurz sind alle benachbarten äußeren
Nuten 19 so aufgebaut, um sich zur Hälfte zu erstrecken
zwischen den gegenseitigen äußeren Nuten 19 und sind
symmetrisch hergestellt bezüglich der Ebene, die die zweite
Achse B1 enthält.
Selbst wenn die in Fig. 9 und 11 gezeigte innere
Laufbahn 10 und die äußere Laufbahn 11 verwendet werden,
ist es auch möglich, Betriebe und Wirkungen zu erreichen,
die ähnlich sind jenen der inneren Laufbahn 10 und der
äußeren Laufbahn 11 von Fig. 5 bis 8. Bei der inneren
Laufbahn 10 von Fig. 9 und 10 ist andererseits die
Mittellinie R1 der inneren Nut 18 bei ihren beiden
Längsenden im allgemeinen parallel zu der ersten Achse a1
eingerichtet. Bei der äußeren Laufbahn 11 von Fig. 11 ist
darüber hinaus die Mittellinie S1 der äußeren Nut 19 bei
ihren beiden Längsenden im allgemeinen parallel zu der
zweiten Achse B1 eingerichtet.
Infolge dessen ist das Segment L1 der rechtwinkligen
Linie L2, wie in Fig. 4 gezeigt ist, länger eingerichtet
als das bei der Fig. 6, wenn die Kugel 12, die durch die
innere Nut 18 von Fig. 9 und die rechte äußere Nut 19 von
Fig. 11 gehalten wird, sich zu den Längsenden der inneren
Nut 18 und der äußeren Nut 19 bewegt. Infolge dessen wird
die Last bei dem Berührungspunkt weiter unterdrückt.
Fig. 12 und 13 zeigen Konzeptdraufsichten eines
anderen Beispiels der Bauweise der inneren Laufbahn 10. In
Fig. 12 und 13 entspricht die obere Seite der Seite des
Differentials 4 und die untere Seite entspricht der Seite
des Rads 6. Darüber hinaus sind die Komponenten der inneren
Laufbahn 10 von Fig. 12 und 13, die identisch sind mit
jenen der inneren Laufbahn 10 von Fig. 6 und 7, mit dem
gemeinsamen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung
wird unterlassen.
Eine in Fig. 12 gezeigte innere Nut 12 ist spiralig
hergestellt in ihrer Längsgesamtheit bezüglich der inneren
Laufbahn 10. Insbesondere ist die Mittellinie T1 der
inneren Nut 20 bei ihrem Längszentralabschnitt mit dem
Winkel α1 bezüglich der ersten Achse A1 geneigt. Bei den
beiden Längsenden der inneren Nut 20 ist darüber hinaus die
Mittellinie T1 mit einem Winkel γ1 bezüglich einem Segment
U1 geneigt, das parallel zu der ersten Achse A1 ist. Hier
ist die Neigungsrichtung des Mittelabschnitts der inneren
Nut 20 bezüglich der ersten Achse A1 umgekehrt von der
Neigungsrichtung der beiden Endabschnitte der inneren Nut
20 bezüglich der ersten Achse A1.
Darüber hinaus ist der Endabschnitt der inneren Nut 20
an der Seite des Differentials 4 vor der ersten Achse A1 in
der Drehrichtung J1 der inneren Laufbahn 10 positioniert,
und der Endabschnitt der inneren Nut 20 an der Seite des
Rads 6 ist bei der Rückseite der ersten Achse A1 in der
Drehrichtung J1 der inneren Laufbahn 10 positioniert. Kurz
ist die innere Nut 20 in ihrer Gesamtheit gewunden.
Die in Fig. 13 gezeigte innere Nut 20 ist auch wie die
in Fig. 12 gezeigte innere Nut 20 gewunden. Die
Neigungsrichtung der in Fig. 13 gezeigten inneren Nut 20
ist von der der inneren Nut 20 umgekehrt, die in Fig. 12
gezeigt ist. Darüber hinaus sind die innere Nut 20 von Fig.
12 und die innere Nut 20 von Fig. 13 abwechselnd angeordnet
an dem äußeren Umfang der inneren Laufbahn 10. Insbesondere
sind die benachbarten inneren Nuten 20 so aufgebaut, um
sich zur Hälfte zu erstrecken zwischen den gegenseitigen
inneren Nuten 20 und sind symmetrisch hergestellt bezüglich
der Ebene, die die erste Achse A1 enthält.
Fig. 14 zeigt eine Abwicklungsdraufsicht einer
Bauweise der äußeren Laufbahn 11 in Übereinstimmung mit der
inneren Laufbahn 10 von Fig. 12 und 13. Alle äußeren Nuten
21, die an dem äußeren Umfang der in Fig. 14 gezeigten
äußeren Laufbahn ausgebildet sind und zueinander benachbart
sind, sind in entgegengesetzte Richtungen geneigt.
Insbesondere ist die äußere Nut 21 zum Halten der Kugel 12
im Zusammenhang mit der inneren Nut 20 von Fig. 12 an der
rechten Seite von Fig. 14 gezeigt.
Andererseits ist die äußere Nut 21 zum Halten der
Kugel 12 im Zusammenhang mit der inneren Nut 20 von Fig. 13
an der linken Seite von Fig. 14 gezeigt. Eine
Quermittellinie V1 der äußeren Nut 21 ist bei ihrer
Längsmittellinie geneigt um den Winkel α1 bezüglich der
zweiten Achse B1. Darüber hinaus ist die Mittellinie V1 von
jeder äußeren Nut 21 bei ihren beiden Längsenden geneigt
mit dem Winkel α1 bezüglich der ersten Achse A1. Kurz sind
die Neigungsrichtung der äußeren Nut 21, die an der linken
Seite von Fig. 14 gezeigt ist, und die Neigungsrichtung der
äußeren Nut 21, die an der rechten Seite von Fig. 14
gezeigt ist, voneinander umgekehrt. In anderen Worten sind
alle benachbarten äußeren Nuten 21 so aufgebaut, um sich
zur Hälfte zu erstrecken zwischen den gegenseitigen äußeren
Nuten 21 und sind symmetrisch hergestellt bezüglich der
Ebene, die die zweite Achse B1 enthält.
Selbst wenn die innere Laufbahn 10 und die äußere
Laufbahn 11, die in Fig. 12 bis 14 gezeigt sind, verwendet
werden, ist es auch möglich, Betriebe und Wirkungen zu
erreichen, die ähnlich sind jenen der inneren Laufbahn 10
und der äußeren Laufbahn 11 von Fig. 5 bis 8. Bei der
inneren Laufbahn 10 von Fig. 12 und 13 ist andererseits die
Mittellinie T1 der inneren Nut 20 bei ihren beiden
Längsenden mit dem Winkel α1 bezüglich der ersten Achse A1
geneigt. Bei der äußeren Laufbahn 11 der Fig. 14 ist
darüber hinaus die Mittellinie V1 der äußeren Nut 21 bei
ihren beiden Längsenden mit dem Winkel α1 bezüglich der
zweiten Achse B1 geneigt.
Infolge dessen ist das Segment L1 der rechtwinkligen
Linie L2, wie in Fig. 4 gezeigt ist, länger eingerichtet
als das bei der Fig. 10, wenn die Kugel 12, die durch die
innere Nut 20 von Fig. 12 und die rechte äußere Nut 21 von
Fig. 14 gehalten wird, sich zu den Längsenden der inneren
Nut 20 und der äußeren Nut 21 bewegt. Infolge dessen ist
die Last bei dem Berührungspunkt weiter unterdrückt.
Obwohl es hier nicht gezeigt ist, könnte zumindest ein
Paar der benachbarten inneren Nuten aufgebaut sein, um sich
zur Hälfte zu erstrecken zwischen den gegenseitigen inneren
Nuten, und zumindest ein Paar benachbarter äußerer Nuten
könnte aufgebaut sein, um sich zur Hälfte zu erstrecken
zwischen den gegenseitigen äußeren Nuten. Andererseits sind
die Form und der Neigungswinkel der inneren Nuten der
inneren Bahn und die Form und der Neigungswinkel der
äußeren Nuten der äußeren Bahn eingerichtet auf der
Grundlage der Größen und Abmessungen der individuellen
Abschnitte des Gleichlaufgelenks 9 der Birfield-Art.
Fig. 15 zeigt eine Draufsicht einer anderen Art der
Verwendung des Gleichlaufgelenks 9 der Birfield-Art. Bei
einem in Fig. 15 gezeigten Fahrzeug 1a ist ein Motor 2a an
dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs montiert, und ein
Getriebe 3a ist mit der Ausgangsseite des Motors 2a
verbunden. Darüber hinaus ist ein Differential 200 an dem
hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 1a montiert, und das
Getriebe 3a und das Differential 200 sind über eine
Kardanwelle 201 verbunden. Hintere Räder 203 sind über
hintere Antriebswellen 202 mit dem Differential 200
verbunden. Kurz ist das Fahrzeug 1a ein sogenanntes "FR-Fahr
zeug (Frontmotor/Heckantrieb)". Die verbleibende
Bauweise des Fahrzeugs 1a ist ähnlich der des Fahrzeugs 1.
Darüber hinaus könnte das vorstehend erwähnte
Gleichlaufgelenk 9 der Birfield-Art verwendet werden als
eine Komponente der hinteren Antriebswellen 202. Das
Gleichlaufgelenk der Birfield-Art könnte auch angewandt
werden auf die Verbindung zwischen der Kardanwelle 201 und
dem Getriebe 3a. Dabei wird das Gleichlaufgelenk 9 der
Birfield-Art bei der Verbindung zwischen der Welle 8 und
dem Hinterrad 203 angeordnet.
Fig. 16 zeigt einen Bereich eines Gleichlaufgelenks
101 der Birfield-Art gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier wird beschrieben,
wenn das Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art auf die
Verbindung zwischen dem Getriebe 3a und der Kardanwelle 201
angewandt wird, wie in Fig. 15 gezeigt ist. Das
Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art ist mit einer inneren
Laufbahn 102, einer äußeren Laufbahn 103, 6 Kugeln 104 und
einem kreisförmigen Halter 105 ausgestattet. Hier werden
insbesondere die Bauweisen jener Teile beschrieben und
ihrer Positionsbeziehung zu anderen Teilen.
Die innere Laufbahn 102 ist mit einer Endseite einer
Welle 106 verkeilt und ist in der Längsrichtung der Welle
106 positioniert durch den (nicht gezeigten)
Sicherungsring. Bei dieser Bauweise kann die innere
Laufbahn 102 sich auf der ersten Achse A1 drehen. Hier ist
die Welle 106 bei dem vorderen Endabschnitt der Kardanwelle
201 ausgebildet.
Bei dem Endabschnitt der äußeren Laufbahn 103 an der
der Welle 106 gegenüberliegenden Seite ist eine Nabe 107
ausgebildet einstückig mit der äußeren Laufbahn 103, und
diese Nabe 107 ist an ihrem äußeren Ende mit einer Welle
108 ausgestattet. Diese Welle 108 ist mit dem Getriebe 3a
verbunden. Bei dieser Bauweise kann sich die äußere
Laufbahn 103 auf der zweiten Achse B1 drehen.
Wenn die Kardanwelle 201 mit dem Gleichlaufgelenk 101
der Birfield-Art in der vorstehend erwähnten Bauweise an
dem Fahrzeug montiert ist, sind die erste Achse A1 und die
zweite Achse B1 mit einem vorgegebenen Verbindungswinkel
eingerichtet. In Fig. 16 sind jedoch die erste Achse A1 und
die zweite Achse B1 im allgemeinen zur Vereinfachung
ausgerichtet.
Fig. 17 zeigt eine Draufsicht der inneren Laufbahn
102, und Fig. 18 zeigt eine Seitenansicht der inneren
Laufbahn 102. An dem äußeren Umfang der inneren Laufbahn
102 sind sechs innere Nuten 109 ausgebildet, die
gleichmäßig beabstandet angeordnet sind in der
Umfangsrichtung. Wie in Fig. 17 gezeigt ist, ist die
Querschnittsform der inneren Nut 109 in einer Ebene, die
die erste Achse A1 enthält, in einer derartigen Bogenform
ausgebildet, um zu dem äußeren Umfang der inneren Laufbahn
102 vorzustehen. In der Ebene, die die erste Achse A1
enthält, ist darüber hinaus die Mitte D1 der Krümmung des
bogenförmigen Abschnitts von jeder inneren Nut 109 versetzt
bei einem der Schnittpunkte E1 zwischen der
Halbierungslinie C1 und der ersten Achse A1. Hier ist jede
innere Nut 109 so ausgebildet, um im allgemeinen eine
halbkreisförmige Seitenflächenform zu haben.
Darüber hinaus sind alle inneren Nuten 109 in ihrer
Längsgesamtheit spiralig ausgebildet bezüglich dem äußeren
Umfang der inneren Laufbahn 102. Insbesondere ist die
Quermittellinie F1 von jeder inneren Nut 109 linear
hergestellt und geneigt mit dem Winkel α1 bezüglich der
ersten Achse A1. Der Neigungswinkel von jeder inneren Nut
109 wird nachfolgend beschrieben.
An dem inneren Umfang der äußeren Laufbahn 103 sind
andererseits sechs äußere Nuten 110 ausgebildet, die
gleichmäßig beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet
sind. Die Querschnittsform von jeder äußeren Nut 110 in
einer Ebene, die die zweite Achse B1 enthält, ist in einer
derartigen Bogenform ausgebildet, um zu dem äußeren Umfang
der äußeren Laufbahn 103 hin vorzustehen. In der Ebene, die
die zweite Achse B1 enthält, ist darüber hinaus die Mitte
C1 der Krümmung des Bogenformabschnitts von jeder äußeren
Nut 110 versetzt bei dem anderen der Schnittpunkte E1
zwischen der Halbierungslinie C1 und der zweiten Achse B1.
Kurz sind die Krümmungsmitte D1 und die Krümmungsmitte G1
an den beiden Seiten des Schnittpunkts E1 angeordnet
zwischen der ersten Achse A1 und der zweiten Achse B1.
Darüber hinaus ist die Seitenfläche von jeder äußeren Nut
110 in einer im allgemeinen halbkreisförmigen Form
ausgebildet.
Fig. 19 zeigt eine Konzeptdraufsicht der Bauweise der
äußeren Laufbahn 103, und Fig. 20 zeigt eine Seitenansicht
der äußeren Laufbahn 103 von der offenen Endseite aus. Alle
äußeren Nuten 110 sind kugelig ausgebildet in ihrer
Längsgesamtheit an dem inneren Umfang der äußeren Laufbahn
103. Insbesondere ist die Quermittellinie H1 jeder äußeren
Nut 110 mit dem Winkel β1 bezüglich der zweiten Achse B1
geneigt. Die Neigungsrichtung jeder äußeren Nut 110 und die
Neigungsrichtung jeder inneren Nut 109 sind voneinander
umgekehrt. Der Neigungswinkel von jeder äußeren Nut 110
wird nachfolgend beschrieben.
Die äußere Umfangsform des vorstehend erwähnten
Halters 105 ist gekrümmt, wie in Fig. 16 gezeigt ist, um
radial nach außen vorzustehen in der Ebene, die seine
(nicht gezeigte) Mittelachse enthält. In anderen Worten
gleicht die Form der äußeren Kugelfläche (oder äußeren
Umfang) des Halters 105 der inneren Kugelfläche 103a der
äußeren Laufbahn 103. Bei dem montierten Zustand des
Gleichlaufgelenks 101 der Birfield-Art sind darüber hinaus
die äußere Kugelfläche 105a und die innere Kugelfläche 103a
in engen Kontakt miteinander. Anderseits ist die innere
Kugelfläche (oder innerer Umfang) 105b des Halters 105
gekrümmt, um radial nach außen vorzustehen in der Ebene,
die seine Mittelachse enthält. In anderen Worten hat die
innere Kugelfläche 105b des Halters 105 eine Form, die der
der äußeren Kugelfläche 102a der inneren Laufbahn 102
gleicht. Bei dem montierten Zustand des Gleichlaufgelenks
101 der Birfield-Art sind darüber hinaus die innere
Kugelfläche 105b und die äußere Kugelfläche 102a in engem
Kontakt miteinander
In dem Halter 105 sind darüber hinaus sechs Kugelhalteöffnungen 111 ausgebildet, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnet sind und sich durch den Halter 105 hindurch in der Dickenrichtung erstrecken. Hier ist jede Kugelhalteöffnung 111 im allgemeinen quadratisch ausgebildet in der Ebene, die senkrecht zu der Halbierungslinie C1 ist. Jede Kugel 104 ist in jeder Kugelhalteöffnung 111 so angeordnet, daß sie jeweils in einem Paar aus einer inneren Nut 109 und einer äußeren Nut 110 gehalten wird.
In dem Halter 105 sind darüber hinaus sechs Kugelhalteöffnungen 111 ausgebildet, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnet sind und sich durch den Halter 105 hindurch in der Dickenrichtung erstrecken. Hier ist jede Kugelhalteöffnung 111 im allgemeinen quadratisch ausgebildet in der Ebene, die senkrecht zu der Halbierungslinie C1 ist. Jede Kugel 104 ist in jeder Kugelhalteöffnung 111 so angeordnet, daß sie jeweils in einem Paar aus einer inneren Nut 109 und einer äußeren Nut 110 gehalten wird.
Wenn das Drehmoment über die Kugeln 104 übertragen
wird zwischen der äußeren Laufbahn 103 und der inneren
Laufbahn 102, versetzen die Berührungspunkte zwischen den
Kugeln 104 und der inneren Fläche der inneren Nut 109
dreidimensional, wenn sich die Kugeln 104 in den inneren
Nuten 109 und den äußeren Nuten 110 in ihrer Längsrichtung
bewegen. Der Berührungspunkt bewegt sich entlang der
Ortskurve, wie beispielsweise durch die Strichpunktlinien
in Fig. 17 angedeutet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind darüber hinaus die Krümmungsmitte D1 und die
Krümmungsmitte G1 an den beiden Seiten der Halbierungslinie
C1 versetzt. Infolge dessen sind erste Berührungspunkte J1
und J2 zwischen der inneren Fläche der inneren Nut 109 und
den Kugeln 104 bei Positionen eingerichtet, die von der
Halbierungslinie C1 versetzt sind, wenn sich die Kugeln 104
bei vorgegebenen Positionen in der Längsrichtung der
inneren Nut 109 befinden.
Andererseits versetzen die Berührungspunkte zwischen
den Kugeln 104 und der inneren Fläche der äußeren Nut 110
auch dreidimensional, so daß sie sich entlang der Ortskurve
bewegen, wie durch Strichpunktlinien in Fig. 19
beispielsweise angedeutet ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel sind die Krümmungsmitte D1 und die
Krümmungsmitte G1 an den beiden Seiten der Halbierungslinie
C1 versetzt. Infolge dessen sind zweite Berührungspunkte K1
und K2 zwischen der inneren Fläche der äußeren Nut 110 und
den Kugeln 104 bei Positionen eingerichtet, die von der
Halbierungslinie C1 versetzt sind, wenn sich die Kugeln bei
vorgegebenen Positionen in der Längsrichtung in der äußeren
Nut 110 befinden.
Hier wird die Richtung beschrieben, um die äußere Nut
110 und die innere Nut 109 zu neigen. Das Gleichlaufgelenk
101 der Birfield-Art ist mit seiner äußeren Laufbahn 103
mit dem Getriebe verbunden und mit seiner inneren Laufbahn
102 mit dem Differential. Infolge dessen wird das
Drehmoment der äußeren Laufbahn 103 über die Kugeln 104 auf
die innere Laufbahn 102 übertragen, wenn sich die äußere
Laufbahn 103 in der Richtung dreht, die durch einen Pfeil
in Fig. 19 angedeutet ist. Zum Zeitpunkt dieser
Drehmomentübertragung wirkt eine Last N1, die von der
inneren Fläche der äußeren Nut 110 zu der Mitte M1 der
Kugel 104 gerichtet ist, bei dem zweiten Berührungspunkt
K2. Andererseits wirkt eine Last (oder Reaktion) N2, die
von der inneren Fläche der inneren Nut 109 zu der Mitte M1
der Kugel 104 gerichtet ist, bei dem ersten Berührungspunkt
J1.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus die
zweite Mittellinie H1 mit dem Winkel β1 bezüglich der
zweiten Achse B1 in einer Richtung für den zweiten
Berührungspunkt K2 geneigt, um sich der Halbierungslinie C1
von dem Zustand aus zu nähern, bei dem die zweite
Mittellinie H1 und die zweite Achse B1 ausgerichtet sind.
In anderen Worten ist die zweite Mittellinie H1 in einer
derartigen Richtung geneigt, daß der spitze Winkel
vermindert werden kann, der zwischen dem Vektor der Last N1
und der Halbierungslinie C1 hergestellt ist. Kurz wird der
äußeren Nut 110 die dreidimensionale Form erteilt durch
Einrichten dieser bei einer vorgegebenen Tiefe, durch
Krümmen dieser in der Ebene, die die zweite Achse B1
enthält, und durch Neigen dieser in einer vorgegebenen
Richtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus die
erste Mittellinie F1 mit dem Winkel α1 bezüglich der ersten
Achse A1 in einer derartigen Richtung geneigt, daß sich der
erste Berührungspunkt J1 der Halbierungslinie C1 von dem
Zustand aus nähern kann, bei dem die erste Mittellinie F1
und die erste Achse A1 ausgerichtet sind. In anderen Worten
ist die erste Mittellinie F1 in einer derartigen Richtung
geneigt, daß der spitze Winkel vermindert werden kann, der
zwischen dem Vektor der Last N2 und der Halbierungslinie C1
hergestellt ist. Kurz wird der inneren Nut 109 die
dreidimensionale Form erteilt durch Einrichten dieser bei
einer vorgegebenen Tiefe, durch Krümmen dieser in der
Ebene, die die erste Achse A1 enthält, und durch Neigen
dieser in einer vorgegebenen Richtung. Somit sind die
innere Nut 109 und die äußere Nut 110 in den zueinander
umgekehrten Richtungen geneigt.
In dem Ausschnitt der äußeren Laufbahn 103 ist
andererseits eine Endseite der (nicht gezeigten) Manschette
fixiert mit einer Balgform, wobei die andere Endseite
dieser an der Welle 106 fixiert ist. Durch diese Manschette
ist der Innenraum des Gleichlaufgelenks 101 der Birfield-Art
abgedichtet und mit dem (nicht gezeigten) Fett gefüllt.
Die innere Laufbahn 102 und die äußere Laufbahn 103
sind aus einem Material hergestellt, wie beispielsweise
Kohlenstoffstahl oder Chromstahl. Andererseits ist der
Halter 105 aus einem Material hergestellt, wie
beispielsweise Chromstahl, und die Kugeln 104 sind aus
einem Material hergestellt, wie beispielsweise Lagerstahl.
Darüber hinaus ist die Welle 106 aus einem Material
hergestellt, wie beispielsweise Kohlenstoffstahl,
Kohlenstoffstahlrohr oder Borstahl. Darüber hinaus sind die
Materialien zur Herstellung dieser Welle 106, der inneren
Laufbahn 102, der äußeren Laufbahn 103, der Kugeln 103 und
des Halters 105 alle wärmebehandelt. Insbesondere ist der
mittlere Kohlenstoffstahl induktionsgehärtet und der
niedere Kohlenstoffstahl ist aufgekohlt. Durch eine
derartige Härtung der Oberflächen der verschiedenen
Materialien sind die individuellen Teile hergestellt zum
Halten der Festigkeiten, die notwendig sind zum Übertragen
des Drehmoments.
Hier werden die Vorgänge beschrieben zum Übertragen
des Drehmoments durch das Gleichlaufgelenk 101 der
Birfield-Art, das in Fig. 16 gezeigt ist. Wenn die
Kardanwelle 201 mit dem Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art
an dem Fahrzeug montiert ist, ist ein vorgegebener
Verbindungswinkel eingerichtet zwischen der ersten Achse A1
und der zweiten Achse B1. Darüber hinaus wird das von dem
Getriebe 3a abgegebene Drehmoment auf das Gleichlaufgelenk
101 der Birfield-Art der Kardanwelle 201 übertragen und
dann auf das Differential 200. Somit dreht sich die
Kardanwelle 201 mit einer hohen Drehzahl, und das
Drehmoment, das auf die äußere Laufbahn 103 übertragen
wird, wird über die Kugeln 104 auf die innere Laufbahn 102
übertragen.
Bei dem Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art sind
darüber hinaus die Krümmungsmitte D1 der inneren Nut 109
und die Krümmungsmitte G1 der äußeren Nut 110 versetzt
bezüglich dem Schnittpunkt E1, und jede Kugel 104 ist durch
den Halter 105 gehalten. Das verursacht, daß sich die Mitte
M1 jeder Kugel 104 auf der runden Ortskurve entlang der
Halbierungslinie C1 bewegt. Infolge dessen werden die
konstanten Drehzahlen zwischen der äußeren Laufbahn 103 und
der inneren Laufbahn 102 gehalten.
Hier dreht sich in Übereinstimmung mit den Änderungen
der Drehphasen der äußeren Laufbahn 103 und der inneren
Laufbahn 102 der Halter 105 um den Schnittpunkt E1 herum
bezüglich der äußeren Laufbahn 103 und der inneren Laufbahn
102. Infolge dessen treten gleitende Bewegungen zwischen
der inneren Kugelfläche 103a der äußeren Laufbahn 103 und
der äußeren Kugelfläche 105a des Halters 105 und zwischen
der äußeren Kugelfläche 102a der inneren Laufbahn 102 und
der inneren Kugelfläche 105b des Halters 105 auf. Diese
gleitenden Abschnitte (oder Erwärmungsabschnitte) und die
verbleibenden Abschnitte werden gekühlt und geschmiert mit
Fett.
Während den Umdrehungen der äußeren Laufbahn 103 und
der inneren Laufbahn 102 bewegt sich jede Kugel 104 in
jeder inneren Nut 109 und jeder äußeren Nut 110 in ihrer
Längsrichtung. Hier bei dem Gleichlaufgelenk 101 der
Birfield-Art sind die Krümmungsmitte D1 des
Spitzenabschnitts der inneren Nut 109 und der
Krümmungsmitte G1 des Spitzenabschnitts der äußeren Nut 110
an den beiden Seiten der Halbierungslinie C1 so versetzt,
daß der erste Berührungspunkt J1 zwischen der Kugel 104 und
der inneren Fläche der inneren Nut 109 und der zweite
Berührungspunkt K2 zwischen der Kugel 104 und der äußeren
Nut 110 von der Halbierungslinie C1 versetzt sind.
Infolge dessen wirkt die Last N1 zu der Mitte M1 von
jeder Kugel 104 hin bei dem zweiten Berührungspunkt K2
zwischen der Kugel 104 und der inneren Fläche der äußeren
Nut 110, wenn das Drehmoment von der äußeren Laufbahn 103
über die Kugel 104 auf die innere Laufbahn 102 übertragen
wird. Darüber hinaus wirkt die Last N2 zu der Mitte M1 von
jeder Kugel 104 hin bei dem ersten Berührungspunkt J1
zwischen der Kugel 104 und der inneren Fläche der inneren
Nut 109.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die innere Nut 109
so geneigt, daß sich der erste Berührungspunkt J1 der
zweiten Halbierungslinie C1 nähert, und die äußere Nut 110
ist so geneigt, daß sich der zweite Berührungspunkt K2 der
Halbierungslinie C1 nähert. Bei dem ersten Berührungspunkt
J1 und dem zweiten Berührungspunkt K2 ist deshalb der
spitze Winkel der Winkel zwischen den Vektoren der beiden
Lasten N1 und N2 zu der Mitte M1 der Kugel 104 hin und der
Halbierungslinie C1 so klein wie möglich hergestellt. Das
vermindert die resultierende Kraft N3 der beiden Lasten N1
und N2, d. h. die drückende Kraft zum Drücken des Halters
105 in der Richtung, die senkrecht zu der Halbierungslinie
C1 ist.
Somit sind die Reibungskräfte (oder die
Betriebsbelastungen) bei dem Berührungsabschnitt P1
zwischen der inneren Kugelfläche 105b des Halters 105 und
der äußeren Kugelfläche 102a der inneren Laufbahn 102 und
bei dem Berührungsabschnitt P2 zwischen der äußeren
Kugelfläche 105a des Halters 105 und der inneren
Kugelfläche 103a der äußeren Laufbahn 103 reduziert, um die
Wärmeerzeugungen bei den Berührungsabschnitten P1 und P2 zu
unterdrücken. Infolge dessen wird die Ermüdung, Verschleiß
oder Ausfall kaum verursacht bei den Berührungsabschnitten
P1 und P2, um die Haltbarkeit und
Drehmomentübertragungsfunktion des Gleichlaufgelenks 101
der Birfield-Art zu verbessern.
Hier hat sich durch unsere Versuche bestätigt, daß die
Betriebsbelastung des Gleichlaufgelenks 101 der Birfield-Art
des Ausführungsbeispiels reduziert war auf ungefähr
zwei Drittel gegenüber dem Gleichlaufgelenk der Birfield-Art
zum Vergleich, bei dem die äußere Nut und die innere
Nut nicht geneigt sind.
Da die Wärmeerzeugungen bei den Berührungsabschnitten
P1 und P2 unterdrückt sind, kann andererseits ein nötiges
Drehmoment übertragen werden, selbst wenn die Teile, wie
die innere Laufbahn 102, die äußere Laufbahn 103 und der
Halter 105 klein bemessen sind (beispielsweise bei den
äußeren Durchmessern). Infolge dessen kann die Größe und
das Gewicht des Gleichlaufgelenks 101 der Birfield-Art
selbst reduziert werden und das Spiel der anzuordnenden
Teile kann auch reduziert werden, um die Montagefähigkeit
am Fahrzeug zu verbessern.
Da die Wärmeerzeugungen bei den Berührungsabschnitten
P1 und P2 unterdrückt sind, ist es darüber hinaus möglich,
den Bereich zum Wählen der Bestandteile des Fetts zu
erweitern und der Materialien der Manschette, die begrenzt
sind bei dem Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art. Es ist
des weiteren möglich, den Verbindungswinkel zwischen der
äußeren Laufbahn 103 und der inneren Laufbahn 102 so groß
wie möglich herzustellen, da die Wärmeerzeugung bei den
Berührungspunkten P1 und P2 unterdrückt wird. Das
ermöglicht die Anwendung des Gleichlaufgelenks 101 der
Birfieldart auf das Fahrzeug oder einen Montageabschnitt,
wobei der Verbindungswinkel zwischen der äußeren Laufbahn
103 und der inneren Laufbahn 102 größer hergestellt werden
muß als ein vorgegebener Wert, wodurch der
Anwendungsbereich erweitert wird, um die Massenproduktion
zu fördern.
Hier bei dem Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art,
wie es in Fig. 16 gezeigt ist, könnte eine Bauweise
eingesetzt werden, bei der die äußere Nut bei ihrem
Längsabschnitt in einer spiraligen Richtung geneigt ist,
wohingegen die innere Nut bei ihrem Längsabschnitt in einer
spiraligen Richtung geneigt ist. Das Gleichlaufgelenk 101
der Birfieldart von Fig. 16 könnte auch bei einer Bauweise
eingesetzt werden, bei der fünf oder weniger innere Nuten
und äußere Nuten von sechs inneren Nuten und äußeren Nuten
in der spiraligen Richtung geneigt sind.
Darüber hinaus könnte das in Fig. 16 gezeigte
Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art auf ein
Gleichlaufgelenk angewandt werden mit der Bauweise des
sogenannten "Gleichlaufgelenks der unterschneidungsfreien
Art". Bei diesem Gleichlaufgelenk der
unterschneidungsfreien Art ist ein Spitzenabschnitt in
einem Abschnitt der inneren Nut in einer Ebene ausgebildet,
die die erste Achse enthält, und der Abschnitt der inneren
Nut, der anders ist als der Spitzenabschnitt, ist parallel
zu der ersten Achse angeordnet. Darüber hinaus ist ein
Spitzenabschnitt in einem Abschnitt der äußeren Nut in
einer Ebene ausgebildet, die die zweite Achse enthält und
der Abschnitt der äußeren Nut, der anders ist als der
Spitzenabschnitt ist parallel zu der zweiten Achse
angeordnet.
Darüber hinaus könnte das in Fig. 16 gezeigte
Gleichlaufgelenk der Birfield-Art auch auf eine Kardanwelle
angewandt werden mit der Bauweise, bei der die innere
Laufbahn mit dem Getriebe verbunden ist, wohingegen die
äußere Laufbahn mit dem Differential verbunden ist. Bei
dieser Abwandlung ist die Neigungsrichtung der inneren Nut
der inneren Laufbahn und die Neigungsrichtung der äußeren
Nut der äußeren Laufbahn umgekehrt zu jener des gezeigten
Ausführungsbeispiels. Darüber hinaus könnte das in Fig. 16
gezeigte Gleichlaufgelenk 101 der Birfield-Art des weiteren
auf eine hintere Antriebswelle 202 des FR-Fahrzeugs
angewandt werden, das in Fig. 15 gezeigt ist. Bei dieser
Abwandlung ist die Welle 106 mit dem Differential 200
verbunden, und die Welle 108 ist mit dem hinteren Rad 203
verbunden. Außerdem könnte das Gleichlaufgelenk 101 der
Fig. 16 der Birfield-Art des weiteren auf die vordere
Antriebswelle 5 des FF-Fahrzeugs angewandt werden, das in
Fig. 1 gezeigt ist. Bei dieser Abwandlung ist die Welle 106
mit dem Differential 4 verbunden, und die Welle 108 ist mit
dem Vorderrad 6 verbunden.
Das offenbarte Gleichlaufgelenk weist folgende
Bauteile auf: die innere Laufbahn mit der Vielzahl von
inneren Nuten; die äußere Laufbahn mit der Vielzahl von
äußeren Nuten; die Vielzahl von Kugeln, die individuell in
der Vielzahl der inneren Nuten und der Vielzahl der äußeren
Nuten angeordnet sind; und den Halter zum Halten der
Vielzahl von Kugeln. Die Mitte der Krümmung der Vielzahl
von inneren Nuten und die Mitte der Krümmung der Vielzahl
von äußeren Nuten sind an den beiden Seiten der
Halbierungslinie eingerichtet. Die Vielzahl der inneren
Nuten ist spiralig ausgebildet in der inneren Laufbahn, und
die Vielzahl der äußeren Nuten ist spiralig ausgebildet in
der äußeren Laufbahn. Die benachbarten inneren Nuten sind
in entgegengesetzten Richtungen geneigt und die
benachbarten äußeren Nuten sind in entgegengesetzte
Richtungen geneigt.
Claims (3)
1. Gleichlaufgelenk (9) mit: einer inneren Laufbahn
(10) mit einer Vielzahl von inneren Nuten (16), die an
ihrem äußeren Umfang ausgebildet sind; einer äußeren
Laufbahn (11), die an der Außenseite der inneren Laufbahn
(10) angeordnet ist und eine Vielzahl von äußeren Nuten
(17) hat, die an ihrem inneren Umfang ausgebildet sind;
einer Vielzahl von Kugeln (12), die für jedes Paar
angeordnet sind, das aus einer der inneren Nuten (16) und
einer der äußeren Nuten (17) zusammengesetzt ist; und einem
kreisförmigen Halter (13), der zwischen der inneren
Laufbahn (10) und der äußeren Laufbahn (11) angeordnet ist
zum Halten der Mitte (M1) der Kugeln (12) auf einer
Halbierungslinie (C1), die den Winkel halbiert, der
hergestellt ist zwischen einer ersten Achse (A1) der
inneren Laufbahn (10) und einer zweiten Achse (B1) der
äußeren Laufbahn (11), wobei die Mitte (D1) der Krümmung
der inneren Nuten (16) in einer Ebene, die die erste Achse
(A1) enthält, und die Mitte (G1) der Krümmung der äußeren
Nuten (17) in einer Ebene, die die zweite Achse (B1)
enthält, an den beiden Seiten der Halbierungslinie (C1)
vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet: daß zumindest ein Abschnitt der
Vielzahl von inneren Nuten (16) spiralig ausgebildet ist an
dem äußeren Umfang der inneren Laufbahn (10); daß zumindest
ein Abschnitt der Vielzahl der äußeren Nuten (17) spiralig
ausgebildet ist an dem inneren Umfang der äußeren Laufbahn
(11); daß zumindest ein Paar der benachbarten inneren Nuten
(16) so aufgebaut ist, um sich zur Hälfte zu erstrecken
zwischen den gegenseitigen inneren Nuten (16) und
symmetrisch hergestellt ist bezüglich der Ebene, die die
erste Achse (A1) enthält; und daß zumindest ein Paar der
benachbarten äußeren Nuten (17) so aufgebaut ist, um sich
zur Hälfte zur erstrecken zwischen den gegenseitigen
äußeren Nuten (17) und symmetrisch hergestellt ist
bezüglich der Ebene, die die zweite Achse (B1) enthält.
2. Gleichlaufgelenk (9) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet: daß die Neigungsrichtung der
Längsmittenabschnitte der Vielzahl der inneren Nuten (16)
bezüglich der ersten Achse (A1) und die Neigungsrichtung
der beiden Längsendabschnitte der Vielzahl von innere Nuten
(16) bezüglich der ersten Achse (A1) unterschiedlich
hergestellt sind; und daß die Neigungsrichtung der
Längsmittenabschnitte der Vielzahl der äußeren Nuten (17)
bezüglich der zweiten Achse (B1) und die Neigungsrichtung
der beiden Längsendabschnitte der Vielzahl der äußeren
Nuten (17) bezüglich der zweiten Achse (B1) unterschiedlich
hergestellt sind.
3. Gleichlaufgelenk (101) mit: einer inneren Laufbahn
(102) mit einer Vielzahl von inneren Nuten (109), die an
ihrem äußeren Umfang ausgebildet sind; einer äußeren
Laufbahn (103), die an der Außenseite der inneren Laufbahn
(102) angeordnet ist und eine Vielzahl von äußeren Nuten
(110) hat, die an ihrem inneren Umfang ausgebildet sind;
einer Vielzahl von Kugeln (104), die für jedes Paar
angeordnet sind, das aus einer der inneren Nuten (109) und
einer der äußeren Nuten (110) zusammengesetzt ist; und
einem kreisförmigen Halter (105), der zwischen der inneren
Laufbahn (102) und der äußeren Laufbahn (103) angeordnet
ist zum Halten der Mitte (M1) der Kugeln (104) auf einer
Halbierungslinie (C1), die den Winkel halbiert, der
hergestellt ist zwischen einer ersten Achse (A1) der
inneren Laufbahn (102) und einer zweiten Achse (B1) der
äußeren Laufbahn (103), wobei die Mitte (D1) der Krümmung
der Spitzenabschnitte der inneren Nuten (109) in einer
Ebene, die die erste Achse (A1) enthält, und die Mitte (G1)
der Krümmung der Spitzenabschnitte der äußeren Nuten (110)
in einer Ebene, die die zweite Achse (B1) enthält, an den
beiden Seiten der Halbierungslinie (C1) so vorgesehen ist,
daß erste Berührungspunkte (J1, J2), bei denen die Kugeln
(104) an den Spitzenabschnitten der inneren Nuten (109)
anliegen, und zweite Berührungspunkte (K1, K2), bei denen
die Kugeln (104) an den Spitzenabschnitten der äußeren
Nuten (110) anliegen, eingerichtet sind bei einem der
Halbierungslinie (C1),
dadurch gekennzeichnet: daß zumindest ein Abschnitt der
Spitzenabschnitte der inneren Nuten (109) so spiralig
geneigt ist, daß sich die ersten Berührungspunkte (J1, J2)
zum Übertragen eines Drehmoments zwischen den
Spitzenabschnitten der inneren Nuten (109) und den Kugeln
(104) der Halbierungslinie (C1) nähern können; und daß
zumindest ein Abschnitt der Spitzenabschnitte der äußeren
Nuten (110) so spiralig geneigt ist, daß sich die zweiten
Berührungspunkte (K1, K2) zum Übertragen eines Drehmoments
zwischen den Spitzenabschnitten der äußeren Nuten (110) und
den Kugeln (104) der Halbierungslinie (C1) nähern können.
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