DE19941142C2 - Kugelgleichlaufdrehgelenk - Google Patents

Kugelgleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number
DE19941142C2
DE19941142C2 DE19941142A DE19941142A DE19941142C2 DE 19941142 C2 DE19941142 C2 DE 19941142C2 DE 19941142 A DE19941142 A DE 19941142A DE 19941142 A DE19941142 A DE 19941142A DE 19941142 C2 DE19941142 C2 DE 19941142C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
joint
ball
joint part
track
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19941142A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19941142A1 (de
Inventor
Wolfgang Hildebrandt
Anna Gremmelmaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GKN Driveline International GmbH
Original Assignee
GKN Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GKN Automotive GmbH filed Critical GKN Automotive GmbH
Priority to DE19941142A priority Critical patent/DE19941142C2/de
Priority to US10/069,818 priority patent/US6705947B1/en
Priority to AU69988/00A priority patent/AU6998800A/en
Priority to PCT/EP2000/008229 priority patent/WO2001016500A1/de
Priority to JP2001520021A priority patent/JP2003508697A/ja
Priority to FR0011061A priority patent/FR2797924B1/fr
Publication of DE19941142A1 publication Critical patent/DE19941142A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19941142C2 publication Critical patent/DE19941142C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D3/2237—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts where the grooves are composed of radii and adjoining straight lines, i.e. undercut free [UF] type joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D2003/22309—Details of grooves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgleichlaufdrehgelenk umfassend
ein Gelenkaußenteil mit einer ersten Achse, das eine Innenöff­ nung bildet, in der im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende erste Kugelbahnen ausgebildet sind,
ein Gelenkinnenteil mit einer zweiten Achse, das eine in der Innenöffnung des Gelenkaußenteils einsitzende Kugelnabe bildet, auf dem im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende zweite Kugelbahnen ausgebildet sind, drehmomentübertragende Kugeln, die in jeweils einander paarweise zugeordneten ersten und zweiten Kugelbahnen geführt sind, und einen ringförmigen, zwischen Ge­ lenkaußenteil und Gelenkinnenteil befindlichen Kugelkäfig, der umfangsverteilte Kugelfenster aufweist, in denen die einzelnen Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten und auf die winkel­ halbierende Ebene zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse geführt werden, wobei zumindest die Kugelbahnen eines der Gelenkteile - Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil - einen über der Länge gleichbleibenden Bahnquerschnitt haben.
Es ist bekannt, daß die Pressungsverhältnisse in den Kugelbahnen unter Drehmomenteinfluß und damit die Haltbarkeit von Gelenken der vorstehend genannten Art durch die Querschnittsform der Kugelbahnen beeinflußt werden kann. Grundsätzlich ist der örtli­ che Krümmungsradius der Kugelbahnen in den lastübertragenden Kontaktpunkten mit den Kugeln im Querschnitt durch das Gelenk größer als der Kugelradius. Das Verhältnis der beiden Radien wird im weiteren Konformitätszahl genannt. Sie ist definitions­ gemäß stets größer 1 und nimmt umso größere Zahlenwerte an, je geringer die Schmiegung, d. h. die Formgleichheit bzw. die Kon­ formität der beiden Krümmungen im Wortsinn wird.
In den nachfolgend angeführten Veröffentlichungen sind verschie­ dene Formen des Bahnquerschnitts der äußeren und inneren Kugel­ bahnen an gattungsgemäßen Gelenken beschrieben:
DE-GM 18 31 827
DE-PS 11 26 199
DE-PS 11 69 727
DE-OS 16 75 240
DE-PS 24 33 349
DE 39 39 531 C1.
Typische Bahnquerschnitte sind die Kreisbogenform, bei denen die Kugel bei unbelastetem Gelenk in einem Punkt mit dem Bahngrund Kontakt hat, die Form eines Ellipsenabschnitts, bei dem die lange Achse der Ellipse die Mittelachse des Bahnquerschnitts bildet und bei dem die Kugel bei unbelastetem Gelenk in zwei Punkten mit Abstand zum Bahngrund Kontakt hat, und der gotische bzw. spitzbogenförmige Querschnitt, bei dem die Krümmungsmittel­ punkte der beiden Flanken des Spitzbogens zur Mittelachse des Bahnquerschnitts versetzt sind und bei dem die Kugel bei unbela­ stetem Gelenk in zwei Punkten mit Abstand zum Bahngrund Kontakt hat. Weiter sind Bahnquerschnitte mit abgeflachtem Bahngrund bekannt, die jeweils bei unbelastetem Gelenk einen Dreipunkt­ kontakt der Kugel in der Kugelbahn erzeugen.
Gelenke mit kreisbogenförmigem Bahnquerschnitt und Ein-Punkt- Kontakt zur Kugel haben den Vorteil, daß eine Pressungsbean­ spruchung über die gesamte Höhe einer Bahnflanke stattfinden kann, d. h. vom Bahngrund bis hoch zur Bahnkante. Hierdurch können sich bei geeigneter Dimensionierung der Bahnkorformität niedrigste Pressungswerte, d. h. höchstmögliche Lebensdauerwerte einstellen. Dieses ist allerdings nur der Fall, wenn eine mög­ lichst spielfreie Verbauung der Kugel in der Kugelbahn erzielt wird (geringes radiales Spiel gegenüber Außenteil und Nabe). Kann dieses nicht erreicht werden oder kommt es während des Betriebes aufgrund des Einlaufverschleißes (hauptsächlich im Käfigfenster) zu einer Zunahme des Spiels, so besteht die Gefahr von Kantenträgern, was zu einer erheblichen Herabsetzung der Lebensdauerwerte führen kann. Ein weiterer Nachteil der Bahn mit kreisbogenförmigem Querschnitt ist die erhebliche Auswirkung eines radialen Kugel-Bahn-Spieles auf das Gelenkverdrehspiel.
Gelenke mit elliptischem Bahnquerschnitt und Zwei-Punkt-Kontakt zur Kugel sind wesentlich toleranter hinsichtlich Verdrehspiels als die vorgenannten Gelenke. Allerdings werden die Lebensdauer­ werte dieser Bahn-Kugel-Konfiguration als unzureichend angese­ hen, da nur ein sehr kleiner Bereich der Bahn durch Pressung beansprucht wird, sich somit höhere Pressungswerte als bei den vorgenannten Gelenken einstellen müssen.
Gelenke mit kreisbogenförmigem Bahnquerschnitt mit Ein-Punkt- Kontakt zeigen rechnerisch bessere Lebensdauerwerte als Gelenke mit elliptischem oder spitzbogenförmigem Bahnquerschnitt mit Zwei-Punkt-Kontakt. Ein Grund hierfür ist, daß die Hertz'sche Druckellipse im Bahn-Kugel-Kontaktpunkt bei den erstgenannten Gelenken größer ist, als bei den zweitgenannten Gelenken. Somit liegen die Hertz'schen Pressungen bei der erstgenannten Bahn- Kugel-Konfiguration niedriger als bei der zuletzt genannten Bahn-Kugel-Konfiguration. Ein Nachteil von Gelenken mit kreisbogenförmigen Bahnquerschnitt besteht jedoch darin, daß die Hertz'sche Druckellipse bei Übertragung von hohen Drehmomenten die Bahnkante erreicht, so daß Beanspruchungsüberhöhungen (Spa­ nnungsspitzen) zu einer plastischen Verformung und/oder einer deutlichen Schädigung an der Bahnkante führen können. Dies tritt insbesondere am Gelenkaußenteil auf, da dort die Bahntiefe meist erheblich geringer ist als am Gelenkinnenteil und somit die Druckellipse die Bahnkanten dort früher erreicht.
Die Benennung von Bahnquerschnitt, Bahn, Bahngrund, Bahnkante und Kugel in den vorhergehenden Absätzen im Singular ist sprach­ lich vereinfachend und steht nicht der Tatsache entgegen, daß diese an jedem Gelenk in Mehrzahl ausgeführt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kugelge­ lenke mit einer Bahnform bereitzustellen, bei der die Bahnkanten auch bei Belastung durch hohe Drehmomente von Belastungsspitzen weitgehend freigehalten werden. Eine allgemeine Lösung hierfür besteht darin, daß dar Bahnquerschnitt der Kugelbahnen des ge­ nannten zumindest einen Gelenkteils eine Kontur hat, die, bezo­ gen auf ein kartesisches Koordinatensystem, dessen Nullpunkt im Bahngrund liegt und dessen Y-Achse von einem Radialstrahl von der Achse des jeweiligen Gelenkteils durch den Nullpunkt ge­ bildet wird, gemäß einer Kurve mit nicht-konstantem Krümmungs­ radius verläuft, deren zweite Ableitung vom Bahngrund an stetig und monoton steigend ist und die bei drehmomentfreiem Gelenk einen Kontakt der jeweiligen Kugel mit der Kugelbahn innerhalb eines Bereichs von ≦ 5°, gemessen vom Bahngrund, verwirklicht. Eine spezielle Lösung besteht darin, daß die Kugelbahnen des genannten zumindest einen Gelenkteils einen Bahnquerschnitt haben, der bei drehmomentfreiem Gelenk einen Kontakt der jewei­ ligen Kugel mit der Kugelbahn im Bahngrund verwirklicht, und insbesondere daß die Kugelbahnen des genannten zumindest einen Gelenkteils einen Ellipsenquerschnitt mit radial zur Achse des jeweiligen Gelenkteils liegender größerer Achse haben, der bei drehmomentfreiem Gelenk einen Kontakt der jeweiligen Kugel mit der Kugelbahn in dem im Bahngrund liegenden Scheitelpunkt der Ellipse verwirklicht.
Der hiermit vorgeschlagene erfindungsgemäße Bahnquerschnitt mit angenähertem oder sogar idealem Bahngrundkontakt kann die Vor­ teile einer hohen Pressungsbelastung auch des Bahngrundes mit einer herabgesetzten Spielanfälligkeit zu großen Teilen mitein­ ander vereinen. Durch eine gezielte Auswahl der Bahnform (d. h. speziell der Ellipsenabmessungen) können darüberhinaus selbst bei großen Spielen der Kugeln in den Bahnen Bahnkantenträger vermieden werden. Ein erfindungsgemäßer Bahnquerschnitt ist kompatibel mit allen derzeit eingesetzten Hartbearbeitungsver­ fahren (Schleifen mit Scheibe, Schleifen mit Stift, Fräsen mit Scheibe, Fräsen mit Stift). Jede Maschine, welche derzeit zur Fertigung von Kugelbahnen eingesetzt wird, sollte für die vor­ geschlagene Bahnquerschnittsform einsetzbar sein. Zur Vermessung der gefertigen Bahnen wird derzeit in der Serienfertigung zu­ meist durch Touchieren der Bahnen mit einer Prüfkugel (Durch­ messer entspricht dem Kugelsolldurchmesser) der Kontaktwinkel sichtbar gemacht und das Fußspiel gemessen. Dieses Meßverfahren ist auch mit der erfindungsgemäßen Bahn-Kugel-Konfiguration möglich, einzig mit dem Unterschied, daß die hierfür zu verwen­ dende Prüfkugel einen leicht größeren Durchmesser als die später im Gelenk vorgesehene Kugeln aufweisen soll.
Eine spielfreie Verbauung ist vorzuziehen. Dies kann durch Ein­ halten entsprechend enger Fertigungstoleranzen oder durch ein Klassieren der Bauteile erreicht werden.
Die Konformitätszahl der im Querschnitt ellipsenförmigen Kugel­ bahnen soll in üblichen Größenordnungen liegen und insbesondere im Bereich des Bahngrundes unter 1,02 betragen. Das Ellipsen­ verhältnis der ellipsenförmigen Bahnen soll zwischen 1,004 und 1,02 betragen. Sofern nur die Bahnen an einem der Gelenkteile - Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil - erfindungsgemäß gestaltet sind, ist hierfür das Gelenkaußenteil heranzuziehen.
Die Erfindung hat die Wirkung, daß bei geringeren Drehmomenten der Kontaktwinkel zwischen der Kugel und der erfindungsgemäßen Kugelbahn zunächst in üblicher Weise zunimmt, d. h. der Kontakt­ punkt wandert vom Bahngrund die Bahnflanke hoch, wobei die Ge­ genkräfte in der jeweils anderen Kugelbahn durch einen Kontakt an einer Bahnflanke gebildet werden. Die Kugel zentriert sich dabei zwischen sich diagonal gegenüberliegenden Flanken der äußeren Kugelbahn und der inneren Kugelbahn. Aufgrund der vom Bahngrund zur Bahnkante hin ansteigenden Konformitätszahl der erfindungsgemäßen Kugelbahn wirkt sich jedoch eine weitere Dreh­ momenterhöhung nur noch in geringem Ausmaße in einer Veränderung des Kontaktwinkels aus, vielmehr nimmt im wesentlichen nur die Tiefe der Pressungsverteilungsellipse unter der Hertz'schen Druckellipse zu. Dagegen wird eine weitere Annäherung der Hertz'schen Druckellipse in Richtung auf die Bahnkanten weitest­ gehend gehemmt und insbesondere damit auch ein weiteres Anstei­ gen der Kugel an der Flanke der erfindungsgemäßen Kugelbahn weitestgehend unterbunden. Der effektive Kontaktwinkel an der erfindungsgemäßen Kugelbahn wird somit der jeweils anderen Ku­ gelbahn als Kontaktwinkel gleicher Größe quasi aufgezwungen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen, die Aus­ führungsbeispiele umfassen, näher erläutert.
Hierin zeigt
Fig. 1 ein Rzeppa-Festgelenk (RF-Gelenk), auf das die Erfin­ dung anwendbar ist, im Längshalbschnitt;
Fig. 2 ein Undercutfree-Festgelenk (UF-Gelenk), auf das die Erfindung anwendbar ist, im Längsschnitt;
Fig. 3 ein Doppeloffset-Verschiebegelenk (DO-Gelenk), auf das die Erfindung anwendbar ist, im Längshalbschnitt;
Fig. 4 ein Verschiebegelenk mit sich kreuzenden Bahnen (VL- Gelenk), auf das die Erfindung anwendbar ist, im Längshalbschnitt;
Fig. 5 ein Diagramm "Konformitätszahl über Kontaktwinkel" für erfindungsgemäße Bahnquerschnitte (Halbschnitte) im Vergleich mit drei Bahnquerschnitten (Halbschnitte) nach dem Stand der Technik;
Fig. 6 ein Diagramm "Vertikalspiel über Kontaktwinkel" für erfindungsgemäße Bahnquerschnitte (Halbschnitte) im Vergleich mit drei Bahnquerschnitten (Halbschnitte) nach dem Stand der Technik;
Fig. 7 eine Tabelle mit Kenngrößen für sechs erfindungsgemäße Bahnquerschnittsformen im Vergleich mit zwei Bahnquer­ schnitten nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt ein RF-Gelenk, das im Halbschnitt die Teile Ge­ lenkaußenteil 11, Gelenkinnenteil bzw. Kugelnabe 12, Kugelkäfig 13 und drehmomentübertragende Kugel 14 erkennen läßt. Das Ge­ lenkaußenteil 11 ist mit einem Wellenzapfen 15 einstückig ver­ bunden. In das Gelenkinnenteil 12 ist eine Steckwelle 16 eingesteckt. Ein Faltenbalg 21 dichtet das Gelenk ab und ist auf dem Gelenkaußenteil 11 und der Steckwelle 16 festgelegt. Im Gelenk­ außenteilteil 11 ist eine äußere Kugelbahn 17 erkennbar; im Gelenkinnenteil 12 ist eine innere Kugelbahn 18 dieser zugeord­ net. Beide Kugelbahnen 17, 18 sind kreisbogenförmig gekrümmt, wobei die Krümmungsmittelpunkte in Richtung der Achsen A1, A2 der Gelenkbauteile gegeneinander versetzt sind. Die Kugeln 14 und damit der Kugelkäfig 13 werden bei Abwinkelung der Längsachsen A1, A2 um den Gelenkmittelpunkt Z aufgrund des Krümmungsversatzes der gekrümmten Kugelbahnen 17, 18 auf die winkelhalbierende Ebene gesteuert.
Fig. 2 zeigt ein UF-Gelenk, das die Teile Gelenkaußenteil 11, Gelenkinnenteil bzw. Kugelnabe 12, Kugelkäfig 13 und drehmoment­ übertragende Kugeln 14 erkennen läßt. Das Gelenkaußenteil ist mit einem Wellenzapfen 15 einstückig verbunden. Das Gelenkinnen­ teil 12 hat eine Innenöffnung zum Einstecken einer nicht ge­ zeigten Steckwelle. Im Gelenkaußenteil 11 sind äußere Kugelbah­ nen 17 erkennbar, im Gelenkinnenteil 12 innere Kugelbahnen 18, die den erstgenannten zugeordnet sind. Beide Kugelbahnen 17, 18 sind in einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung kreisbogen­ förmig gekrümmt. An die gekrümmten Abschnitte schließen sich etwa achsparallele gerade Bahnabschnitt auf zueinander entgegen­ gesetzten Seiten zur Mittelebene M an. Die Krümmungsmittelpunkte der gekrümmten Abschnitte sind in Richtung der Achsen A1, A2 der Gelenkbauteile gegeneinander versetzt. Aufgrund des Krümmungs­ versatzes werden die Kugeln 14 bei Abwinkelung der Achsen A1, A2 zueinander um den Gelenkmittelpunkt Z durch die Bahnen 17, 18 auf die winkelhalbierende Ebene gesteuert.
Fig. 3 zeigt ein DO-Gelenk, an dem ein Gelenkaußenteil 11, ein Gelenkinnenteil bzw. eine Kugelnabe 12, ein Kugelkäfig 13 und eine drehmomentübertragende Kugel 14 zu erkennen ist. Das Ge­ lenkaußenteil 11 kann mit einem Flansch verbunden werden. In das Gelenkinnenteil 12 ist eine Steckwelle 16 eingesteckt. Ein Fal­ tenbalg 21 dichtet das Gelenk ab und ist mit dem Gelenkaußenteil 11 und der Steckwelle 16 verbunden. Im Gelenkaußenteil ist eine äußere Kugelbahn 17 erkennbar, die sich achsparallel und gerade erstreckt. Im Gelenkinnenteil 12 ist eine Kugelbahn 18 gezeigt, die ebenfalls gerade und achsparallel verläuft. Der Käfig 13 hat eine äußere Kugeloberfläche 19, die in einer zylindrischen In­ nenöffnung des Gelenkaußenteils 11 geführt ist, sowie eine inne­ re Kugeloberfläche 20, die auf einer entsprechenden kugeligen Außenfläche des Gelenkinnenteils 12 geführt ist. Die Mittel­ punkte der beiden genannten Kugeloberflächen 19, 20 sind in Richtung der Achsen A1, A2 der Gelenkbauteile versetzt. Der Käfig 13 und damit die Kugeln 14 werden bei Abbeugung der Achsen A1, A2 um den Gelenkmittelpunkt Z aufgrund des Versatzes der Kugelober­ flächen auf die winkelhalbierende Ebene zwischen den Achsen A1, A2 gesteuert.
Fig. 4 zeigt ein VL-Gelenk, an dem ein Gelenkaußenteil 11, ein Gelenkinnenteil bzw. eine Kugelnabe 12, ein Kugelkäfig 13 und eine drehmomentübertragende Kugel 14 zu erkennen ist. Das Ge­ lenkaußenteil kann mit einem Flansch verbunden werden. In das Gelenkinnenteil 12 ist eine hohle Steckwelle 16 eingesteckt. Ein Faltenbalg 21 dichtet das Gelenk ab und ist mit dem Gelenk­ außenteil 11 und der Steckwelle 16 verbunden. Im Gelenkaußenteil 11 ist eine äußere Kugelbahn 17 erkennbar, die sich unter einem nicht erkennbaren Kreuzungswinkel zur Längsachse A des Gelenk­ außenteils 11 erstreckt. Im Gelenkinnenteil 12 ist eine Kugel­ bahn 18 gezeigt, die ebenfalls unter einem Kreuzungswinkel zur Längsachse A2 des Gelenkinnenteils verläuft. Die beiden Kreu­ zungswinkel sind gleich groß, jedoch entgegengesetzt zu den Längsachsen orientiert. Der Käfig 13 hat eine äußere Kugelober­ fläche 19, die in einer zylindrischen Innenöffnung des Gelenk­ außenteils 11 geführt ist, sowie eine innere Kugeloberfläche 20, die mit Abstand zur Außenfläche des Gelenkinnenteils ausgeführt ist. Die Kugeln und damit der Käfig werden bei Abbeugung der Achsen A1, A2 um den Gelenkmittelpunkt Z aufgrund der zueinander entgegengesetzten Kreuzungswinkel der Kugelbahnen auf die win­ kelhalbierende Ebene zwischen den Achsen A1, A2 gesteuert.
Die Querschnitte der Kugelbahnen, die für die Belastung der Kugelbahnen bei Drehmomentübertragung von Bedeutung sind, sind in den vorstehend beschriebenen Figuren nicht erkennbar. Bei­ spiele für deren Formgebung, die auf alle der vorstehend genann­ ten Gelenktypen anwendbar sind, werden in den nachstehenden Zeichnungen vermittelt.
Fig. 5 zeigt mit prop1 . . . prop9 bezeichnete Konformitätsverläufe von verschiedenen elliptischen Bahnformen mit Bahngrundkontakt im Sinne der Erfindung. Es ergeben sich Konformitätsverläufe, welche im unteren Bahnbereich eine Konformität in der Größen­ ordnung von 1-1,01 aufweisen, während sie im Bereich der Bahn­ kante eine Konformität bis hoch zu ca. 1,035 zeigen. Ergänzend hierzu sind dargestellt die Konformitätsverläufe für drei Refe­ renzgeometrien:
  • 1. Kreisbogenquerschnittsbahn mit einer Konformität von 1,008 für Ein-Punkt-Kontakt (entspricht RF-C-Gelenk)
  • 2. Elliptische Bahn mit 45° Kontaktwinkel und einer Konfor­ mität von 1.04 für Zwei-Punkt-Kontakt an den Bahnflanken
  • 3. Elliptische Bahn mit 39° Kontaktwinkel und einer Konfor­ mität von 1.04 für Zwei-Punkt-Kontakt an den Bahnflanken
Fig. 6 zeigt die Anfälligkeit des Kontaktwinkels gegenüber Ver­ tikalspielen. Wie bereits bekannt, führt ein Spiel in einer Kreisbogenquerschnittsbahn zu einem wesentlich stärkeren Kon­ taktwinkelanstieg als bei elliptischen Bahnen, was zu der Gefahr von Kantenschäden führen kann. Die erfindungsgemäßen Bahnen zeigen im niedrigen Spielbereich (aufgrund der niedrigen Konfor­ mität im Bahngrund) eine der Kreisbogenquerschnittsbahn ähnlich Charakteristik, zu größeren Spielen hin nähern sie sich jedoch vorteilhaft der elliptischen Bahn an.
Fig. 7 führt insbesondere die Konformitätszahlen und die El­ lipsenbemessungen für die vorgenannten Bahnen auf.

Claims (12)

1. Kugelgleichlaufdrehgelenk umfassend
ein Gelenkaußenteil (11) mit einer ersten Achse (A1), das eine Innenöffnung bildet, in der im wesentlichen in Längs­ richtung verlaufende erste Kugelbahnen (17) ausgebildet sind,
ein Gelenkinnenteil (12) mit einer zweiten Achse (A2), das eine in der Innenöffnung des Gelenkaußenteils (11) ein­ sitzende Kugelnabe bildet, auf dem im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende zweite Kugelbahnen (18) ausge­ bildet sind, drehmomentübertragende Kugeln (14), die in jeweils einander paarweise zugeordneten ersten und zweiten Kugelbahnen (17, 18) geführt sind, und einen ringförmigen, zwischen Gelenkaußenteil (11) und Gelenkinnenteil (12) befindlichen Kugelkäfig (13), der umfangsverteilte Kugel­ fenster aufweist, in denen die einzelnen Kugeln (14) in einer gemeinsamen Ebene gehalten und auf die winkelhalbie­ rende Ebene zwischen der ersten Achse (A1) und der zweiten Achse (A2) geführt werden, wobei zumindest die Kugelbahnen (17, 18) eines der Gelenkteile (11, 12) - Gelenkaußenteil (11) und Gelenkinnenteil (12) - einen über der Länge gleichbleibenden Bahnquerschnitt haben,
wobei der Bahnquerschnitt der Kugelbahnen (17, 18) des genannten zumindest einen Gelenkteils (11, 12) eine Kontur hat, die, bezogen auf ein kartesisches Koordinatensystem, dessen Nullpunkt im Bahngrund liegt und dessen Y-Achse von einem Radialstrahl von der Achse (A1, A2) des jeweiligen Gelenkteils (11, 12) durch den Nullpunkt gebildet wird, gemäß einer Kurve mit nicht-konstantem Krümmungsradius verläuft, deren zweite Ableitung vom Bahngrund an stetig und monoton steigend ist und die bei drehmomentfreiem Ge­ lenk zumindest einen Kontakt der jeweiligen Kugel (14) mit der Kugelbahn (17, 18) innerhalb eines Bereichs von ≦ 5°, gemessen vom Bahngrund, verwirklicht.
2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen des genannten zumindest einen Gelenk­ teils (11, 12) einen Bahnquerschnitt haben, der bei drehmo­ mentfreiem Gelenk einen Kontakt der jeweiligen Kugel (14) mit der Kugelbahn (17, 18) im Bahngrund verwirklicht.
3. Gelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen des genannten zumindest einen Gelenk­ teils (11, 12) einen Ellipsenquerschnitt mit radial zur Achse des genannten Gelenkteils liegender größerer Achse haben, der bei drehmomentfreiem Gelenk einen Kontakt der jeweiligen Kugel (14) mit der Kugelbahn (17, 18) in dem im Bahngrund liegenden Scheitelpunkt der Ellipse verwirklicht.
4. Gelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ellipsenachsenverhältnis 1,004 bis 1,02 ist.
5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konformitätszahl im Bahngrund des Bahnquerschnittes unbelastet ≦ 1,02 ist.
6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, daß die Kugelbahnen (18, 17) des jeweils anderen Gelenk­ teils (12, 11) - Gelenkinnenteil (12) oder Gelenkaußenteil (11) - einen jeweils mit dem vorgenannten übereinstimmenden Bahnquerschnitt haben.
7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen (18, 17) des jeweils anderen Gelenk­ teils (12, 11) - Gelenkinnenteil (12) oder Gelenkaußenteil (11) - einen Kreisbogenquerschnitt haben.
8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen (18, 17) des jeweils anderen Gelenk­ teils (12, 11) - Gelenkinnenteil (12) oder Gelenkaußenteil (11) - jeweils einen aus zwei Kreisbögen mit versetzten Mittelpunkten mit sich kreuzenden erzeugenden Radien zu­ sammengesetzten Querschnitt (gotische Form) haben.
9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen (18, 17) des jeweils anderen Gelenk­ teils (12, 11) - Gelenkinnenteil (12) oder Gelenkaußenteil (11) - einen engen Ellipsenquerschnitt mit radial zu jewei­ ligen Achse (A2, A1) des Gelenkteils (12, 11) liegender größere Achse haben, in dem die Kugeln (14) einen Zweit­ punktkontakt mit Abstand zum Bahngrund bzw. Scheitelpunkt haben.
10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein RF-Festgelenk (Rzeppa) ist.
11. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein UF-Festgelenk (undercut-free) ist.
12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein Verschiebegelenk der Bauart DO (Doppel- Offset) oder der Bauart VL (Überkreuzbahnen) ist.
DE19941142A 1999-08-30 1999-08-30 Kugelgleichlaufdrehgelenk Expired - Fee Related DE19941142C2 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19941142A DE19941142C2 (de) 1999-08-30 1999-08-30 Kugelgleichlaufdrehgelenk
US10/069,818 US6705947B1 (en) 1999-08-30 2000-08-23 Constant velocity ball-and-grove joint
AU69988/00A AU6998800A (en) 1999-08-30 2000-08-23 Constant velocity ball-and-groove joint
PCT/EP2000/008229 WO2001016500A1 (de) 1999-08-30 2000-08-23 Kugelgleichlaufdrehgelenk
JP2001520021A JP2003508697A (ja) 1999-08-30 2000-08-23 定速度自在ボール継ぎ手
FR0011061A FR2797924B1 (fr) 1999-08-30 2000-08-30 Joint homocinetique a billes avec des pistes dont la deuxieme derivee partant du fond de piste est constamment croissante

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19941142A DE19941142C2 (de) 1999-08-30 1999-08-30 Kugelgleichlaufdrehgelenk

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19941142A1 DE19941142A1 (de) 2001-03-22
DE19941142C2 true DE19941142C2 (de) 2002-05-02

Family

ID=7920110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19941142A Expired - Fee Related DE19941142C2 (de) 1999-08-30 1999-08-30 Kugelgleichlaufdrehgelenk

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6705947B1 (de)
JP (1) JP2003508697A (de)
AU (1) AU6998800A (de)
DE (1) DE19941142C2 (de)
FR (1) FR2797924B1 (de)
WO (1) WO2001016500A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10163040C1 (de) * 2001-12-21 2003-08-21 Daimler Chrysler Ag Werkzeug zum Herstellen eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003194089A (ja) 2001-12-25 2003-07-09 Toyota Motor Corp 等速ジョイント
JP2004011760A (ja) 2002-06-06 2004-01-15 Toyoda Mach Works Ltd 等速ジョイント
DE10260173A1 (de) * 2002-12-20 2004-10-07 Volkswagen Ag Kugelgleichlaufgelenk
JP4880902B2 (ja) * 2005-01-11 2012-02-22 本田技研工業株式会社 等速ジョイント
JP4681235B2 (ja) * 2004-01-15 2011-05-11 本田技研工業株式会社 等速ジョイント
EP2228557A1 (de) 2004-01-15 2010-09-15 Honda Motor Co., Ltd. Gleichlaufdrehgelenk
US8075411B2 (en) * 2005-09-23 2011-12-13 Gkn Driveline International Gmbh Optimized constant-velocity fixed joint with ball tracks free from undercuts
DE502005010252D1 (de) * 2005-12-29 2010-10-21 Gkn Driveline Int Gmbh Kugelgleichlauffestgelenk mit grossem beugewinkel
JP4855164B2 (ja) * 2006-07-18 2012-01-18 Ｎｔｎ株式会社 クロスグルーブ型等速自在継手
US8070611B2 (en) * 2009-05-13 2011-12-06 Gkn Driveline North America, Inc. Plunging cross-track constant velocity joint
US8444495B2 (en) * 2009-10-20 2013-05-21 Hyundai Wia Corporation Cross groove type constant velocity joint
CN111894974B (zh) * 2020-07-29 2021-12-03 西安石油大学 一种井下闭环可控弯接头的导向节轴承沟道结构设计方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB810289A (en) * 1955-04-07 1959-03-11 William Cull Improvements in and relating to torque transmitting universal joints
DE1831827U (de) * 1961-03-14 1961-05-25 Loehr & Bromkamp Gmbh Gleichlauf-drehgelenk.
DE1126199B (de) * 1961-03-14 1962-03-22 Loehr & Bromkamp Gmbh Gleichlauf-Drehgelenk
DE1169727B (de) * 1960-04-07 1964-05-06 Loehr & Bromkamp Gmbh Gleichlauf-Drehgelenk
DE1675240A1 (de) * 1968-02-22 1970-02-05 Schoettle Dipl Ing Karl Gleichlauf-Schiebe-Gelenk
DE2433349C2 (de) * 1974-07-11 1976-02-19 Löhr & Bromkamp GmbH, 6050 Offenbach Gleichlaufdrehgelenk mit Kugelabstützu ng im Bahngrund
DE4443093C1 (de) * 1994-12-03 1996-01-04 Gkn Automotive Ag Kugelgleichlaufdrehgelenk
EP0794346A1 (de) * 1996-03-04 1997-09-10 GKN Automotive AG Homokinetisches Kugelgelenk
DE19633216C1 (de) * 1996-08-17 1998-01-02 Gkn Automotive Ag Kugelgleichlaufdrehgelenke mit verbesserter Kugelsteuerung
GB2331570A (en) * 1997-11-19 1999-05-26 Gkn Hardy Spicer Limited Torque transmitting devices

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3520152A (en) * 1967-11-20 1970-07-14 Leopold Schmid Synchronous universal coupling
US3553979A (en) * 1967-12-31 1971-01-12 Toyota Motor Co Ltd Universal joint of uniform speed
GB1345112A (en) * 1971-04-23 1974-01-30 Riv Officine Di Villar Perosa Homokinetic joints
US5230659A (en) * 1987-08-20 1993-07-27 Hardy Spicer Limited Constant velocity ratio universal joint having improved centering of inner and outer joint members
DE3904655C1 (de) * 1989-02-16 1990-02-08 Uni-Cardan Ag, 5200 Siegburg, De
DE4042277C2 (de) * 1990-12-31 1995-06-14 Gkn Automotive Ag Gleichlaufdrehgelenk mit reduzierten Käfig-Abstützflächen

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB810289A (en) * 1955-04-07 1959-03-11 William Cull Improvements in and relating to torque transmitting universal joints
DE1169727B (de) * 1960-04-07 1964-05-06 Loehr & Bromkamp Gmbh Gleichlauf-Drehgelenk
DE1831827U (de) * 1961-03-14 1961-05-25 Loehr & Bromkamp Gmbh Gleichlauf-drehgelenk.
DE1126199B (de) * 1961-03-14 1962-03-22 Loehr & Bromkamp Gmbh Gleichlauf-Drehgelenk
DE1675240A1 (de) * 1968-02-22 1970-02-05 Schoettle Dipl Ing Karl Gleichlauf-Schiebe-Gelenk
DE2433349C2 (de) * 1974-07-11 1976-02-19 Löhr & Bromkamp GmbH, 6050 Offenbach Gleichlaufdrehgelenk mit Kugelabstützu ng im Bahngrund
DE4443093C1 (de) * 1994-12-03 1996-01-04 Gkn Automotive Ag Kugelgleichlaufdrehgelenk
EP0794346A1 (de) * 1996-03-04 1997-09-10 GKN Automotive AG Homokinetisches Kugelgelenk
DE19633216C1 (de) * 1996-08-17 1998-01-02 Gkn Automotive Ag Kugelgleichlaufdrehgelenke mit verbesserter Kugelsteuerung
GB2331570A (en) * 1997-11-19 1999-05-26 Gkn Hardy Spicer Limited Torque transmitting devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Schmelz, Friedrich: SEHERR-THOSS, Hans-Christoph Graf v. AUCKTOR, Erich: Gelenke und Gelenkwellen. Berechnung, Gestaltung, Anwendungen. Berlin[u.a.]: Springer, 1988, S.208. ISBN 3-540-18322-1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10163040C1 (de) * 2001-12-21 2003-08-21 Daimler Chrysler Ag Werkzeug zum Herstellen eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk

Also Published As

Publication number Publication date
AU6998800A (en) 2001-03-26
JP2003508697A (ja) 2003-03-04
FR2797924B1 (fr) 2002-01-11
US6705947B1 (en) 2004-03-16
WO2001016500A1 (de) 2001-03-08
FR2797924A1 (fr) 2001-03-02
DE19941142A1 (de) 2001-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3904655C1 (de)
DE2252827C3 (de) Gleichlaufgelenk
DE10060120B4 (de) Kugelgleichlaufgelenk als Gegenbahngelenk
DE3721775C2 (de) Gleichlauffestgelenk
DE19941142C2 (de) Kugelgleichlaufdrehgelenk
DE4440285C1 (de) Kugelgleichlaufdrehgelenk
DE10060220C2 (de) Gleichlauffestgelenk
DE4042277C2 (de) Gleichlaufdrehgelenk mit reduzierten Käfig-Abstützflächen
EP1807634B1 (de) Gegenbahngelenk mit bahnwendepunkt
DE19704761A1 (de) Kugelgleichlaufdrehgelenk
DE112007003190B4 (de) Gelenkanordnung mit Käfig- und Laufbahnversatz
DE69703632T2 (de) Homokinetisches Kugelgelenk
EP3017207B1 (de) Gelenkinnenteil sowie rollenkörper eines tripode-gleichlaufgelenks
DE3508487A1 (de) Verfahren zum herstellen hochgenauer kugellaufbahnen, insbesondere fuer gleichlaufdrehgelenke
DE10033491C2 (de) Kugelgleichlauffestgelenk mit Kugelpaaren, deren Bahnen in symmetrischen Ebenen liegen
DE112006004069T5 (de) Gleichlaufgelenk nach Art eines Gegenbahngelenkes
EP2912328A1 (de) Leichtbaugelenk für die übertragung von drehbewegungen
DE19808029C1 (de) Kugelgleichlaufdrehgelenk
DE102009017181B4 (de) Gleichlaufgelenk
DE10253627A1 (de) Kugelkäfig für axial zu verbauende Kugelgleichlaufdrehgelenke
DE19633216C1 (de) Kugelgleichlaufdrehgelenke mit verbesserter Kugelsteuerung
DE102017118605B4 (de) Gleichlaufdrehgelenk
DE3619683A1 (de) Kugelgleichlaufgelenk
DE4443093C1 (de) Kugelgleichlaufdrehgelenk
DE3890642C1 (de) Gleichlaufdrehgelenk

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: GKN AUTOMOTIVE GMBH, 53797 LOHMAR, DE

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: GKN DRIVELINE INTERNATIONAL GMBH, 53797 LOHMAR, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee