DE2252827C3 - Gleichlaufgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die mit paarweise in Meridianebenen in einem inneren Gelenkkörper und einem äußeren Gelenkkörper angeordneten Rillen zusammenwirken, wobei die Rillen des äußeren Gelenkkörpers insgesamt hinterschnittfrei sind und in Fenstern eines Käfigs geführt sind, der innen und außen je eine Kugelfläche aufweist, die mit einer komplementären Kugelfläche am inneren bzw. äußeren Gelenk

körper zusammenwirkt.

Solche Gleichlaufgelenke werden insbesondere bei Anwendungsfällen eingesetzt, bei denen eine große Beugewinkelbeweglichkeit erforderlich ist.

Bei einem bekannten Gleichlaufgelenk der beschriebenen Art (Fig. 5 der US-PS 20 46 584) folgen die Ril lenkonturen des äußeren Gelenkkörpers in Längsrichtung der Rillen gesehen Geraden, die zur Achsrichtung des Gelenks so geneigt sind, daß sie nach einer Seite hin auseinanderlaufen, die Rillen also hinterschnittfrei sind und deshalb ausschließlich von einer Seite her in den Gelenkkörper eingebracht werden können. Bei großen Beugewinkeln ist bei diesen bekannten Gleichlaufgelenken keine ausreichende Rillentiefe vorhanden, so daß zwischen den Kugeln und den Rillenwänden bei Übertragung eines bestimmten Drehmomentes eine zu große Pressung auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufgelenk der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das auch bei großen Beugewinkeln noch eine ausreichende Rillentiefe für die das Drehmoment übertragenden Kugeln aufweist und bei dem Rillen besonders einfach herstellbar sind.

Bei einem Gleichlaufgelenk der eingangs beschriebenen Art, bei dem die Rillen des inneren Gelenkkörpers insgesamt hiüterschnittfrei sind, sind gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung auch die Rillen des inneren Gelenkkörpers insgesamt hinterschnittfrei, und der Rillengrund aller Rillen ist, im Längsschnitt gesehen, aus mindestens zwei axial aneinander anschließenden Kurven unterschiedlichen Verlaufs zusammengesetzt.

Bei einem weiteren bekannten Gleichlaufgelenk der eingangs genannten Art (Fig. 3 der US-PS 20 46 584) verlaufen die Rillen in Längsrichtung kreisbogenförmig und die beiden Rillen jedes Rillenpaars haben nach entgegengesetzten Seiten der Gelenkmittelebene um gleiche Abstände versetzte Krümmungsmittelpunkte, die auf der Gelenkachse liegen. Die kreisbogenförmigen Rillen sind also bei diesem bekannten Gleichlaufgelenk in ihrer Längsrichtung hinterschnitten.

Bei einem Gleichlaufgelenk der eingangs genannten Art, bei dem die Rillen in Längsrichtung kreisbogenförmig verlaufen und paarweise nach entgegengesetzten Seiten der Gelenkmittelebene um gleiche Abstände versetzte Krümmungsmittelpunkte haben, liegen gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung die Krümmungsmittelpunkte der Rillen bei gestrecktem Gelenk auf einer Parallelen zur Gelenkdrehachse und zur hinterschnittfreien Ausbildung aller Rillen sind die Abstände der Krümmungsmittelpunkte von der Gelenkmittelebene mindestens ebenso proß wie der Abstand der Stirnfläche des äußeren Gelenkkörpers von der Gelenkmittelebene.

Die Ausbildung der Rillen bei dem Gleichlaufgelenk nach der Erfindung gewährleistet, daß auch bei großen Beugewinkeln eine ausreichende Rillentiefe vorhanden ist. Außerdem sind die Rillen des Gleichlaufgelenkes nach der Erfindung wirtschaftlich durch spanlose Herstellungsverfahren, wie Sindern oder Kaltfließpressen, herstellbar. Dies war bei den bisher üblichen Gleichlaufgelenken mit in Längsrichtung der Rillen hinterschnittenem Rillenverlauf nicht möglich. Dort werden die Rillen ebenso wie bei den oben beschriebenen bekannten Gleichlaufgelenken durch Zerspanen hergestellt.

Das Gleichlaufgelenk nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung läßt sich sowohl spanlos als auch

durch Zerspanen herstellen. Besonders zweckmäßig ist eine Herstellung der Rillen im inneren Gelenkkörper durch Sintern oder Kaltfließpressen und der Rillen im äußeren Gelenkkörper durch Zerspanen, wobei die Rillen im äußeren Gelenkkörper an diejenigen im inneren Gelenkkörper angepaßt werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand sthemati scher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Gleichlaufgelenk nach einer ersten Lösung gemäß der Erfindung im Axialschnitt,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab den Rillenverlauf des Gelenkes nach F i g. 1,

F i g. 3 und 4 abgewandelte Rillenverläufe des Gelenks nach F i g. 1 und

F i g. 5 einen Axialschnitt durch ein Gleichlaufgelenk nach einer zweiten Lösung gemäß der Erfindung.

Das Gleichlaufgelenk nach F i g. 1 umfaßt einen mit einer Welle t einstückigen äußeren Gelenkkörper 2 und einen auf einer Welle 3 befestigten inneren Gelenkkörper 4. In den beiden Gelenkkörpern 2 und 4 sind in Meridianebenen paarweise einander zugeordnete Rillen 5 und 6 angeordnet. In je einem Rillenpaar 5,6 läuft eine zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Gelenkkörpern 2 und 4 dienende Kugel 7. Die Kugeln 7 sind in einem Käfig 8 geführt, der mit einer äußeren Kugelfläche 9 in einer inneren Kugelfläche 10 des äußeren Gelenkkörpers und mit einer Hohlkugelfläche 11 an einer äußeren Kugelfläche 12 des inneren Gelenkkörpers 4 geführt ist. Der Mittelpunkt dieser Kugelflächen fällt mit der Gelenkmitte zusammen. Der Grund der Rille 5 ist aus einem Kreisbogenstück 12 und einem daran anschließenden, achsparallel verlaufenden geraden Stück 13 zusammengesetzt. Ebenso ist der Grund der Rille 6 aus einem Kreisbogenstück 14 und einem daran anschließenden, achsparallelen geraden Stück 15 zusammengesetzt. Die Anordnung ist so getroffen, daß sich der jeweils von zwei Rillen gebildete Spalt zur einen axialen Seite hin erweitert. Die Mittelpunkte der Kreisbogenstücke sind auf den Achsen der zugeordneten Gelenkkörper bei gestrecktem Zustand des Gelenkes so gegeneinander versetzt, daß die Kugeln bei Beugung des Gelenks stets in der Winkelhalbierenden Ebene des Beugewinkels liegen. Dies ist deutlicher aus den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 2 bis 4 erkennbar. In F i g. 2 isl der Rillenverlauf des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 noch einmal in vergrößertem Maßstab herausgezeichnet. Mit e ist der axiale Versatz der beiden Krümmungsmiuelpunkte der Kreisbogenstücke bezeichnet, der zu beiden Seiten hin gleich groß sein muß, damit die beschriebene Lage der Kugeln bei Beugung des Gelenkes sichergestellt wird.

Auch bei den Ausführungen nach den F i g. 3 und 4 sind gleiche Teile wie in F i g. 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der Ausführung nach F i g. 3 ist der Grund der Rillen 29 und 30 im äußeren Gelenkkörper 2 und im inneren Gelenkkörper 4 von zwei aneinander anschließenden geraden Stücken 31, 32 und 33, 34 gebildet. D'e geraden Stücke 31, 33 haben gegenüber der Gelenkachse des gestreckten Gelenkes gleich große, jedoch entgegengesetzte Neigung. An die geneigten geraden Stücke 31 und 33 schließen sich bei beiden Rillen auf gleicher axialer Höhe achsparallele gerade Stücke 32, 34 an. Die Berührpunkte der beiden geneigten geraden Stücke 31, 33 mit der Kugel 7 sind gegenüber der Gelenkmitte um einen A.bstand f versetzt, wodurch bei dieser Ausführung die Steuerung der Kugeln 7 in die Winkelhalbierende Ebene des Gelenkbeugewinkels erzielt wird.

ίο Bei der Ausführung nach F i g. 4 sind die Konturen des Rillengrundes der beiden Rillen 39 und 40 in dem äußeren Gelenkkörper 2 und im inneren Gelenkkörper 4 durch drei aneinander anschließende gerade Stücke 41, 42, 43 und 44, 45,46 gebildet. Jeweils zwischen zwei achsparallelen geraden Stücken 41 und 43 bzw. 44 und 46 ist dabei ein gegenüber der Gelenkachse geneigtes gerades Stück 42, 45 angeordnet. Die beiden geneigten geraden Stücke 42,45 sind wie bei der Ausführung nach F i g. 3 entgegengesetzt geneigt, und ihr Berührungspunkt mit der Kugel 7 ist um die Strecke f gegenüber der Gelenkmitte axial versetzt, um die Steuerung der Kugeln bei Gelenkbeugung in die Winkelhalbierende Ebene des Beugewinkels zu erreichen.

Die Rillen der gezeigten Gelenke sind in Längsrich-

2s tung der Rillen gesehen frei von Hinterschneidungen, so daß sie von einer Seite her z. B. durch Kaltfließpressen oder Sintern hergestellt werden können.

Das Gleichlaufgelenk nach F i g. 5 umfaßt einen äußeren Gelenkkörper 54 mit dem Anschlußwellenteil 51 und einem inneren Gelenkkörper 55 mit dem Anschlußwellenteil 52.

Die Gelenkkörper 54 und 55 sind zueinander durch den Kugelkäfig 56 kugelig zentriert, der gegenüber dem inneren Gelenkkörper 55 und dem äußeren Gelenkkörper 54 schwenken kann, und zwar um den gemeinsamen Mittelpunkt 57. Das Drehmoment zwischen den Gelenkkörpern 54 und 55 wird durch sechs Kugeln 58 übertragen, die im Käfig 56 und in kreisbogenförmigen Rillen 49 und 50 der Gelenkkörper geführt sind.

Nun ist bei einem gebeugten Gelenk erst dann gleichförmige Drehbewegung zwischen den Wellen 1 und 2 gewährleistet, wenn die Kugeln 58 in eine Ebene gesteuert werden, die den Beugewinkel zwischen den Wellen 1 und 2 halbiert. Um diesen Steuereffekt zu erreichen, haben die kreisbogenförmigen Rillen 49 des äußeren Gelenkkörpers 54 ihren Krümmungsmittelpunkt 59 und die kreisbogenförmigen Rillen des Innenkörpers ihren Krümmungsmittelpunkt 60 auf einer Parallelen 63 zur Achse des Anschlußwellenteils 52.

Die Abstände g der Krümmungsmittelpunkte 59, 60 zur Gelenkmittelebene E sind gleich groß und so gewählt, daß die Normalen 61 und 62 in den Berührungspunkten der Kugeln 58 mit den Rillen 49,50 einen Konvergenzwinkel von etwa 22° bilden und daß sie gleich oder größer sind als der Abstand der Stirnfläche 64 des äußeren Gelenkkörpers 54 von der Gelenkmittelebene E

Die Rillen 49, 50 des beschriebenen Gleichlaufgelenkes sind frei von Hinterschneidung, so daß sie beispielsweise durch Kaltfließpressen oder Sintern hergestellt werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gleichlaufgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die mit paarweise in Meridianebenen in einem inneren Gelenkkörper und einem äußeren Gelenkkörper angeordneten Rillen zusammenwirken, wobei die Rillen des äußeren Gelenkkörpers insgesamt hinterschnittfrei sind und in Fenstern eines Käfigs geführt sind, der innen und außen je eine Kugelfläche aufweist, die mit einer komplementären Kugelfläche am inneren bzw. äußeren Gelenkkörper zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Rillen des inneren Gelenkkörpers (4) insgesamt hinterschnittfrei sind und der Rillengrund aller Rillen (5, 6) im Längsschnitt gesehen aus mindestens zwei axial aneinander anschließenden Kurven (12,13; 14,15; 31,32; 33, 34; 41 bis 43; 44 bis 46) unterschiedlichen Verlaufs zusammengesetzt ist

2. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anschließenden Kurven (31, 32; 33, 34; 41 bis 43; 44 bis 46) Kurven gleicher Ordnung sind.

3. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven zwei Geraden (31,32· 33, 34) unterschiedlicher Neigung zur Gelenkachse sind.

4. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven drei Geraden (41 bis 43; 44 bis 46) sind.

5. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurven ein Kreisbogenstück (12; 14) und eine Gerade (13; 15) sind.

6. Gleichlaufgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die mit paarweise in Meridianebenen in einem inneren Gelenkkörper und einem äußeren Gelenkkörper angeordneten Rillen zusammenwirken, welche in Längsrichtung kreisbogenförmig verlaufen und paarweise nach entgegengesetzten Seiten der Gelenkmittelebene um gleiche Abstände versetzte Krümmungsmittelpunkte haben, und in Fenstern eines Käfigs geführt sind, der innen und außen je eine Kugelfläche aufweist, die mit einer komplementären Kugelfläche am inneren bzw. außeren Gelenkkörper zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsmittelpunkte (59, 60) bei gestrecktem Gelenk auf einer gemeinsamen Parallelen (63) zur Gelenkdrehachse liegen und daß zur hinterschnittfreien Ausbildung aller Rillen die Abstände (g) der Krümmungsmittelpunkte (54, 55) von der Gelenkmittelebene (E) mindestens ebenso groß sind wie der Abstand der Stirnfläche (64) des äußeren GelenkKÖrpers (54) von der Gelenkmittelebene (E)