DE2430025B1 - Gleichlaufdrehgelenk mit Linien- oder Flächenberührung zwischen den der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln und den zugeordneten Fensterflächen des Käfigs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenwand eine der Anzahl der Rillen im äußeren Gelenkkörper entsprechende Anzahl von Rillen aufweist, wobei jeweils eine Rille des äußeren und des inneren Gelenkkörpers gemeinsam eine Kugel aufnehmen und die Kugeln durch einen mit radial offenen Fenstern zur Aufnahme der Kugeln versehenen, radial zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfig in einer Ebene, welche den Winkel zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper halbiert, rechtwinklig zur Achse des Käfigs gehalten sind, wobei die Kugeln an parallel zu dieser Ebene verlaufenden Fensterflächen anliegen.

Bei Gleichlaufdrehgelenken, bei denen der Käfig z. B. aus parallel angeordneten Ringen, die durch Stege miteinander verbunden sind, gebildet ist, stützen sich die der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln an den ebenen Flächen der Ringe ab (DT-Gbm 19 45 788, DT-AS 12 30 624).

Auch bei einem einteilig ausgebildeten Käfig stützen sich die Kugeln an den ebenen Fensterflächen ab. Die Berührung zwischen einer Kugel und einer Ebene führt zu einem Punktkontakt. Dieser Punktkontakt bewirkt örtlich hohe spezifische Pressungen. Diese hohen Belastungen sind oft Ursache für plastische Verformungen, wodurch ein erhöhter Verschleiß auftritt und der Käfig, der selbst an der Drehmomentübertragung nicht beteiligt ist, die Schwachstelle im Gelenk darstellt.

Versuche, die hohen Pressungen durch verstärkte Oberflächenhärtung des Käfigs aufzufangen, führten nicht zum gewünschten Erfolg. Dies ist in der verhältnismäßig geringen Wandstärke des Käfigs begründet, durch welche die Einhärtetiefe meist notgedrungen ein Viertel der Wandstärke übersteigt. Dadurch werden die Käfige sehr spröde und bruchanfällig. Ein weiterer Nachteil ist darin begründet, daß der Kontaktpunkt zwischen Kugel und Käfigfenster mit größer werdendem Beugewinkel radial nach außen wandert und damit zusätzlich den Beugewinkel in seiner Größe begrenzt.

Aus der DT-PS 21 14 536 ist ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem separaten Steuerkörper bekannt, wobei der Steuerkörper eine Kugelausnehmung besitzt, die jedoch nicht zur Abstützung der der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln bestimmt ist, sondern aus Platzgründen vorgesehen ist, damit sich die Kugeln bei Beugung des Gelenkes in den Laufrillen in die Winkelhalbierende bewegen können. Der Punktkontakt zwischen Kugel und Käfig bleibt weiterhin bestehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gelenk zu schaffen, bei dem die Schwachstelle, die durch den Punktkontakt hervorgerufen ist, vermieden wird und desgleichen Käfigbrüche. Darüber hinaus soll eine Erhöhung des möglichen Beugewinkels erreicht werden. Es sollen jedoch Kugeln für die Drehmomentübertragung beibehalten werden, da diese eine Abrollbewegung im drehenden Gelenk durchführen können, was die Reibungsverluste im Gelenk günstig beeinflußt. Ferner soll eine Steigerung der Drehmomentkapazität erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens auf einer Seite jeder Kugel im Bereich der Berührung derselben mit der zur Kugelebene parallelen Fensterfläche eine Abstützplatte an- geordnet ist, welche mit einer konkaven Kugelkalotte oder Kugelrille an der Kugeloberfläche und mit einer ebenen Fläche an der zugeordneten Fensterfläche in mindestens einer Richtung verschiebbar anliegt.

Alternativ wird diese Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß die Kugeln von einem Abstützring koaxial umgeben sind, der im Fenster des Käfigs zwischen den Fensterflächen geführt ist, wobei er auf seiner der Kugel zugewandten Seite dem Kugel-

durchmesser entsprechend konkav oder zylindrisch und auf seiner der Fensterfläche zugewandten Seite zylindrisch ausgebildet ist.

Von Vorteil bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist, daß zwischen der Kugel und der Abstützplatte bzw. dem Abstiitzring zumindest ein Linienkontakt, jedoch auch ein Flächenkontakt erzielt werden kann. Gleiches gilt für den Kontakt zwischen der Abstützplatte bzw. dem Abstützring und der zugeordneten Fensterfläche des Käfigs. Ferner führt die vergrößerte Abstützung zwischen Abstützplatte bzw. Abstützring und der Fensterfläche zu einer Vergrößerung des möglichen Beugewinkels, da der radiale Bewegungsbereich der Kugel durch diese Anordnung vergrößert wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß es zu einer Kantenbelastung am Käfigfenster kommt, bzw. ohne daß die Gefahr des Einklemmens der Kugel besteht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden einer Kugel zugeordneten Abstützplatten miteinander verbunden sind und einen U-förmigen Bügel bilden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Gelenkes mit Längsschnitt,

F i g. 2 einen Querschnitt A-A nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Einzelheit des Käfigs in verschiedenen Ansichten mit beidseitig der Kugeln angebrachten mit einer kugelkalottenförmigen Vertiefung versehenen Abstützplatten,

F i g. 4 eine aus Blech hergestellte Abstützplatte,

F i g. 5 eine Abstützplatte in Bügelform,

F i g. 6 eine Einzelheit des Käfigs mit Abstützplatten, welche eine Rillenführung für die Kugel aufweisen, wobei die Abstützplatten radial bewegbar an den Fensterflächen geführt sind,

F i g. 7 eine Einzelheit des Käfigs mit Abstützplatten, die Rillenform aufweisen, wobei die Rillen radial verlaufen und die Abstützplatten vertikal dazu an der Fensterfläche geführt sind,

F i g. 8 eine Einzelheit des Käfigs, bei der die Kugel koaxial von einem Abstützring umgeben ist.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein Gelenk mit einem äußeren Gelenkkörper 1, der Bahnen 4 für Kugeln 6 aufweist, und einem inneren Gelenkkörper 2, welcher ebenfalls Bahnen 5 besitzt, in denen die Kugeln 6 aufgenommen sind. Die Bahnen 4 und 5 sind aus Vereinfachungsgründen in die Zeichenebene gedreht dargestellt. Bei bahngesteuerten Gelenken, d. h. die Steuerung der Kugeln in die Winkelhalbierende Ebene erfolgt durch die Bahnform, weisen z. B. die Bahnen 4 und 5 einen zur Achse des zugehörigen Außen- 1 bzw. Innenteils 2 schrägen Verlauf auf, wobei sich jedoch die Bahnen 4 und 5, die einander zugeordnet sind, kreuzen. Der Verlauf der Bahnen 4 und 5 im zugeordneten Gelenkkörper 1 bzw. 2 kann gleichgerichtet oder abwechselnd schräg verlaufend sein. Die Kugeln 6 sind durch einen Käfig 3 gehalten, welcher zur Aufnahme der auf Grund der Bahnschrägungen vorhandenen Axialkräfte dient. Zur Abstützung der Kugeln 6 gegenüber den zugeordneten Fensterflächen 10 des Käfigs 3 sind Abstützplatten 8, 9 vorgesehen. Die Abstützplatten 8, 9 können verschieden ausgebildet sein. Ferner weist der innere Gelenkkörper 2 eine Bohrung mit einem Zahnprofil 7 auf, mit welchem er an eine Welle anschließbar ist. Der äußere Gelenkkörper 1 kann über eine Flanschverbindung mit einem weiteren Bauteil verbunden werden. Die verschiedenen Ausführungsformen ergeben sich aus den F i g. 3 bis 8.

Eine Möglichkeit der Abstützung zwischen den Kugeln 6 und Käfig 3 ist in F i g. 3 dargestellt. Rechts und links der Kugeln 6 sind Abstützplatten 8, 9 angeordnet, die sich an den zugeordneten Fensterflächen abstützen. Auf der der Kugel 6 zugeordneten Seite ist die Abstützplatte 8, 9 entsprechend dem Kugeldurchmesser konkav ausgebildet und auf ihrer der Fensterfläche 10 zugeordneten Seite eben, da die Kugeln beim Beugen des Gelenkes gegenüber dem Käfig 3, wie aus dem Schnitt zu F i g. 3 ersichtlich ist, in radialer Richtung und in Umfangsrichtung des Käfigs 3 bewegbar sind.

Fig.4 zeigt eine Abwandlung zu Fig.3, wobei die Abstützplatten 8, 9 aus einem Blech tiefgezogen sind. Dabei ist es möglich, die Abstützplatte federnd auszubilden, wodurch eine Spielfreiheit und in Verbindung damit insbesondere bei großen Beugewinkeln bei Wechsel der Anlage der Kugeln an den Fensterflächen eine Dämpfung bewirkt wird. Damit verbunden ist ein ruhiger Lauf.

Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß die in F i g. 3 dargestellten Abstützplatten 8, 9 zu einem Bügel 11 zusammengefaßt sind.

F i g. 6 zeigt Abstützplatten 12, welche auf ihrer der Kugel 6 zugeordneten Seite mit einer Rille versehen sind, die tangential zur Umfangsrichtung des Käfigs 3 verläuft. Die Abstützplatten 12 sind in radialer Richtung in Führungsschlitzen 13 des Käfigs geführt. Bei dieser Ausbildung ist im Gegensatz zu den F i g. 3 bis 5 zwischen Kugel 6 und den Abstützplatten 12 ein Linienkontakt an Stelle eines Flächenkontaktes vorhanden. Die Bewegungsfreiheit, die erforderlich ist — in Umfangsrichtung und radial — ist durch die Ausbildung der Abstützplatten gewährleistet sowie deren Führung in den Nuten 13 des Käfigs 3.

F i g. 7 zeigt in Abwandlung zu F i g. 6 ebenfalls Abstützplatten, welche jedoch an Stelle in radialer Richtung in Umfangsrichtung am Käfig geführt sind. Dabei sind die Abstützplatten 14 so ausgebildet, daß sie Nuten 15 aufweisen, mit deren Rändern sie die Käfigfensterflächen 10 übergreifen. Zur Gewährleistung der Freiheitsgrade sind Rillen 16 vorgesehen, die in radialer Richtung verlaufen. Hierbei ist ebenfalls zwischen Kugel 6 und Abstützplatten 14 ein Linienkontakt vorhanden, während zwischen der Abstützplatte und der zugeordneten Fensterfläche des Käfigs 3 eine flächige Abstützung gegeben ist.

F i g. 8 zeigt die Zwischenschaltung eines Ringes 17 zwischen Käfig 3 und Kugel 6. Der Ring 17 weist eine Bohrung 18 auf, die einen dem Durchmesser der Kugel 6 entsprechenden Durchmesser besitzt. Der Ring 17 ist auf seiner Außenseite ebenfalls zylindrisch ausgebildet und in seinem Außendurchmesser an den Fensterflächen 10 des Käfigs geführt. Zwischen Kugel 6 und Ring 17 ergibt sich somit ein Linienkontakt, und zwar in Umfangsrichtung der Kugel, während zwischen Ring 17 und der zugeordneten Fensterfläche 10 des Käfigs 3 ein Linienkontakt in radialer Richtung vorhanden ist. Es ist auch möglich, den Ring auf seiner Innenseite 18 entsprechend der Kugel 6 konkav auszubilden, so daß ein Flächenkontakt vorhanden ist.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenwand eine der Anzahl der Rillen im äußeren Gelenkkörper entsprechende Anzahl von Rillen aufweist, wobei jeweils eine Rille des äußeren und des inneren Gelenkkörpers gemeinsam eine Kugel aufnehmen und die Kugeln durch einen mit radial offenen Fenstern zur Aufnahme der Kugeln versehenen, radial zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfig in einer Ebene, welche den Winkel zwischen innerem und äußeren Gelenkkörper halbiert, rechtwinklig zur Achse des Käfigs gehalten sind, wobei die Kugeln an parallel zu dieser Ebene verlaufenden Fensterflächen anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer Seite jeder Kugel (16) im Bereich der Berührung derselben mit der zur Kugelebene parallelen Fensterfläche (10) eine Abstützplatte (8, 9) angeordnet ist, welche mit einer konkaven Kugelkalotte oder Kugelrille an der Kugeloberfläche und mit einer ebenen Fläche an der zugeordneten Fensterfläche (10) in mindestens einer Richtung verschiebbar anliegt.

2. Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenwand eine der Anzahl der Rillen im äußeren Gelenkkörper entsprechende Anzahl von Rillen aufweist, wobei jeweils eine Rille des äußeren und inneren Gelenkkörpers gemeinsam eine Kugel aufnehmen und die Kugeln durch einen mit radial offenen Fenstern zur Aufnahme der Kugeln versehenen, radial zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfig in einer Ebene, welche den Winkel zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper halbiert, rechtwinklig zur Achse des Käfigs gehalten sind, wobei die Kugeln an zwei parallel zu dieser Ebene verlaufenden Fensterflächen anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (6) von einem Abstützring (17) koaxial umgeben sind, der im Fenster des Käfigs (3) zwischen den Fensterflächen (10) geführt ist, wobei er auf seiner der Kugel (6) zugewandten Seite dem Kugeldurchmesser entsprechend konkav oder zylindrisch und auf seiner der Fensterfläche (10) zugewandten Seite zylindrisch ausgebildet ist.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einer Kugel (6) zugeordneten Abstützplatten (8, 9) miteinander verbunden sind und einen U-förmigen Bügel (11) bilden.