DE2430026C2 - Gleichlaufdrehgelenk mit Wälzkörpern zur Drehmomentübertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Geienkkörper, 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 zur Drehmomentübertragung einen Wälzkörper aufnehmen und die Wälzkörper durch einen mit Fenstern, die sich in radialer Richtung öffnen, zur Aufnahme derselben versehenen, radial zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfig in einer Ebene, die den Winkel zwischen den Gelenkkörpern halbiert, rechtwinklig zur Achse des Käfigs gehalten sind und die Wälzkörper zwischen den parallel zu dieser Ebene ver laufenden Fensterflächen geführt sind.

Bei einem solchen bekannten Gelenk sind üblicher weise Kugeln für die Drehmomentübertragung vorge sehen. Diese stützen sich an den ebenen Fensterfläeher des Käfigs ab. Die Berührung zwischen einer Kuge und einer Ebene führt zu einem Punktkontakt. Diesei Punktkontakt bewirkt örtlich hohe spezifische Pressun

Diese hohen Belastungen sind oft Ursache für plasti sehe Verformungen, wodurch ein erhöhter VerschleiC auftritt und der Käfig, der selbst an der Drehmoment übertragung nicht beteiligt ist, die Schwachstelle im Gelenk darstellt. Versuche, die hohen Pressungen durch verstärkte Oberflächenhärtung des Käfigs aufzufangen, führten nicht ium gewünschten Erfolg. Dies isi in der verhältnismäßig geringen Wandstärke des Käfigs begründet, durch welche die Einhärtetiefe meisi notgedrungen ein Vierte) der Wandstärke übersteigt. Dadurch werden die Käfige sehr spröde und bruchanfällig

Ferner besteht das Problem, daß durch den Aufbau der bekannten Gelenke, insbesondere im Querschnitt gesehen, die der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln in ihrem Durchmesser beschränkt sind. Die Drehnomentkapazität eines Gelenks ist jedoch eine Funktion des Quadrats des Kugeldurchmessers. So kann eine Vergrößerung des wirksamen Durchmessers, wenn sie möglich, zu einer nicht unerheblichen Steigerung der Drehmomentkapazität führen.

Es ist zwar in dem DT-Gbm 72 15 448 ein Gelenk mit von der Kugelform abweichendem Querschnitt aufweisende Drehmomentübertragungselementen dargestellt, jedoch die Berührung zwischen den tonnenförmigen Drehmomentübertragungselementen und den ebenen Fensterflächen des Käfigs führt ebenfalls zu einem Punktkontakt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gleichlaufdrehgelenk zu schaffen, bei dem die Schwachstelle, die durch den Punktkontakt zwischen Käfig und Wälzkörper hervorgerufen wird, vermieden wird. Dabei soll eine Steigerung der Drehmomentkapazität erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wälzkörper einen zylindrischen Bereich parallel zu den Fensterflächen und an dessen Stirnseite beidseitig anschließend konvexe Kugelkalottenbereiche mit einem gemeinsamen Mittelpunkt besitzen, der im Schnittpunkt des durch die halbe Länge des zylindrischen Bereichs verlaufenden Radius mit der Achse des zylindrischen Bereichs liegt.

Von Vorteil bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist, daß zwischen den Wälzkörpern und der zugeordneten Fensterfläche des Käfigs ein Linienkontakt vorhanden ist. Die vergrößerte Abstützung führt zu einer günstigeren Lastverteilung und damit höheren Belastungsfähigkeit des Gelenks, wobei weiterhin eine Abwälzbewegung der Drehmomentübertragungselemente vorhanden isi und durch die Durchmesservergrößerung zu einer zusätzlichen Erhöhung der Drehmomentkapazität führt.

Da die Kugelkalottenbereiche einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der des zylindrischen Bereichs, können auf gleichem Bauraum größere der Drehmomentübertragung dienende wirksame Durchmesser untergebracht werden. Dadurch wird zum einen die Drehmomentkapazität wesentlich erhöht und zum anderen auch die Lebensdauer eines solchen Gelenks.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vor-'esehen, daß zur Führung der Wälzkörper die Rillen 'υ,· Aufnahme der Wälzkörper nur in dem einen Geenkkörper .{im Querschnitt gesehen) aus einem der Länge des zylindrischen Bereichs des Wälzkörpers entsprechenden geraden Rillenbereich uno daran anschließenden den konvexen Kalottenbereich der der Wälzkörper entsprechenden konkaven Rillenbercichen und im anderen Gelenkkörper aus den konvexen Bereichen entsprechenden konkaven Rillenbereichen bestehen.

Des weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, daß zur Führung der Wälzkörper der zylindrische Bereich auch über zwei mit Rillen entsprechend seinem Durchmesser versehene Abstützplatten an den Fensterflächen des Käfigs geführt ist, wobei die Abstützplatten nur in radialer Richtung in bezug auf die Käfigachse bewegbar sind.

Für den Fall, daß Abstützplatten vorgesehen sind, wird sogar ein Flächenkontakt zwischen Käfig und Wälzkörper erreicht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein bahngesteuertes Gleichlaufdrehgelenk mit Wälzkörpern nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt A-A gemäß Fig. 1, F i g. 3 ein Detail von F i g. 2 im vergrößerten Maßstab,

F i g. 4 eine Detailansicht auf einen Wälzkörper mit Käfig, entsprechend F i g. 3,

F i g. 5 ein Detail von F i g. 2 im vergrößerten Maßstab entsprechend F i g. 3 und

F i g. 6 ein Detail entsprechend den F i g. 3 bis 5, jedoch mit zusätzlichen Abstützplatten.

Das dargestellte Gleichlaufdrehgelenk besteht im wesentlichen aus. dem äußeren Gelenkkörper 1, welcher in seinem hohlen Innenraum mit Rillen 2 versehen ist dem inneren Gelenkkörper 6, welcher in seiner Außenwand ebenfalls Rillen 5 aufweist, Wälzkörpern 4, welche in jeweils zwei einander gegenüberliegenden Rillen 2 und 5 aufgenommen sind, sowie einem Käfig 3, welcher die Wälzkörper 4 durch Fenster 11 führt. Die Kugelrillen 2 und 5 verlaufen schräg zur Achse des zugehörigen Gelenkkörpers, und zwar die Rillen 2 zum Gelenkkörper 1 und die Rillen 5 zum inne/en Gelenkkörper 6 parallel in einer Richtung oder abwechselnd geneigt. Die Rillen 2 des äußeren Gelenkkörpers kreuzen jedoch die Rillen 5 des inneren Gelenkkörpers 6 In der Zeichnung sind die Rillen 2 und 5 der besseren Übersicht halber in die Zeichenebene gedreht dargestellt. Der der Führung der Wälzkörper 4 dienende Käfig 3 besitzt bei einem Gelenk, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, um eine Verschiebemöglichkeit zu sichern, einen Abstand gegenüber der Außenkontur des inneren Gelenkkörpers 6 und ist mit seinem Außenumfang in dem hohlen innenraum des äußeren Gclenkkörpers 1 geführt. Der innere Gelenkkörper 6 weist eine Bohrung 7 mit einem Zahnprofil auf, in die eine Welle ',nicht dargestellt) hineingesteckt werden kann. Die Drehmomentübertragung zwischen äußerem Gelenkkörper und innerem Gelenkkörper erfolgt über die Wälzkörper 4. Die Wälzkörper 4 werden durch den besonderen Verlauf der Rillen 2 und 5 auf den halben Beugewinkel zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper 1 und 6 geführt.

Die Wälzkörper 4 bestehen aus einem zylindrischen Mittelabschnitt 9 und beidseitig daran anschließenden (an den Stirnseiten) konvexen Kugelkalottenbereichen 10. Die Längsachse Z-Z(F i g. 3) des zylindrischen Mittelabschnitts 9 verläuft tangential in gleicher Ebene zu dem die Mittelpunkte M aller Wälzkörper 4 enthaltenden Kreise (Rollkreise RK). Der Mittelpunkt M ist zugleich Mittelpunkt der Kugelkalottenbereiche 10 und liegt im Schnittpunkt der Längsachse Z-Z mit einem Radius R Jurch den Gelenkmittelpunkt und durch die halbe Länge des zylindrischen Mittelabschnitts 9. Wie insbesondere aus der F i g. 4 in Verbindung mit F i g. 5 ersichtlich, ist zwischen den Wälzkörpern 4 und den Fensterflächen 12 der Käfigfenster 11 ein Linienkontakt gegeben (Berührung zwischen einem Zylinder und einer Ebene). Bei einem Wälzkörper der dargestellten Ausbildung ist eine besondere Führung erforderlich. Hierzu ist die Rille 5 des inneren Gelenkkörpers 6 derart ausgebildet, daß sie einen ebenen Bereich 13 aufweist, an welchem sich beidseitig dem Durchmesser der Kugelkalottenbereiche 10 entsprechende bogenförmige Bereiche 14 anschließen. Die Kugelrille 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 ist dem Durchmesser der Kugelkalottenbereiche 10 entsprechend ausgebildet. Die Ausbildung der Wälzkörper 4 erfordert, daß eine der Rillen 2 oder 5 eine wie in den Zeichnungsfiguren bei der Rille 5 dargestelle Form aufzuweisen hat.

F i g. 6 zeigt in den Fenstern des Käfigs 3 angeordnete Abstützplatten 15, die mit entsprechend dem zylindrischen Teil 9 der Wälzkörper 4 versehenen Rille die Wälzkörper 4 abstützen. Zwischen Abstützplatte und Wälzkörper 4 kann in Umfangsrichtung und zwischen Käfig 3 und Abstützplatte 15 in radialer Richtung eine Bewegung stattfinden, wobei der Flächenkontakt immer erhalten bleibt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Geienkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Geienkkörper, 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 zur Drehmomentübertragung einen Wälzkörper aufnehmen und die Wälzkörper durch einen mit Fenstern, die sich in radialer Richtung öffnen, zur Aufnahme derselben versehenen, radial zwischen innerem und außerem Gelenkkörper angeordneten Käfig in einer Ebene, die den Winkel zwischen den Gelenkkörpern halbiert, rechtwinklig zur Achse des Käfigs gehalten sind und die Wälzkörper zwischen den parallel zu dieser Ebene verlaufenden Fensterflächen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (4) einen zylindrischen Bereich (9) parallel zu den Fensterflächen (12) und an dessen Stirnseite beidseitig anschließend konvexe Kugelkalottenbereiche (10) mit einem gemeinsamen Mittelpunkt (M) besitzen, der im Schnittpunkt des durch die halbe Länge des zylindrischen Bereichs verlaufenden Radius (R) mit der Achse (Z-Z) des zylindrischen Bereichs liegt.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Wälzkörper (4) die Rillen (2, 5) zur Aufnahme der Wälzkörper nur in dem einen Gelenkkörper (6 oder 1) im Querschnitt gesehen aus einem der Länge des zylindrischen Bereichs des Wälzkörpers entsprechenden geraden Rillenbereichs (13> und daran anschließenden, dem konvexen Kalottenbereich (10) der Wälzkörper entsprechenden konkaven Rillenbereich (14) und im anderen Gelenkkörper (1 oder 6) aus den konvexen Bereichen entsprechenden konkaven Rillenbereichen bestehen (F i g. 1 bis 6).

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Wälzkörper (4) der zylindrische Bereich (9) über zwei mit Rillen entsprechend seinem Durchmesser versehene Abstützplatten (15) an den Fensterflächen (12) des Käfigs (3) geführt ist, wobei die Abstützplatten nur in radialer Richtung in bezug auf die Käfigachse bewegbar sind.

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