DE2717936C3

DE2717936C3 - Gelenkwelle

Info

Publication number: DE2717936C3
Application number: DE2717936A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5206 Neunkirchen Krude
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Automotive GmbH
Priority date: 1977-04-22
Filing date: 1977-04-22
Publication date: 1979-12-20
Also published as: GB1599204A; FR2388163A1; CA1078200A; IT1102202B; FR2388163B1; DE2717936B2; IT7805177A0; JPS53132643A; BR7802027A; US4185476A; DE2717936A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Gelenk- so körper, 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 eine Kugel aufnehmen, welehe von einem zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten einteiligen, in seiner Achsrichtung mindestens eine Ausnehmung aufweisenden Käfig geführt sind.

Bei bekannten Gleichlaufdrehgelenken (z, B, US-PS 24 32 216) ist der Käfig mit Ausnehmungen versehen, die der Montage des inneren Gelenkkörpers in den Käfig dienen. Nachteilig ist bei dieser Ausbildung, daß die Kugeln aufgrund der speziellen Gestaltung der Käfigfenster sich in Umfangsrichtung kaum bewegen können, so daß aus diesem Grunde und der verwendeten Hebelsteuerung des Käfigs, das Gelenk nur sehr kleine Beugewinkel ausführen kann. Des weiteren ist eine Montage in dem äußeren Gelenkkörper nur gewährleistet, wenn dieser teilbar ausgebildet ist.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Gleichlaufdrehgelenk, dessen Kugeln durch die besondere Anordnung der Rillen in der Winkelhalbierenden Ebene gehalten werden und dessen innerer Gelenkkörper mit der zugehörigen Welle einteilig ausgebildet ist, den Käfig wirtschaftlich günstig aus einem Stück durch spanlose Formgebung aus Blech herzustellen, wobei eine einfache Montage des inneren Gelenkkörpers zusammen mit der Welle gewährleistet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß bei einem Gelenk, bei dem die Zentren der Kugeln und durch diese der Käfig durch den Verlauf der die Kugeln aufnehmenden Rillen des äußeren und inneren Gelenkkörpers in die Winkelhalbierende Ebene gesteuert werden, die Ausnehmungen des Käfigs über die Ebene, die die von dieser Stirnfläche entfernt liegende Kugelanlageflächeti der Käfigfenster enthält, hinaus bis in die Käfigfenster hinein verlaufen.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß der Käfig einteilig aus Blech spanlos hergestellt werden kann. Es können ohne Schwierigkeiten die Käfigfenster sowie die gesamte Kontur gestanzt werden. Im Anschluß hieran wird der Käfig zur endgültigen Form geformt. Durch die Anordnung der Ausnehmung bis in die Käfigfenster hinein wird eine Schwächung der Stege zwischen zwei benachbarten Käfigfenstern vermieden und bei einem Vier-Kugelgelenk erreicht daß der innere Gelenkkörper mit seinen zwei gegenüberliegenden von zwei benachbarten Kugelrillen gebildeten Stege unter Zuhilfenahme der Käfigfenster montiert werden kann.

Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, daß bei Verwendung eines ringförmigen Käfigs, die Ausnehmung; über die gesamte Breite des Käfigs verläuft. Hierbei kann der Käfig aus einem Blechstreifen hergestellt werden. Dieser Blechstreifen wird im ersten Arbeitsgang zur Herstellung der Käfigfenster gestanzt und anschließend als Ring zusammengerollt, so daß nach Auffederung des Käfigs eine über die gesamte Breite verlaufende Ausnehmung bleibt, die einer exakten Funktion des Gelenkes nicht nachteilig im Wege steht.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist bei einem Gleichlaufdrehgelenk, welches mit einem mit einer Außenfläche in der Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers aufgenommenen Käfig und einem in der Innenfläche des Käfigs mit einer Außenfläche angeordneten inneren Gelenkkörper versehen ist, vorgesehen, daß der inneren bzw. äußere Gelenkkörper mindestens zwei umfangsverteilte Stege besitzt, die radial und axial durch die Ausnehmungen des Käfigs hindurchverlaufen und in der jeweiligen zugeordneten Fläche des inneren bzw. iäußeren Gelenkkörpers und die weiteren Stege an der Innenfläche des Käfigs geführt sind.

Bei dieser Ausführung ist vorteilhaft, daß der Käfig ebenfalls auch Blech gestanzt und anschließend seine

endgültige Form durch eine spanlose Umformung erhält. Zwei benachbarte Käfigfenster sind in den zueinander zugewandten Seiten offen, wobei durch diese Ausnehmung zwei gegenüberliegende Stege direkt im äußeren Gelenkkörper geführt sind. Hierdurch ist der innere Gelenkkörper gegenüber dem äußeren Gelenkkörper axial fixiert, so daß vorteilhafterweise keine axialen Kräfte vom Käfig aufgenommen werden. Der Käfig braucht lediglich die Funktion zu erfüllen, daß durch ihn die Kugeln geführt werden. Die axiale Sicherung, die sonst üblicherweise ebenfalls durch den Käfig gewährleistet ist, wird durch die beiden Gelenkkörper selbst erfüllt.

Um eine leichte Montage zu gewährleisten, ist bei einem Gelenk mit einem einteilig geschlossenen Käfig, bei dem jeweils zwei gegenüberliegende Stege des inneren Gelenkkörpers einen unterschiedlichen Außendurchmesser besitzen, nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß die axiale Länge der Ausnehmung mindestens so groß ist, wie der kleinste Außendurchmesser zweier gegenüberliegender von zwei benachbarten Rillen, gebildete Stege des inneren Gelenkkörpers. Die Montage, bei dieser Ausführungsform erfolgt in einfachster Weise dadurch, daß die Welle des inneren Gelenkkörpers in der ersten Phase rechtwinkelig zur Rotationsachse geführt wird, wobei die im Außendurchmesser kleineren Stege, durch die Ausnehmung und die im Durchmesser größeren Stege, durch zwei benachbarten Käfigfenster in den Innenraum gelangen. Bei anschließender Drehung der Welle des inneren Gelenkkörpers um 90°, so daß die Mittelachse der Welle mit der Rotationsachse des Käfigs zur Deckung kommt, ist die Endstellung erreicht.

Des weiteren ist vorgesehen, um ein Einfädeln des inneren Gelenkkörpers nach einer weiteren Methode zu erreichen, daß die Breite der Käfigfenster mindestens so groß wie die Breite des inneren Gelenkkörpers im Bereich seiner Mittelachse ist.

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

F i g. 1 ein Gleichlaufdrehgelenk axial geschnitten mit einem Käfig, der aus Blech hergestellt ist,

F i g. 2 einen Schnitt des in F i g. 1 gezeigten Gelenkes gemäß der Linie 1-1,

F i g. 3 u. F i g. 4 einen Käfig des in F i g. 1 und 2 gezeigten Gelenkes als Einzelteil,

F i g. 5 ü. 6 einen inneren Gelenkkörper des in F i g. 1 und 2 gezeigten Gelenkes in Ansicht und im axialen Schnitt,

Fig.7 einen Schnitt der Fig. 1 entsprechend der Linie II, mit dem Unterschied, daß bei dieser Ausführungsform die Ausbildung des inneren Gelenkkörpers abgewandelt worden ist,

Fig.8 u. Fig.9 den inneren Gelenkkörper des in Fig.7 gezeigten Gelenkes in Ansicht und im axialen Schnitt,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenkes im axialen Schnitt, mit dem Käfig, aus Blech hergestellt,

Fig. 11 ein Gleichlaufdrehgelenk entsprechend der Fig. 10, entlang der Linie III—III. geschnitten,

F i g. 12 u. F i g. 13 jeweils den aus Blech hergestellten Käfig zusammen mit dem inneren Gelenkkörper, während der Montageposition,

Fig. 14 u. Fig. 15 ein Gleichlaufdrehgelenk mit Verschiebemöglichkeit zwischen innerem Gelenkkörper und äußerem Gelenkkorper,

Fig. 16 u, Fig. 17 einen Käfig entsprechend der Fig, 19und20,als Einzelteil,

Das in F i g. I und 2 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk besteht im wesentlichen aus dem äußeren Gelenkkorper t, in dessen Hohlraum 2 Rillen 3 angeordnet sind. Im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 ist des weiteren der innere Gelenkkörper 4 mit seiner kugeligen Außenfläche 5 geführt. Auf der kugeligen Außenfläche 5 des inneren Gelenkkörpers 4 sind eine der Anzahl der Rillen des äußeren Gelenkkörpers I entsprechende Anzahl von Rillen 6 angeordnet. Jeweils eine Rille 3 und eine Rille 6 des äußeren 1 und des inneren Gelenkkörpers 4 nehmen zur Drehmomentübertragung eine Kugel 7 auf, die in einem Käfig 8, der aus Blech hergestellt ist, gehalten sind. Die Kugeln 7 werden durch den speziellen Rillenverlauf und durch den sie haltenden Käfig 8 bei Abwinkelung des Gelenkes in der Winkelhalbierenden Ebene gehalten. Der Käfig 8 ist mit seiner Außenfläche an zwei diametral gegenüberliegenden lnne:viächen des Hohlraumes 2 des äußeren Gelenkkörpers ί angeordnet Diese Flächen 9 liegen zwischen jeweils zwei benachbarten Kugeln 7. Die beiden restlichen Innenflächen des äußeren Gelenkkörpers 1 haben einen kleineren DurchnH-sser als die ersten Innenflächen. Mit diesen im Durchmesser kleineren Innenflächen steht der äußere Gelenkkorper 1 direkt mit der kugeligen Außenfläche 5 des inneren Gelenkkörpers 4 in Berührung. Dadurch bedingt ist es an diesen Stellen nicht möglich, einen Käfig 9 anzuordnen. Darüber hinaus ist der innere Gelenkkorper 4 mit der zugehörigen Welle 10 einteilig hergestellt. Der äußere Gelenkkörper 1 weist an seinem geschlossenen Ende einen Achszapfen 11 zur Aufnahme einer Radnabe oder dergleichen auf. An seinem anderen Ende ist der äußere Gelenkkörper 1 mit einem Faltenbalg 12 zur Abdichtung des Innenraumes versehen.

In den F i g. 3 und 4 ist der in den F ϊ g. 1 ^ind 2 verwendete Käfig 8 dargestellt Dieser Käfig 8 wird als Blech gestanzt und anschließend geformt, so daß sich die in der F i g. 4 gezeigte Form ergibt. Der Käfig 8 ist an seinem hinteren Ende 13 geschlossen ausgebildet, damit eine genügende Stabilität erzeugt wird, denn er hat zur Aufnahme der vier Kugeln 7 lediglich zwei Stege 14. Es ergeben sich somit vier Fenster 15, deren jeweils vom Steg 14 abgewandtes Ende offen ist. Die Ausnehmung 16 des Käfigs 8 dient einerseits der Montage des inneren Gelenkkörpers 4 und andererseits dazu, daß der innere Gelenkkorper 4 direkt im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt werden kann. Durch diese Führung der beiden Gelenkkorper direkt gegeneinander ist es möglich, daß der Käfig 8 in axialer Richtung keine Kräfte aufzunehmen braucht. Es ist daher möglich, den Käfig 8 entsprechend der hier gezeigten Ausfüh-

y, rungsform zu gestalten, da dieser von axialen Kräften unabhängig konstruiert werden kann. Die Ausnehmung 16 verläuft bis in das hintere Ende 13 des Käfigs 8, damit der innere Gelenkkörper 4 zur Montage genügend Platz aufweist.

In den F i g. 5 und 6 ist der in den F i g, 1 und 2 verwendete innere Gelenkkorper 4 gezeigt. Er hat zur Aufnahme von vier Kugeln 7 über den Umfang verteilte Rillen 6. Der Außendurchmesser 17 des inneren Gelenkkörpers 4 ist jeweils gleichbleibend, d. h„

ö5 sämtliche gegenüberliegende Stege 18 weisen den gleichen Außendurchmesser auf. Der innere Gelenkkörper 4 ist mit der zugehörigen Welle 10 einteilig ausgebildet.

F i g. 7 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie l-l des in F i g. 1 gezeigten Gelenkes und ist im Prinzip wie in Fig. 2 dargestellt mit dem Unterschied, daß der äußere Gelenkkörper 1 einen Hohlraum 2 aufweist, dessen Durchmesser über dem gesamten Umfang konstant ist. Der innere Gelenkkörper 4 ist dagegen mit zwei diametral gegenüberliegenden Stegen 18 direkt im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 und mit seinen zwei übrigen Stegen 19 in der kugeligen Innenfläche des Käfigs 8 geführt. Der Käfig 8 hat ebenfalls die bereits in den F i g. 3 und 4 gezeigten zwei Stege 14 und ein hinteres geschlossenes Ende 13 (in dieser Figur nicht dargestellt). Die Kugeln 7 sind in einseitig offenen Fenstern 15 aufgenommen. Der Käfig 8 weist ebenfalls vier Fenster 15 auf. Auch bei dieser Ausführungsform braucht der Käfig 8 keine axialen Kräfte aufnehmen, denn diese werden durch den innerer. Gelsnkkcr^sr 4 durch die ^usBHirncnarbpitonden Führungsflächen aufgefangen.

Der Käfig ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem in den F i g. 3 und 4 gleich, jedoch ist die Außenfläche des in dieser F'igur dargestellten inneren Gelenkkörpers 4 wie aus den Fig.8 und 9 zu erkennen ist, unierschiedlich zu dem in den F i g. 5 und 6 dargestellten inneren Gelenkkörper 4. Der hier dargestellte innere Gelenkkörper 4 hat ebenfalls vier Rillen 6, in denen die der Drehmomentübertragung dienende Kugeln 7 aufgenommen werden. Die durch die Kugclrillen 6 gebildeten Stege 18 weisen verschiedene Außendurchmesser auf. Die Stege 18 mit dem Außendurchniesser 17 werden mit ihrer äußeren Mantelfläche 19 im kugeligen Hohlraum des Käfigs 8 geführt. Die Stege 18 mit dem Außendurchmesser 20 sind in dem Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt. Diese Stege mit dem größeren Außendurchmesser ragen durch die Ausnehmungen 16 des Käfigs 8 hindurch und stehen direkt mit dem inneren Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 in Berührung.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gleichlaufdrehgelenkes mit einem aus Blech hergestellten Käfigs 8 gezeigt. Dieses Gelenk ist im Prinzip wie das in der F i g. 1 gezeigte mit dem Unterschied, dab der Durchmesser des Hohlraumes 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 über den gesamten Umfang konstant ist und daß der Außendurchmesser des inneren Gelenkkörpers 4 ebenfalls über dem gesamten Umfange einen gleichen Außendurchmesser aufweist.

Die Fig. 11. die einen Schnitt entsprechend der Linie II-II der Fig. 10 darstellt, zeigt jedoch die unterschiedliche Gestaltung des Käfigs 8. Dieser Käfig 8 hat zur Aufnahme der Kugeln 7 vier über dem Umfang verteilte Fenster 15. Er weist eine ringförmige Form auf, wobei zur Bildung der Käfigfenster 15, drei Stege 14 vorgesehen sind, so daß zwei Fenster 15 geschlossen und die übrigen Fenster 15 auf dem dem Steg 14 abgewandten Ende offen sind und hierdurch eine Ausnehmung 16 bilden. Diese Ausnehmung 16 dient der Montage des inneren Gelenkkörpers 4, der wiederum mit seiner Welle 20 einteilig ausgebildet ist.

Die Fig. 12 und 13 zeigen die Montage des inneren Gelenkkörpers 4, einschließlich dessen Welle 10 in den Käfig 8. Nachdem der innere Gelenkkörper 4 mit zwei Stegen 18 durch die Ausnehmung 16 und die restlicher

ίο beiden Stege 18 durch die Käfigfenster 15 in der I lohlraum des Käfigs 8 eingeführt worden sind, wird die Welle 10 soweit verschwenkt, daß sie in eincrr Käfigfenster 15 zur Anlage kommt (siehe Fig. 12). Au< der in F i g. 12 gezeigten Position wird nun die Welle K wieder in die Ausnehmung 16 zurückbewegt. Durch Schwenken der Welle 10 senk-echt zur Zeichenebene und nach anschließender Drehung um 45" in Umfangsrichtung ist die Endposition erreicht worden. Dieser hier gezeigte Käfig 8 ist ebenfalls aus einem Blechstreifen wobei die Käfigfenster 15 bereits eingestanzt worden sind, gerollt und zu einem Käfig geformt werden.

In F i g. 14 und 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gleichlaufdrehgelenkes mit einem aus Blech hergestellten Käfig 8 gezeigt. Dieses Gelenk kann eine Verschiebung zwischen dem inneren Gelenkkörper A und dom äußeren Gelenkkörper 1 ausführen. Die Kugeln ⁷ werden durch den speziellen Rillenverlauf in die Winkelhalbierende Ebene gesteuert. Jeweils eine Rille 3 des äußeren Gelenkkörpers 1 und eine Rille 6 de;

JO inneren Geienkkörpers 4 kreuzen sich und nehmen eine der Drehmomentübertragung dienende Kugel 7 auf Der Käfig 8 wird bei diesem Ausführungsbeispie lediglich dazu verwendet, daß bei Abwickelung de; Gelenkes Kugeln, die auf dem Umfang ungünstig stehen, vor dem Herausfallen geschützt werden. De; Käfig 9 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, unc sein hinteres Ende 13 weist einen Abstand zum innerer Gelenkkörper 4 auf, damit die entsprechende Verschie bung, bei dem der Käfig den halben Verschiebewej mitläuft, ausführen kann.

Der in den Fig. 16 und 17 gezeigte Käfig 8 ist al; einzelteil entsprechend dein in ucn Fig. 13 unu 2( dargestellten Käfig gezeigt. Dieser Käfig 8 wird au: Blech gestanzt und anschließend, ähnlich wie der in der F i g. 3 und 4 gezeigte Käfig, geformt, so daß sich die ii der Fig. 8 gezeigte Form ergibt. Der Käfig 8 ist ai seinem hinteren Ende 13 geschlossen ausgebildet, dami eine genügende Stabilität erzeugt wird, denn er weis zur Aufnahme der vier Kugeln 7 lediglich zwei Stege 1' auf. Bei den sich somit ergebenden Fenstern *5 is jeweils die vom Steg 14 abgewandte Seite offen. Au: Fertigungsgründen ergibt sich bei diesem Käfig eini Ausnehmung 16. Diese Ausnehmung 16 verläuft bis ii das hintere Ende 13 des Käfigs 8.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

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 zur Drehmomentübertragung eine Kugel aufnehmen, welche von einem zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten einteiligen, in seiner Achsrichtung mindestens eine Ausnehmung aufweisenden Käfigs geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gelenk, bei dem die Zentren der Kugeln (7) und durch diese der Käfig (8) durch den Verlauf der die Kugeln (7) aufnehmenden Rillen (3,

6) des äußeren und inneren Gelenkkörpers (4, 1) in die winkelhsfbierende Ebene gesteuert werden, die Ausnehmungen (16) des Käfigs (8) über die Ebene, die die von dieser Stirnfläche entfernt liegende Kugelanlageflächen der Käfigfenster (15) enthält, hinaus bis in die Käfigfenster(15) hinein verlaufen.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines ringförmigen Käfigs (8) die Ausnehmung (16) über die gesamte Breite des Käfigs (8) verläuft

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, mit einem mit einer Außenfläche in der Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers aufgenommenen Käfig und einem in der Innenfläche otiS Käfigs mit einer Außenfläche angeordneten inneren Gelenkköprer, dadurch gekennzeichnet, daß de- innere bzw. äußere Gelenkkörper (1, 4) mindestens zwei umfangsverteilte Stege (14) hat, die radial und axial durch die Ausnehmungen (16) des Käfigs (8) hindurch verlaufen und in der jeweiligen zugeordneten Fläche (2,5) des äußeren bzw. inneren Gelcnkkörpers (4,1) und die weiteren Stege an der Innenfläche des Käfigs geführt sind.

4. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Ausnehmung (16) mindestens so groß ist, wie der kleinste Außendurchmesser (17, 20) zweier gegenüberliegender, von zwei benachbarten Rillen (6) gebildete Steg (14) des inneren Gelenkkörpers (4).

5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch I oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Käfigfenster (15) mindestens so groß wie die Breite des inneren Gelenkkörpers (4) im Bereich seiner Mittelachse ist.