DE2837301B2

DE2837301B2 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE2837301B2
Application number: DE2837301A
Authority: DE
Inventors: Sobhy Labib Dipl.-Ing. 5210 Troisdorf Girgius
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1978-08-26
Filing date: 1978-08-26
Publication date: 1982-06-24
Also published as: IT1120680B; DE2837301C3; DE2837301A1; GB2034001A; US4325232A; JPS5530581A; ES482388A1; IT7905196A0; FR2434303A1; BR7905015A; CA1109282A; IT7907027V0; JPS6225885B2; GB2034001B; FR2434303B1

Description

a) die Anlagefläche (17) eine Abschrägungsfläche (19) besitzt, die von der Außenfläche (18) des Käfigs (10) ausgeht und die Zentren (23) der Kugeln (13) enthaltende Ebene (14) in Richtung auf den Gelenkmittelpunkt (26) hin unter einem Winkel (ac) schneidet,

b) der Winkel («) etwa dem Winkel (ß) entspricht, der gebildet wird im Schnittpunkt der Lote von

1. dem Kugelmittelpunkt (24) bei maximal größter radialer Auslenkung der Kugel (13) auf die Schnittlinie zwischen Abschrägungsfläche (19) und Anlagefläche (17) und

2. dem Kugelmittelpunkt (25) bei einer radialen Auslenkung, die größenmäßig der Mindeststärke des Käfigs (10) entspricht auf die Schnittlinie zwischen Abschrägungsfläche (19) und Anlagefläche (17).

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, mit einem Käfig, der mit seiner Außenkugelfläche im äußeren Gelenkkörper und seiner Hohlkugelfläche auf dem inneren Gelenkkörper geführt ist und bei dem die Mittelpunkte von Außenkugel und Hohlkugel auf verschiedenen Seiten der die Zentren der Kugeln enthaltenden Ebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungsfläche (19) auf der Begrenzungsfläche des Fensters (15) des Käfigs (10) angeordnet sind, die die kleinste Wandstärke aufweist.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Begrenzungsfläche (21) ebenfalls eine Abschrägungsfläche (22) besitzt, die von der Innenseite des Käfigs (10) ausgeht und die Zentren (23) der Kugeln (13) enthaltenden Ebene (14) in Richtung von Gelenkmittelpunkt (26) fort unter dem Winkel (γ) schneidet, der in seiner Größe dem Winkel (λ) gleicht.

4. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, mit Rillen, die in Meridianebenen verlaufen und wobei sich jeweils eine Rille des äußeren und inneren Gelenkkörpers derart kreuzen, daß sie zu einer Seite eine maulförmige öffnung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungsfläche (19) den Anlageflächen (17) der öffnung des Käfigs (10)

zugeordnet sind, die der maulförmigen Erweiterung der Rillen (4,7) zugewandt ist

5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, wobei jeweils zwei benachbarte Rillen des äußeren Gelenkkörpers V-förmig zueinander verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungsflächen (19) den Anlageflächen (17) der Fenster (15) des Käfigs (10) zugeordnet sind, die der Seite, an denen die Rille (4) des äußeren Gelenkkörpers (1) den größten Abstand zueinander einnehmen, zugewandt sind.

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 einer 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 in Fenstern eines zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfigs geführt sind und deren Zentren in einer Ebene liegen, welche den Winkel zwischen den Achsen des inneren und äußeren Gelenkkörp-irs halbiert, und daß jedes Fenster zur Aufnahme einer Kugel zwei parallel im Abstand zu der die Zentren der Kugeln enthaltenden Ebene verlaufende Begrenzungsflächen besitzt, von denen eine unter Drehmomentbelastung als Anlagefläche für die Kugel dient.

Es sind bereits Gelenke bekannt (z. B. US-PS 19 75 758), bei denen ein Käfig verwendet wird, der mit Fenstern versehen ist. die auf der dem äußeren Gelenkkörper zugewandten Außenfläche mit Abschrägungen versehen sind, die jedoch für die Funktion des Gelenkes unerheblich sind. Eine derartige Anfasung der Käfigfenster dient lediglich dazu, um während des Betriebes Aufwerfungen an der Kante durch die Kugeln zu verhindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dagegen, bei einem Gleichlaufdrehgelenk die Wandstärke des Käfigs auf ein Minimum herabzusetzen, wobei jedoch der Kontakt zwischen Kugel und Käfigfensterfläche auch bei max. größter radialer Auslenkung der Kugel und bei maximalem Beugewinkel erhalten bleibt und daß bei dieser Position die Rückführung der Kugeln gewährleistet ist, ohne daß ein Klemmen der Kugeln zwischen der Käfigkante und dem äußeren Gelenkkörper auftritt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß

a) die Aniagefläche eine Abschrägungsfläche besitzt, die von der Außenfläche des Käfigs ausgeht und die Zentren der Kugeln enthaltende Ebene in Richtung auf den Gelenkmittelpunkt hin unter einem Winkel Oi schneidet,

b) der Winkel λ etwa dem Winkel β entspricht, der gebildet wird im Schnittpunkt der Lote von

1. dem Kugelmittelpunkt bei maximal größter radialer Auslenkung der Kugel auf die Schnittlinie zwischen Abschrägungsfläche und

Anlagefläche und

2. dem Kugelmittelpunkt bei einer radialen Auslenkung, die größenmäßig der Mindest-

stärke des Käfigs entspricht auf die Schnittlinie zwischen Abschrägungsfläche und Anlagefläche.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorte'i, daß die Wandstärke des Käfigs, ohne Rücksicht auf die Anlagefläche, die der Kugel zur Verfügung stehen muß, bemessen werden kann. Es wird demnach der KaHg mit seiner Wandstärke nur so ausgelegt, wie es die Belastungserfordernisse verlangen.

Darüber hinaus ist von Vorteil, daß die Kantenbeiastung des Kaligs durch die Kugeln entfällt, so daß es nicht zu den schädlichen Aufwerfungen an dieser Kante kommt, wodurch die Gefahr des Klemmens des Käfigs im äußeren Gelenkkörper unnötig vergrößert wird. Auch bei dieser äußersten radialen Auslenkung der Kugeln werden diese über die Abschrägungsfläche ohne weiteres wieder in ihre normale Position gebracht, so daß auch hier nicht mit einer Verfälschung der kinematischen Bedingungen des Gelenkes gerechnet werden muß.

Vorteilhaft ist des weiteren, daß bei der Bemessung der Abschrägungsfläche die radiale Auslenkung der Kugel unter Drehmomentbelastung sowie unter maximaler Beugung des Gelenkes berücksichtigt wird und der Winkel dieser Abschrägungsfläche entsprechend gewählt wird, daß die Kugeln in jeder Lage einen ständigen Kontakt mit den Fensterflächen des Käfigs besitzen.

Bei Gelenken, deren Kugelrillen achsparallel verlaufen, ist zur Steuerung der Kugeln in die Winkelhalbierende Ebene ein Käfig notwendig, der diese Steuerung übernimmt, da die Kugelrillen selbst nicht in der Lage hierzu sind. Es ist deshalb bei Gelenken mit einem Käfig, der mit seiner Außenkugelfläche im äußeren Gelenkkörper und seiner Hohlkugelfläche auch dem inneren Gelenkkörper geführt ist und bei dem die Mittelpunkte von Außenkugel und Hohlkugel auf verschiedenen Seiten der die Zentren der Kugeln enthaltenden Ebene angeordnet sind nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß die Abschrägungsfläche auf der Begrenzungsfläche des Fensters des Käfigs angeordnet sind, die die kleinste Wandstärke aufweist.

Zusätzlich kann bei Gelenken mit achsparallelen Kugelrillen vorgesehen werden, daß die zweite Begrenzungsfläche ebenfalls eine Abschrägungfläche besitzt, die von der Innenseite des Käfigs ausgeht und die Zentren der Kugeln enthaltenden Ebene in Richtung von Gelenkmitte'punkt fort unter dem Winkel γ schneidet, der in seiner Größe dem Winkel λ gleicht.

Bei Gelenken mit Rillen, die in Meridianebenen verlaufen und wobei sich jeweils eine Rille des äußeren und inneren Gelenkkörpers derart kreuzen, daß sie zu einer Seite eine maulförmige Öffnung bilden, ist vorgesehen, daß die Abschrägungsflächen den Anlageflächen des Käfigs zugeordnet sind, die der maulfömigen Erweiterung der Rillen zugewandt ist.

Darüber hinaus ist bei Gelenken, bei denen jeweils zwei benachbarte Rillen des äußeren Gelenkkörpers V-förmig zueinander verlaufen, vorgesehen, daß durch die Abschrägungsflächen den Anlageflächen der Fenster des Käfigs zugeordnet sind, die der Seite, an denen die Rille des äußeren Gelenkkörpers den größten Abstand zueinander einnehmen, zugewandt sind.

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

Es zeigt

Fig. 1 ein Gelenk im SchniH dargestellt, bei dem ein Käfig auf einer speziellen Steuereinrichtung geführt wird,

F i g. 2 ein Gelenk im Prinzip wie in F i g. 1, im Schnitt dargestellt, mit einem Käfig, der direkt auf dem inneren Gelenkteil geführt wird,

F i g. 3 eine Einzelheit des in f i g. 1 dargestellten Gelenkes,

F i g. 4 eine Einzelheit entsprechend dem in F i g. 2 dargestellten Gelenk,

F i g. 5 ein Gelenk mit sich maulförmig erweiternden Kugelrillen im Schnitt dargestellt,

Fig.6 ein Gelenk mit Verschiebemöglichkeit und sich kreuzenden Kugelrillen im Schnitt dargestellt,

F i g. 7 eine Einzelheit entsprechend dem in F i g. 5 dargestellten Gelenk,

F i g. 8 eine Einzelheit entsprechend dem in F i g. 6 dargestellten Gelenk,

Fig.9 einen Käfig entsprechend des in Fig.6 dargestellten Gelenkes in Abwicklung.

Das in F i g. 1 dargestellte Festgelenk besteht im wesentlichen aus einem äußeren Gelenkkörper 1, welcher einen Hohlraum 2 besitzt Umfangsverteilt über die Innenwand des Hohlraumes 2 sind parallel zur Drehachse drei verlaufende Rillen 4 eingearbeitet. Im Hohlraum 2 ist der innere Gelenkkörper 5 angeordnet; dessen Außenfläche Längsrillen 7 aufweist Innerer Gelenkkörper 5 und Antriebswelle 8 sind aus einem Teil hergestellt. Auf der Kugelfläche 6 eines als separates Bauteil auf dem inneren Gelenkkörper 5 angeordneten Steuerkörper 9 ist ein Käfig 10 mit einer in seinem Innenraum vorgesehenen Hohlkugelfläche geführt. Die Mittelpunkte 11 und 12 von Hohlkugelfläche und Außenkugelfläche des Käfigs 10 sind auf verschiedenen Seiten der die Drehmomentübertragungselemente 13 enthaltenden Ebene 14 angeordnet.

Der Käfig 10 weist ferner über seinem Umfang verteilte Fenster 15 auf, in denen die der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln 13 gehalten sind, welche des weiteren in zwei sich gegenüberliegenden Rillen 4 und 7 des äußeren Gelenkkörpers 1 und inneren Gelenkkörpers 5 aufgenommen sind. Zur Abdichtung des Hohlraumes 2 dient der Faltenbalg 16.

Die Fenster 15 des Käfigs 10 besitzen vier seitliche Flächen, von denen die beiden in axialer Richtung angeordneten als Begrenzungsflächen für die Kugeln 13 dienen. Unter Betriebsbedingungen wird die Kugel 13 mit Drehmoment beaufschlagt und legt sich an die Anlagefläche 17 des Käfigs 10 an. Im Anschluß an die Anlagefläche 17 ist zur Außenfläche 18 des Käfigs 10 hin eine Abschrägungsfläche 19 vorgesehen. Die Anlagefläche 17 und die Abschrägungsfläche 19 befinden sich an der Seite des Fensters 15 des Käfigs 10, an dem dieser seine geringste Wandstärke besitzt.

In F i g. 2 ist ebenfalls ein Festgelenk dargestellt, welches aus dem äußeren Gelenkkörper 1 besteht und einen kugeligen Hohlraum 2 besitzt. Umfangsverteilt über die Innenwand des Hohlraums 2 sind parallel zur Drehachse 3 verlaufende Rillen 4 eingearbeitet. Im Hohlraum 2 ist der innere Gelenkkörper 5 angeordnet, dessen Außenfläche kugelig (Kugelfläche 20) ausgebildet ist und Längsrillen 7 aufweis*. Auf der Kugelfläche 20 ist ein Käfig 10 mit einer in seinem Innenraum vorgesehenen Hohlkugelfläche geführt. Der Käfig 10 besitzt eine Außenfläche, die ebenfalls kugelig ausgebildet ^¹.. Darüber hinaus sind die Mittelpunkte 11 und 12 von Außenkugel 18 und der inneren Hohlkugelfläche des Käfigs 10 auf verschiedenen Seiten der die Drehmomentübertragungselemente 13 enthaltenden

Ebene 14 angeordnet. Der Käfig 10 weist ferner über seinen Umfang verteilte Fenster 15 auf, in denen die der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln 13 gehalten sind, welche des weiteren in zwei sich gegenüberliegenden Rillen 4, 7 des äußeren Gelenkkörpers 1 und inneren Gelenkkörpers 5 aufgenommen sind.

Auch dieses Ausführungsbeispiel besitzt an der mit der geringeren Wandstärke ausgebildeten Käfigseite eine Anlagefläche 17, die in eine Abschrägungsfläche 19 übergeht. Ferner weist dieses Ausführungsbeispiel, an der der Anlagefläche 17 gegenüberliegenden Anlagefläche 21, eine weitere auf den Gelenkhohlraum 2 zu verlaufende Abschrägungsfläche 22.

In der Fig.3 ist eine Einzelheit der Fig. 1 im vergrößertem Maßstab dargestellt. Es handelt sich hierbei um einen Teil des Käfigs 10, in dessen Fenster 15 eine Kugel 13 aufgenommen ist. Die Seite mit der geringeren Wandstärke des Käfigs 10 besitzt eine Anlagefläche 17, die zur Außenfläche 18 des Käfigs hin eine Abschrägungsfläche 19 aufweist. Diese Abschrägungsfläche 19 verläuft zur Anlagefläche 17 unter einem Winkel α, der in etwa dem Winkel β entspricht. Der Winkel β ergibt sich im Schnittpunkt der Lote aus den Punkten 24 und 25 auf die Schnittlinie der Flächen 17 und 19, Punkt 24 stellt dabei den Punkt dar, den der Kugelmittelpunkt 23 bei größter radialer Auslenkung während der Beugung des Gelenkes einnimmt, Punkt 25 hingegen ist jener Punkt, den der Kugelmittelpunkt 23 bei einer radialen Auslenkung einnimmt, die der Käfigmindeststärke entspricht.

In F i g. 4 dagegen ist im Prinzip eine der F i g. 2 gleichende Darstellung gezeigt mit identischen Winkeln ix und ß, jedoch zusätzlich zu der in F i g. 2 dargestellten Fläche des Fensters, befindet sich eine Anlagefläche 21 auf der der Anlagefläche 17 entgegengesetzten Seite, die zum Gelenkmittelpunkt 26 hin eine weitere Abschrägungsfläche 22 besitzt, die unter dem Winkel γ verläuft.

In Fig. 5 ist ein weiteres Festgelenk dargestellt, bestehend aus dem äußeren Gelenkkörper 1, welcher in seinem hohlen Innenraum 2 mit Rillen 4 versehen ist. dem inneren Gelenkkörper 5, welcher in seiner Außenwand ebenfalls Rillen 7 aufweist Wälzkörper 13, welche in jeweils zwei einander gegenüberliegenden Rillen 4, 7 aufgenommen sind, sowie einem Käfig 10, welche die Kugeln 13 durch die Fenster 15 führt. Die Kugelrillen 4, 7 verlaufen in Meridianebenen in bezug auf die jeweilige Achse des zugehörigen Gelenkkörpers, jeweils eine Rille 4 und eine Rille 7 des äußeren Gelenkkörpers 1 bzw. des inneren Gelenkkörpers 5 bilden eine maulförmige öffnung zur Steuerung der Kugeln 13 in die die Kugelmittelpunkte enthaltenden Ebene 14. Der der Halterung der Kugeln 13 dienende kugelschalenförmige Käfig 10 ist bei einem Festgelenk, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, mit seinem inneren Hohlraum auf der Außenfläche 20 des inneren Gelenkkörpers 5 und mit seines- Außenfläche 18 im kugeligen Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt.

Die Kugeln 13 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel an einer Anlagefläche 17 abgestützt, die zur KäfigauBenfläche IS hin in eine Abschrägungsfläche 19 äbergeht. Diese Anlagefläche 17 sowie die Abschrägungsfläche 19 befinden sich auf der Seite des Käfigs, die der größten maulförmigen Erweiterung zweier Rillen 4,7 zugewandt ist-

Das in Fi g. 6 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk west eine relative Ver5chiebemog0chkeit_zwischen dem äußeren Gelenkkörper 1 und dem inneren Gelenkkörper 5 auf. Der äußere Gelenkkörper 1 besitzt eine zylindrische Bohrung 27, in der der innere Gelenkkörper 5 angeordnet ist. In den Rillen 4 und 7 des inneren und äußeren Gelenkkörpers 1, 5 sind die Kugeln 13 aufgenommen. Der Käfig 10 besitzt zur Aufnahme der Kugeln 13 Fenster 15.

Die Rillen 4 und 7 des inneren und äußeren Gelenkkörpers 1 und 5 verlaufen schräg in bezug auf die

ίο Achse des zugehörigen Gelenkkörpers, wobei sich zwei gegenüberliegende Rillen 4 und 7 des äußeren und inneren Gelenkkörpers 1 und 5 kreuzen. Der Käfig 10 ist auf seiner Außenseite 18 kugelig ausgebildet und in der Bohrung 27 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt. Auf

is seiner Innenfläche ist der Käfig 10 ebenfalls kugelig ausgebildet, und weist jedoch einen Abstand zur Außenseite 20 des inneren Gelenkkörpers 5 auf, um eine Verschiebung des inneren Gelenkkörpers 5 gegenüberdem äußeren Gelenkkörper 1 zu gewährleisten. Die sich kreuzenden Rillen 4 und 7 und der Käfig 10 sorgen dafür, daß die Kugeln 13 in die Ebene 14 (homokinetische Ebene) geführt werden, welche den Winkel zwischen den Achsen des inneren und äußeren Gelenkkörpers 1 und 5 halbiert.

Die Käfigfenster 15 weisen ebenfalls wie die vorhergehenden Beispiele jeweils eine Anlagefläche 17 sowie eine Abschrägungsfläche 19 auf.

In F i g. 7 ist eine Einzelheit der F i g. 5 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Es sind die Rillen 4 des äußeren Gelenkkörpers 1 und die Rillen 7 des inneren Gelenkkörpers 5 vereinfacht gezeichnet Die Kugel 13 ist in einem Fenster 15 des Käfigs 10 gehalten, wobei die Anlagefläche 17 mit der Abschrägungsfläche 19 auf der Seite angeordnet ist, an der die Rillen 4, 7 den größten maulförmigen Querschnitt aufweisen. Die Abschrägungsfläche 19 verläuft unter einem Winkel λ, der im Prinzip dem in den F i g. 3 und 4 bereits dargestellten Winkel <x entspricht

In F i g. 8 ist eine Einzelheit der F i g. 6 in vergrößertem Maßstab dargestellt bei der eine Kugel 13 im Fenster 15 des Käfigs 10 aufgenommen ist, wobei wiederum die Rillen 4 des äußeren Gelenkkörpers 1 und 7 des inneren Gelenkkörpers 5 vereinfacht dargestellt wurden. Das Fenster 15 des Käfigs 10 zeigt auch in diesem Ausführungsbeispiel eine Anlagefläche 17, die unter einem Schrägungswinkel α in die Abschrägungsfläche 19 übergeht Im Prinzip unterscheidet sich diese Figur nicht von der F i g. 7.
F i g. 9 zeigt einen Käfig 10 in Abwicklung, welcher

so insgesamt sechs Käfigfenster 15 besitzt in denen die Kugeln 13 aufgenommen sind. Die Rillen 7 des inneren Gelenkkörpers 5 sind gestrichelt dargestellt wobei jeweils zwei benachbarte Rillen schräg zur jeweiligen Mittelachse des jeweiligen Gelenkkörpers verlaufen, und zwar jeweils mit gleichem Neigungswinkel verlaufen zwei benachbarte Rillen 7 mit geändertem Vorzeichen abwechselnd schräg zueinander. Die Abschrägungsflächen 19 sind ebenfalls bei jeder benachbarten Anlagefläche auf verschiedenen Seiten des Fensters 15 des Käfigs 10 angeordnet. Diese Ausführung wird vorzugsweise dort angewendet, wo die Drehrichtung während des Betriebes überwiegend in einer Richtung erfolgt Bei Gelenken dieser Art, deren Drehrichtung häufig wechselt, können die Abschrägungsflächea 19 auf beiden Seiten in amier Richtung gesehen, angeordnet werden, da dann die Kageto 13 nnter Drenmomentbeiastang ständig ihre Anlagefläche wechseln.

Hierzu 7 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 einer 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 in Fenstern eines zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfigs geführt sind und deren Zentren in einer Ebene liegen, welche den Winkel zwischen den Achsen des inneren und äußeren Gelenkkörpers halbiert, und daß jedes Fenster zur Aufnahme einer Kugel zwei parallel im Abstand zu der die Zentren der Kugeln enthaltenden Ebene verlaufende Begrenzungsflächen besitzt, von denen eine unter Drehmomentbelastung als Anlagefläche für die Kugel dient, dadurch gekennzeichnet, daß