DE3048709A1 - Constant velocity universal joint - has grinding relief section in base of each running groove in ball races - Google Patents

Constant velocity universal joint - has grinding relief section in base of each running groove in ball races

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DE3048709A1
DE3048709A1 DE19803048709 DE3048709A DE3048709A1 DE 3048709 A1 DE3048709 A1 DE 3048709A1 DE 19803048709 DE19803048709 DE 19803048709 DE 3048709 A DE3048709 A DE 3048709A DE 3048709 A1 DE3048709 A1 DE 3048709A1
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Hiroyoshi Aichi Kako
Seiho Kawakami
Toshiaki Toyota Yamamoto
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Toyota Motor Corp
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Abstract

The shaft joint has an outer and an inner ball race, connected to each shaft. The radii of curvature of the races have different centres. Each ball race has several ball grooves. Each groove in the outer (1) and/or the inner ball race (2) is shaped to be in rolling contact with the ball (5) at two points of the ball. A grinding relief section (8) is formed in the base of each groove.

Description

Gleichgang-Wellengelenk Synchronous universal joint

Beschreibung Die Erfinduncj bezieht sich auf ein Gleichgang-Wellengelenk. Description The invention relates to a constant velocity universal joint.

Ein Gleichgang-Wellengelenk ist eine Vorrichtung, die ein Drehmoment mit konstanter Winkelgeschwindigkeit von einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle übertragen kann, wobei sich die Achsen der beiden Wellen schneiden. Das charakteristische Merkmal des Gleichgang-Wellengelenks liegt darin, daß der maximale Auslenkwinkel aufgrund der konstruktiven Ausbildung des Wellengelenks groß ist.A constant velocity universal joint is a device that generates torque with constant angular velocity from a drive shaft to an output shaft can be transmitted, with the axes of the two shafts intersecting. The characteristic The feature of the constant velocity universal joint is that the maximum deflection angle due to the structural design of the universal joint is large.

Das Gleichqang-Wellengelenk besteht. aus einem Gelenkaußenteil bzw. äußeren Laufring, der mit mehreren Wälzrillen für Kugeln versehen ist, die in der inneren Umfangsfläche an deren einem axialen Ende ausgebildet sind, einem Gelenkinnenteil bzw. inneren Laufring, der mit mehreren Wälzrillen für Kugeln versehen ist, die in der äußeren Umfangsfläche am anderen axialen Ende ausgebildet sind, mehreren Kugeln, die in die Wälzrillen eingesetzt sind, und einem Käfig, der die Kugeln in bestimmten Stellungen hält. Die Mittelpunkte der in den Umfangsflächen der beiden Laufringe ausgebildeten Wälzrillen sind jeweils um eine gleiche Strecke in beiden Richtungen vom Drehmittelpunkt des Wellenyelenks versetzt, so daß die Drehung des Käfigs und der Kugeln so gesteuert ist, daß die Kugeln ständig in der Ebene der Winkelhalbierenden des Winkels gehalten werden, den die Antriebswelle und die Abtriebswelle einschließen, um Schwankungen der Drehzahl und des Drehmomentes zu verhindern.The equality universal joint exists. from an outer joint part or outer race, which is provided with several rolling grooves for balls that are in the inner circumferential surface are formed at one axial end, an inner joint part or inner race, which is provided with several rolling grooves for balls, the are formed in the outer peripheral surface at the other axial end, plural Bullets that are inserted into the rolling grooves, and a cage, which holds the balls in certain positions. The centers of the in the peripheral surfaces of the two races formed rolling grooves are each an equal distance offset in both directions from the center of rotation of the shaft joint so that the Rotation of the cage and the balls is controlled so that the balls are constantly in the Plane of the bisector of the angle held by the drive shaft and enclose the output shaft to accommodate fluctuations in speed and torque to prevent.

Jede Wälzrille hat einen Querschnitt, der nicht Teil eines Kreises ist, sondern Teil einer Ellipse ist, so daß die Kugeln die Wand jeder Wälzrille an zwei Punkten berührt. Diese zwei Kontaktstellen liegen auf der linken und der rechten Seite einer durch die jeweilige Kugel verlaufendenBezugs-bzw. Grundlinie. Die Größe des Kontaktbereiches zur Obertragung des Drehmomentes ist bestimmt durch das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius der Kontaktstelle der Ellipse und dem Radius der Kugel.Each rolling groove has a cross section that is not part of a circle but is part of an ellipse so that the balls hit the wall of each pitch groove touched at two points. These two contact points are on the left and the right side of a reference or reference point running through the respective ball. Baseline. The size of the contact area for the transmission of the torque is determined by the ratio between the radius of curvature of the point of contact of the ellipse and the Radius of the sphere.

Das Schleifen der Wälzrillen erfordert viel Zeit und Kosten, weil die Tiefe der Wälznut sich in Abhängigkeit von der Wälzposition der Kugel ändert, da der Mittelpunkt jeder Wälzrille vom Drehmittelpunkt des Wellengelenkes versetzt ist.The grinding of the rolling grooves takes a lot of time and money because the depth of the rolling groove changes depending on the rolling position of the ball, because the center of each rolling groove is offset from the center of rotation of the universal joint is.

Außerdem nimmt die Schnittkraft beim Schleifen zu, während das Schleifen zum Bodenbereich der Wälzrille fortschreitet.In addition, the cutting force increases during grinding while grinding advances to the bottom portion of the rolling groove.

Tatsächlich ist die Schnittkraft im Rillenboden einige zehnmal so groß wie die Schnittkraft beim Schleifen im Kugelkontaktbereich der Wälzrille, was häufig zu einem Festfressen beim Schleifen am Rillenboden führt.In fact, the cutting force in the bottom of the groove is a few tens of times as large as the cutting force when grinding in the ball contact area of the rolling groove, what often leads to seizure when grinding on the bottom of the groove.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, ein Gleichgang-Wellengelenk zu schaffen, bei dem es nicht während des Schleifens des Rillenbodens zum Festfressen kommt, wobei außerdem zu- gleich eine deutliche Verringerung der Schleifzeit sowie eine Verbesserung der Schmierung der Kugeln erreicht werden sollen.The main object of the invention is to provide a constant velocity universal joint without seizing while grinding the bottom of the groove comes, and also equal to a significant reduction in Grinding time and an improvement in the lubrication of the balls are to be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch gekennzeichnete Gleichgang-Wellengelenk gelöst.According to the invention, this object is characterized by what is defined in the patent claim Synchronous universal joint released.

Erfindungsgemäß ist jede Wälzrille für eine Kugel an ihrem Boden mit einem Schleifentlastungsabschnitt bzw. einer SchleifausnehmuncI versehen, so daß die Schnittkraftrate wesentlich verringert ist, damit die Schnittkraft kleiner ist.According to the invention, each rolling groove is for a ball on its bottom a loop relief section or a grinding recess provided so that the cutting force rate is significantly reduced so that the cutting force is smaller.

Infolgedessen ist es möglich, die Schleifzeit deutlich zu verkürzen und die Schleifgenauigkeit zu erhöhen und demzufolge Gleichgang-Wellengelenke mit verbesserter Qualität zu verringerten Kosten in großen Stückzahlen herzustellen.As a result, it is possible to shorten the grinding time significantly and to increase the grinding accuracy and consequently use constant velocity universal joints to produce improved quality at reduced cost in large numbers.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Schleifentlastungsabschnitt als Schmiermittelvorratsraum wirkt, so daß dadurch zu einer Verbesserung der Schmierung der Kugeln des Gleichgang-Wellengelenks beigetragen ist.Another advantage is that the loop relief section acts as a lubricant reservoir, so that this leads to an improvement in lubrication the balls of the constant velocity universal joint is contributed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch einen wesentlichen Abschnitt eines äußeren Laufrings; Figur 2 einen Schnitt durch einen wesentlichen Abschnitt eines inneren Laufrings; Figur 3 einen Schnitt durch einen wesentlichen Abschnitt eines Gleichgang-Wellengelenks; Figur 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer P1älzrille für eine Kugel, die in der inneren Um- fansfläche des äußeren Laufrings ausgebildet ist; Figur 5 eine Schnittdarstellung eines wesentlichen Abschnitts der Wälzrille während des Schleifens; und Figur 6 Kennlinien, die die Schnittkraftrate wiedergeben.An embodiment of the invention is shown in the drawings and is explained in more detail below. They show: FIG. 1 a section through one essential portion of an outer race; Figure 2 is a section through a essential portion of an inner race; Figure 3 is a section through a essential section of a constant velocity universal joint; Figure 4 is an enlarged Sectional view of a roller groove for a ball, which in the inner circumference fan area the outer race is formed; Figure 5 is a sectional view of an essential Portion of the rolling groove during grinding; and FIG. 6 characteristic curves showing the Display cutting force rate.

Die Figuren 1 und 2 zeigen im Schnitt einen äußeren Laufring 1, der auch als Gelenkaußenteil bezeichnet werden kann, bzw.Figures 1 and 2 show in section an outer race 1, the can also be referred to as the outer joint part, or

einen inneren Laufring 2, der auch als Gelenkinnenteil bezeichnet werden kann, eines Gleichgang-Wellengelenks. In jedem Laufring sind jeweils Wälzrillen 3 bzw. 4 entlang Bögen ausgebildet, deren Mittelpunkte E bzw. F bezüglich des Drehmittelpunktes 0 des Wellengelenks versetzt sind. Eine übermäßig hohe Schnittkraft beim Schleifen verursacht nicht nur schnellen Verschleiß der Schleifscheibe, sondern bringt auch das Problem mangelnder Gleichmäßigkeit der Schleifgenauigkeit mit sich. Dies hat zur folge, daß der glatte Wälzkontakt zwischen den Kugeln und den Wänden der Wälzrillen beeinträchtigt ist, und daß die Kugeln möglicherweise brechen, wenn sie starken Stoßbeanspruchungen ausgesetzt sind.an inner race 2, which is also referred to as the inner joint part can be a constant velocity universal joint. There are rolling grooves in each race 3 and 4 formed along arcs, the centers of which E and F with respect to the center of rotation 0 of the universal joint are offset. An excessively high cutting force when grinding Not only causes rapid wear of the grinding wheel, it also brings about the problem of lack of uniformity in grinding accuracy. this has as a result that the smooth rolling contact between the balls and the walls of the rolling grooves is compromised and that the balls may break if they are strong Are exposed to shock loads.

Figur 3 zeigt ein zusammengebautes Gleichgang-Wellenqelenk, das aus dem äußeren Laufring 1, Kugeln 5, einem Käfig 6 und dem inneren Laufring 2 besteht. Die Kugeln 5 rollen bzw.Figure 3 shows an assembled synchromesh shaft joint that consists of the outer race 1, balls 5, a cage 6 and the inner race 2 consists. The balls 5 roll or

walzen entlang den Wälzrillen 3 und 4, während sie an zwei Stellen in Wälzkontakt stehen, die einen Kontaktwinkel 2a um die Bezugslinie S der Kugel herum einschließen, wie dies in Figur 4 gezeigt ist.roll along the rolling grooves 3 and 4 while in two places are in rolling contact with a contact angle 2a around the reference line S of the ball around as shown in FIG.

Figur 5 zeigt in größerem Maßstab die Wälzrille 3 des äusseren Laufrings 1 während des Schleifens. Das Schleifen erfolgt mittels eines Schleifsteins 7 mit versetzter Krümmung.Figure 5 shows the rolling groove 3 of the outer race on a larger scale 1 while grinding. The grinding takes place by means of a grinding stone 7 with offset curvature.

In Figur 5 sind der Zurichtradius RG, die Zurichtversetzung OG und der Anstellwinkel Q des Schleii?steins 7 dargestellt.In Figure 5, the dressing radius RG, the dressing offset OG and the angle of incidence Q of the grinding stone 7 is shown.

Figur 6 zeigt die Schnittkraftrate beim Schleifvorgang, der in in Figur 5 gezeigter Weise durchgeführt wird. Die Schnittkraftrate wird durch folgende Gleichung angegeben: Bogenlänge der geschliffenen Schnittkraftrate = Wälzrille (mm) Flächeneinheit des Schleifsteins (mm2) Aus Figur 6 ist erkennbar, daß die Schnittkraftrate zunimmt, je mehr das Schleifen in Richtung zum Rillenboden fortschreitet. Die Kurve --- o --- o--- zeigt die Kennlinie, die sich ergibt, wenn das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius des Kugelkontaktbereiches und dem Radius der Kugel 103 % ist. Entsprechend ist die Trennlinie, die sich für den Wert des vorstehend erwähnten Verhältnisses von 104 t ergibt, durch die Kurve -x x- wiedergegeben, und ist die Kennlinie für den Wert des Verhältnisses von 106 %durch die Kurve --- . --- . ---wiedergegeben. Es isterkennbar, daß die Schnittkraftrate abnimmt, wein der Krümmungsradius im Verhältnis zum Kugelradius zunimmt, jedoch im Bereich des Rillenbodens immer noch beträchtlich hoch ist.FIG. 6 shows the cutting force rate during the grinding process, which is shown in in Figure 5 is carried out in the manner shown. The cutting force rate is given by the following Equation given: arc length of the ground cutting force rate = rolling groove (mm) Unit area of grindstone (mm2) It can be seen from Fig. 6 that the cutting force rate increases the more the grinding progresses towards the bottom of the groove. The curve --- o --- o --- shows the characteristic that results when the relationship between the radius of curvature of the ball contact area and the radius of the ball is 103%. Correspondingly is the dividing line that stands for the value of the above Ratio of 104 t results, represented by the curve -x x-, and is the Characteristic curve for the value of the ratio of 106% through the curve ---. ---. --- reproduced. It can be seen that the cutting force rate decreases as the radius of curvature in proportion increases towards the spherical radius, but still considerably in the area of the groove bottom is high.

Dieses Problem wird jedoch völlig durch die Erfindung überwunden, bei der, wie dies in Figur 4 gezeigt ist, am Boden der Wälzrille ein Schleifentlastungsabschnitt 8 bzw. eine Ausnehmung 8 ausgebildet ist, die nicht geschliffen zu werden braucht. Durch diesen Schleifentlastungsabschnitt ist derjenige Schleifbereich mit übermäßig hoher Schnittkraftrate beseitigt, so daß es möglich ist, die Schnittkraft zu verringern, um einerseits den Bearbeitungswirkungsgrad und andererseits die (,enaviiykeit der Wälzrille zu erhöhen, die durch das Schleifen fertigbearbeitet worden ist. Der Schleif- entlastungsabschnitt 8 wird durch plastisches Verformen oder durch maschinelLe Bearbeitung erzeugt.However, this problem is completely overcome by the invention, in which, as shown in Figure 4, a loop relief section at the bottom of the rolling groove 8 or a recess 8 is formed which does not need to be ground. Because of this loop relief section, that grinding area is excessive high cutting force rate eliminated so that it is possible to reduce the cutting force, on the one hand the processing efficiency and on the other hand the (, enaviiykeit of To increase the rolling groove that has been finished by grinding. The grinding relief section 8 is produced by plastic deformation or by machining.

Bei der Erfindung handelt es sich somit um ein Gleichgang-Wellengelenk mit einem inneren Laufring und einem äußeren Laufring, die mit Wellen verbunden sind, deren Achsen einander schneiden, wobei in jedem Laufring Wälzrillen für Kugeln ausgebildet sind. Jede Wälzrille ist so geformt, daß sie an zwei Stellen in Wälzkontakt mit der Kugel steht und weist in ihrem Bodenbereich einen Schleifentlastungsabschnitt auf. Aufgrund der Tatsache, daß dieser Schleifentlastungsabschnitt vorgesehen ist, ist die Schleifzeit wesentlich verringert und wird verhindert, daß es beim Schleifen zum Festfressen am Boden der Rille kommt, wobei außerdem die Schmierung der Kugeln verbessert ist, die in den Wälzrillen sitzen.The invention is thus a constant velocity universal joint with an inner race and an outer race connected to shafts are whose axes intersect, with rolling grooves for balls in each race are trained. Each rolling groove is shaped so that it is in rolling contact in two places stands with the ball and has a loop relief section in its bottom area on. Due to the fact that this loop relief section is provided, the grinding time is significantly reduced and it is prevented when grinding seizure occurs at the bottom of the groove, and also lubrication of the balls is improved, which sit in the pitch grooves.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand eines bestimmten Ausführungsbeispiels erläutert ist, stellt dieses nicht die einzig mögliche Ausführungsform dar und können zahlreiche Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Although the invention is based on a specific embodiment is explained, this is not the only possible embodiment and can Numerous changes and tweaks can be made to it without changing the framework to leave the invention.

Claims (1)

Patentanspruch Gleichgang-Wellengelenk mit einem äußeren Laufring und einem inneren Laufring, die mit Wellen verbunden sind, deren Achsen sich schneiden, wobei in jedem der Laufringe mehrere Wälzrillen für Kugeln ausgebildet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß jede der im äußeren Laufring (1) und/oder im inneren Laufring (2) ausgebildeten Wälzrillen (3, 4) für Kugeln (5) eine solche Form hat, daß sie mit der jeweiligen Kugel an zwei Punkten derselben in wälzkontakt steht und das an ihrem Boden ein Schleifentlistuncjsabschnitt (8) ausgebildet ist. Patent claim constant velocity universal joint with an outer race and an inner race that are connected to shafts whose axes intersect, wherein a plurality of rolling grooves for balls are formed in each of the races, thereby it is not noted that each of the in the outer race (1) and / or in the inner Running ring (2) formed rolling grooves (3, 4) for balls (5) has such a shape, that it is in rolling contact with the respective ball at two points thereof and that a loop index section (8) is formed at its bottom.
DE19803048709 1980-09-19 1980-12-23 Constant velocity universal joint - has grinding relief section in base of each running groove in ball races Ceased DE3048709A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3508487A1 (en) * 1984-03-12 1985-09-12 GKN Automotive Components Inc., Southfield, Mich. METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-PRECISION BALL ROLLERS, IN PARTICULAR FOR CONJECTING ROTATIONAL JOINTS

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3508487A1 (en) * 1984-03-12 1985-09-12 GKN Automotive Components Inc., Southfield, Mich. METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-PRECISION BALL ROLLERS, IN PARTICULAR FOR CONJECTING ROTATIONAL JOINTS

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