DE3244196A1

DE3244196A1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE3244196A1
Application number: DE19823244196
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Schöneberger; Hans-Heinrich Dipl.-Ing. 6458 Rodenbach Welschof
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1984-05-30
Also published as: IT8305208A0; DE3244196C2; US4698047A; GB8331986D0; IT8307058V0; GB2131123A; GB2131123B; JPS59106724A; FR2536807B1; FR2536807A1; BR8306010A; IT1195445B; JPH0260892B2

Description

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L0063.000 - Hw/He _ Lf- Soite-

GLEICHLAUFDREHGELENK

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk, bestehend aus einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenfläche Laufbahnen in umfangsverteilten, die Rotationsachse des zugehörigen Gelenkkörpers enthaltenden Ebenen verlaufend angeordnet sind, einem inneren Gelenkkörper, in dessen Außenfläche zu den Laufbahnen im äußeren Gelenkkörper korrespondierend Laufbahnen angeordnet sind, einem zwischen äußerem und innerem Gelenkkörper angeordneten hohlen Käfig, der bevorzugt gegenüber dem äußeren Gelenkkörper mit seiner kugeligen Außenfläche in einer kugeligen Innenfläche zwischen jeweils zwei benachbarten Laufbahnen des äußeren Gelenkkörpers und durch eine kugelige Innenfläche auf einer kugeligen Außenfläche zwischen jeweils zwei benachbarten Laufbahnen des inneren Gelenkkörper geführt ist, und bei dem der Käfig im Bereich

der Laufbahnen Öffnungen in Form von Fenstern aufweist, in denen bevorzugt je ein Wälzkörper, insbesondere eine Kugel, die jeweils in den korrespondierenden Laufbahnen von innerem

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L0063.000 - Hw/He ^

und äußerem Gelenkkörper geführt ist, aufgenommen ist, und bei dem die Laufbahnen in innerem und äußerem Gelenkkörper gekrümmt verlaufen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Gelenke mit Laufbahnen zu versehen, welche aus Bahnteilen unterschiedlichen Verlaufs zusammengesetzt sind, um eine Hinterschnittfreiheit zu erzeugen. Gleichzeitig wurde auch vorgeschlagen, dies durch eine Kreisbahn zu erreichen, deren Mittelpunkt in der Ebene des größten Öffnungsquerschnittes liegt (DE-PS 22 52 827).

Kreisförmige Bahnen, mit denen eine Hinterschnittfreiheit, aber auch ein größerer Beugewinkel erzielt werden kann, sind jedoch mit erheblichen Nachteilen für die Steuerung der Drehmomentübertragungselemente in die Winkelhalbierende Ebene behaftet. Darüber hinaus sind oft Maßnahmen erforderlich, um zu verhindern, daß die Kugeln zur Drehmomentübertragung nicht aus den zugehörigen Führungsflächen des Käfigs bei größerem Beugewinkel austreten.

Zusammengesetzte Bahnverläufe können so ausgelegt werden, daß sie eine bessere Steuerungsfunktion ergeben, sind jedoch in Hinsicht auf die sonstigen Funktionen des Gelenkes nachteilig. So führen die Bereiche der Verlaufsänderung zu Geräuschen, welche durch die Schwierigkeiten, solche Formen herzustellen, noch unterstützt werden. Ferner führen die Ungenauigkeiten auch noch, zu einer unterschiedlichen Lastverteilung auf die Drehmomentübertragungselemente und damit gegebenenfalls zur örtlichen Überlastung und vorzeitigem Ausfall des Gelenkes.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer Bahnform vorzuschlagen,

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welche eine Vergrößerung des maximalen Beugewinkels ohne nachteiligen Einfluß auf die- Steuerungsfunktionen, das Laufverhalten und die Führung der Drehmomentübertragungselemente in radialer Richtung erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Laufbahnen, insbesondere deren Bahngrund oder die Kontaktbahn der Wälzkörper in der Laufbahn, eine Nachbildung der Bahnkurve der Mittelpunkte der Wälzkörper über den Abwinkelungsbereich des Gelenkes darstellen, welche ausgehend von dem Punkt, in dem der Bahngrund einer Laufbahn zur Rotationsachse des zugehörigen Gelenkkörpers seinen größten Abstand aufweist, so verläuft, daß der Schnittwinkel zwischen der Tangente an die Bahnkurve mit der Rotationsachse des zugehörigen Gelenkkörpers über deren Verlauf stetig wächst.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß auch eine spanende Herstellung der Bahnen keinen negativen Einfluß auf die Qualität des Gelenkes, insbesondere dessen Übertragungsfähigkeit und Laufverhalten bzw. Geräuschbildung hat. Auf der anderen Seite gewährleistet der Bahnverlauf auch eine Herstellung durch spanlose Präzisionsumformung. Ferner ist die Erreichung größerer Beugewinkel bei verbesserter Steuerung der Drehmomentübertragungselemente von Vorteil.

Als stetige Bahnkurven kommen nach der Erfindung bevorzugt, Kurven mit einer logarithmischen Funktion, Hyperbel, Parabel, Evolvente oder Zykloide in Frage.

Um eine gute Steuerungsfunktion im Kleinwinkelbereich zu erreichen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß im Beugewinkelbereich von etwa 0° bis 10° der Schnittwinkel 7° bis 10° beträgt.

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Eine gute Steuerung für die Drehmomentübertragungselemente ist bei großen Beugewinkeln nach einem weiteren Vorschlag dann gegeben, wenn der Schnittwinkel im letzten Drittel des Beugewinkelbereichs jeweils größer ist als die Hälfte des jeweilig zugehörigen Beugewinkels.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Gleichlaufdrehgelenk im Längsschnitt

Fig. 2 einen versetzten Teillängsschnitt des äußeren

Gelenkkörpers und

Fig. 3 einen versetzten Längsschnitt des inneren Gelenkkörpers.

Das Gleichlaufdrehgelenk gemäß Fig. 1 weist einen äußeren Gelenkkörper 1, einen inneren Gelenkkörper 2 und einen zwischen äußerem und innerem Gelenkkörper angeordneten Käfig 3 auf.

Der in Fig. 2 näher dargestellte äußere Gelenkkörper 1 besitzt einen Anschlußzapfen 4, der beispielsweise in die Radlagerung eines angetriebenen Rades eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist und über eine Verzahnung 5 drehfest mit der Radnabe verbunden und durch eine auf den Gewindezapfen 6 aufschraubbaren Mutter 6 sicherbar ist.

Der äußere Gelenkkörper 1 besitzt in seine Innenwand eingearbeitete und um seine Rotationsachse 7 verteilte Laufbahnen

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8. Im vorliegenden Fall sind sechs Laufbahnen 8 vorgesehen, von denen eine dargestellt ist, d.h. der Längsschnitt gemäß den Fig. 1 und 2 ist so angeordnet, daß die obere Hälfte einen Schnitt durch eine Laufbahn 8 und die untere Hälfte einen Schnitt zwischen zwei benachbarten Laufbahnen 8 darstellt. Gleiches trifft auch für den inneren Gelenkkörper 2 zu.

Der innere Gelenkkörper 2 weist in seiner Außenfläche 12 Laufbahnen 10 auf, die korrespondierend zu den Laufbahnen 8 im äußeren Gelenkkörper 1 angeordnet sind.

Die Außenfläche 12 des inneren Gelenkkörpers 2 ist Teil einer Kugelfläche, insbesondere die zwischen zwei benachbarten Laufbahnen 10 verbleibenden Stege. Auf dieser kugeligen Außenfläche 12 ist der Käfig 3 mit einer kugeligen Innenfläche 13 geführt. Der Käfig 3 hat eine kugelige Außenfläche 14. Mit dieser ist der Käfig 3 in einer kugeligen Innenfläche 15 des äußeren Gelenkkörpers 1 aufgenommen. Ferner besitzt der Käfig 3 eine der Anzahl der Laufbahnen 8 bzw. 10 eines Gelenkkörpers 1 bzw. 2 entsprechende Anzahl von Öffnungen 16 in korrespondierender Lage zu den Laufbahnen 8 und 10. In den Öffnungen 16 sind Kugeln 17 aufgenommen und in Beugerichtung an den Begrenzungsflächen 18 der Öffnungen 17 abgestützt geführt. Die Kugeln 17 sind wiederum in zwei zugehörigen Laufbahnen 8 und 10 des inneren und äußeren Gelenkkörper 1 bzw. 2 geführt.

Der innere Gelenkkörper 2 kann gegenüber dem äußeren Gelenkkörper 1 Winkelbewegungen ausführen, wobei die Kugeln 17 sich entlang der Laufbahnen 8 bzw. 10 bewegen und der Käfig 3 sich auf den halben Beugewinkel einstellt und die Kugeln 17 in dieser Ebene hält. Bei gestrecktem Gelenk, d.h. Beugewinkel

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gleich Null, verläuft diese Ebene senkrecht zur Rotationsachse 7 des äußeren Gelenkkörpers 1 und der des inneren Gelenkkörpers 2. Der innere Gelenkkörper 2 besitzt eine zentrale Bohrung 19 mit axialverlaufenden Zähnen, in die eine Welle mit Zähnen eingesteckt 'ist. Das Gelenk ist durch einen Faltenbalg 21 abgedichtet, der einerseits an der Welle 20 und andererseits auf dem Außenumfang des äußeren Gelenkkörpers 1 dichtend anliegend befestigt ist. Der Gelenkinnenraum.weist eine Schmiermittelfüllung auf.

Die Bahnverlaufe sind unabhängig davon, ob das Gelenk einen Käfig 3 der vorbeschriebenen Art besitzt oder ob nur Stützscheiben, die seitlich des inneren Gelenkkörpers 2 angeordnet sind, vorgesehen sind.

Gelenke dienen als Maschinenelemente der Drehmomentübertragung bei insbesondere sich verändernder Winkellage zweier Achsen zueinander und werden bevorzugt zum Antrieb der Räder eines Kraftfahrzeuges eingesetzt.

Die Laufbahnen 8 im äußeren Gelenkkörper 1, insbesondere deren Bahngrund, haben einen Verlauf, der hinterschnittfrei ist, d.h., daß der Abstand A des Bahngrundes 9 ausgehend von einem größten Abstand A^ bis zu einem kleinsten Abstand A_n abnimmt. Dabei ist der Bahngrund als stetige Kurve ausgebildet, d.h. der Schnittwinkel OC der Tangente T im Punkt P an den Bahngrund mit der· Rotationsachse 7 wächst ausgehend von einem kleinsten Winkel CC j im Punkt P-^ bis zu einem größten Winkel OC _n für den Punkt P_n stetig.

Als Kurven, die einen solchen Verlauf aufweisen, kommen Hyperbel, Parabel, Evolvente oder auch Zykloide, neben anderen

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Kurven in Frage, beispielsweise in Form einer logarithmischen Funktion.

Der kleinste Schnittwinkel OC ^ beträgt bevorzugt mindestens 7° ggfs. bis 10°· Der Schnittwinkel CC bzw. OC _n soll im letzten Drittel des Beugewinkelbereiches des Gelenkes jeweils größer sein als die Hälfte des zugehörigen Beugewinkels.

Die Laufbahnen 10 des inneren Gelenkkörpers 2 sind zu denen im äußeren Gelenkkörper 1, gegengleich ausgebildet, d.h. mit einem Verlauf des Bahngrundes 11 entsprechend dem der Laufbahnen 8 des äußeren Gelenkkörpers 1.

Es ist auch denkbar, nur die Kontaktbahn, also die Bahn der Berührung zwischen den der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln 17 mit den im Querschnitt angepaßten Laufbahnen 8 bzw. 10 nach den vorgenannten Merkmalen auszubilden.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 äußerer Gelenkkörper

2 innerer Gelenkkörper

3 Käfig

4 Änschlußzapfen

5 Verzahnung

6 Gewindezapfen

7 Rotationsachse

8 Laufbahnen

9 Bahngrund

10 Laufbahnen

11 Bahngrund

12 Außenfläche

13 kugelige Innenfläche des Käfigs

14 kugelige Außenfläche des Käfigs

15 kugelige Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers

16 Öffnung

17 Kugeln

18 Begrenzungsfläche

19 Bohrung

20 Welle

21 Flansch

A Abstand von der Rotationsachse (= Punkt P)

A·^ größer Abstand von der Rotationsachse (= Punkt

A_n kleinster Abstand von der Rotationsachse (= Punkt

OC Schnittwinkel

T Tangente

Claims

Löhr & Bromkamp GmbH 25. November 1982

Mühlheimer Straße 163 Hw/He

Offenbach/Main 1 L0063.000

PATENTANSPRÜCHE

Gleichlaufdrehgelenk, bestehend aus einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenfläche Laufbahnen in umfangsverteilten, die Rotationsebene des zugehörigen Gelenkkörpers enthaltenden Ebenen verlaufend angeordnet sind, einem inneren Gelenkkörper, in dessen Außenfläche zu den Laufbahnen im äußeren Gelenkkörper korrespondierend Laufbahnen angeordnet sind, einem zwischen äußerem und innerem Gelenkkörper angeordneten hohlen Käfig, der bevorzugt gegenüber dem äußeren Gelenkkörper mit seiner kugeligen Außenfläche in einer kugeligen Innenfläche zwischen jeweils zwei benachbarten Laufbahnen des äußeren Gelenkkörpers und durch eine kugelige Innenfläche auf einer kugeligen Außenfläche zwischen jeweils zwei benachbarten Laufbahnen des inneren Gelenkkörper geführt ist, und bei dem der Käfig im Bereich der Laufbahnen Öffnungen in Form von Fenstern aufweist, in denen bevorzugt je ein Wälzkörper, insbesondere eine Kugel, die jeweils in den korrespondierenden Laufbahnen von innerem und äußerem Gelenkkörper geführt ist, aufgenommen ist, und bei dem die Laufbahnen in innerem und äußerem Gelenkkörper gekrümmt verlaufen,

dadurch gekennzeichnet,

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daß die Laufbahnen (8), insbesondere deren Bahngrund (9) oder die Kontaktbahn der Wälzkörper (17) in der Laufbahn (8), eine Nachbildung der Bahnkurve der Mittelpunkte der Wälzkörper (17) über den Abwinkelungsbereich des Gelenkes darstellen, welche ausgehend von. dem Punkt (Ρχ)r in dem der Bahngrund (9) einer Laufbahn (8) zur Rotationsachse (7) des zugehörigen Gelenkkörpers (1) seinen größten Abstand (Aj) aufweist/ so verläuft, daß der Schnittwinkel ( OC ) zwischen der Tangente (T) an die Bahnkurve mit der Rotationsachse (7) des zugehörigen Gelenkkörpers (1) über deren Verlauf stetig wächst.
2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bahnkurve einer logarithmischen Funktion nachgebildet ist.
3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bahnkurve einer Hyperbel, Parabel, Evolvente oder einer Zykloide nachgebildet ist.
4. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß im Beugewinkelbereich von 0° bis etwa 10° der Schnittwinkel (OC ) 7° bis 10° beträgt.

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5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schnittwinkel ( O^ ) im letzten Drittel des Beugewinkelbereiches jeweils größer ist, als die Hälfte des jeweilig zugehörigen Beugewinkels.