DE3739868C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren Gelenkkörper, mit in seinem Hohlraum umfangsver­ teilt angeordneten Kugelführungsrillen, einem inneren Gelenkkörper mit in seiner Außenfläche korrespondierend zu den des äußeren Gelenkkörpers angeordneten Kugelführungs­ rillen, einem zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfig zur Führung von jeweils in zwei gegen­ überliegenden Führungsrillen aufgenommenen Kugeln, wobei der Käfig mit einer in seinem Hohlraum ausgehend von der Ebene, die den Hohlkugelmittelpunkt enthält, um den Reib­ ungswinkel versetzten Hohlkugelfläche an einer kugeligen Außenfläche des inneren Gelenkkörpers und der Käfig mit seiner kugeligen Außenfläche an einer Hohlkugelfläche im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers geführt ist.

Bei einem derartigen aus der DE 32 33 753 A1 bekannten Gelenk ist nur für einen Teil der Hohlkugelflächen eine örtliche Anlage im Bereich zwischen Käfig und Hohlkugel­ fläche des äußeren Gelenkkörpers vorgesehen. Dies führt zwar bei der Abbeugefähigkeit ausgehend von der gestreck­ ten Lage zu einer Verbesserung, nicht jedoch über den gesamten Beugewinkelbereich unter Drehmoment. Bei Abbeu­ gung ist es möglich, daß der linienförmige Anlagebereich in solche Bereiche der Hohlkugel des äußeren Gelenkkörpers gelangen kann, in denen ein Verklemmen eintritt.

Ferner ist es bei Gleichlaufdrehgelenken bekannt, die Hohlkugelflächen geschlossen auszubilden, d.h. bei ge­ strecktem Gelenk reicht die Hohlkugelfläche bis an die den Hohlkugelmittelpunkt enthaltende Querschnittsebene heran bzw. überdeckt diese üblicherweise sogar.

Infolge der bei der Fertigung auftretenden Toleranzen ist es daher möglich, daß Hohlkugelfläche und zugeordnete Außenkugelfläche des inneren Gelenkkörpers oder Käfigs in einer der an die vorgenannte Querschnittsebene unmittelbar angrenzenden Kugelzonen zueinander ausschließlich zur Anlage kommen. Dies kann insbesondere bei einer Abbeugung ausgehend von der gestreckten Lage zu einem Haken des Gelenkes führen, bis ein bestimmter Beugewinkel erreicht worden ist.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufdrehgelenk zu schaffen, das ohne Haken oder Verklemmen abgewinkelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei gestrecktem Gelenk betrachtet, die mit einer kugeligen Außenfläche zusammenwirkenden Führungsflächen beidseits einer zur Längsachse durch die Hohlkugelmittelpunkte senkrecht verlaufenden Querschnittebene als Hohlkugel­ flächen ausgebildet sind und diese bis auf den Reibungs­ winkel an die Querschnittsebene herangeführt sind.

Von Vorteil bei einer solchen Ausbildung ist, daß eine definierte Anlage der jeweiligen Kugelfläche des inneren Gelenkkörpers bzw. Käfigs an der zugeordneten Hohlkugel­ fläche gegeben ist, und zwar in einem Bereich, der auf­ grund der Bemessung der Höhe des Kugelabschnitts bzw. der Kugelschicht und Lage gegenüber dem Erzeugungsmittelpunkt der Hohlkugelfläche so angeordnet ist, daß kein Klemmen auftritt. In den Bereichen nämlich, die der Querschnitts­ ebene, die die Hohlkugelmittelpunkte enthält, benachbart sind, kann es bei den bekannten Ausführungen nämlich zu einem Linienkontakt kommen, der auf diese Bereiche be­ grenzt ist, was zu einem Verklemmen der jeweiligen Außen­ kugelfläche in der Hohlkugelfläche führen kann. Hieraus resultiert ein Haken des Gelenkes, das insbesondere bei einer Auslenkung aus der gestreckten Lage heraus auftritt. Daher wird bei der Lösung nach der Erfindung die bekannte durchgehende Kugelfläche in einer Querschnittsebene, die den Hohlkugelmittelpunkt enthält, in zwei Kugelzonen aufgeteilt, die jeweils bei gestreckter Lage des Gelenkes gesehen, vor der Querschnittsebene enden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Hohlkugelflächen einen Kugelabschnitt oder eine Kugelschicht bilden, deren dem Hohlkugelmittelpunkt zugewandte Endfläche so weit von dem Hohlkugelmittelpunkt entfernt liegt, daß ein gedachter, gerader Kreiskegel mit einer der Endfläche entsprechenden Grundfläche und einer im Hohlkugelmittelpunkt liegenden Spitze einen Zentri­ winkel von 164° bis 170°, insbesondere 160° bis 166°, hat.

Aufgrund dieser Maßnahme erfolgt eine sichere Freistellung über den Selbsthemmungsbereich, der zwischen zwei aneinan­ derliegenden Kugelflächen entstehen kann.

In weiterer Ausgestaltung wird dies in einfacher Weise dadurch erreicht, daß im Bereich der Querschnittsebene eine Freidrehung vorgesehen wird. Diese Freidrehung muß nur eine geringe radiale Tiefe aufweisen, da sie einzig und allein dazu dient, eine Entlastung in diesem Bereich zu schaffen.

Ein erfindungsgemäßes Gleichlauf­ drehgelenk ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 ein Gleichlauffestgelenk im Längsschnitt mit hinterschnittfreien Kugelführungsrillen,

Fig. 2 ein Gleichlauffestgelenk im Längsschnitt mit hinterschnitten verlaufenden Kugelführungsrillen und

Fig. 3 einen Käfig als Einzelheit im Längsschnitt für ein Gelenk gemäß Fig. 2.

Das Gleichlaufdrehgelenk gemäß Fig. 1 besteht aus dem äußeren Gelenkkörper 1, in dessen Hohlraum 2 umfangsverteilt in Meridianebenen verlaufende Kugelführungsrillen 3 angeordnet sind. Der äußere Gelenkkörper 1 ist über einen Zapfen 13 drehmomentmäßig beispielsweise an eine Radlagerung anschließbar.

Ferner besitzt das Gleichlaufdrehgelenk einen inneren Gelenkkörper 4, der in seiner kugelig ausgebildeten Außenfläche 10 ebenfalls in Meridianebenen verlaufende Kugelführungsrillen 5 besitzt, die den Kugelführungsrillen 3 des äußeren Gelenkkörpers 1 gegenüberliegend angeordnet sind. Auf der kugeligen Außenfläche 10 des inneren Gelenkkörpers 4 ist ein Käfig 6 mit einer in seinem Hohlraum vorgesehenen Hohlkugelfläche 12a, 12b gelagert.

Der Käfig 6 weist zu den Kugelführungsrillen 3, 5 korrespondierend angeordnete Fenster 7 auf, in welchen Kugeln 8 angeordnet sind, die der Drehmomentübertragung dienen und in den Kugelführungsrillen 3, 5 geführt sind.

In die verzahnte Bohrung 11 des inneren Gelenkkörpers 4 ist eine Anschlußwelle 14 drehfest eingesteckt. Das Gelenk wird zudem über einen Faltenbalg 15, der einerseits auf der Außenkontur des äußeren Gelenkkörpers 1 und andererseits auf der Außenfläche der Anschlußwelle 14 befestigt ist, abgedichtet. An die Anschlußwelle 14 ist beispielsweise ein weiteres Gleichlaufdrehgelenk, welches z. B. als Gleichlaufverschiebegelenk ausgebildet ist, ange­ schlossen.

Die Kugelführungsrillen 3 und 5 des inneren Gelenkkörpers 4 bzw. äußeren Gelenkkörpers 1 verlaufen von der Öffnungsseite des Gelenkes her, das ist die Seite, von der die Anschlußwelle 14 in den inneren Gelenkkörper 4 eingesteckt ist, insgesamt hinterschnittfrei, so daß sie durch spanlose Umformung hergestellt werden können.

In der Zeichnung ist das Gelenk in der gestreckten Lage dargestellt. Die Längsachsen sämtlicher Bauteile, d.h. von äußeren Gelenkkörper 1, Käfig 6 und innerem Gelenkkörper 4 sind identisch und mit 16 bezeichnet. Im Hohlraum des Käfigs 6 ist eine Freidrehung 17 vorgesehen. Die Freidrehung 17 schließt sich beidseitig an die Querschnittsebene E an, die den Hohlkugelmittelpunkt O enthält. Aufgrund der Freidrehung 17 werden zwei Kugelschichten gebildet, deren Kugelzonen mit 12a bzw. 12b bezeichnet sind. Die Freidrehung 17 ist so bemessen, daß die Endflächen 18a bzw. 18b einen derartigen Abstand von der den Hohlkugelmittelpunkt enthaltenden Querschnitts­ ebene E angeordnet sind, daß der Zentriwinkel α eines gedachten geraden Kreiskegels, dessen Spitze im Hohlkugelmittelpunkt O liegt und dessen Grundfläche einen der Endfläche 18a, 18b entsprechenden Radius aufweist, zwischen 164° und 170° beträgt. Hierdurch wird vermieden, daß in dem Bereich, in dem eine Selbsthemmung auftreten könnte, eine Anlage der Kugelfläche 10 des inneren Gelenkkörpers 4 an der Hohlkugelfläche 12 entstehen kann. Es wird also eine definierte Anlagefläche außerhalb des Selbsthemmungsbereiches erzielt.

Auf jeden Fall ist dafür zu sorgen, daß die Endflächen 18a und 18b nicht in der Querschnittsebene E liegen. Die vorgenannten Bedingungen werden auch dadurch erreicht, daß die Höhe H einer gedachten Kugelkalotte, gemessen von der gedachten Verlängerung der Hohlkugelfläche 12a bzw. 12b, so daß diese die Achse 16 im Schnittpunkt S schneidet, gemessen in Richtung auf den Hohlkugelmittelpunkt O kleiner ist als der Erzeugungsradius R der Hohlkugelflächen 12a, 12b.

In gleicher Weise wie die Ausnehmung 17 in der Hohlkugelfläche 12 des Käfigs 6 ist eine Freidrehung 17 in der Hohlkugel 9 im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 vorgesehen. Die für die Freidrehung 17 im Käfig 6 beschriebenen Bemessungsregeln gelten auch für die Freidrehung 17 im äußeren Gelenkkörper 1. Die Endflächen, die durch die Freidrehung 17 geschaffen sind, sind in der Zeichnung mit 19a bzw. 19b bezeichnet. Durch die Freidrehung 17 entstehen zwei Hohlkugelflächen 9a und 9b im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1. Der Käfig 6 ist mit seiner kugeligen Außenfläche 20 an den als Kugelzonen ausgebildeten Hohlkugelflächen 12a und 12b geführt.

Das in Fig. 2 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk, welches als Festgelenk ausgebildet ist und dessen Käfig 6 aus Fig. 3 ersichtlich ist, entspricht im wesentlichen vom Aufbau her dem gemäß Fig. 1. Der Käfig 6 weist zwei Hohlkugel­ zonen 12a und 12b auf, die einen gemeinsamen Hohlkugel­ mittelpunkt O 2 haben. Konzentrisch zum Hohlkugelmittel­ punkt O 2 ist die kugelige Außenfläche 20 des Käfigs 6 angeordnet. Der einzige Unterschied hinsichtlich der Ausbildung der Gelenke nach den Fig. 1 und 2 besteht darin, daß die Kugelführungsrillen 3, 5 des äußeren Gelenkkörpers 1 bzw. inneren Gelenkkörpers 4 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ebenfalls Kreisbahnen sind, deren Erzeugungszentren jedoch zum Mittelpunkt O 2 des Käfigs 6 versetzt angeordnet sind. So ist beispielsweise der Erzeugungsmittelpunkt für die Kugelführungsrillen 3 des äußeren Gelenkkörpers 1 vom Hohlkugelmittelpunkt O 2 gemäß Fig. 2 nach links und der der Kugelführungsrillen 5 im inneren Gelenkkörper 4 auf der Längsachse 16 vom Hohlkugelmittelpunkt O 2 nach rechts versetzt.

Claims (3)

1. Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren Gelenkkörper, mit in seinem Hohlraum umfangsverteilt angeordneten Kugelführungsrillen, einem inneren Gelenkkörper mit in seiner Außenfläche, korrespondierend zu den des äußeren Gelenkkörpers angeordneten Kugelführungsrillen, einem zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfig zur Führung von jeweils in zwei gegenüberlie­ genden Führungsrillen aufgenommenen Kugeln, wobei der Käfig mit einer in seinem Hohlraum ausgehend von der Ebene, die den Hohlkugelmittelpunkt enthält, um den Reibungswinkel versetzten Hohlkugelfläche an einer kugeligen Außenfläche des inneren Gelenkkörpers und der Käfig mit seiner kugeligen Außenfläche an einer Hohlkugelfläche im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei gestrecktem Gelenk betrachtet, die mit einer kugeligen Außenfläche zusammenwirkenden Führungsflächen beidseits einer zur Längsachse (16) durch die Hohlkugelmittelpunkte (O1, O2) senkrecht verlaufenden Querschnittebene (E) als Hohlkugelflächen (9, 12) aus­ gebildet sind und diese bis auf den Reibungswinkel an die Querschnittsebene (E) herangeführt sind.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkugelflächen (9, 12) einen Kugelabschnitt oder eine Kugelschicht bilden, deren dem Hohlkugel­ mittelpunkt (O1, O2) zugewandte Endfläche so weit von dem Hohlkugelmittelpunkt (O1, O2) entfernt liegt, daß ein gedachter, gerader Kreiskegel mit einer der End­ fläche entsprechenden Grundfläche und einer im Hohl­ kugelmittelpunkt (O1, O2) liegenden Spitze einen Zen­ triwinkel (α) von 164° bis 170°, insbesondere 160° bis 166°, hat.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkugelflächen (9, 12) durch eine in der den Mittelpunkt (O1, O2) der Hohlkugelfläche (9, 12) ent­ haltenden Querschnittsebene (E) angeordnete Frei­ drehung (17) begrenzt sind.