DE3808947C1 - Drive arrangement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufverschiebegelenk mit einem äußeren und einem inneren Gelenkkörper und darin in durch die Achse gelegten Ebenen verlaufenden Bahnen geführten drehmomentübertragenden Kugeln, die in einem Käfig untereinander in einer Ebene gehalten sind.

Aus der DE-PS 12 51 595 sind Gleichlaufverschiebegelenke der genannten Art bekannt, bei denen die Kugeln in Bahnen geführt sind, deren Mittellinien jeweils in Ebenen durch die Achse liegen und sich im inneren und äußeren Gelenk­ körper gegenüberliegend jeweils in axialer Richtung im gleichen Sinne vertiefen. Die geraden oder auch gekrümmten Mittellinien einander zugeordneter Kugelbahnen haben - bei geraden Mittellinien - unmittelbar und - bei gekrümmten Mittellinien - in tangentialer Verlängerung einen Schnitt­ punkt miteinander. Bei über den Umfang von Kugel zu Kugel jeweils abwechselnder Neigungsrichtung der Bahnen liegen die Schnittpunkte der Mittellinien abwechselnd auf einer oder der anderen Seite des Gelenks. Bildlich gesprochen öffnen sich im Längsschnitt gesehen die Bahnen jeweils maulförmig nach der einen oder anderen Seite.

Wesentlicher Nachteil dieser bekannten Gelenkausführung ist es, daß aufgrund des notwendigen Umfangsabstandes der Kugeln die Tiefe jeweils der Hälfte der Bahnen in einer axialen Richtung stark abnimmt und die Drehmomentkapazität des Gelenks aufgrund des verringerten Eingriffs bei axial verschobenem Gelenk zumindest der Hälfte der Kugeln stark abnimmt. Daneben sind die gezeigten Bahnformen in ihrer wechselnden Anordnung außerordentlich schwer herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlauf­ verschiebegelenk der genannten Art zu schaffen, das bei vereinfachter Herstellungsweise eine deutlich erhöhte Drehmomentkapazität aufweist.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Bahnen, in denen die Kugeln zur Drehmoment­ übertragung geführt sind, achsparallele Längsmittellinien aufweisen und daß zusätzlich zur Käfigsteuerung mindestens vier Paare von Bahnen für Steuerkörper im äußeren und inneren Gelenkkörper vorgesehen sind, deren Längsmittellinien von äußerer und innerer Bahn einen Schnittpunkt miteinander bilden, wobei die Schnittwinkel sich relativ zueinander über den Umfang gesehen abwechselnd in entgegengesetzter Richtung öffnen. Danach kann beispielsweise ein Gelenk geschaffen werden, bei dem die Mehrzahl der Kugeln in Bahnen mit achsparalleler Mittellinie geführt sind, die einen wesentlichen Teil des zur Verfügung stehenden Umfangs einnehmen können und somit eine hohe Drehmomentkapazität erzeugen und bei dem zumindest vier Bahnpaare vorgesehen sind, deren Mittellinien eben­ falls in Ebenen durch die Gelenkachse liegen und die Steuerkörper aufnehmen, die den Käfig auf die winkelhalbie­ rende Ebene einstellen. Um Freiraum für die Bahnen der Kugeln zur Drehmomentübertragung zu schaffen, können die Mittel- bzw. Symmetriepunkte der Steuerkörper auf einem kleineren oder größeren Teilkreis gegenüber den Mittelpunkte drehmomentübertragenden Kugeln angeordnet sein.

Neben der Kugelform bietet sich für die Steuerkörper insbesondere die Ausgestaltung als radial ausgerichteter Zapfen mit kugeligen Abschlußflächen an, durch die die erforderliche Bahnbreite deutlich reduziert werden kann.

Die notwendige Mindestzahl von vier Steuerkörpern ergibt sich daraus, daß zum einen jeweils zwei Steuerkörper vorhanden sein müssen, die bei in entgegen­ gesetztem Sinn sich öffnende Bahnen gleichzeitig wirksam sind und daß zum anderen, aufgrund der Tatsache, daß in einer Ebene senkrecht zur Beugeebene liegende Steuerkörper keine Kräfte auf den Käfig ausüben können, Steuerkörper in zwei bevorzugt senkrecht zueinander liegenden Ebenen durch die Gelenkachse vorgesehen sein müssen.

Während die Steuerkörper bevorzugt nahezu spielfrei in ihren Käfigfenstern gehalten sind, können die Kugeln zur Drehmomentübertragung, die größeren Kräften ausgesetzt sind, in Umfangsrichtung in ihren Käfigfenstern Spiel haben.

Während grundsätzlich auch im vorliegenden Fall für die Bahnen der Steuerkörper gekrümmte Mittellinien in Frage kommen, wird die bevorzugte Ausführung aus fertigungstech­ nischen Gründen gerade Bahnmittellinien aufweisen. Hierbei kann insbesondere der Bahngrund dieser Bahnen als Konus­ abschnittsfläche ausgebildet sein, es kommen jedoch auch ebene Rampen in Betracht.

Wie bereits durch die Anzahl der Steuerkörper vorgegeben, ist es besonders günstig, die drehmomentübertragenden Kugeln in einer geradzahligen Anzahl vorzusehen, so daß jeweils zwei drehmomentübertragende Kugeln sich diametral gegenüberliegen. Hiermit gleichen sich bei gebeugtem Gelenk Reibungseinflüsse der Kugeln in ihren Bahnen in erster Näherung wechselseitig aus, so daß das Gelenk wesentlich von Störeinflüssen in Folge der Verschiebe­ reibung befreit wird. Als weiterer Vorteil ergeben sich geringe Verschiebekräfte, da die Steuerkörper auch bei Beugung des Gelenks kein Drehmoment übertragen. Aufgrund der Zwangssteuerung des Käfigs in axialer Richtung mit fester Übersetzung sind die Kugeln immer auf dem halben Verschiebeweg geführt, d. h. Endlagen werden vermieden, so daß aus jeder Stellung eine leichtgängige Verschiebung in axialer Richtung möglich ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk im Längsschnitt durch einen ersten Steuerkörper und eine Kugel.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Gelenk im Längsschnitt durch einen zweiten um 90° zum ersten versetzten Steuerkörper.

Fig. 3 zeigt das Gelenk nach Fig. 1 und 2 im Querschnitt.

Sich entsprechende Teile sind jeweils mit gleichen Ziffern belegt.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Gelenkaußenteil 1, ein Gelenkinnenteil 2, drehmomentübertragende Kugeln 3 und als Zapfen ausgebildete Steuerkörper 4 zu erkennen, wobei letztere, d. h. Kugeln und Steuerkörper, in einem Käfig 5 geführt sind. Während die Bahnen 6, 7 der drehmomentüber­ tragenden Kugeln 3 im inneren Gelenkkörper 6 und im äußeren Gelenkkörper achsparallel und von gleichbleibender Tiefe sind, gilt für die die Steuerkörper 4 aufnehmenden Bahnen 8, 9 für die Steuerkörper 4 im inneren Gelenkkörper und im äußeren Gelenkkörper, daß ihre Mittellinien in der gezeigten Schnittebene liegen und jeweils einen Schnitt­ punkt miteinander bilden, der für die in Fig. 1 geschnit­ tenen Bahnen 8 a, 9 a des Steuerkörpers 4 a rechts vom Gelenk und für die in Fig. 2 geschnittenen Bahnen 8 b, 9 b des Steuerkörpers 4 b die um 90° versetzt liegen, links vom Gelenk liegt. Sich gegenüberliegende Bahnen 8, 9 haben jeweils gleichen Neigungssinn. Bei Verschiebung des Ge­ lenkinnenteils 2 gegenüber dem Gelenkaußenteil 1 führt die Form der Bahnen 8, 9 den Steuerkörper 4 und damit den Käfig 5 auf den halben axialen Verschiebeweg.

Wie in Fig. 3 erkennbar, sind insgesamt vier drehmoment­ übertragende Kugeln 3 und vier Steuerkörper 4 vorgesehen, wobei sich jeweils Steuerkörper in Bahnen mit entgegenge­ setztem Öffnungssinn diametral gegenüberliegen.

Claims (12)

1. Gleichlaufverschiebegelenk mit einem äußeren und einem inneren Gelenkkörper und darin in durch die Achse gelegten Ebene verlaufenden Bahnen geführten drehmomentübertragenden Kugeln, die in einem Käfig untereinander in einer Ebene gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen (6, 7), in denen die Kugeln (3) zur Drehmomentübertragung geführt sind, achsparallele Längsmittellinien aufweisen und daß zusätzlich zur Käfigsteuerung mindestens vier Paare von Bahnen (8, 9) für Steuerkörper (4) im äußeren und inneren Gelenkkörper vorgesehen sind, deren Längsmittellinien von äußerer und innerer Bahn einen Schnittpunkt miteinander bil­ den, wobei die Schnittwinkel sich relativ zueinander über den Umfang gesehen abwechselnd in entgegengesetz­ ter Richtung öffnen.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Kugeln (3) zur Drehmomentübertragung auf einem größeren Teilkreis angeordnet sind als die Symmetrie- bzw. Mittelpunkte der Steuer­ körper (4).

3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkörper (4) als mit balligen Enden verse­ hene Zapfen oder Zylinder ausgeführt sind.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkörper (4) als - vorzugsweise gegenüber den Kugeln (3) zur Drehmomentübertragung kleinere - Kugeln ausgeführt sind.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkörper (4) nahezu spielfrei in ihren Fenstern im Käfig (5) gehalten sind.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahngrund der Bahnen (8, 9) für die Steuer­ körper (4) jeweils aus einem Abschnitt einer Konus­ mantelfläche besteht.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (3) zur Drehmomentübertragung in Um­ fangsrichtung Spiel in ihren Fenstern im Käfig (5) haben.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittellinien der sich relativ zueinander öffnenden Bahnen (8, 9) als Geraden mit gleichgroßen Neigungswinkeln zur Gelenkmittellinie verlaufen.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkörper (4) in geringerer Zahl als die Kugeln (3) zur Drehmomentübertragung vorgesehen sind.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Kugeln (3) zur Drehmomentübertragung und Steuer­ körper (4) in gleicher Zahl abwechselnd über dem Um­ fang angeordnet sind.

11. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk insgesamt 8 im Käfig (5) gehaltene Elemente (3, 4), insbesondere ausschließlich Kugeln aufweist.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Kugeln (3) zur Drehmomentübertragung sich radial gegenüberliegen.