DE3907257A1

DE3907257A1 - Axial verschiebliches gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE3907257A1
Application number: DE19893907257
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Wormsbaecher; Helmut Trax
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1990-09-20

Description

Die Erfindung betrifft ein axial verschiebliches Gleich laufdrehgelenk mit drehmomentübertragenden Kugeln, die in Bahnen mit achsparallelen Mittellinien jeweils im Ge lenkaußenteil und im Gelenkinnenteil geführt sind und in einem gesteuerten Käfig in einer Ebene gehalten und bei Beugung des Gelenks auf die winkelhalbierende Ebene ge führt werden, der eine äußere kugelige Fläche hat, die der axialen Führung und Steuerung gegenüber dem Gelenkaußen teil dient und der eine innere kugelige Fläche hat, die der Steuerung gegenüber dem Gelenkinnenteil dient und auf einer kugeligen Außenfläche gleitend geführt ist, wobei die jeweiligen Krümmungszentren M ₁, M ₂ der Flächen gegenüber der durch die Kugelmitten definierten Käfig mittelebene E _M entgegengesetzt axial versetzt sind.

Gelenke dieser Art sind aus der DE-AS 12 89 370 oder der DE-PS 21 14 536 bekannt. Hierbei findet jede Axialbewegung des Gelenks unmittelbar oder mittelbar unter gleitender Reibung zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Kugelkäfig und ggfs. zwischen einem Steuerkörper und dem Gelenk innenteil statt. Dies führt bei gebeugten Gelenk im Betrieb zur axialen Schwingungsanregung aufgrund der vorhandenen axialen Reibungskräfte. Es ist bereits versucht worden, bei Gleichlaufverschiebegelenken eine Verbesserung der axialen Verschiebbarkeit durch das Hinzufügen von wälzgelagerten Längsführungen zu ver bessern. Die vorstehend genannte Schwingunsanregung im Gelenk selber kann dabei nicht verhindert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk der eingangs genannten Art dahingehend zu ver bessern, daß bei Drehmomentbeaufschlagung unter Beugungs winkel die vom Gelenk ausgehende axiale Anregung wesent lich verringert wird. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die äußere kugelige Fläche des Käfigs in über dem Umfang verteilten Führungskörpern mit jeweils kugelka lottenabschnittsförmiger Innenfläche gehalten ist und die Führungskörper einzeln in axialen Bahnen des Gelenk außenteils rollend geführt sind. Der hiermit wiederge gebene Erfindungsgedanke läßt sich auf Gelenke mit abweichender Ausgestaltung der Käfigführung gegenüber dem Gelenkinnenteil anwenden. Dies schließt Gelenke ein, bei denen der Käfig gegenüber dem Gelenkinnenteil nur abwinkel bar ist, als auch solche, bei denen er auf einem axial verschiebbaren Steuerkörper gegenüber dem Gelenkinnenteil geführt ist. Es wird hierbei erreicht, daß das abzustüt zende Käfigkippmoment, das bei Drehmomentbeaufschlagung unter Beugung entsteht, nicht wie bei bekannten Gelenken aufgrund von Gleitreibung wirksam wird, sondern als Roll reibung an den rollend geführten Führungskörpern entsteht. Der Käfig gleitet hiernach nicht mehr im Gelenkaußenteil, sondern wird unter wesentlicher Reduzierung der axialen Anregungskräfte rollend geführt. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist darüber hinaus auch ein ggfs. vorhandener Steuerkörper gegenüber dem Gelenkinnen teil axial rollend geführt, so daß bei axialer Verschie bung die Reibungskräfte ebenfalls wesentlich verringert sind, wodurch in das Gelenk eingeleitete axiale Anregungen im Gelenk abgekoppelt werden können.

Es sind zumindest drei umfangsverteilte äußere Führungs körper vorzusehen, in denen der Käfig gehalten ist, be vorzugt sind jeweils zwischen den Bahnen zweier drehmoment übertragenden Kugeln im Gelenkaußenteil eine Bahn für einen Führungskörper vorgesehen. Die Führung des Zwi schenkörpers gegenüber dem Gelenkinnenteil erfordert ebenfalls zumindest drei umfangsverteilte Reihen von axial hintereinanderliegenden Kugeln zur Abstützung; vorzugs weise wird eine höhere Anzahl von Kugelreihen vorgesehen werden, um möglichst kleine Kugeln zu Reduzierung der Baugröße verwenden zu können. Zur axialen Zentrierung des Gelenks kann der Steuerkörper nach beiden Seiten gegenüber dem Gelenkinnenteil durch Federn abgestützt werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Gelenk in einer ersten Ausführung im Längsschnitt,

Fig. 2 zeigt das Gelenk nach Fig. 1 ausschnittsweise im Querschnitt,

Fig. 3 zeigt ein Gelenk in einer zweiten Ausführung im Längsschnitt.

Fig. 4 zeigt ein Gelenk nach Fig. 3 ausschnittsweise im Querschnitt.

In Fig. 1 ist ein Gelenk mit Gelenkaußenteil 1, Gelenk innenteil 2 und Kugelkäfig 3 dargestellt, bei dem dreh momentübertragende Kugeln 4 in Fenstern 5 des Kugelkäfigs 3 gehalten und in axialen Bahnen 6 im Gelenkaußenteil 1 und axialen Bahnen 7 im Gelenkinnenteil 2 axial verschieb bar geführt sind. Die Abstützung und Steuerung des Kugel käfigs 3 gegenüber dem Gelenkaußenteil 1 erfolgt über eine kugelige Außenfläche 8, die aus Einzelabschnitten in Um fangsrichtung zusammengesetzt sein kann und die in Füh rungskörpern 9 mit kugelkalottenförmiger Innenfläche 10 gehalten ist. Die Führungskörper 9 sind in weiteren Bahnen 11 im Gelenkaußenteil 1 geführt, die nochmals mit Rillen 12 versehen sind, in denen in einem Lagerkäfig 13 gehal tene Kugeln 14, 15 laufen. Für diese Kugeln sind in den Führungskörpern 9 axiale Rillen 16, 17 vorgesehen. Am Käfig 3 ist weiterhin eine innere kugelige Fläche 18 vor gesehen, in der die kugelige Außenfläche 19 des ringför migen Zwischenkörpers 20 gehalten ist. Der Zwischenkörper 20 ist auf einem am Gelenkinnenteil 2 angesetzten zen tralen Zapfen 21 über eine mehrkugelige Kugellängsführung 22 axial geführt. Er stützt sich beidseitig axial an Fe dern 23, 24 ab, die sich ihrerseits an der Basis und am Ende des Zapfens 21 abstützen.

In Fig. 2 sind das Gelenkaußenteil 1 und das ausgebrochene Gelenkinnenteil 2 mit dem mehrfach geschnittenen Käfig 3 erkennbar. Außer den Kugelbahnen 6 im Gelenkaußenteil 1 und den Kugelbahnen 7 im Gelenkinnenteil 2 für die dreh momentübertragenden Kugeln 4 sind die weiteren jeweils zwischen zwei Kugelbahnen 6 angeordneten Kugelbahnen 11 im Gelenkaußenteil 1 für die Führungskörper 9 erkennbar, in denen jeweils nochmals Kugelrillen 12 ausgeführt sind. In diesen Kugelrillen laufen die Lagerkugeln 13, 14, während die Führungskörper 9, an denen wiederum Kugelrillen 16, 17 erkenmbar sind, insbesondere in die Bahnen 11 eingreifen.

In Fig. 3 ist ein Gelenk mit Gelenkaußenteil 1, Gelenk innenteil 2 und Kugelkäfig 3 dargestellt, bei dem dreh momentübertragende Kugeln 4 in Fenstern 5 des Kugelkäfigs 3 gehalten und in axialen Bahnen 6 im Gelenkaußenteil 1 und in axialen Bahnen 7 im Gelenkinnenteil 2 axial ver schiebbar geführt sind. Das Gelenkaußenteil ist mit einem durch Reibschweißung angesetzten Boden 25, an dem sich ein Zapfen 26 anschließt, einseitig geschlossen, auf der an deren Seite ist ein Blechdeckel 27 in einer Ringnut 28 am Gelenkaußenteil befestigt. Die Abstützung und Steuerung des Kugelkäfigs 3 gegenüber dem Gelenkaußenteil 1 erfolgt über eine kugelige Außenfläche 8, die in Führungskörpers 9 mit kugelkalottenförmiger Innenfläche 10 gehalten ist. Die Führungskörper 9 sind in weiteren Bahnen 11 im Gelenk außenteil 1 geführt, die nochmals mit Rillen 12 versehen sind, in denen in einem Lagerkäfig 13 gehaltene Kugeln 14, 15 laufen. Für diese Kugeln sind in den Führungskörpern 9 axiale Rillen 16, 17 vorgesehen, die bei kleinen Ver schiebungen eine ausschließlich rollende Bewegung zu lassen. Am Käfig 3 ist weiterhin eine innere kugelige Fläche 18 vorgesehen, in der die kugelige Außenfläche 19 von Steuerkörper 20 gehalten sind. Anstelle von einzelnen über dem Umfang verteilten Steuerelementen kann auch ein ringförmiger Steuerkörper mit einzelnen Fingern jeweils zwischen den inneren Kugelbahnen 7 vorgesehen sein. Die Steuerkörper 20 sind über entsprechende umfangsverteilte Kugellängsführungen 22 axial geführt. Diese laufen in Rillen 30 im inneren Gelenkkörper, an deren Enden jeweils Anschläge 31, 32 vorgesehen sind und in Rillen 29 im Steuerkörper. Das Gelenkinnenteil weist eine Innenver zahnung 33 und einen Sicherungsring 34 zur Befestigung eines Wellenzapfens auf, am Zapfen 26 ist eine Außenver zahnung 35 vorgesehen.

In Fig. 4 sind das Gelenkaußenteil 1 und das ausge brochene Gelenkinnenteil 2 mit dem mehrfach geschnittenen Käfig 3 erkenmbar. Außer den Kugelbahnen 6 im Gelenkaußenteil 1 und den Kugelbahnen 7 im Gelenkinnen teil 2, die paarweise drehmomentübertragende Kugeln 4 aufnehmen, sind im Gelenkaußenteil 1, die weiteren jeweils zwischen zwei Kugelbahnen 6 angeordneten Kugelbahnen 11 für die Führungskörper 9 erkennbar, in denen jeweils noch mals Kugelrillen 12 ausgeführt sind. Entsprechend sind Kugelrillen 16,17 am Führungskörper vorgesehen, die zu sammen mit den Kugelrillen 12 die Lagerkugeln 13, 14 auf nehmen. Die Führungskörper 9 greifen in die Bahnen 11 im Gelenkaußenteil ein. Jeweils zwischen zwei Bahnen 7 im Gelenkinnenteil 2 sind Kugelrillen 31 vorgesehen, die eine Kugelführung 22 aufnehmen, auf denen jeweils die innen liegenden Steuerkörper 20 für den Käfig geführt sind, die entsprechend Kugelrillen 30 aufweisen.

In Fig. 1 sind jeweils die Mittelpunkte der außenliegenden Kugelfläche 8 mit M ₁ und die Mittelpunkte der innen liegenden Kugelfläche 18 mit M ₂ bezeichnet. Beide sind axial entgegenliegend versetzt gegenüber der durch die Kugelmitten M _K bestimmten Käfigmittelebene E _M.

Bezugszeichenliste:

1 Gelenkaußenteil
2 Gelenkinnenteil
3 Kugelkäfig
4 Kugel
5 Käfigfenster
6 Kugelbahn
7 Kugelbahn
8 Kugelfläche außen (Käfig)
9 Führungskörper
10 Kalottenfläche (Führungskörper)
11 Führungsbahn
12 Kugelrille (Gelenkaußenteil)
13 Lagerkäfig
14 Lagerkugel
15 Lagerkugel
16 Kugelrille (Führungskörper)
17 Kugelrille (Führungskörper)
18 Kugelfläche innen (Käfig)
19 Kugelfläche außen (Zwischenkörper)
20 Zwischenkörper
21 Zapfen
22 Kugelführung
23 Feder
24 Feder
25 Bodenteil
26 Zapfen
27 Blechdeckel
28 Ringnut
29 Kugelrille (Steuerkörper)
30 Kugelrille (Steuerkörper)
31 Anschlag
32 Anschlag
33 Innenverzahnung
34 Sicherungsring
35 Außenverzahnung

Claims

1. Axial verschiebliches Gleichlaufdrehgelenk mit dreh momentübertragenden Kugeln (4), die in Bahnen (6, 7) mit achsparallelen Mittellinien jeweils im Gelenk außenteil (1) und im Gelenkinnenteil (2) geführt sind und in einem gesteuerten Käfig (3) in einer Ebene ge halten und bei Beugung des Gelenks auf die winkel halbierende Ebene geführt werden, der eine äußere kugelige Fläche (8) hat, die der axialen Führung und Steuerung gegenüber dem Gelenkaußenteil (1) dient und der eine innere kugelige Fläche (18) hat, die der Steuerung gegenüber dem Gelenkinnenteil (2) dient und auf einer kugeligen Außenfläche (19) gleitend geführt ist, wobei die jeweiligen Krümmungszentren M ₁, M ₂ der Flächen (8, 18) gegenüber der durch die Kugel mitten definierten Käfigmittelebene E _M entgegen gesetzt axial versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere kugelige Fläche (8) des Käfigs (3) in über dem Umfang verteilten Führungskörpern (9) mit jeweils kugelkalottenabschnittsförmiger Innenfläche (10) gehalten ist und die Führungskörper einzeln in axialen Bahnen (11) des Gelenkaußenteils (1) rollend geführt sind.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (9) des Kugelkäfigs (3) auf Kugelführungen mit zumindest zwei axial hintereinander angeordneten in einem Lagerkäfig (13) gehaltenen Ku geln (14, 15) geführt sind.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (9) in Umfangsrichtung in ihren axialen Bahnen (11) gleitend gehalten sind.

4. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei Führungskörper (9) umfangsverteilt vorgesehen sind.

5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest nach jeder zweiten drehmomentübertra genden Kugel (4) ein Führungskörper (9) vorgesehen ist.

6. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Außenfläche zur Steuerung des Käfigs unmittelbar am Gelenkinnenteil oder an einem axial auf dem Gelenkinnenteil festgelegten Steuerkörper ausge bildet ist (ohne Fig. ).

7. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Außenfläche (18) zur Steuerung des Käfigs (3) an einem Steuerkörper (20) ausgebildet ist, der gegenüber dem Gelenkinnenteil axial verschiebbar geführt ist.

8. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Außenfläche (18) zur Steuerung des Käfigs (3) an einem Steuerkörper (20) ausgebildet ist, der gegenüber dem Gelenkinnenteil (2) axial rollend, insbesondere auf einem zentral angesetzten Zapfen (21) geführt ist.

9. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (20) auf einer Kugelführung (22) mit zumindest drei über den Umfang verteilten Reihen von axial hintereinander angeordneten in einem Lager käfig gehaltenen Kugeln geführt ist.

10. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (20) durch beidseitig gegenüber dem Gelenkinnenteil (2), insbesondere den Enden des Zapfens (21) abgestützten Federn (23, 24) in einer axialen Mittelstellung zentriert ist.