DE69623439T2

DE69623439T2 - Homokinetisches kreuzgelenk

Info

Publication number: DE69623439T2
Application number: DE69623439T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Hozumi; Yoshihisa Kaneko; Keisuke Sone; Tatsuro Sugiyama
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: CN1176683A; AU714553B2; EP1209373B1; DE69636726T2; EP1209372A2; AU1171197A; CN1087817C; DE69623439D1; DE69636727D1; WO1997024538A1; EP0802341B2; EP1209373A2; CN1419061A; US6120382A; EP0802341A1; DE69623439T3; DE69636726D1; DE69636727T2; EP0802341B1; US6267682B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein winkelbewegliches Gleichlaufgelenk mit acht Drehmomentübertragungskugeln.
Gleichlaufgelenke werden grob unterteilt in den fixierten Typ (winkelbeweglicher Typ), der nur eine Winkelbewegung zwischen zwei Achsen erlaubt, und den eintauchenden Typ, der eine Winkelbewegung und eine Axialbewegung zwischen zwei Achsen erlaubt. Eines der Merkmale des winkelbeweglichen Gleichlaufgelenks im Vergleich zum eintauchenden Typ besteht darin, daß es fähig ist, einen großen Betriebswinkel anzunehmen. Das winkelbewegliche Gleichlaufgelenk, das in der Antriebswelle eines Kraftfahrzeuges verwendet wird, muß z. B. einen maximalen Betriebswinkel von 45º oder mehr aufweisen; ein solcher großer Betriebswinkel kann jedoch nur vom fixierten Typ zur Verfügung gestellt werden. Andererseits weist das winkelbewegliche Gleichlaufgelenk im Vergleich zum eintauchenden Typ zwangsläufig einen etwas komplizierten Innenaufbau auf.
Die Fig. 23A und 23B zeigen ein Zepper-Typ-Gleichlaufgelenk, das für das winkelbewegliche Gleichlaufgelenk typisch ist. Dieses Gleichlaufgelenk umfaßt ein außenliegendes Verbindungselement 11 mit einer innenliegenden Kugeloberfläche 11a, die axial mit sechs gekrümmten Führungsnuten 11b versehen ist, ein innenliegendes Verbindungselement 12 mit einer außenliegenden Kugeloberfläche 12a, die axial mit sechs gekrümmten Führungsnuten 12b versehen ist, und einer innenliegenden Oberfläche, die mit Zacken (oder Keilnuten) 12c für die Verbindung mit einer Welle versehen ist, sechs Drehmomentübertragungskugeln 13, die in Kugelbahnen angeordnet sind, die zwischen den Führungsnuten 11b und 12b der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 11 bzw. 12 definiert sind, und einen Käfig 14 zum Halten der Drehmomentübertragungskugeln 13.
Die Mitten A und B der Führungsnuten 11b und 12b der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 11 bzw. 12 sind bezüglich der Kugelmitten der innenliegenden und außenliegenden Oberflächen 11a bzw. 12a um eine gleichmäßige Strecke in entgegengesetzten Richtungen versetzt (die Führungsnutmitte A ist in Richtung zur offenen Seite des Gelenks versetzt, während die Führungsnutmitte B in Richtung zur innersten Seite des Gelenks versetzt ist). Als Ergebnis ist die Kugelbahn, die zwischen der Führungsnut 11b und der zugeordneten Führungsnut 12b definiert ist, in Richtung zur offenen Seite des Gelenks keilförmig vergrößert. Die Kugelmitten der innenliegenden und außenliegenden Oberflächen 11a und 12a der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 11 und 12 sind in der Gelenkmittenebene O angeordnet, die die Mitten der Drehmomentübertragungskugeln 13 enthält.
Wenn die außenliegenden und die innenliegenden Verbindungselemente 11 und 12 eine Winkelverschiebung des Winkels θ ausführen, werden die Drehmomentübertragungskugeln 13, die vom Käfig 14 geführt werden, in der Halbierungsebene (θ/2), die den Winkel θ unabhängig vom Wert des Betriebswinkels θ halbiert, gehalten, wodurch eine gleichmäßige Geschwindigkeit sichergestellt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, diesen Typ von Gleichlaufgelenk kompakter zu machen und die Festigkeit, die Belastungsfähigkeit und die Haltbarkeit sicherzustellen, die wenigstens gleich denjenigen eines Vergleichsobjektes sind (z. B. eines Sechs-Kugel-Gleichlaufgelenks, wie in Fig. 23 gezeigt ist).
In US-A-5221233 ist ein winkelbewegliches Gleichlaufgelenk offenbart, das ein außenliegendes Verbindungselement mit mehreren axial verlaufenden gekrümmten Führungsnuten, die in dessen innenliegender Kugeloberfläche ausgebildet sind; ein innenliegendes Verbindungselement mit mehreren axial verlaufenden gekrümmten Führungsnuten, die in der außenliegenden Kugeloberfläche desselben ausgebildet sind; mehrere Kugelbahnen, die zwischen den Führungsnuten des außenliegenden Verbindungselements und den entsprechenden Führungsnuten des innenliegenden Verbindungselements definiert sind; Drehmomentübertragungskugeln, die in jeder der mehreren Kugelbahnen angeordnet sind; und einen Käfig mit mehreren Taschen zum Aufnehmen der Drehmomentübertragungskugeln umfaßt, wobei die Anzahl der Kugelbahnen und die Anzahl der angeordneten Drehmomentübertragungskugeln gleich 8 ist.
Der in Fig. 23A und B gezeigte Stand der Technik offenbart ein winkelbewegliches Gleichlaufgelenk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das ein außenliegendes Verbindungselement mit mehreren axial verlaufenden gekrümmten Führungsnuten, die in dessen innenliegender Kugeloberfläche ausgebildet sind; ein innenliegendes Verbindungselement mit mehreren axial verlaufenden gekrümmten Führungsnuten, die in dessen außenliegender Kugeloberfläche ausgebildet sind; mehrere Kugelbahnen, die zwischen den Führungsnuten des außenliegenden Verbindungselements und den entsprechenden Führungsnuten des innenliegenden Verbindungselement definiert sind; Drehmomentübertragungskugeln, die in jeder der mehreren Kugelbahnen angeordnet sind; und einen Käfig mit mehreren Taschen zum Aufnehmen der Drehmomentübertragungskugeln umfaßt, wobei die Kugelbahnen jeweils in der gleichen Axialrichtung in Keilform vergrößert sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kugelbahnen und die Anzahl der angeordneten Drehmomentübertragungskugeln gleich 8 ist.
Das Verhältnis r1 (= PCDBALL/DBALL) des Teilkreisdurchmessers (PCDBALL) der Drehmomentübertragungskugeln (3) zum Durchmesser (DBALL) der Drehmomentübertragungskugeln (3) liegt innerhalb des Bereiches 3,3 ≤ r1 ≤ 5,0. Der Teilkreisdurchmesser (PCDBALL) der Drehmomentübertragungskugeln ist gleich dem Doppelten der Länge eines Liniensegments, das die Mitten der Führungsnuten des außenliegenden oder innenliegenden Verbindungselements und die Mitten der Drehmomentübertragungskugeln verbindet (die Länge eines Liniensegments, das die Mitten der Führungsnuten des außenliegenden Verbindungselements und die Mitten der Drehmomentübertragungskugeln verbindet, und die Länge eines Liniensegments, das die Mitten der Führungsnuten des innenliegenden Verbindungselements und die Mitten der Drehmomentübertragungskugeln verbinden, sind gleich), wobei die Eigenart des Gleichlaufes des Gelenks sichergestellt ist (diese Länge wird im folgenden mit (PCR) bezeichnet); somit gilt PCDBALL = 2·PCR.
Der Grund für die Wahl von 3,3 ≤ r1 ≤ 5,0 besteht darin, daß die Festigkeit des außenliegenden Verbindungselements, die Gelenkbelastungsfähigkeit und die Haltbarkeit wenigstens so hoch sein sollten wie bei einem vergleichbaren Objekt (Sechs-Kugel-Gleichlaufgelenk). Das heißt, in einem Gleichlaufgelenk ist es sehr schwierig, den Durchmesser (PCDBALL) der Drehmomentübertragungskugeln in dem begrenzten Raum deutlich zu verändern. Der Wert von r1 hängt daher hauptsächlich vom Durchmesser DBALL der Drehmomentübertragungskugeln ab.
Wenn r1 < 3,3 gilt (hauptsächlich dann, wenn der Durchmesser DBALL groß ist), wird die Dicke der anderen Teile (des außenliegenden Verbindungselements, des innenliegenden Verbindungselements und dergleichen) zu klein, was Probleme bezüglich der Festigkeit hervorruft. Wenn im Gegensatz hierzu r1 > 5,0 gilt (hauptsächlich dann, wenn der Durchmesser DBALL klein ist), wird die Belastungsfähigkeit zu klein, was Probleme bezüglich der Haltbarkeit hervorruft. Ferner wird die Befürchtung hervorgerufen, daß der Oberflächendruck auf der Kontaktoberfläche zwischen den Drehmomentübertragungskugeln und den Führungsnuten ansteigen würde (da die Kontaktovalfläche mit abnehmendem Durchmesser DBALL abnimmt), was eine Hauptursache für das Absplittern der Kanten der Führungsnuten bildet.
Der Bereich 3,3 ≤ r1 ≤ 5,0 sorgt für höhere Grade an Festigkeit des außenliegenden Verbindungselements, der Belastungsfähigkeit und der Haltbarkeit des Gelenks als beim Vergleichsobjekt (Sechs-Kugel-Gteichlaufgetenk). Dies wird bis zu einem gewissen Maß durch Tests bestätigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist (die die Schätzung der Ergebnisse der Vergleichtests zeigt), wurde bei r1 = 3,2 keine ausreichende Festigkeit der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente erhalten, was ein unerwünschtes Ergebnis ist. Bei r1 = 3,3 oder 3,4 wurde bezüglich der Festigkeit ein recht gutes Ergebnis erhalten. Insbesondere bei r1 ≥ 3,5 wurde eine ausreichende Festigkeit für die außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente und den Käfig erhalten, was ein gewünschtes Ergebnis ist. Außerdem wird für den Bereich r1 > 3,9, obwohl kein Test durchgeführt wurde, erwartet, daß ein gutes Ergebnis wie oben erhalten wird. Wenn r1 > 5,0 ist, wird jedoch angenommen, daß Probleme bezüglich der Haltbarkeit der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente auftreten, wie oben beschrieben worden ist; es ist daher wünschenswert, daß r1 ≤ 5,0 gilt.
Aus dem Vorangehenden wird deutlich, daß es wünschenswert ist, daß r1 im Bereich 3,3 ≤ r1 ≤ 5,0, vorzugsweise im Bereich 3,5 ≤ r1 ≤ 5,0 liegt.
Zusätzlich zur obigen Anordnung ist es ferner wünschenswert, daß das Verhältnis r2 (= DOUTER/PCDSERR) des Außendurchmessers (DOUTER) des außenliegenden Verbindungselements zum Teilkreisdurchmesser (PCDSERR) des in der Innenoberfläche des innenliegenden Verbindungselements 2 ausgebildeten Zahnprofils im Bereich von 2,5 ≤ r2 ≤ 3,5 liegt.
Der Grund für die Wahl von 2,5 ≤ r2 ≤ 3,5 ist folgender: Der Teilkreisdurchmesser (PCDSERR) kann aufgrund der Beziehung zur Festigkeit der gepaarten Welle nicht stark verändert werden. Der Wert von r2 hängt daher vom Außendurchmesser (DOUTER) des außenliegenden Verbindungselements ab. Wenn r2 < 2,5 gilt (was hauptsächlich dann auftritt, wenn der Außendurchmesser DOUTER klein ist), wird die Wanddicke des jeweiligen Teils (außenliegende und innenliegende Verbindungselemente und dergleichen) zu dünn, was Probleme bezüglich der Festigkeit hervorrufen würde. Wenn andererseits r2 > 3,5 gilt (was hauptsächlich dann auftritt, wenn der Außendurchmesser DOUTER groß ist), entsteht manchmal ein Problem bezüglich eines Abmessungsaspekts, wobei das Ziel, das Gelenk kompakt zu machen, nicht erreicht werden könnte. Der Bereich 2,5 ≤ r2 ≤ 3,5 bietet einen größeren Grad an Festigkeit des außenliegenden Verbindungselements und an Haltbarkeit des Gelenks als beim Vergleichsobjekt (Sechs-Kugel- Gleichlaufgelenk), und sorgt für Zufriedenheit im praktischen Gebrauch. Genauer bietet das Setzen von 2,5 ≤ r2 < 3,2 den Vorzug, daß es möglich wird, den Außendurchmesser im Vergleich zum Vergleichsobjekt (Sechs- Kugel-Gleichlaufgelenk mit gleicher Nenngröße: üblicherweise r2 ≥ 3,2) zu reduzieren.
Somit sollte r2 im Bereich von 2,5 ≤ r2 ≤ 3,5, vorzugsweise 2,5 ≤ r2 < 3,2, liegen.
Die Kugelbahnen, die in einem Sinn der Axialrichtung in Keilform vergrößert sind, werden erhalten durch Versetzen der Mitten der Führungsnuten der innenliegenden und außenliegenden Verbindungselemente bezüglich der Kugelmitten ihrer außenliegenden und innenliegenden Oberflächen axial um einen gleichmäßigen Abstand (F) in entgegengesetzten Richtungen. Es ist wünschenswert, daß das Verhältnis R1 (= F/PCR) des Versatzes (F) zu PCR, wie oben beschrieben ist, innerhalb des Bereiches 0,069 ≤ R1 ≤ 0,121 gesetzt wird.
Der Grund für die Wahl von 0,069 ≤ R1 ≤ 0,121 ist folgender: Bei Betrachtung mit fixiertem PCR ist im allgemeinen während der Anwendung eines Betriebswinkels mit größerem Versatz (F) die Bahnbelastung geringer (die die Last ist, die auf die Kontaktfläche zwischen den Führungsnuten und den Drehmomentübertragungskugeln ausgeübt wird); bezüglich der Belastung kann daher gesagt werden, daß ein größerer Versatz (F) vorteilhafter ist.
Wenn jedoch der Versatz (F) zu groß ist:
(i) wird das Drehmoment in der Zone mit hohem Betriebswinkel reduziert, wodurch sich eine Verringerung des zulässigen Lastdrehmoments ergibt;
(ii) nimmt in den Taschen des Käfigs das Maß der Radialbewegung der Drehmomentübertragungskugeln zu, so daß es zum Verhindern des Herausfallens der Drehmomentübertragungskugeln notwendig ist, die Wanddicke (radiale Abmessung) des Käfigs zu erhöhen; und
(iii) nimmt in den Taschen des Käfigs das Maß der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugeln zu, so daß es erforderlich ist, die Umfangsabmessung des Käfigs zu erhöhen, um sicherzustellen, daß eine geeignete Bewegung der Drehmomentübertragungskugeln nicht abnimmt. Die Stäbe des Käfigs werden somit dünner, was zu einem Problem bezüglich der Festigkeit führt.
Wenn andererseits der Versatz (F) zu klein ist:
(iv) nehmen während der Anwendung eines Betriebswinkels die Spitzenwerte der Bahnbelastung (P1) auf der Lastseite und die Bahnbelastung auf der Nicht-Lastseite (P2: während einer Umdrehung erscheint eine Phase, in der die Nicht-Lastseiten-Bahn belastet ist) zu, (P1 und P2 zeigen Spitzenwerte bei einem vorgegebenen Phasenwinkel an), wodurch sich eine verringerte Haltbarkeit ergibt; und
(v) nimmt der maximale Betätigungswinke ab.
Somit sind sowohl zu große als auch zu kleine Maße des Versatzes (F) unerwünscht, wobei es einen optimalen Bereich geben sollte, in dem die Probleme (i), (ii), (iii) mit den Problemen von (iv), (v) im Gleichgewicht sind. Der optimale Bereich des Versatzes (F) variiert jedoch mit der Größe des Gelenks und muß daher in Relation zur Grundgröße des Gelenks bestimmt werden. Dies bedingt die Verwendung des Verhältnisses (R1) = F/PCR). Wenn R1 > 0,121 gilt, entstehen die Probleme (i), (ii), (iii), wobei gleiches für die Probleme (iv) und (v) gilt, wenn R1 < 0,069 ist. Hinsichtlich der Sicherstellung des zulässigen Lastdrehmoments, der Sicherstellung der Käfigfestigkeit, der Reduktion der Spurbelastung, der Sicherstellung der Haltbarkeit und der Sicherstellung des maximalen Betriebswinkels ist der optimale Bereich für den Versatz (F) gleich 0,069 ≤ R1 ≤ 0,121. Die Obergrenze (0,121) von R1 ist deutlich kleiner als der gewöhnliche Wert von R1 (der im allgemeinen 0,14 ist) im Vergleichsobjekt (Sechs-Kugel- Gleichlaufgelenk). Es kann gesagt werden, daß bezüglich der Verbesserung des zulässigen Drehmoments und der Käfigfestigkeit das vorliegende Objekt stärker ein kleineres R1 berücksichtigt, als im Vergleich zum Vergleichsobjekt. Der Erfolg des Setzens von R1 innerhalb des Bereiches beruht auf der Tatsache, daß das vorliegende Objekt mit acht Drehmomentübertragungskugeln versehen ist, was bezüglich der Bahnbelastung vorteilhafter ist als beim Vergleichsobjekt (dies wird durch eine theoretische Analyse bestätigt), und daß der Temperaturanstieg im Vergleich zum Vergleichsobjekt relativ gering ist (dies wird durch Experimente bestätigt, siehe Fig. 11 und 12). Im Vergleichsobjekt (Sechs- Kugel-Gleichlaufgelenk) wird dann, wenn R1 innerhalb des Bereiches festgelegt wird, die Bahnbelastung zu hoch, was zu einer Verringerung der Haltbarkeit führt.
Zusätzlich zur obigen Anordnung können die Kugelmitten der außenliegenden und innenliegenden Oberflächen des Käfigs bezüglich der Gelenkmittenebene, die die Mitten der Drehmomentübertragungskugeln enthält, axial um die gleiche Strecke (f) in entgegengesetzten Richtungen versetzt sein. In diesem Fall ist es empfehlenswert, daß das Verhältnis R2 (= f/PCR) des Versatzes (f) zu PCR innerhalb des Bereiches 0 < R2 ≤ 0,052 liegt.
Der Grund für die Wahl von 0 < R2 ≤ 0,052 ist folgender: im allgemeinen erhöht das Vorsehen des Versatzes (f) die Fläche der innenliegenden Oberfläche des Käfigs, wobei die resultierende Verringerung der Wärmeerzeugung die Haltbarkeit verbessert, und erlaubt die Erhöhung der Wanddicke des Einlasses des Käfigs, der das innenliegende Verbindungselement aufnimmt, wodurch der Vorzug der Erhöhung der Festigkeit erreicht wird.
Wenn jedoch der Versatz (f) zu groß ist,
(i) wird das Maß der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugeln in den Taschen des Käfigs erhöht, so daß zur Sicherstellung einer geeigneten Bewegung der Drehmomentübertragungskugeln die Notwendigkeit entsteht, die Umfangsabmessung des Käfigs zu erhöhen. Somit werden die Stäbe des Käfigs dünner, was ein Problem hinsichtlich der Festigkeit hervorruft; und
(ii) wird die Wanddicke des Abschnitts des Käfigs, der dem Einlaß gegenüberliegt, dünner, was ein Problem bezüglich der Festigkeit hervorruft.
Aus dem Vorangehenden wird klar, daß ein zu großer Versatz (f) nicht wünschenswert ist und ein optimaler Bereich vorhanden ist, in welchem die Bedeutung des Vorsehens des Versatzes (f) mit den Problemen (i) und (ii) ins Gleichgewicht gebracht werden kann. Da jedoch der optimale Bereich des Versatzes (f) mit der Größe des Gelenks variiert, sollte er in bezug auf die Grundgröße, die die Gelenkgröße R2 (= f/PCR). Wenn R1 > 0,052 gilt, ergeben sich die Probleme (i) und (ii). Hinsichtlich der Sicherstellung der Käfigfestigkeit und der Haltbarkeit ist der optimale Bereich des Versatzes (f) gleich 0 < R2 ≤ 0,052.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist ein Längsschnitt, der ein Gleichlaufgelenk gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, während Fig. 1B ein Querschnitt derselben ist;
Fig. 2A ist eine Vorderansicht eines außenliegenden Rings, Fig. 2B ist ein Teillängsschnitt, Fig. 2C ist eine vergrößerte Vorderansicht einer Führungsnut, und Fig. 2D ist ein vergrößerter Längsschnitt des Endes des außenliegenden Rings;
Fig. 3A ist eine Vorderansicht eines innenliegenden Rings, während Fig. 3B eine Längsschnittansicht des innenliegenden Rings ist;
Fig. 4A ist ein Querschnitt eines Käfigs, während Fig. 4B ein Längsschnitt des Käfigs ist;
Fig. 5 ist eine Ansicht, die zeigt, wie der innenliegende Ring in den Käfig eingesetzt wird;
Fig. 6A und 6B sind Ansichten, die zeigen, wie der innenliegende Ring in den Käfig eingesetzt wird;
Fig. 7A ist ein Längsschnitt, der eine weitere Form eines Käfigs zeigt, während Fig. 7B eine Ansicht ist, die zeigt, wie der innenliegende Ring in einen solchen Käfig eingesetzt wird;
Fig. 8A und 8B sind Ansichten, die zeigen, wie Kugeln in die Taschen des Käfigs eingesetzt werden;
Fig. 9A und 9B sind Ansichten, die die Bewegung der Kugeln in den Taschen zeigen, wenn der Betriebswinkel gleich α ist; Fig. 9A entspricht einer Anordnung, in der der Käfig nicht mit einem Versatz versehen ist, und Fig. 9B entspricht einer Anordnung, in der der Käfig mit einem Versatz versehen ist;
Fig. 10 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der die Umgebung einer Tasche im Käfig zeigt;
Fig. 11A, 11B und 11C sind Graphen, die die Beziehung zwischen der Drehzahl (min&supmin;¹) und dem Temperaturanstieg zeigen;
Fig. 12 ist ein Graph, der die zeitabhängige Änderung des Temperaturanstiegs zeigt;
Fig. 13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Betriebswinkel und dem Drehmomentverlustfaktor zeigt;
Fig. 14 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Betriebszeit und der Abnutzungstiefe der Taschen des Käfigs zeigt;
Fig. 15A ist ein Längsschnitt, der ein Gleichlaufgelenk gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, während Fig. 15B ein Querschnitt desselben ist;
Fig. 16 ist eine Ansicht, die zeigt, wie der innenliegende Ring in den Käfig eingesetzt wird;
Fig. 17A und 17B sind Ansichten, die zeigen, wie der innenliegende Ring in den Käfig eingesetzt wird;
Fig. 18A ist ein Längsschnitt, der eine weitere Form eines Käfigs zeigt, während Fig. 18B eine Ansicht ist, die zeigt, wie der innenliegende Ring in einem solchen Käfig eingesetzt wird;
Fig. 19A und 19B sind vergrößerte Teilquerschnitte, die die Umgebung einer Tasche im Käfig zeigen;
Fig. 20A ist ein Längsschnitt, der ein Gleichlaufgelenk gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, während Fig. 20B ein Querschnitt desselben ist;
Fig. 21 ist eine Ansicht, die ein Beispiel (Antriebswelle) einer Kraftübertragungsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges zeigt;
Fig. 22 ist eine Ansicht, die eine Variation der Positionsbeziehung der Mitte der Führungsnuten des außenliegenden Verbindungselements, der Mitte der Führungsnuten des innenliegenden Verbindungselements, der Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche des außenliegenden Verbindungselements (der Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche des Käfigs) und der Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche des innenliegenden Verbindungselements (der Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche des Käfigs) zeigt; und
Fig. 23A zeigt ein Beispiel eines winkelbeweglichen Gleichlaufgelenks mit sechs Drehmomentübertragungskugeln, während Fig. 23B ein Querschnitt desselben ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist, umfaßt ein Gleichlaufgelenk in dieser Ausführungsform ein außenliegendes Verbindungselement 1 mit acht gekrümmten Führungsnuten 1b, die axial in der innenliegenden Kugeloberfläche desselben ausgebildet sind, ein innenliegendes Verbindungselement 2 mit acht gekrümmten Führungsnuten 2b, die axial in der außenliegenden Kugeloberfläche 2a desselben ausgebildet sind, und Zacken oder (Keilnuten) 2c, die auf der innenliegenden Oberfläche für die Verbindung mit einem Wellenabschnitt 5 ausgebildet sind, acht Drehmomentübertragungskugeln 3, die in Kugelbahnen angeordnet sind, die zwischen den Führungsnuten 1b und 2b der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 1 und 2 definiert sind, und einen Käfig 4 zum Halten der Drehmomentübertragungskugeln 3.
In dieser Ausführungsform sind die Mitten O1 und O2 der Führungsnuten 1b und 2b der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 1 bzw. 2 bezüglich der Kugelmitten der innenliegenden und außenliegenden Oberflächen 1a und 2a um eine gleiche Strecke F in entgegengesetzten Richtungen versetzt (die Mitte O1 ist in Richtung zur offenen Seite des Gelenks versetzt, während die Mitte O2 in Richtung zur innersten Seite des Gelenks versetzt ist). Als Ergebnis ist die Kugelbahn, die zwischen der Führungsnut 1b und der entsprechenden Führungsnut 2b definiert ist, in Richtung zur offenen Seite des Gelenks keilförmig vergrößert.
Die Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche 4a des Käfigs 4 und die Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche 1a des außenliegenden Verbindungselements 1, die als eine Führungsoberfläche für die außenliegende Oberfläche 4a des Käfigs 4 dient, sind in der Gelenkmittenebene O angeordnet, die die Mitten der Drehmomentübertragungskugeln 3 enthält. Ferner sind die Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche 4b des Käfigs 4 und die Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2, die als eine Führungsoberfläche für die innenliegende Oberfläche 4b des Käfigs 4 dient, in der Gelenkmittenebene O angeordnet. In dieser Anordnung ist daher das Maß (f) des Versatzes des außenliegenden Verbindungselements 1 gleich dem axialen Abstand zwischen der Mitte O1 der Führungsnuten 1b und der Gelenkmittenebene O, während das Maß (f) des Versatzes des innenliegenden Verbindungselements 2 gleich dem axialen Abstand zwischen der Mitte O2 der Führungsnuten 2b und der Gelenkmittenebene O ist; diese sind daher gleich. Die Mitte O1 der Führungsnuten 1b des außenliegenden Verbindungselements 1 und die Mitte O2 der Führungsnuten 2b des innenliegenden Verbindungselements 2 sind bezüglich der Gelenkmittenebene O um die gleiche Strecke (f) in entgegengesetzten Richtungen axial verschoben (die Mitte O1 der Führungsnuten 1b ist in Richtung zur offenen Seite des Gelenks verschoben, während die Mitte O2 in Richtung zur innersten Seite des Gelenks verschoben ist). Die Länge eines Liniensegments, das die Mitte O1 der Führungsnuten 1b des außenliegenden Verbindungselements 1 und die Mitten O3 der Drehmomentübertragungskugeln 3 verbindet, und die Länge eines Liniensegments, das die Mitte O2 der Führungsnuten 2b des innenliegenden Verbindungselements 2 und die Mitten O3 der Drehmomentübertragungskugeln 3 verbindet, sind jeweils gleich PCR; diese beiden sind daher gleich.
Wenn die außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 1 und 2 eine Winkelverschiebung um einen Winkel θ ausführen, werden die vom Käfig 4 geführten Drehmomentübertragungskugeln 3 in einer Halbierungsebene (θ/2) gehalten, die den Winkel θ bei einem beliebigen Betriebswinkel θ halbiert, so daß der Gleichlauf für das Gelenk sichergestellt wird.
In dieser Ausführungsform sind zusätzlich zur obigen Anordnung die Hauptabmessungen des Gelenks auf folgende Werte gesetzt.
1 Das Verhältnis r1 (= PCDBALL/DBALL) des Teilkreisdurchmessers PCDBALL (PCDBALL = 2·PCR) der Drehmomentübertragungskugeln 3 zu ihrem Durchmesser DBALL liegt innerhalb des Bereiches 3,3 ≤ r1 ≤ 5,0, vorzugsweise 3,5 ≤ r1 ≤ 5,0 (oder 3,5 < r1 ≤ 5,0), wobei diese Einstellung hinsichtlich der Sicherstellung der Festigkeit, der Belastungsfähigkeit und der Haltbarkeit des außenliegenden Verbindungselements und dergleichen bevorzugt wird. In dieser Ausführungsform ist jedoch r1 so gesetzt, daß r1 = 3,83 gilt. Ferner 2 ist das Verhältnis r2 (= POUTER/PCDSERR) des Außendurchmessers DOUTER des außenliegenden Verbindungselements 1 zum Teilkreisdurchmesser PCDSERR der Zacken (oder Keilnuten) 2c des innenliegenden Verbindungselements 2 innerhalb des Bereiches 2,5 ≤ r2 ≤ 3,5 gesetzt, z. B. auf 2,5 ≤ r2 < 3,2. Außerdem kann die Anordnung 1 einzeln verwendet werden.
Gelenke der Anordnungen 1 und 2 wurden mit Vergleichsobjekten (Sechs- Kugel-Gleichlaufgelenken) wie z. B. demjenigen, das in Fig. 23 gezeigt ist und die gleichen Nenngröße wie diese Gelenke aufweist, verglichen, wobei die Ergebnisse in Tabelle 2 gezeigt sind.
Das Gleichlaufgelenk in dieser Ausführungsform besitzt acht Drehmomentübertragungskugeln 3, wobei das Verhältnis der Gesamtbelastung auf das Gelenk zu der Belastung, die von einer Drehmomentübertragungskugel getragen wird, klein ist (im Vergleich zum Sechs-Kugel-Gleichlaufgelenk), wodurch es möglich wird, den Durchmesser DBALL der Drehmomentübertragungskugeln 3 im Vergleich zum Vergleichsobjekt mit gleicher Nenngröße (Sechs-Kugel-Gleichlaufgelenk) zu reduzieren und die jeweilige Dicke der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 1 und 2 im wesentlichen gleich derjenigen des Vergleichsobjekts (Sechs-Kugel- Gleichlaufgelenk) zu machen.
Im Vergleich zum Vergleichsobjekt mit gleicher Nenngröße (Sechs-Kugel- Gleichlaufgelenk) kann ferner das vorliegende Gelenk kompakt ausgeführt werden, wobei gleichzeitig das Verhältnis r2 (= DOUTER/PCDSERR) reduziert werden kann (2,5 ≤ r2 < 3,2) und die Festigkeit, die Belastungsfähigkeit und die Haltbarkeit erhalten werden, die wenigstens gleich denjenigen des Vergleichsobjekts (Sechs-Kugel-Gleichlaufgelenk) sind.
Es ist empfehlenswert, das Maß des Versatzes der Führungsnuten 1b und 2b wie folgt festzulegen. Wie oben beschrieben worden ist, ist 3 wünschenswert, daß das Verhältnis R1 = F/PCR) innerhalb des Bereiches 0,069 ≤ R1 ≤ 0,121 hinsichtlich der Sicherstellung des zulässigen Lastdrehmoments, der Sicherstellung der Käfigfestigkeit, der Reduktion der Bahnbelastung, der Sicherstellung der Haltbarkeit und der Sicherstellung des maximalen Betriebswinkels gesetzt wird. In dieser Ausführungsform ist jedoch R1 = 0,104 (oder 0,1038). Der gewöhnliche Wert von R1 für das Vergleichsobjekt (Sechs-Kugel-Gleichlaufgelenk) ist gleich 0,14. Das R1 dieser Ausführungsform ist beträchtlich kleiner als dasjenige des Vergleichsobjekts.
Die Fig. 2A bis 2D zeigen das außenliegende Verbindungselement. Ein Bereich auf der offenen Seite der innenliegenden Oberfläche 1a des außenliegenden Verbindungselements 1 ist mit einem zylindrischen Schnitt 1a1 zum Einsetzen des Käfigs 4 in die innenliegende Oberfläche 1a versehen. Beim Einsetzen des Käfigs 4, wobei die Achsen so positioniert sind, daß sie sich in rechten Winkeln schneiden, wie in Fig. 2a gezeigt ist, werden die Taschen 4c des Käfigs 4 (der eine Baugruppe ist, die das in die innenliegende Oberfläche 4b des Käfigs 4 eingesetzte innenliegende Verbindungselement 2 aufweist) in den zylindrischen Schnitt 1a1 eingebracht. Auf diese Weise wird der Käfig 4 eingesetzt, bis die Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche 4a mit der Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche 1a des außenliegenden Verbindungselements 1 übereinstimmt. Ausgehend von diesem Zustand wird der Käfig 4 um 90º gedreht, bis die Achse des Käfigs 4 mit der Achse des außenliegenden Verbindungselements 1 zusammenfällt. Somit wird der Käfig 4 (zusammen mit dem innenliegenden Verbindungselement 2) vollständig in die innenliegende Oberfläche 1a des außenliegenden Verbindungselements 1 eingesetzt.
Wie in den Fig. 2C und 2D vergrößert gezeigt ist, ist ferner ein Bereich, der den Führungsnuten 1b des außenliegenden Verbindungselements 1 zugeordnet ist, mit einer Abschrägung 1b1 versehen. Die Abschrägung 1b1 hat die Funktion, die dann, wenn die Führungsnuten 1b wärmebehandelt werden (im Bereich W in Fig. 2D), die Durchhärtung verhindert (d. h. sie verhindert, daß die offene Stirnfläche des außenliegenden Verbindungselements 1 gehärtet wird), wobei die Abschrägung gleichzeitig als Führung verwendet werden kann, wenn die Drehmomentübertragungskugeln 3 in die Taschen 4c eingesetzt werden.
Die Fig. 3A und 3B zeigen das innenliegende Verbindungselement 2. Der Durchmesser der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2 ist gleich A, wobei der maximale Abstand über der außenliegenden Oberfläche 2a in einem Längsschnitt parallel zur Ebene S. die die Unterseiten der zwei diametral gegenüberliegenden Führungsnuten 2b enthält, gleich C ist.
Die Fig. 4A und 4B zeigen den Käfig 4. Der Käfig 4 ist mit acht in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten fensterartigen Taschen 4c versehen, die acht Drehmomentübertragungskugeln 3 halten. Von den acht Taschen 4c sind vier Taschen lange Taschen 4c1 mit einer großen Länge in Umfangsrichtung, wobei die übrigen vier Taschen kurze Taschen 4c2 mit einer kurzen Länge in Umfangsrichtung sind, wobei die langen und kurzen Taschen 4c1 und 4c2 einander abwechseln. In dieser Anordnung ist die Winkelbeabstandung der vier kurzen Taschen 4c2 gleich 90º. Außerdem kann die Anordnung so beschaffen sein, daß von den acht Taschen 4c sechs Taschen lange Taschen 4c1 sein können und die restlichen zwei Taschen kurze Taschen 4c2 sein können. In diesem Fall ist die Beabstandung zwischen den zwei kurzen Taschen 4c2 gleich 180º. Die Länge der kurzen Taschen 4c2 in Umfangsrichtung ist so gesetzt, daß dann, wenn dieses Gleichlaufgelenk Drehmoment mit dem größten Winkel überträgt (dem größten Betriebswinkel, der funktional als Gelenk zulässig ist, d. h. der "maximale Betriebswinkel" oder die Basis beruht auf dem größten Betriebswinkel, der innerhalb des Bereiches des "maximalen Betriebswinkels" operativ zulässig ist), die Drehmomentübertragungskugeln 3 nicht die Umfangswandoberfläche der kurzen Taschen 4c2 stören. Ferner ist die Länge der langen Taschen 4c2 in Umfangsrichtung so gesetzt, daß während des Einsetzens der Drehmomentübertragungskugeln 3, das durch relatives Kippen der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 1 und 2 bewerkstelligt wird, um eine kurze Tasche 4c2 zu veranlassen, durch die Öffnung im außenliegenden Verbindungselement 2 nach außen zu weisen, die vorher eingesetzten Drehmomentübertragungskugeln 3 nicht die Umfangswandoberflächen der langen Taschen 4c1 stören. Wie ferner in den Fig. 5, 6A und 6B gezeigt ist, ist der Durchmesser (B) des Einlasses 4d des Käfigs 4 für das Einsetzen des innenliegenden Verbindungselements 2 bezüglich des Außendurchmessers (A) des innenliegenden Verbindungselements 2, wie in Fig. 3A gezeigt, und der maximalen Beabstandung (C) gesetzt, so daß die Beziehung C ≤ B < A erfüllt wird. Im innersten Bereich des Einlasses 4d (d. h. an der Grenze zwischen der innenliegenden Oberfläche 4b und dem Einlaß 4d) ist eine Stufe 4e ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, eine Konfiguration ohne ein solche Stufe 4e zu verwenden.
Das Setzen bzw. Einstellen des Durchmessers (B) des Einlasses 4b innerhalb des Bereiches C ≤ B < A entsteht aus der Notwendigkeit der Sicherstellung der Haltbarkeit und der Festigkeit des Käfigs und des Zulassens eines Einsetzens des innenliegenden Verbindungselements 2 in die innenliegende Oberfläche 4b des Käfigs 4. Beim Einsetzen des innenliegenden Verbindungselements 2, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wobei die Achsen so angeordnet sind, daß sie einander in rechten Winkeln schneiden, wird das innenliegende Verbindungselement 2 in die innenliegende Oberfläche 4b des Käfigs 4 eingesetzt, während die Führungsnuten 2b des innenliegenden Verbindungselements 2 am Einlaß 4d des Käfigs 4 anliegen. Wenn das innenliegende Verbindungselement 2 bis zu einem gewissen Maß auf diese Weise eingesetzt worden ist, wie in Fig. 6A gezeigt ist, wird die maximale Beabstandung (C) über der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2 von der Stufe 4e erfaßt, was kein weiteres Einsetzen des innenliegenden Verbindungselements 2 erlaubt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kugelmitte O' der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2 und die Kugelmittel O" der innenliegenden Oberfläche 4b des Käfigs 4 etwas gegeneinander verschoben. Anschließend wird das innenliegende Verbindungselement 2 unter Verwendung des lateralen Abschnitts T der Stufe 4e des Käfigs 4, wie in Fig. 6B gezeigt, um 90º gedreht, bis die Achse des innenliegenden Verbindungselements 2 und die Achse des Käfigs 4 zusammenfallen. Somit wird das innenliegende Verbindungselement 2 vollständig in die innenliegende Oberfläche 4b des Käfigs 4 eingesetzt. Wie in den Fig. 7A und 7B gezeigt ist, können außerdem auch in dem Fall, in dem ein Käfig 4 ohne Stufe 4e vorgesehen ist, die Teile in der gleichen Weise wie oben zusammengefügt werden. In diesem Fall, wenn die Achse des innenliegenden Verbindungselements 2 so angeordnet ist, daß sie die Achse des Käfigs 4 rechtwinklig schneidet, kann das Einsetzen fortgesetzt werden, bis die Kugelmittel O' der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2 und die Kugelmitte O" der innenliegenden Oberfläche 4b des Käfigs 4 zusammenfallen. Das innenliegende Verbindungselement 2 wird anschließend bezüglich des Käfigs 4 um 90º gedreht, bis ihre Achsen zusammenfallen, wobei der Vorteil darin besteht, daß die verwendete Operation einfach ist.
Um im allgemeinen bei diesem Typ von Gleichlaufgelenk das innenliegende Verbindungselement in die innenliegende Oberfläche des Käfigs einzusetzen, ist die Länge einer der Taschen des Käfigs oder zweier diametral gegenüberliegender Taschen in Umfangsrichtung größer gemacht als die axiale Länge des innenliegenden Verbindungselements. Wenn der Einbau so bewerkstelligt wird, daß die Achsen des innenliegenden Verbindungselements und des Käfigs so positioniert sind, daß sie einander in rechten Winkeln schneiden, während ein außenliegender Oberflächenabschnitt des innenliegenden Verbindungselements (ein Abschnitt zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Führungsnuten) in die Taschen mit erhöhter Länge in Umfangsrichtung eingesetzt wird, setzt der Operator das innenliegende Verbindungselement in die innenliegende Oberfläche des Käfigs ein und dreht das innenliegende Verbindungselement bezüglich des Käfigs um 90º. Entsprechend der Konstruktion und dem Verfahren des Einsetzens eines solchen Käfigs führt jedoch die Notwendigkeit, die Länge wenigstens einer Tasche des Käfigs in Umfangsrichtung größer zu machen als die axiale Länge des innenliegenden Verbindungselements, zu einer Reduktion der Fläche des Stababschnitts zwischen den Taschen. Dies wird hinsichtlich der Haltbarkeit und der Festigkeit des Käfigs nicht bevorzugt. Entsprechend der Konstruktion und dem Verfahren des Einsetzens des Käfigs in der obenbeschriebenen zweiten Ausführungsform können, da es nicht notwendig ist, eine Tasche vorzusehen, die eine größere Länge in Umfangsrichtung aufweist als die axiale Länge des innenliegenden Verbindungselements, die notwendigen Flächen der inneren und äußeren Oberflächen des Käfigs und die Umfangsdicke des Stabes zwischen den Taschen sichergestellt werden, um die Haltbarkeit und Festigkeit des Käfigs zu erhöhen. Genauer, in der Anordnung mit acht Drehmomentübertragungskugeln 3, wie beim Gleichlaufgelenk der vorliegenden Erfindung, ist die Anzahl der Taschen 4c des Käfigs 4 größer als beim Vergleichsobjekt (6-Kugel-Gleichlaufgelenk); die Sicherstellung der Haltbarkeit und Festigkeit des Käfigs ist daher wichtig.
Das Vorsehen von zwei Typen von Taschen 4c des Käfigs 4, d. h. lange Taschen 4c1 und kurze Taschen 4c2, soll die Haltbarkeit und Festigkeit des Käfigs sicherstellen und Spielräume für das Einsetzen der Drehmomentübertragungskugeln 3 in die Taschen 4c des Käfigs 4 schaffen. Bei diesem Typ von Gleichlaufgelenken wird das Einsetzen der Drehmomentübertragungskugeln 3 bewerkstelligt durch Einsetzen der Baugruppe des Käfigs 4 und des innenliegenden Verbindungselements 2 in die innenliegende Oberfläche 1a des außenliegenden Verbindungselements 1 (Fig. 2A), und anschließend, wie in Fig. 8A gezeigt ist, durch winkelmäßiges Verschieben des innenliegenden Verbindungselements 2 (und des Käfigs 4) bezüglich des außenliegenden Verbindungselements 1.
Wenn nun bei diesem Typ von Gleichlaufgelenken die außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente untereinander ein Drehmoment übertragen, während sie einen Betriebswinkel A einnehmen, bewegen sich die Drehmomentübertragungskugeln in Umfangsrichtung und radial innerhalb der Taschen des Käfigs, wenn sich die Phase in Richtung der Rotation ändert. Das Maß der Bewegung der Drehmomentübertragungskugeln steigt proportional zum Betriebswinkel θ, wobei letzterer am größten ist, wenn die Drehmomentübertragungskugeln eingesetzt werden (der Betriebswinkel θ zu diesem Zeitpunkt wird als "Kugeleinsetzwinkel α" bezeichnet, wobei der "Kugeleinsetzwinkel θ" größer ist als der "maximale Betriebswinkel", der der größte Betriebswinkel ist, der vom Gelenk während der Ausführung der Funktion als Gelenk angenommen werden kann). Das Maß der Bewegung, genauer das Maß der Umfangsbewegung, der Drehmomentübertragungskugeln ist somit am größten, wenn das Gelenk den Kugeleinsetzwinkel α einnimmt; es ist somit erforderlich, das Maß der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugeln zu berücksichtigen, wenn die Länge der Taschen des Käfigs in Umfangsrichtung festgelegt wird.
In Fig. 8B sind die Drehmomentübertragungskugeln 3 bei 31, 32, ..., 38 in den verschiedenen Phasen in Rotationsrichtung gezeigt. Die Drehmomentübertragungskugeln 31, 33, 35, 37 sind in den kurzen Taschen 4c2 aufgenommen, während die Kugeln 32, 34, 36, 38 in den langen Taschen 4c1 aufgenommen sind. Die jeweiligen verschobenen Positionen der Drehmomentübertragungskugeln 3 in den Taschen 4c in verschiedenen Phasen, wenn das Gelenk den Einsetzwinkel α einnimmt, sind in Fig. 9A gezeigt. Außerdem zeigt Fig. 9A, wie sich die Drehmomentübertragungskugeln in der Anordnung bewegen, in der die Kugelmitten der außenliegenden Oberfläche 4a und der innenliegenden Oberfläche 4b nicht versetzt sind (die Anordnung, in der die Kugelmitten in der Gelenkmittenebene O angeordnet sind), wie im Fall des Käfigs 4 in dieser Ausführungsform, während Fig. 9B zeigt, wie die Drehmomentübertragungskugeln sich in der Anordnung bewegen, in der die innenliegenden und außenliegenden Oberflächen des Käfigs um ein gleiches Maß bezüglich der Gelenkmittenebene O axial versetzt sind.
Die Drehmomentübertragungskugeln werden zuerst in die vier langen Taschen 4c1 eingesetzt, und anschließend in die kurzen Taschen 4c2. Wie in Fig. 8A gezeigt ist, ist z. B. dann, wenn die Drehmomentübertragungskugel 31 in die kurze Tasche 4c eingesetzt werden soll, das Maß der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugel in den Phasen 32, 34, 36, 38 groß und in den Phasen 33, 35, 37 klein (Fig. 9A und 9B). Wie oben beschrieben worden ist, ist die Länge der langen Taschen 4c1 in Umfangsrichtung (die in den Phasen 32, 34, 36, 38 in Fig. 8B positioniert sind) so gesetzt, daß dann, wenn eine Drehmomentübertragungskugel 3 in eine kurze Tasche 4c2 eingesetzt wird (in der Phase 31 in Fig. 8B positioniert), die vorher eingesetzte Drehmomentübertragungskugel nicht die Umfangswandoberflächen der langen Taschen 4c1 stört. In der Phase, die in den kurzen Taschen 4c2 positioniert ist (33, 35, 37 in Fig. 8B), ist ferner das Maß der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugeln 3 klein. Die Drehmomentübertragungskugel 31 kann somit in die kurze Tasche 4c2 eingesetzt werden. In ähnlicher Weise sind dann, wenn die Drehmomentübertragungskugel 33 zum Beispiel eingesetzt werden soll, die langen Taschen 4c1 in den Phasen 32, 34, 36 und 38 positioniert, wobei in den Phasen 31, 35, 37 das Maß der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugeln 3 klein ist. Die Drehmomentübertragungskugel 33 kann daher in die kurze Tasche 4c2 eingesetzt werden. Auf diese Weise können die Drehmomentübertragungskugeln 3 in alle kurzen Taschen 4c2 eingesetzt werden. (Da die Drehmomentübertragungskugeln vorher in die langen Taschen 4c1 eingesetzt worden sind, folgt daraus, daß die Drehmomentübertragungskugeln 3 in alle Taschen 4c eingesetzt werden können.) Wenn außerdem die Kugeln 3 in die Taschen 4c eingesetzt werden, dient die Abschrägung 1 b1 des außenliegenden Verbindungselements 1 zum Führen der Kugeln 3 (siehe Fig. 8A).
Bei diesem Typ von Gleichlaufgelenken ist im allgemeinen die Länge der Taschen des Käfigs in Umfangsrichtung auf der Grundlage des maximalen Maßes der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugel in der Tasche während des Kugeleinsetzens gesetzt (wie oben beschrieben worden ist, ist die Länge wenigstens einer Tasche in Umfangsrichtung größer gemacht als die axiale Länge des innenliegenden Verbindungselements), wobei dies zu einer Reduktion der Fläche der innenliegenden und außenliegenden Oberflächen des Käfigs und zur Reduktion der Umfangsdicke des Stabes zwischen den Taschen führt, was hinsichtlich der Haltbarkeit und Festigkeit des Käfigs nicht bevorzugt wird. Diesbezüglich ist im Gleichlaufgelenk dieser Ausführungsform die Länge der langen Taschen 4c1 des Käfigs 4 in Umfangsrichtung auf der obenerwähnten Grundlage gesetzt, wobei die Länge der kurzen Taschen 4c in Umfangsrichtung auf der Grundlage des maximalen Maßes der Umfangsbewegung der Drehmomentübertragungskugel 3 in der Tasche während der Übertragung vom Drehmoment, bei der das Gleichlaufgelenk den maximalen Winkel einnimmt (dieser Winkel ist kleiner als der "Kugeleinsetzwinkel a"), gesetzt wird. Eine solche Anordnung ermöglicht, die Flächen der innenliegenden und außenliegenden Oberflächen des Käfigs, die Umfangsdicke des Stabes zwischen den Taschen und die Haltbarkeit und Festigkeit des Käfigs sicherzustellen.
Ferner können in der Anordnung, in der die Kugelmitten der außenliegenden und innenliegenden Oberflächen 4a und 4b nicht versetzt sind, wie bei dem Käfig 4 dieser Ausführungsform, da die Bewegungen der Drehmomentübertragungskugeln 3 in den Taschen, wie in Fig. 9A gezeigt ist, für die innenliegenden und außenliegenden Oberflächen des Käfigs gleich sind, die zwei Umfangswandoberflächen 4c11 der Taschen 4c in Form paralleler flacher Oberflächen (Fig. 10A) oder konkav gekrümmter Oberflächen entsprechend der Oberflächenkrümmung der Drehmomentübertragungskugeln ausgebildet sein.
Wenn das außenliegende Verbindungselement 1, das innenliegende Verbindungselement 2, der Käfig 4 und die Drehmomentübertragungskugeln in der obenbeschriebenen Weise zusammengefügt worden sind, ist das Gleichlaufgelenk der in den Fig. 1A und 1 B gezeigten Ausführungsform vollständig. Die Zacken (oder Keilnuten) 2c des innenliegenden Verbindungselements 2 sind mit der Welle 5 verbunden. In dieser Ausführungsform ist außerdem die Welle 5 aus Bohrstahl gefertigt, um die Größe der Welle 5 zu reduzieren (der Durchmesser des Abschnitts, der mit dem offenen Ende des außenliegenden Verbindungselements überlappt, ist reduziert, wobei der Durchmesser des gezackten Abschnitts der gleiche ist wie beim Vergleichsobjekt). Der Sinn der Reduktion des Durchmessers der Welle 5 besteht darin, Spielräume zum Erhöhen des Betriebswinkels zu schaffen. In einem Versuchsmodell wird ein maximaler Betriebswinkel von mehr als 45º für ein Antriebswellengelenk für Kraftfahrzeuge benötigt.
Die Fig. 11A bis 11C zeigen die Ergebnisse von Vergleichstests des Ausführungsformobjekts und des Vergleichsobjekts (6-Kugel-Gleichlaufgelenk) für die Beziehung zwischen der Drehzahl (min&supmin;¹) und dem Temperaturanstieg (ºC). In den Figuren bezieht sich X (gestrichelte Linie mit weißen Kreisen O) auf das Ausführungsformobjekt, während Y (durchgezogene Linie mit schwarzen Kreisen ) sich auf das Vergleichsobjekt bezieht, wobei der Temperaturanstieg (ºC) 30 Minuten nach Beginn des Betriebes gemessen wurde. θ ist der Betriebswinkel des Gelenks, während T das Eingangsdrehmoment ist.
Wie aus den in den Figuren gezeigten Testergebnissen deutlich wird, ist der Temperaturanstieg im Ausführungsformobjekt (X) kleiner als im Vergleichsobjekt (Y), wobei die Differenz zwischen diesen mit steigender Drehzahl zunimmt. Eine Reduktion der Temperatur führt zu einer verbesserten Haltbarkeit. Ferner wird angenommen, daß eine solche Reduktion des Temperaturanstiegs unabhängig vom Betriebswinkel (θ) und vom Eingangsdrehmoment (T) erreicht werden kann.
Fig. 12 zeigt die Ergebnisse von Tests des Ausführungsformobjekts und des Vergleichsobjekts (6-Kugel-Gleichlaufgelenk) (beide mit der gleichen Nenngröße) für die zeitabhängige Änderung des Temperaturanstiegs. In den Figuren bezieht sich X (gestrichelte Linie mit weißen Kreisen O) auf das Ausführungsformobjekt, während Y (durchgezogene Linie mit schwarzen Kreisen ) sich auf das Vergleichsobjekt bezieht, wobei θ der Betriebswinkel des Gelenks ist und T das Eingangsdrehmoment ist.
Wie aus den in der Figur gezeigten Testergebnissen deutlich wird, ist der Temperaturanstieg im Ausführungsformobjekt (X) relativ niedriger als im Vergleichsobjekt (Y), wobei die Differenz zwischen diesen sich nicht stark ändert, selbst wenn die Betriebszeit verlängert wird.
Fig. 13 zeigt die Ergebnisse von Vergleichstests des Ausführungsformobjekts und des Vergleichsobjekts (6-Kugel-Gleichlaufgelenk) (beide mit der gleichen Nenngröße) für die Beziehung zwischen dem Betriebswinkel t (in Grad) und dem Drehmomentverlustfaktor (%). In den Figuren bezieht sich X (gestrichelte Linie mit weißen Kreisen O) auf das Ausführungsformobjekt, während Y (durchgezogene Linie mit schwarzen Kreisen ) sich auf das Vergleichsobjekt bezieht, wobei der Drehmomentverlustfaktor bei einem Eingangsdrehmoment = 196 N·m für θ = 10º und bei T = 98 N·m für θ = 30º gemessen wurde.
Wie aus der Figur deutlich wird, ist der Drehmomentverlustfaktor für das Ausführungsformobjekt (X) kleiner als beim Vergleichsobjekt (Y), wobei die Differenz zwischen diesen mit steigendem Betriebswinkel θ zunimmt. Die Reduktion des Drehmomentverlustfaktors trägt zur Kraftstoffeinsparung und Energieeinsparung bei, und trägt auch zur Reduktion des Temperaturanstiegs und somit zu einer verbesserten Haltbarkeit bei.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Beobachtung bezüglich des Ausführungsformobjekts und des Vergleichobjekts (6-Kugel-Gleichlaufgelenk) (beide mit der gleichen Nenngröße), wie das außenliegende Verbindungselement, das innenliegende Verbindungselement, der Käfig und die Drehmomentübertragungskugeln nach 300 Stunden Betrieb beschädigt wurden. Für den Käfig wurde die Abnutzungstiefe der Taschen gemessen, wobei die Ergebnisse in Fig. 14 gezeigt sind. Die Testbedingungen waren ein Betriebswinkel θ = 6º, ein Eingangsdrehmoment T = 1078 N·m, eine Drehzahl von 200 min&supmin;¹ und eine Gesamtzahl von Umdrehungen = 3,6·10&sup6;. Außerdem wurden die Tests unter Verwendung von zwei Testobjekten jeweils für das Ausführungsformobjekt und für das Vergleichsobjekt durchgeführt (die Ausführungsformobjekte sind mit den Nummern 1 und 2 bezeichnet, während die Vergleichsobjekte mit den Nummern 3 und 4 bezeichnet sind), wobei die in Fig. 14 gezeigte Abnutzungstiefe der Mittelwert für die zwei Testobjekte ist.
Wie aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen deutlich wird, wurde an keinem Teil sowohl der Ausführungsformobjekte als auch der Vergleichsobjekte eine Beschädigung festgestellt. Wie aus den in Fig. 11 gezeigten Ergebnissen deutlich wird, war ferner die Abnutzungstiefe in den Taschen des Käfigs im Ausführungsformobjekt (X) kleiner als im Vergleichsobjekt (Y).
Wie oben beschrieben worden ist, weist das Gleichlaufgelenk dieser Ausführungsform eine kompakte Form auf, wobei trotzdem seine Belastungsfähigkeit und Haltbarkeit wenigstens so hoch sind wie beim Vergleichsobjekt (6- Kugel-Gleichlaufgelenk).
Die Fig. 15A und 15B zeigen ein Gleichlaufgelenk gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Mitten O1 und O2 der Führungsnuten 1b und 2b der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 1 bzw. 2 sind bezüglich der Kugelmitten O4 und O6 der innenliegenden und außenliegenden Oberflächen 1a bzw. 2a axial um eine gleiche Strecke f in entgegengesetzten Richtungen versetzt.
In dieser Ausführungsform sind ferner die Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche 4a' des Käfigs 4' (die die gleiche ist wie die Kugelmitte O4 der innenliegenden Oberfläche 1a des außenliegenden Verbindungselements 1) und die Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche 4b' des Käfigs 4' (die die gleiche ist wie die Kugelmittel O5 der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2) um eine gleiche Strecke (f) in entgegengesetzten Richtungen von der Mitte O des Gelenks axial versetzt. Der Versatz (f) im außenliegenden Verbindungselement 1 ist der axiale Abstand zwischen der Mitte O1 der Führungsnuten 1b und der Kugelmitte O4 der innenliegenden Oberfläche 1a, während der Versatz (F) im innenliegenden Verbindungselement 2 der axiale Abstand zwischen der Mittel O2 der Führungsnuten 2b und der Kugelmittel O5 der außenliegenden Oberflächen 2a ist, wobei beide gleich sind. Die Länge des Liniensegments, das die Mitte O1 der Führungsnut 1b des außenliegenden Verbindungselements 1 und die Mitte der Drehmomentübertragungskugel 3 verbindet, sowie die Länge des Liniensegments, das die Mitte O2 der Führungsnut 2b des innenliegenden Verbindungselements 2 und die Mitte O3 der Drehmomentübertragungskugel 3 verbindet, sind jeweils gleich PCR, so daß beide gleich sind.
Es ist empfehlenswert, daß der Versatz (f) in der außenliegenden Oberfläche 4a' und der innenliegenden Oberfläche 4b' des Käfigs 4' wie folgt festgelegt werden.
Wie oben beschrieben worden ist, 4 ist es hinsichtlich der Sicherstellung der Käfigfestigkeit und der Haltbarkeit vorzuziehen, daß der Versatz (f) in der außenliegenden Oberfläche 4a' und der innenliegenden Oberfläche 4b' so gesetzt ist, daß das Verhältnis R2 (= f/PCR) innerhalb des Bereiches 0 < R2 ≤ 0,052 liegt. In dieser Ausführungsform ist jedoch R2 auf 0,035 gesetzt. Wie für die Anordnungen 1, 2, 3 in der obigen Ausführungsform sind sie jedoch gleich (jedoch ist bezüglich der Anordnung 3 R1 auf 0,1003 gesetzt), wobei eine Beschreibung derselben weggelassen wird. Außerdem kann die Richtung des Versatzes (f) im Käfig 4' umgekehrt sein. Das heißt, der Punkt O4 in Fig. 15A kann der gleiche sein wie die Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche 4b', während der Punkt O5 der gleiche sein wie die Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche 4a'.
Auch im Käfig 4' dieser Ausführungsform, wie im Fall des Käfigs 4 in der obenbeschriebenen Ausführungsform, ist der Durchmesser (B) des Einlasses 4d' für das Einsetzen des innenliegenden Verbindungselements 2 bezüglich des Außendurchmessers (A) des innenliegenden Verbindungselements und der maximalen Beabstandung (C) so gesetzt, daß C ≤ B < A gilt (Fig. 17A). Im innersten Bereich des Einlasses 4b' (d. h. an der Grenze zwischen der innenliegenden Oberfläche 4b' und dem Einlaß 4d') ist eine Stufe 4e' definiert. Beim Einsetzen des innenliegenden Verbindungselements 2, wie in Fig. 16 gezeigt ist, wobei die Achsen so positioniert sind, daß sie einander in rechten Winkeln schneiden, wird das innenliegende Verbindungselement 2 in die innenliegende Oberfläche 4b' des Käfigs 4' eingesetzt, während eine Führungsnut 2b des innenliegenden Verbindungselements 2 am Einlaß 4d' des Käfigs 4' anliegt. Wenn das innenliegende Verbindungselement 2 auf diese Weise bis zu einem bestimmten Maß eingesetzt wird, wie in Fig. 17A gezeigt ist, wird die maximale Beabstandung (C) über der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2 von der Stufe 4e' erfaßt, was kein weiteres Einführen des innenliegenden Verbindungselements 2 erlaubt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kugelmitte O' der außenliegenden Oberfläche 2a des innenliegenden Verbindungselements 2 und die Kugelmitte O" der innenliegenden Oberfläche 4b' des Käfigs 4' etwas gegeneinander verschoben. Anschließend wird das innenliegende Verbindungselement 2 unter Verwendung des lateralen Abschnitts 7 der Stufe 4e' des Käfigs 4, wie in Fig. 6B gezeigt, um 90º gedreht, bis die Achse des innenliegenden Verbindungselements 2 und die Achse des Käfigs 4' zusammenfallen. Somit wird das innenliegende Verbindungselement 2 vollständig in die innenliegende Oberfläche 4b' des Käfigs 4' eingesetzt. Wie in den Fig. 18A und 18B gezeigt ist, können außerdem auch im Fall eines Käfigs 4' ohne Stufe 4e' die Teile in der gleichen Weise wie oben zusammengefügt werden.
Ferner weist der Käfig 4' in dieser Ausführungsform acht Taschen zum Aufnehmen von acht Drehmomentübertragungskugeln auf, wobei die acht Taschen zwei Typen von Taschen umfassen, nämlich lange und kurze Taschen, deren Längen in Umfangsrichtung auf der gleichen Grundlage wie in der vorangehenden Ausführungsform bestimmt werden. Die jeweiligen Anzahlen kurzer und langer Taschen, ihre Anordnungen und ihre Wandform sind die gleichen wie in der vorangehenden Ausführungsform. Ferner wird das Einsetzen der Drehmomentübertragungskugeln 3 in die Taschen in der gleichen Weise bewerkstelligt, wie in der vorangehenden Ausführungsform mit Bezug auf die Fig. 8A und 8B gezeigt ist. Da jedoch mit der Anordnung dieser Ausführungsform die Kugelmitten O4 und O5 der außenliegenden und innenliegenden Oberflächen 4a' und 4b' des Käfigs 4' zu dem in Fig. 15A gezeigten Positionen versetzt sind, sind die Bewegungen der Drehmomentübertragungskugeln 3 in den Taschen während des Kugeleinsetzens auf der außenliegenden Oberflächenseite am größten, wie in Fig. 9B gezeigt ist. In einem solchen Fall ist es empfehlenswert, daß, wie in den Fig. 19A und 19B gezeigt ist, die zwei Umfangswandoberflächen 4c11' der Tasche 4c' die Form geneigter Oberflächen aufweisen, deren Neigung in Richtung zur außenliegenden Oberfläche des Käfigs 4' vergrößert ist. Fig. 19A zeigt eine Anordnung, in der die zwei Wandoberflächen 4c11' flache Oberflächen sind, während Fig. 19B eine. Anordnung zeigt, in der die zwei Wandoberflächen gekrümmte Oberflächen entsprechend der Krümmung der Oberfläche der Drehmomentübertragungskugeln 3 sind. Im Vergleich zu dem Fall, in dem die zwei Umfangswandoberflächen 4c11' der Tasche parallele Oberflächen sind (siehe Fig. 10), ist diese Anordnung hinsichtlich der Sicherstellung der Festigkeit und Haltbarkeit des Käfigs insofern vorteilhaft, als die Fläche der innenliegenden Oberfläche 4b' des Käfigs 4' (die Fläche des der Innenoberflächenseite zugeordneten Stabes) erhöht ist.
In einer in den Fig. 20A und 20B gezeigten Ausführungsform sind vorgegebene Bereiche U1 und U2 der Führungsnuten 1b und 2b der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente 1 und 2 gerade. Der Bereich der Führungsnut 1b außerhalb des Bereiches U1 ist um einen Mittelpunkt bei O1 gekrümmt, wobei der Bereich der Führungsnut 2b außerhalb des Bereiches U2 um einen Zentrum bei O2 gekrümmt ist. Der Rest der Anordnung ist der gleiche wie bei der in den Fig. 15A und 15B gezeigten Ausführungsform, wobei eine Beschreibung hierfür weggelassen wird.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Gleichlaufgelenke weit verbreitet als Kraftübertragungskomponente in Kraftfahrzeugen und verschiedenen Industriemaschinen und Instrumenten verwendet werden können, wobei sie insbesondere für die Verwendung in der Kraftübertragungsvorrichtung von Kraftfahrzeugen nützlich sind, z. B. als Gelenk für die Verbindung der Antriebswelle oder Gelenkwelle eines Kraftfahrzeuges.
Für die Verbindung der Antriebswelle oder Gelenkwelle eines Kraftfahrzeuges werden üblicherweise das winkelbewegliche Gleichlaufgelenk und das eintauchende Gleichlaufgelenk paarweise verwendet. Zum Beispiel muß die Kraftübertragungsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges dafür ausgelegt sein, Winkel- und Axialverschiebungen aufzunehmen, die durch die Änderung der relativen Positionsbeziehung zwischen der Maschine und den bodenberührenden Rädern hervorgerufen werden. Wie in Fig. 21 gezeigt ist, ist daher eine Antriebswelle 20, die zwischen der Maschine und dem Rad eingesetzt ist, an einem Ende über ein eintauchendes Gleichlaufgelenk 21 mit einem Differential 22 verbunden und am anderen Ende über ein winkelbewegliches Gleichlaufgelenk 23 mit dem Rad 24 verbunden.
Wenn das in den obigen Ausführungsformen beschriebene Gleichlaufgelenk als winkelbewegliches Gleichlaufgelenk 23 für die Verbindung der Antriebswelle 20 verwendet wird, ermöglicht diese Verwendung, daß das Gelenk in der Größe reduziert wird, während die Festigkeit, die Belastungsfähigkeit und die Haltbarkeit sichergestellt werden, die wenigstens so hoch sind wie beim Vergleichsobjekt (winkelbewegliches Sechs-Kugel-Gleichlaufgelenk); somit ist die Verwendung hinsichtlich einer Fahrzeuggewichtsreduktion und somit niedriger Kraftstoffkosten sehr vorteilhaft.
Außerdem weist bei diesem Typ von Gleichlaufgelenk die Positionsbeziehung zwischen den Mitten der Führungsnuten der außenliegenden und innenliegenden Verbindungselemente, der Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche des außenliegenden Verbindungselements (der Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche des Käfigs) und der Kugelmitte der außenliegenden Oberfläche des innenliegenden Verbindungselements (der Kugelmitte der innenliegenden Oberfläche des Käfigs) acht Variationen (a)-(h) auf, wobei die vorliegende Erfindung auf jede dieser Variationen angewendet werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die in den Fig. 1A und 1B gezeigte Anordnung der Fig. 22(b) entspricht, wobei die in den Fig. 15A, 15B und in den Fig. 20A, 20B gezeigten Anordnungen beide der Fig. 22(a) entsprechen. Ferner sind in den in den Fig. 22(a), (d), (e), (f) und (g) gezeigten Anordnungen die Bewegungen der Drehmomentübertragungskugeln an der Außenoberflächenseite des Käfigs am größten.
Ferner können die Anordnungen 1, 2, 3, 4 wie in der obigen Ausführungsform beschrieben worden sind, einzeln oder in Kombination verwendet werden, wie z. B. (1), (1 + 2), (3), (4), (1 + 3), (1 + 4), (1 + 2 + 3), (1 + 2 + 3), (3 + 4), (1 + 3 + 4), (1 + 2 + 3 + 4). Von diesen Anordnungen werden (2) (Anspruch 2), (1 + 2) (Anspruch 3), (3)(Anspruch 4), (1 + 3) (Anspruch 4), (1 + 2 + 3) (Anspruch 4), (4)(Anspruch 6), (1 + 4) (Anspruch 6), (1 + 2 + 4) (Anspruch 6), (3 + 4) (Anspruch 7), (1 + 3 + 4) (Anspruch 7), und (1 + 2 + 3 + 4) (Anspruch 7) bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf ein Gleichlaufgelenk anwendbar, das so angeordnet ist, daß das innenliegende Verbindungselement und die Welle mittels eines Zahnprofils (Zacken oder Keilnuten) verbunden sind, sondern auch auf ein Gleichlaufgelenk, das so angeordnet ist, daß das innenliegende Verbindungselement und die Welle integriert sind. Zum Beispiel ist es möglich, eine Anordnung zu verwenden, in der nach dem Einsetzen der Drehmomentübertragungskugeln in das außenliegende Verbindungselement die Welle (z. B. mittels Schweißen, wie z. B. Laserstrahlschweißen, Pressen oder dergleichen) mit der Stirnfläche des innenliegenden Verbindungselements integral verbunden wird.

Claims

1. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk, enthaltend:

ein außenliegendes Verbindungselement (1) mit mehreren sich axial erstreckenden, gekrümmten Führungsnuten (1b), welche in der innenliegenden Kugeloberfläche (1a) des Verbindungselements (1) ausgebildet sind,

ein innenliegendes Verbindungselement (2) mit mehreren sich axial erstreckenden, gekrümmten Führungsnuten (2b), die in der außenliegenden Kugeloberfläche (2a) des Verbindungselements (2) ausgebildet sind,

mehrere Kugelbahnen, die zwischen den Führungsnuten (1b) des außenliegenden Verbindungselements (1) und den Führungsnuten (2b) des innenliegenden Verbindungselements (2), die diesen entsprechen, definiert sind,

eine Drehmomentübertragungskugel (3) ist in jeder der Kugelbahnen angeordnet, ein Käfig (4) mit mehreren Taschen (4c) zum Aufnehmen der Drehmomentübertragungskugeln, wobei die Kugelbahnen jeweils in Keilform in die gleiche Axialrichtung erweitert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Kugelbahnen und die Zahl der Drehmomentübertragungskugeln (3), die vorgesehen sind, acht beträgt.

2. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, bei dem das Verhältnis r1 (= PCDKUGEL/DKUGEL) des Teilkreisdurchmessers (PCDKUGEL) der Drehmomentübertragungskugeln (3) zu dem Durchmesser (DKUGEL) der Drehmomentübertragungskugeln (3) innerhalb des Bereiches 3,3 ≤ r1 ≤ 5 liegt.

3. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, bei dem das Verhältnis r1 (= PCDKUGEL/DKUGEL) des Teilkreisdurchmessers (PCDKUGEL) der Drehmomentübertragungskugeln (3) zu dem Durchmesser (DKUGEL) der Drehmomentübertragungskugeln (3) innerhalb des Bereiches von 3,d ≤ r1 ≤ 5 und das Verhältnis r2 (= DAUSSEN/PCDSBRR) des Außendurchmessers (DAUSSEN) des außenliegenden Verbindungselements (1) zu dem Teilkreisdurchmesser (PCDSBRR) eines Zahnprofils, das an einer innenliegenden Oberfläche des innenliegenden Verbindungselements ausgebildet ist, innerhalb des Bereiches von 2,5 ≤ r2 ≤ 3,5 liegt.

4. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die entsprechenden Mittelpunkte der Führungsnuten (1b, 2b) des außenliegenden und des innenliegenden Verbindungselements (1, 2) gegenüber den entsprechenden Kugelmittelpunkten der innenliegenden (1a) und der außenliegenden Oberfläche (2a) axial über einen gleichen Abstand (F) in entgegengesetzte Richtungen versetzt sind und bei dem das Verhältnis R1 (= F/PCR) des Versatzes (F) zu der Länge (PCR) eines Linienabschnitts, der den Mittelpunkt der Führungsnuten (1b, 2b) des außenliegenden oder des innenliegenden Verbindungselements (1, 2) und die Mittelpunkte der Drehmomentübertragungskugeln (3) verbindet, innerhalb des Bereiches von 0,069 ≤ R1 ≤ 0,121 liegt.

5. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die entsprechenden Mittelpunkte der Führungsnuten (1b, 2b) des außenliegenden und des innenliegenden Verbindungselements (1, 2) gegenüber den entsprechenden Kugelmittelpunkten der innenliegenden und der außenliegenden Oberflächen axial über einen gleichen Abstand (F) in entgegengesetzte Richtungen versetzt sind und bei dem die Kugelmittelpunkte der außenliegenden und der innenliegenden Oberfläche (4a, 4b) des Käfigs (4) gegenüber der Gelenkmittenebene, die die Mittelpunkte der Drehmomentübertragungskugeln (3) enthält, axial über einen gleichen Abstand (f) in entgegengesetzte Richtungen versetzt sind.

6. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach Anspruch 5, bei dem das Verhältnis R2 (= f/PCR) des Versatzes (f) zu der Länge (PCR) eines Linienabschnitts, welcher die Mittelpunkte der Führungsnuten (1b, 2b) des außenliegenden Verbindungselements oder des innenliegenden Verbindungselements (1, 2) und die Mittelpunkte der Drehmomentübertragungskugeln verbindet, innerhalb des Bereiches 0 < R2 ≤ 0,052 liegt.

7. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach Anspruch 5, bei dem das Verhältnis R1 (= F/PCR) des Versatzes (F) zu der Länge (PCR) eines Linienabschnitts, welcher den Mittelpunkt der Führungsnuten (1b) des außenliegenden Verbindungselements (1) und die Mittelpunkte der Drehmomentübertragungskugeln verbindet, innerhalb des Bereiches 0,069 ≤ R1 ≤ 0,121 und das Verhältnis R2 (= f/PCR) des Versatzes (f) zu der Länge (PCR) innerhalb des Bereiches 0 < R2 ≤ 0,052 liegt.

8. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Durchmesser (B) eines Einlasses (4d), der in einem axialen Ende des Käfigs (4) ausgebildet ist, die Relation C ≤ B < A mit Bezug auf den Außendurchmesser (A) des innenliegenden Verbindungselements (2) und dem maximalen Abstand (C) über die außenliegende Oberfläche (2a) des innenliegenden Verbindungselements in einem Längsabschnitt parallel zu einer Ebene (S), die die Böden zweier diametral einander gegenüberliegender Führungsnuten (2b) des innenliegenden Verbindungselementes enthalten, aufweist.

9. Winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Führungsnuten des innenliegenden Verbindungselements und die Führungsnuten des außenliegenden Verbindungselementes jeweils einen gekrümmten und einen geraden Abschnitt enthält.

10. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Vielzahl von Taschen (4c) des Käfigs (4) kurze (4c2) und lange (4c1) Taschen enthält, wobei die kurzen Taschen eine Umfangslänge besitzen, welche sich von einer Umfangslänge der langen Taschen unterscheidet, wobei die Taschen (4c) voneinander über einen Abstand von 90º oder 180º beabstandet sind, wobei die Umfangslänge der kurzen Taschen (4c2) so gewählt ist, dass, wenn das Gleichlaufgelenk ein Drehmoment mit größten Winkel überträgt, sich die Drehmomentübertragungskugeln (3) und die Umfangswandoberfläche der kurzen Taschen (4c2) nicht stören,

wobei die Umfangslänge der langen Taschen so gewählt ist, dass während des Einführens der Drehmomentübertragungskugeln, welches durch relatives Verschwenken des außenliegenden (1) und des innenliegenden (2) Verbindungselements ausgeführt wird, eine der kurzen Taschen veranlasst wird, über die Öffnung in einem axialen Ende des außenliegenden Verbindungselements (1) nach außen zu weisen, wobei sich vorher eingefügte Drehmomentübertragungskugeln (3) in den langen Taschen (4c1) und die Umfangswandoberflächen der langen Taschen (4c1) nicht stören.

11. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 10, bei dem die Umfangswandoberflächen der Taschen (4c) des Käfigs (4) so geneigt sind, dass die Taschen in Richtung der aussenliegenden Oberfläche des Käfigs (4) vergrößerst sind.

12. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 10, bei dem die Wandoberflächen flache Oberflächen sind.

13. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 10, bei dem die Wandoberflächen gekrümmte Oberflächen sind.

14. Leistungsübertragungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, die ein winkelbewegliches Gleichlaufgelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche enthält.