DE69833340T2 - Wälzlagereinheit und Gleichlaufgelenk für Räder - Google Patents

Wälzlagereinheit und Gleichlaufgelenk für Räder Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit und ein Gleichlaufgelenk für Räder, das heißt, eine Wälzlagereinheit und ein Gleichlaufgelenk, um ein Vorderrad des Kraftfahrzeugs vom Typ mit Vorderradantrieb (FF) oder Allradantrieb (4WD) in Bezug auf die Aufhängung auf drehbare Weise zu tragen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Um ein Rad eines Fahrzeugs oder Straßenfahrzeugs in Bezug auf die Aufhängung auf drehbare Weise zu tragen, sind Wälzlagereinheiten verschiedener Art für Räder verwendet worden, in welchen äußere und innere Laufringe oder Ringe durch Wälzkörper frei rotieren können. Wenn hier eine Wälzlagereinheit zum Tragen des Vorderrads des Fahrzeugs mit Vorderrad- oder Allradantrieb, welches sowohl das angetriebene Rad als auch das lenkende Rad ist, mit einem Gleichlaufgelenk kombiniert wird, ist es notwendig, dass die Drehung der Antriebswelle unabhängig vom Lenkeinschlag, der auf das Fahrzeugrad angelegt wird, gleichmäßig (mit gleichbleibender Drehzahl) auf das Fahrzeugrad übertragen wird.
  • Wenn eine Wälzlagereinheit zum Tragen des angetriebenen Rads eines Fahrzeugs mit Einzelradaufhängung mit einem Gleichlaufgelenk kombiniert wird, ist es auch notwendig, dass die Drehung der Antriebswelle unabhängig von der relativen Bewegung zwischen dem Differentialgetriebe und dem angetriebenen Rad und vom Lenkeinschlag, der auf das Fahrzeugrad angelegt wird, gleichmäßig (mit gleichbleibender Drehzahl) auf das Fahrzeugrad übertragen wird.
  • WO 97/24538 hat ein Achtkugel-Gleichlaufgelenk offenbart, bei dem (1) das Verhältnis des Wälzkreisdurchmessers der drehmomentübertragenden Kugeln zum Durchmesser der drehmomentübertragenden Kugeln zwischen 3,3 und 5,0 liegt, und (2) das Verhältnis des Außendurchmessers des äußeren Gelenkelements zum Wälzkreisdurchmesser des Zahnprofils des inneren Gelenkelements innerhalb des Bereichs von 2,5 bis 3,5 eingestellt ist.
  • Doch die US-Patentschrift Nr. 5.221.233 hat vor WO 97/24538 ein Achtkugel-Gleichlaufgelenk offenbart, bei dem die Bestimmung der Maßbeziehung von (1) und (2) oben eine Eigeneinstellungsangelegenheit unter den begrenzten Bedingungen ist, die vom Fachmann praktisch auf die optimalsten Werte eingestellt werden kann, unter Berücksichtigung der Stärke des äußeren Gelenkelements, der Stärke des inneren Gelenkelements und der Stärke des Käfigs.
  • Im Achtkugel-Gleichlaufgelenk von WO 97/24538 weist (3) der Käfig zudem kurze und lange Taschen auf, wobei die kurzen Taschen mit einem Zwischenraum von 180 Grad angeordnet sind.
  • Doch die US-Patentschrift Nr. 5.509.856 (eingereicht am 13. Oktober 1993, ihr deutsches Gegenstück wurde am 24. März 1994 veröffentlicht) offenbarte eine Technologie des Sechskugel-Gleichlaufgelenks, bei dem die Breite der Stäbe (Versteifungen oder Stützenabschnitte) des Käfigs ausreichend gehalten wird, während er in der Lage ist, die Kugeln in sich aufzunehmen.
  • Das heißt, da die bereits eingebauten Kugeln sich in den Käfigtaschen in der Umfangsrichtung bewegen, wenn der Käfig gekippt wird, um die restlichen Kugeln einzubauen, müssen die Taschen um diese Menge länger sein.
  • Doch die letzten beiden Kugeln, die in einem Abstand von 180 Grad voneinander einzubauen sind, müssen sich nicht in der Umfangsrichtung bewegen, weshalb die um 180 Grad beabstandeten Taschen für die letzten zwei Kugeln kürzer sein können. Daher kann die Breite der Stäbe (Versteifungen oder Stützenabschnitte) des Käfigs breiter sein, um die Stärke des Käfigs zu verbessern.
  • Zum anderen offenbart die US-Patentschrift Nr. 5.221.233 eine Technologie, um zwecks Erhöhung der Belastbarkeit die Kugelzahl von acht zu erhalten. Wenn diese Technologien miteinander kombiniert werden, hat die erstere Technologie zur Erleichterung des Einbaus keine Beziehung mit der letzteren Technologie zur Erhöhung der Belastbarkeit. Daher besteht kein Zusammenhang zwischen der Anordnung von kürzeren Taschen, die um 180 Grad beabstandet sind, und der Erhöhung der Kugeln von sechs auf acht, und die Kombination dieser Technologien hat keine besondere technische Bedeutung.
  • Eine relativ kompakte und leichte Wälzlagereinheit für Räder, die mit einem Gleichlaufgelenk dieser Art verwendet wird, ist in der japanischen Patentschrift TokuKai-Hei Nr. 7-317754 offenbart worden.
  • 1 zeigt den Aufbau des Lagers, das in dieser Offenbarung beschrieben wird. Wenn er am Fahrzeug oder Kraftfahrzeug installiert ist, weist der Auflenlaufring oder Außenring 11, der nicht rotiert, wenn er von der Aufhängung getragen wird, um seine Auflenumfangsfläche einen ersten Installationsflansch 12 auf, um ihn an der Aufhängung zu tragen, und um seine Innenumfangsfläche eine zweifache Reihe von Auflenring-Laufbahnen 13. Auf der Innenseite des Außenlauf rings oder Außenrings 11 ist eine Nabe 16 angeordnet, die einen ersten inneren Laufring oder Innenring 14 und einen zweiten Innenring 15 aufweist.
  • Der erste Innenring 14 weist einen zweiten Installationsflansch 17 auf, um das Fahrzeugrad an einem Endabschnitt zu tragen (linker Endabschnitt in 1), und eine erste Innenring-Laufbahn 18 auf dem anderen Endabschnitt (rechter Endabschnitt in 1), welche beide zylindrisch geformt sind.
  • Der zweite Innenring 15 weist an einem Endabschnitt (linkes Ende in 1) einen zylindrischen Abschnitt 19 auf, um den ersten Innenring 14 darauf anzubringen, einen Gehäuseabschnitt 52 am anderen Endabschnitt (rechtes Ende in 1), der das äußere Element oder der Außenring des Gleichlaufgelenks 1 ist (weiter unten beschrieben), und eine zweite Innenring-Laufbahn 20 um die Außenumfangsfläche im mittleren Abschnitt. Durch Anordnen mehrerer Wälzkörper 21 jeweils zwischen den Außenring-Laufbahnen 13 und den ersten und zweiten Innenring-Laufbahnen 18, 20 kann die Nabe 5 frei im Inneren des Außenrings 11 rotieren.
  • Ferner ist eine erste Befestigungsnut 22 in der Innenumfangsfläche des ersten Innenrings 14 geformt, und eine zweite Befestigungsnut 23 ist in der Außenumfangsfläche des zweiten Innenrings 15 geformt, wobei die erste und zweite Befestigungsnut miteinander ausgerichtet sind, und durch Anordnen eines Halterings 24 in diese beiden Befestigungsnuten 22, 23 der erste Innenring 14 daran gehindert wird, aus dem zweiten Innenring 15 auszutreten.
  • Ferner ist die Außenumfangskante einer Endfläche (linke Endfläche in 1) des zweiten Innenrings 15 durch eine Schweißnaht 26 mit der Innenumfangskante eines gestuften Abschnitts 25 verbunden, der um die Innenumfangsfläche des ersten Innenrings 14 geformt ist, wodurch der erste Ring 14 und der zweite Innenring 15 miteinander verbunden sind.
  • Auch ein im Wesentlichen zylindrisch geformter Deckel 27a und ein kreisrunder ringförmig geformter Dichtring 28a sind zwischen dem Öffnungsabschnitt an einem Ende des Außenrings 11 und dem entsprechenden Außenumfangsflächenabschnitt im mittleren Abschnitt der Nabe 16 angeordnet, während ein im Wesentlichen zylindrisch geformter Deckel 27b und ein kreisrunder, ringförmig geformter Dichtring 28b zwischen dem Öffnungsabschnitt am anderen Ende des Außenrings 11 und dem entsprechenden Außenumfangsflächenabschnitt im mittleren Abschnitt der Nabe 16 angeordnet sind. Die im Wesentlichen zylindrisch geformten Deckel 27a, 27b bestehen aus Metall wie z.B. nichtrostendem Stahl, und die kreisrunden ringförmigen Dichtringe 28a, 28b bestehen aus elastischem Material wie z.B. Kautschuk oder Elastomer.
  • Diese Deckel 27a, 27b und Dichtungen 28a, 28b schließen den Bereich, wo die Wälzkörper 21 angeordnet sind, nach außen ab, was das Fett in diesem Bereich daran hindert, auszutreten, und auch Regenwasser, Schmutz oder andere Fremdkörper daran hindert, in diesen Bereich einzudringen.
  • Überdies ist eine Trennplatte 29 im Inneren des mittleren Abschnitts des zweiten Innenrings 15 vorgesehen, um das Innere des zweiten Innenrings 15 abzuschließen, was die Steifigkeit des zweiten Innenrings 15 aufrechterhält und Fremdkörper, die durch die Öffnung am einen Ende (linkes Ende in 1) in das Innere des zweiten Innenrings 15 eingedrungen sind, daran hindert, das Gleichlaufgelenk 1 zu erreichen, das innerhalb des Gehäuseabschnitts 52 angeordnet ist.
  • Das Gleichlaufgelenk 1 umfasst zusätzlich zum Gehäuseabschnitt 52 ein inneres Element oder einen Innenring 2, einen Kugellagerkäfig oder Käfig 9 und mehrfache Kugeln (Eingriffskugeln) 4. Von diesen Komponenten ist der Innenring 2 mit dem Ende der Antriebswelle (in den Zeichnungen nicht gezeigt) verbunden, die über das Getriebe vom Motor angetrieben und gedreht wird.
  • Es sind sechs innere Eingriffsnuten 7 mit einem bogenförmigen Querschnitt vorhanden, die auf der Außenumfangsfläche des Innenrings 2 so geformt sind, dass sie in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung getrennt sind und rechtwinklig zur Umfangsrichtung liegen.
  • Ferner sind sechs äußere Eingriffsnuten 8 mit einem bogenförmigen Querschnitt vorhanden, die so auf der Innenumfangsfläche des Gehäuses 52 geformt sind, dass sie rechtwinklig zur Umfangsrichtung liegen. Die äußeren Eingriffsnuten 8 liegen den inneren Eingriffsnuten 7 jeweils für den Eingriff gegenüber.
  • Der Käfig 9 weist einen bogenförmigen Querschnitt auf und ist gänzlich kreisrund und ringförmig und ist zwischen der Außenumfangsfläche des Innenrings 2 und der Innenumfangsfläche des Gehäuseabschnitts 52 angeordnet. An sechs Stellen um den Umfang dieses Käfigs 9 sind Taschen 10 an der Stelle angeordnet, die mit den inneren Eingriffsnuten 7 und äußeren Eingriffsnuten 8 ausgerichtet ist, und eine Kugel 4 wird in jeder dieser Taschen aufgenommen, bei insgesamt sechs Kugeln 4. Jede Kugel 4 wird in einer Tasche 10 aufgenommen, wodurch sie sich frei entlang der inneren Eingriffsnuten 7 und äußeren Eingriffsnuten 8 drehen kann.
  • Wenn die Wälzlagereinheit für Räder, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, in ein Fahrzeug eingebaut wird, wird der Außenring 11 durch den ersten Installationsflansch 12 von der Aufhängung getragen, und das Fahrzeugrad, das in diesem Falle ein angetriebenes Rad oder Vorderrad ist, wird durch den zweiten Installationsflansch 17 am ersten Innenring 14 befestigt.
  • Auch der Spitzenendabschnitt der Antriebswelle (in den Zeichnungen nicht gezeigt), die durch das Getriebe vom Motor angetrieben wird, wird durch einen Keileingriff in den Innenring 2 des Gleichlaufgelenks 1 eingepasst. Wenn das Fahrzeug sich bewegt, wird die Drehung des Innenrings 2 durch die mehrfachen Kugeln 4 auf die Nabe 16 übertragen, die den zweiten Innenring 15 enthält, wodurch das angetriebene Rad oder Vorderrad gedreht und angetrieben wird.
  • Bei der konventionellen Wälzlagereinheit für Räder, wie in 1 gezeigt, ist es sehr schwer, die Einheit kompakter und leichter zu machen. Die Gründe dafür sind wie folgt. Die Zahl der inneren Eingriffsnuten 7, der äußeren Eingriffsnuten 8 und der Kugeln 4 im Inneren des Gleichlaufgelenks 1, das in die oben beschriebene Wälzlagereinheit eingebaut wird, ist normalerweise jeweils sechs.
  • Deshalb ist es bei einer Wälzlagereinheit dieser Art mit integral eingebautem Gleichlaufgelenk 1 erforderlich, den Außendurchmesser der Kugeln 4 des Gleichlaufgelenks 1 etwas zu erhöhen, um das angeforderte Drehmoment übertragen zu können und zugleich die Wälzlebensdauer der gegenüberliegenden Nuten 7, 8 und der Wälzflächen der Kugeln im Gleichlaufgelenk 1 aufrechtzuerhalten.
  • Demnach ist bei der konventionellen Wälzlagereinheit für Räder der Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, der durch die Größe des Durchmessers des Kreises bestimmt wird, der von den Kugeln 4 umschrieben wird, größer als der Durchmesser der zweiten Innenring-Laufbahn 20 um die Außenumfangsfläche des zweiten Innenrings 15, die einer der Innenring-Laufbahnen 18, 20 ist, die in Reihen um die Außenumfangsfläche im mittleren Abschnitt der Nabe 16 geformt ist.
  • Deshalb umfasst diese konventionelle Wälzlagereinheit für Räder einen Wälzlagerabschnitt und einen Gleichlaufgelenkabschnitt, die in der axialen Richtung auf einer Linie liegen, wie in 1 gezeigt, wobei der Wälzlagerabschnitt aus dem Außenring 11 mit den Außenring-Laufbahnen 13, die in Reihen um die Innenumfangsfläche des Außenrings 11 geformt sind, dem mittleren Abschnitt der Nabe 16 mit den ersten und zweiten Innenring-Laufbahnen 18, 20, die um die Außenumfangsfläche im mittleren Abschnitt der Nabe 16 geformt sind, und den mehrfachen Wälzkörpern 21 besteht, die zwischen den ersten und zweiten Innenring-Laufbahnen 18, 20 und den Außenring-Laufbahnen 13 angeordnet sind.
  • Mit dem Wälzlagerabschnitt und Gleichlaufgelenkabschnitt, die in Reihe angeordnet sind, werden die Abmessungen der gesamten Wälzlagereinheit für Räder in der Axialrichtung groß, was auch eine Erhöhung des Gewichts bewirkt. Das erhöhte Gewicht der Wälzlagereinheit kann eine größere ungefederte Last am Fahrzeug zur Folge haben, weshalb es erwünscht ist, dass die Wälzlagereinheit kompakter und leichter gemacht wird.
  • Es ist möglich, die zweite Innenring-Laufbahn 20 und einen Teil der äußeren Eingriffsnuten 8 in der radialen Richtung zu überlappen, indem der Durchmesser der zweiten Innenring-Laufbahn 20 größer gemacht wird als der Kreis, der von jeder äußeren Eingriffsnut 8 umschrieben wird, wodurch die Abmessungen der Wälzlagereinheit für Räder in der axialen Richtung reduziert werden.
  • Doch wenn der Durchmesser der zweiten Innenring-Laufbahn 20 einfach vergrößert wird, werden die Abmessungen der Wälzlagereinheit für Räder in der axialen Richtung größer, statt ihre Abmessungen in der axialen Richtung reduzieren zu können, wodurch das Gewicht der gesamten Einheit um diese Menge erhöht wird, und wodurch es unmöglich wird, die kompaktere und leichtere Wälzlagereinheit zu erhalten.
  • Ein Gleichlaufgelenk ist zwischen dem Fahrzeuggetriebe und den Antriebsrädern angeordnet, welche von einer Einzelradaufhängung getragen werden, und die Antriebskraft vom Motor wird unabhängig von der relativen Bewegung zwischen dem Differentialgetriebe und dem Antriebsrad oder vom Lenkeinschlag, der auf die Antriebsräder angelegt wird, stets mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit frei auf die Antriebsräder übertragen.
  • Das Gleichlaufgelenk, das in diesem Bereich verwendet wird, ist früher offenbart worden, zum Beispiel in den japanischen Gebrauchsmusterschriften JITSUKAI NO. Sho 57-145824-5, Sho 59-185425 und Sho 62-120-21.
  • Dieses Gleichlaufgelenk 1 nach dem Stand der Technik, das in 2 bis 4 gezeigt wird, überträgt eine Drehkraft durch sechs Kugeln 4, die zwischen einem inneren Element oder Innenring 2 und einem äußeren Element oder Außenring 3 angeordnet sind. Der Innenring 2 ist an das äußere Ende einer Welle 5 befestigt, die vom Getriebe gedreht und angetrieben wird.
  • Daher ist der Innenring 2 an seinem zentralen Abschnitt mit einem Keilwellenloch 51 für den Eingriff mit einem Keilwellenabschnitt geformt, der auf dem Endabschnitt der Welle 5 vorgesehen ist.
  • Der Außenring 3 ist auch am inneren Ende einer anderen Welle 6 befestigt, die mit den Antriebsrädern verbunden ist. Sechs innere Eingriffsnuten 7 mit bogenförmigem Querschnitt sind um die Außenumfangsfläche 2a des Innenrings 2 geformt, und zwar so, dass sie in der Umfangsrichtung gleich beabstandet sind, und so, dass sie zur Umfangsrichtung orthogonal sind. Ferner sind sechs äußere Eingriffsnuten 8 mit bogenförmigem Querschnitt um die Innenumfangsfläche 3a des Außenrings 3 geformt, und zwar so, dass sie den inneren Eingriffsnuten 7 gegenüberliegen und orthogonal zur Umfangsrichtung sind.
  • Außerdem ist ein allgemein ringförmiger Käfig 9 mit bogenförmigem Querschnitt zwischen der Außenumfangsfläche 2a des Innenrings 2 und der Innenumfangsfläche 3a des Außenrings 3 angebracht. Sechs Taschen 10 sind an sechs Stellen in der Umfangsrichtung um diesen Käfig 9 herum so geformt, dass sie den Stellen der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 entsprechen, und eine Kugel (Eingriffskugel) 4 wird in jeder dieser Taschen 10 aufgenommen, bei insgesamt sechs Kugeln 4. Diese Kugeln 4 werden in den Taschen 10 so aufgenommen, dass sie entlang der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 frei rollen können.
  • Wie in 3 gezeigt, sind die Taschen 10 in der Umfangsrichtung rechteckig, und wenn der Kreuzungswinkel α der Welle, der weiter unten beschrieben wird, sich ändert, kann der Raum zwischen Kugeln 4, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, diese Änderung absorbieren. Mit anderen Worten, die Beziehung zwischen den Grundflächen 7a eines Paars innerer Eingriffsnuten 7, und die Beziehung zwischen den Grundflächen 8a eines Paars äußerer Eingriffsnuten 8, wie durch die gestrichelte Linie in 5 dargestellt, entspricht den Längengradlinien um den Globus.
  • Wenn die Mittelachse des Innenrings 2 mit der Mittelachse des Außenrings 3 übereinstimmt (Wellenkreuzungswinkel α = 180 Grad), sind die Kugeln 4 neben dem angeordnet, was dem Äquator des Globus entsprechen würde, wie durch die zweifach gestrichelte Linie in 5 angezeigt.
  • Andererseits, wenn die Mittelachse des Innenrings 2 nicht mit der Mittelachse des Außenrings 3 übereinstimmt (Wellenkreuzungswinkel α < 180 Grad), führen die Kugeln 4 einen Umlauf in die obere und untere Richtung durch, die in 5 gezeigt wird (bewegen sich wechselweise in Richtung des Nordpols und des Südpols des Globus), wenn das Gleichlaufgelenk 1 einen Umlauf macht. Dadurch wird der Abstand zwischen einem Paar Kugeln 4, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, vergrößert und verkleinert, weshalb die Taschen 10 in der Umfangsrichtung rechteckig geformt sind, damit der Abstand zwischen den benachbarten Kugeln 4 vergrößert und verkleinert werden kann.
  • Die Grundflächen 7a der inneren Eingriffsnuten 7 und die Grundflächen 8a der äußeren Eingriffsnuten 8 sind nicht konzentrisch, wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht. Zudem sind die Linien, die den Längengraden entsprechen, bei jedem Satz Eingriffsnuten 7, 8 ein wenig versetzt.
  • Ferner sind die Kugeln unabhängig von der Verschiebung der einen Welle 5 und der anderen Welle 6 in einer gleichmäßig aufgeteilten Fläche Z angeordnet, wie in 2 gezeigt, die durch gleichmäßige Teilung des Wellenkreuzungswinkels α der Wellen 5, 6 erhalten wird, oder mit anderen Worten, die durch Teilung des Winkels α erhalten wird, der durch die Mittelachse X der einen Welle 5 und die Mittelachse Y der anderen Welle 6 gebildet wird, die sich am Punkt O kreuzen. Daher ist die Grundfläche 7a der inneren Eingriffsnut 7 über der Mittelachse X auf der sphärischen Fläche angeordnet, deren Zentrum der Punkt D ist, der um eine Entfernung H vom Schnittpunkt O getrennt ist, und die Grundfläche 8a der äußeren Eingriffsnut 8 ist über der Mittelachse Y auf einer sphärischen Fläche angeordnet, deren Zentrum der Punkt E ist, der um eine Entfernung H vom Schnittpunkt O getrennt ist. Die Außenumfangsfläche 2a des Innenrings 2, die Innenumfangsfläche 3a des Außenrings 3, und die Innen- und Außenumfangsflächen des Käfigs 9 sind aber auf einer sphärischen Fläche angeordnet, deren Zentrum der Schnittpunkt O ist, und die Gleitbewegung der Außenumfangsfläche 2a des Innenrings 2 und der Innenumfangsfläche des Käfigs, und die Gleitbewegung der Innenumfangsfläche 3a des Außenrings 3 und der Außenumfangsfläche des Käfigs 9 ist frei.
  • Wenn beim Gleichlaufgelenk 1, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, der Innenring 2 durch die Welle 5 gedreht wird, wird diese Drehung durch die sechs Kugeln 4 auf den Außenring 3 übertragen und dreht die Welle 6. Wenn die Lagebeziehung (Wellenkreuzungswinkel α) der Wellen 5, 6 sich ändert, rollen die Kugeln 4 entlang der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8, um die Verschiebung der einen Welle 5 und der anderen Welle 6 zu gestatten.
  • Der Grundaufbau und die Arbeitsweise des Gleichlaufgelenks wurde oben beschrieben, doch in jüngster Zeit wurde die Kombination eines Gleichlaufgelenks dieser Art mit einer Wälzlagereinheit für Räder untersucht, bei der das Rad auf drehbare Weise von einer Aufhängung getragen wird. Mit anderen Worten, damit die Aufhängung ein Fahrzeug- oder Straßenfahrzeugrad auf drehbare Weise trägt, wird eine Wälzlagereinheit für Räder verwendet, die den Außenring und Innenring durch Wälzkörper frei dreht. Durch Integration einer Wälzlagereinheit für Räder dieser Art und des oben beschriebenen Gleichlaufgelenks ist es möglich, die Wälzlagereinheit für Räder und das Gleichlaufgelenk kompakter und leichter zu machen. Diese Art integrierter Wälzlagereinheit für Räder und Gleichlaufgelenk wird als Radlagersatz der vierten Generation bezeichnet und wurde bereits in der japanischen Patentschrift KOKAI Nr. Hei 7-317754 offenbart, wie zuvor Bezug nehmend auf 1 erwähnt.
  • Die Erläuterung wird nachstehend wiederholt. 1 zeigt den Aufbau dieses Wälzlagers, das früher offenbart wurde. Wenn die Einheit am Fahrzeug oder Kraftfahrzeug installiert ist, wird der Außenring 11 von der Aufhängung getragen und rotiert nicht, und umfasst eine Außenumfangsfläche, die mit einem ersten Installationsflansch 12 geformt ist, der von der Aufhängung getragen wird, und eine Innenumfangsfläche, die mit mehrfachen Außenring-Laufbahnen 13 versehen ist. Eine Nabe 16 ist im Inneren des Außenrings 11 angeordnet, die erste und zweite Innenringelemente 14, 15 umfasst.
  • Davon ist das erste Innenringelement 14 zylindrisch geformt und weist einen zweiten Installationsflansch 17 auf, um das Straßenrad zu tragen, das auf einer Endseite (linke Seite in 1) auf der Außenumfangsfläche angeordnet ist, und eine erste Innenring-Laufbahn 18 ist auf der anderen Endseite (rechte Endseite in 1) angeordnet.
  • Zum anderen weist das zweite Innenringelement 15 an einem Endabschnitt (linker Endabschnitt in 1) einen zylindrischen Abschnitt 19 auf, der über dem ersten Innenringelement 14 angebracht ist und dieses befestigt, und auf dem anderen Endabschnitt (rechter Endabschnitt in 1) ist eine zweite Innenring-Laufbahn 20 um die Außenumfangsfläche in der Mitte angeordnet und dient als der Außenring 3 des Gleichlaufgelenks 1. Durch Anordnen mehrerer Wälzkörper 21 zwischen die Außenring-Laufbahnen 13 und den ersten und zweiten Innenring-Laufbahnen 18, 20 ist die Nabe 16 im Inneren des Außenrings 11 frei drehbar.
  • An den Stellen, wo die Innenumfangsfläche des ersten Innenringelements 14 und die Außenumfangsflächen des zweiten Innenringelements 15 aufeinandertreffen, sind Befestigungsnuten 22 vorgesehen, und durch Anordnen eines Halterings 24 auf diesen Befestigungsnuten 22 wird das erste Innenringelement 14 daran gehindert, aus dem zweiten Innenringelement 15 auszutreten. Ferner sind das erste und zweite Innenringelement 14, 15 durch eine Schweißnaht 26 zwischen der Außenumfangskante auf einer Endfläche (linke Endfläche in 1) des zweiten Innenringelements 15 und die Innenumfangskante eines gestuften Abschnitts 25 verbunden, der um die Innenumfangsfläche des ersten Innenringelements 14 geformt ist.
  • Ferner sind ein im Wesentlichen zylindrisch geformter Deckel 27a, 27b, der aus Metall wie rostfreiem Stahl besteht, und ringförmige Dichtringe 28a, 28b, die aus Kautschuk oder Elastomer bestehen, zwischen den Öffnungen an beiden Enden des Außenrings 1 und der Außenumfangsfläche im mittleren Abschnitt der Nabe 16 angeordnet. Diese Deckel 27a, 27b und Dichtringe 28a, 28b schließen den Bereich, wo die Wälzkörper 21 angeordnet sind, nach außen hin ab, um zu verhindern, dass das Fett aus diesem Bereich austritt, und um zu verhindern, dass Regenwasser oder andere Fremdkörper wie z.B. Staub eindringen. Überdies ist eine Trennplatte 29 im Inneren des mittleren Abschnitts des zweiten Innenringelements 15 angeordnet, um das Innere dieses zweiten Innenringelements 15 abzuschließen, wodurch die Steifigkeit des zweiten Innenringelements 15 gewährleistet wird und verhindert wird, dass Fremdkörper, die durch die Öffnung am Ende (linkes Ende in 1) in dieses zweite Innenringelement 15 eingedrungen sind, in den Bereich des Gleichlaufgelenks 1a eindringen.
  • Wenn die Wälzlagereinheit für Räder, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, in ein Kraftfahrzeug oder Fahrzeug eingebaut wird, wird der Außenring 11 durch den ersten Installationsflansch 12 von der Aufhängung getragen, und das Fahrzeugrad, das ein angetriebenes Rad ist, wird durch den zweiten Installationsflansch 17 am ersten Innenringelement 14 befestigt. Auch der Spitzenendabschnitt der Antriebswelle, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist und die durch das Getriebe vom Motor gedreht und angetrieben wird, ist durch Keilwellenverbindung mit der Innenseite des Innenrings 2 des Gleichlaufgelenk 1 verbunden. Wenn das Fahrzeug sich bewegt, wird die Drehung dieses Innenrings 2 durch die mehrfachen Kugeln 4 auf die Nabe 16 übertragen, die das zweite Innenringelement 15 einschließt, wodurch das Straßenrad gedreht und angetrieben wird.
  • Um den Radlagersatz der vierten Generation, der oben beschrieben wurde, noch kompakter zu machen, ist es zweckmäßig, den Durchmesser des Kreises, der von den Kugeln 4 des Gleichlaufgelenks 1 umschrieben wird, zu verkleinern. Um den Durchmesser dieses umschriebenen Kreises zu verkleinern, ist es auch notwendig, den Durchmesser der Kugeln 4 zu verkleinern, und um das Drehmoment beizubehalten, das vom Gleichlaufgelenk 1 übertragen werden kann, ist es notwendig, die Zahl der Kugeln 4 zu erhöhen. Doch selbst, wenn die Zahl der Kugeln 4 aufgrund dieses Sachverhalts erhöht wird, ist es notwendig, die Abmessung in der Umfangsrichtung der Stützenabschnitte 30 (siehe 2, 3, 6 und 9), die zwischen einem Paar Taschen 10 im Käfig 9 angeordnet sind, beizubehalten, um die Lebensdauer des Käfigs 9, der diese Kugeln 4 enthält, beizubehalten. Dies deshalb, weil die Stärke des Käfigs 9 nicht ausreicht, wenn die Länge dieser Stützenabschnitte 30 in der Umfangsrichtung ungenügend ist, und bei längerem Gebrauch Schäden wie z.B. Rissbildung um die Kanten der Taschen 10 auftreten könnten. Doch die Erhöhung der Länge der Stützenabschnitte 30 ist dadurch begrenzt, dass die Störung der Kugeln 4 verhindert werden muss.
  • Mit anderen Worten, erstens muss die Länge der Taschen 10 in der Umfangsrichtung lang genug sein, damit es den Kugeln möglich ist, sich in der Umfangsrichtung des Käfigs 9 zu bewegen, wenn sie im Gelenkwinkel des Gleichlaufgelenks 1 gedreht werden (Winkel, wenn die Lagebeziehung zwischen der Mittelachse des Innenrings 2 und der Mittelachse des Außenrings 3 aus dem geradlinigen Zustand verschoben wird; Supplementärwinkel des Wellenkreuzungswinkels α in 1). Zweitens muss die Länge groß genug sein, damit die Kugeln 4 in die Taschen 10 des Käfigs 9 eingebaut werden können, nachdem der Innenring 2, der Außenring 3 und der Käfig 9 des Gleichlaufgelenk 1 zusammengebaut worden sind.
  • Angesichts dieser Punkte ist in der japanischen Patentschrift TOKUKAI Nr. Hei 9-177814 ein Gleichlaufgelenk 1 offenbart worden, das mehr als sechs Kugeln 4 verwendet und einen Stützenabschnitt 30 aufweist, dessen Länge in der Umfangsrichtung vergrößert wurde, und in 6 bis 9 gezeigt wird. Das Gleichlaufgelenk 1 dieser Offenbarung ist so aufgebaut, das es die Drehkraft zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3 durch acht Kugeln 4 überträgt. Im Aufbau dieser Offenbarung sind auch an acht Stellen in der Umfangsrichtung um den Käfig 9 herum Taschen 10a vorgesehen, die in der Umfangsrichtung lang sind, und Taschen 10b, die in der Umfangsrichtung kurz sind, und diese sind abwechselnd so angeordnet, dass sie gleichmäßig beabstandet sind (der Trennungswinkel gleich ist). Von diesen zwei Taschenarten 10a, 10b sind die kurzen Taschen 10b groß genug, damit keine Kante in Richtung der Länge der Taschen 10b gegen die Wälzfläche der Kugeln 4 stößt, die in den Taschen 10b aufgenommen werden, selbst wenn das Gleichlaufgelenk 1 bei einem maximalen Gelenkwinkel verwendet wird, Andrerseits sind die langen Taschen 10a groß genug, damit keine Kante der Taschen 10a in Richtung der Länge gegen die Kugeln 4 stößt, die bereits in den Taschen 10a eingebaut wurden, selbst wenn die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 zwecks Einbau der Kugeln 4 in die Taschen 10b so geneigt sind, dass sie den maximalen Betriebsgelenkwinkel übersteigen.
  • Beim Gleichlaufgelenk, das in der japanischen Patentschrift TOKUKAI Nr. Hei 9-177814 offenbart wird und das wie oben beschrieben aufgebaut ist, können die Kugeln 4 in alle Taschen 10a, 10b eingebaut werden, indem die Kugeln 4 in die kurzen Taschen 10b angeordnet werden, nachdem die Kugeln 4 in die langen Taschen 10a angeordnet wurden. Mit anderen Worten, beim Einbau der Kugeln 4 in diese Taschen 10a, 10b werden die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 so geneigt, dass sie den maximalen Betriebsgelenkwinkel übersteigen, wie in 9 gezeigt. Beim Einbau der Kugeln 4 in die langen Taschen 10a sind die Kanten dieser Taschen 10a und die Kanten der inneren Eingriffsnuten 7, die um die Außenumfangsfläche des Innenrings 2 geformt sind, für eine Kugel 4 oder mehr passend. Daher können die Kugeln 4 korrekt in diese Taschen 10a angeordnet werden. Als nächstes werden die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 gekippt, wie in 9 gezeigt, um die Kugeln 4 in die kurzen Taschen 10b einzubauen, wobei die Kugeln 4, die bereits in die langen Taschen 10a eingebaut wurden, sich in den Taschen 10a in Richtung der kurzen Taschen bewegen, wie durch den gestrichelten Pfeil in 8 angezeigt. Auch die Zentren der kurzen Taschen 10b sind auf die inneren Eingriffsnuten 7 ausgerichtet, die um die Außenumfangsfläche des Innenrings 2 geformt sind. Daher können die Kugeln 4 korrekt in diese Taschen 10b angeordnet werden.
  • Der Zustand, in dem die Kugeln 4 in den Taschen 10a, 10b angeordnet sind, wird Bezug nehmend auf 10 erläutert. 10 zeigt auf schematische Weise die Lage der Taschen 10a, 10b im Käfig 9 des Gleichlaufgelenks und ihre jeweilige Länge. Es sind vier Taschen jedes Typs 10a, 10b vorhanden, bei insgesamt acht (Taschen), und sie sind so angeordnet, dass sie alle 45 Grad (Radiant π/4) um den Umfang gleich beabstandet sind. Die bogenförmigen Querschnitte, die mit Ziffern 1 bis 8 angegeben und schraffiert sind, zeigen die Positionen und Längen jeder der Taschen 10a, 10b an. Mit anderen Worten, das Zentrum in der Umfangsrichtung jeder dieser bogenförmigen Querschnitte entspricht dem Zentrum in der Richtung der Länge der Taschen 10a, 10b. Ferner zeigen die Längen dieser bogenförmigen Querschnitte die Bewegungsmenge in der Umfangsrichtung der Kugeln 4 in den Taschen 10a, 10b (siehe 6 bis 9) an, die der Länge der Taschen 10a, 10b entspricht. Mit anderen Worten, die Kugeln 4, die in den langen Taschen 10a angeordnet sind, sind um eine Entfernung γ0 beiderseits der Mittelposition in der Umfangsrichtung frei beweglich. Zum anderen sind die Kugeln 4, die in den kurzen Taschen angeordnet sind, um eine Entfernung γ1 beiderseits der Mittelposition in der Umfangsrichtung frei beweglich. Diese Winkel γ0 und γ1, die in 10 und auch in der weiter unten beschriebenen 22 gezeigt werden, sind der Klarheit halber übertrieben dargestellt. Darüber hinaus wird die Arbeit des Einbaus der Kugeln 4 in verschiedene bogenförmige Abschnitte, die konzentrisch angeordnet sind und durch die Ziffern ➀ bis ➇ angegeben sind, der Reihe nach in der radialen Richtung von innen nach außen durchgeführt. Der Einbau der Kugeln 4 in gleiche bogenförmige Abschnitte wird nicht gleichzeitig durchgeführt, doch es kommt nicht darauf an, welche zuerst eingebaut wird.
  • Wenn die Kugeln 4 in den oben offenbarten Käfig 9 eingebaut werden, werden Kugeln 4 zuerst eine nach der anderen in den langen Taschen 10a angeordnet, die durch die Ziffern ➀, ➂, ➄ und ➆ angegeben sind. Als nächstes werden Kugeln 4 eine nach der anderen in den vier kurzen Taschen 10b angeordnet, die durch die Ziffern ➁, ➃, ➅ und ➇ angegeben sind. Damit diese Arbeit durchgeführt werden kann, werden die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 wie in 9 gezeigt gekippt, und wie durch die Pfeile in 10 angezeigt, bewegen sich die Kugeln 4, die bereits in die langen Taschen 10a eingebaut sind, in Richtung der kurzen Taschen 10b. Doch da die Länge dieser Taschen 10a lang ist, stoßen die Wälzflächen der bereits in den Taschen 10a befindlichen Kugeln nicht gegen die Innenfläche der Längskanten der Taschen 10a, bevor die kurzen Taschen 10b mit den inneren Eingriffsnuten 7, die auf der Außenumfangsfläche des Innenrings 2 geformt sind, mit einer oder mehreren Kugeln 4 ausgerichtet sind. Dadurch ist möglich, die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 stark zu neigen und die Kugeln 4 korrekt in die kurzen Taschen 10b einzubauen.
  • Im Falle des Gleichlaufgelenks, das in der japanischen Patentschrift TOKUKRI Nr. Hei 9-177814 offenbart wird, sind zwei Taschenarten 10a, 10b mit unterschiedlichen Längen in der Umfangsrichtung gleich beabstandet und abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet. Im Vergleich zu einem Gleichlaufgelenk, das nur eine Art von Tasche verwendet, ist es daher möglich, die Länge in der Umfangsrichtung des Stützenabschnitts, der zwischen zwei benachbarten Taschen angeordnet ist, zu erhöhen, doch sie kann immer noch nicht groß genug gemacht werden.
  • Mit anderen Worten, im Aufbau nach dem Stand der Technik, wie er in der vorgenannten Offenbarung offenbart wird, sind zwar lange und kurze Käfigtaschen 10a, 10b vorhanden, doch beim Einbau der Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b wurde die Bewegung (Drehung) des Käfigs 9 in die Umfangsrichtung nicht in Betracht gezogen.
  • In Anbetracht dessen haben die Erfinder eine Erfindung erdacht, in welcher beim Einbau einer Kugel in eine Tasche andere Kugeln, die bereits in eine Tasche eingebaut wurden, angeordnet sind, um gegen die Kanten der Taschen so in die Umfangsrichtung zu drücken, dass der Käfig in die Umfangsrichtung gedreht wird, weshalb es möglich ist, von diesen Taschenarten, lange und kurze, die langen Taschen zu verkürzen und die Länge des Stützenabschnitte in der Umfangsrichtung zu erhöhen, wodurch die Stärke und Haltbarkeit des Käfigs verbessert wird.
  • Doch wenn die Länge der zwei Taschenarten, kurze und lange, unbeschränkt ist, kann es nicht möglich sein, die Kugeln in die Taschen einzubauen oder die Größe der Stützenabschnitte beizubehalten, wodurch die Haltbarkeit des Käfigs nicht ausreichend verbessert werden kann.
  • In der japanischen Patentschrift KOKAI Nr. Hei 9-317783 ist eine Beschreibung über das Gleichlaufgelenk mit acht drehmomentübertragenden Kugeln zu finden, die darin eingebaut sind, insbesondere über die Einstellung der Beziehung zwischen dem Wälzkreisdurchmesser DP der acht drehmomentübertragenden Kugeln und dem Durchmesser DB der drehmomentübertragenden Kugeln, und der Beziehung zwischen dem Außendurchmesser DO des äußeren Gelenkelements des Gleichlaufgelenks und dem Wälzkreisdurchmesser DS des Zahnprofils (Innenzahnung), das auf der Innenseite des inneren Gelenkelements geformt ist, das heißt, auf die Beziehungen von 3,3 ⪙ DP/DB ⪙ 5,0 und 2,5 ⪙ DO/DS ⪙ 3,5.
  • Doch ein kompaktes Gleichlaufgelenk unter Beibehaltung der Stärke und Haltbarkeit kann nicht nur durch Einstellung der Beziehungen zwischen dem Wälzkreisdurchmesser DP und dem Kugeldurchmesser DB und zwischen dem Außendurchmesser DO und dem Wälzkreisdurchmesser DS erreicht werden. Das heißt, die Beziehungen zwischen dem Wälzkreisdurchmesser DS, der die Drehmomentkapazität des Gleichlaufgelenks bestimmt, und dem Kugeldurchmesser DB hat starken Einfluss auf die Haltbarkeit des Gleichlaufgelenks, und der Kugelwälzkreisdurchmesser DP und der Kugeldurchmesser DB müssen unter voller Berücksichtigung der Stärke der Stützenabschnitte im Kugellagerkäfig oder Käfig festgelegt werden.
  • Wenn zum anderen der Außendurchmesser des äußeren Elements oder Außenrings des Gleichlaufgelenks mit sechs eingebauten Kugeln, wie allgemein beim konventionellen Aufbau, um 7% reduziert wird, indem die Zahl der Kugeln auf acht erhöht wird, und vorausgesetzt, dass das Verhältnis des Wälzkreisdurchmessers DP zum Kugeldurchmesser DB gleich 5,0 ist, wie in der japanischen Patentschrift KOKAI Nr. Hei 9-317783, wäre der Kugeldurchmesser DB zu klein, wodurch der Kontaktflächendruck zwischen den Kugeln und den Innenflächen der äußeren Eingriffsnut und inneren Eingriffsnut im Vergleich zum Gleichlaufgelenk mit sechs eingebauten Kugeln wesentlich höher wäre, was eine geringere Haltbarkeit zur Folge hätte. Wenn demgegenüber das Verhältnis des Kugelwälzkreisdurchmessers DP zum Kugeldurchmesser DB gleich 3,3 ist, ist die Länge der Stützenabschnitte im Käfig aufgrund des größeren Kugeldurchmessers DB klein, wodurch die Stärke und Haltbarkeit des Käfigs reduziert wird.
  • Ferner müssen in der japanischen Patentschrift KOKAI Nr. Hei 9-317783, wo das Verhältnis des Außenringdurchmessers DO zum Wälzkreisdurchmesser DS im Bereich von 2,5 bis 3,5 liegt, außerdem die folgenden Punkte in Betracht gezogen werden;
    wo der Kugelwälzkreisdurchmesser DP in Bezug auf das innere Element oder den Innenring und das äußere Element oder den Außenring eingestellt wird, um das Gleichlaufgelenk kompakt zu machen, und wie der Kugeldurchmesser DB eingestellt wird.
  • Wenn der Kugelwälzkreisdurchmesser DP zum Beispiel größer ist, wäre die Materialdicke des inneren Elements oder Innenrings größer, wodurch die Stärke und Haltbarkeit des inneren Elements oder Innenrings erhöht werden, und die Stützenabschnitte des Käfigs wären länger, wodurch die Stärke und Haltbarkeit des Käfigs oder Kugellagerkäfigs erhöht werden. Doch die Materialdicke des äußeren Elements oder Außenrings wäre dünn, wodurch die Stärke und Haltbarkeit des äußeren Elements oder Außenrings zu verringert würden.
  • Wenn der Kugelwälzkreisdurchmesser DP zum anderen kleiner ist, wäre die Materialdicke des inneren Elements oder Innenrings dünn, wodurch die Stärke und Haltbarkeit des inneren Elements oder Innenrings verringert werden, und die Stützenabschnitte des Käfigs Kugellagerkäfigs wären kürzer, wodurch die Stärke und Haltbarkeit des Käfigs zu verringert würden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung zieht die oben genannten Probleme in Betracht und stellt ein kompaktes und haltbares Gleichlaufgelenk bereit, das es ermöglicht, die Länge der Stützenabschnitte zu erhöhen und die Stärke des Käfigs zu verbessern.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer kompakten und leichten Wälzlagereinheit für ein Fahrzeugrad, umfassend einen Wälzlagerabschnitt und einen Gleichlaufgelenkabschnitt.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines kompakten Gleichlaufgelenks, dessen Elemente eine Stärke und Haltbarkeit aufweisen, die im Wesentlichen der des konventionellen mit sechs eingebauten Kugeln entspricht.
  • Einem Aspekt der vorliegenden Erfindung entsprechend wird ein Gleichlaufgelenk gemäß Anspruch 1 im Anhang bereitgestellt.
  • Einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung entsprechend wird eine Kombination aus einer Wälzlagereinheit und einem Gleichlaufgelenk gemäß Anspruch 2 im Anhang bereitgestellt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer konventionellen Kombination aus einer Wälzlagereinheit und einem Gleichlaufgelenk für Räder.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines konventionellen Gleichlaufgelenks in 1, wobei ein Gelenkwinkel darauf angelegt ist.
  • 3 ist eine Ansicht entlang der Linie III-III von 2, wobei kein Gelenkwinkel angelegt ist.
  • 4 ist eine Ansicht eines Teils des Käfigs von der Außenumfangsseite aus gesehen.
  • 5 ist eine schematische Ansicht der Grundflächen der inneren und äußeren Eingriffsnuten, um deren Lagebeziehung zu zeigen.
  • 6 ist ein partiell ausgeschnittener Seitenaufriss eines anderen konventionellen Gleichlaufgelenks, wobei kein Gelenkwinkel angelegt ist.
  • 7 ist eine Ansicht entlang der Linie VII-VII von 6.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Käfigs, der in einem anderen konventionellen Aufbau installiert ist.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Gleichlaufgelenks, wobei der Innen- und Außenring in eine bestimmte Richtung versetzt sind, um Kugeln in den Käfig einzubauen.
  • 10 ist eine schematische Ansicht eines Käfigs, der im anderen konventionellen Aufbau installiert ist.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Kombination aus Wälzlagereinheit und Gleichlaufgelenk für Räder in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Kombination aus Wälzlagereinheit und Gleichlaufgelenk für Räder in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 13 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Kombination aus Wälzlagereinheit und Gleichlaufgelenk für Räder in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 14 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Kombination aus Wälzlagereinheit und Gleichlaufgelenk für Räder in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 15 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XV-XV in 14, um nur das Gleichlaufgelenk zu zeigen, wobei der Käfig ausgelassen wurde.
  • 16 ist eine Ansicht, wie durch den Pfeil XVI in 15 angegeben, um eine Kontaktellipse zwischen der Walzfläche der Kugeln und der äußeren Nut zu zeigen.
  • 17 ist eine Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der vorliegenden Erfindung.
  • 18 ist eine Querschnittsansicht eines Käfigs, der in das Gleichlaufgelenk installiert wird.
  • 19 ist eine Ansicht entlang der Linie IXX-IXX von 18.
  • 20 ist eine Querschnittsansicht, um einen Käfig des Gleichlaufgelenks zu zeigen, der in Bezug auf den Außenring gekippt ist, um den Einbau der Kugeln zu gestatten.
  • 21 ist eine Querschnittsansicht, um eine Beziehung des Außenrings und der Stange eines Installationswerkzeugs im Zustand von 20 zu zeigen.
  • 22 ist eine schematische Ansicht eines Käfigs, der in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenks installiert ist.
  • 23 ist eine Ansicht entlang der Linie XXIII-XXIII von 17.
  • 24 ist eine Ansicht des Käfigs und der Kugeln in der gleichen Richtung wie in 23.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Diese Erfindung betrifft ein Achtkugel-Gleichlaufgelenk, umfassend ein äußeres Gelenkelement (äußeres Element oder Außenring), das eine Vielzahl von axial verlaufenden gekrümmten Führungsnuten (Eingriffsnuten) aufweist, die in seiner sphärischen Innenfläche geformt sind; ein inneres Gelenkelement (inneres Element oder Innenring), das eine Vielzahl von axial verlaufenden gekrümmten Führungsnuten (Eingriffsnuten) aufweist, die in seiner sphärischen Außenfläche geformt sind; einer Vielzahl von Kugellaufbahnen, die zwischen den Führungsnuten (Eingriffnuten) des äußeren Gelenkelements (äußeres Element oder Außenring) und den diesen entsprechenden Führungsnuten (Eingriffsnuten) des inneren Gelenkelements (inneres Element oder Innenring) definiert sind, wobei die Kugellaufbahnen in einer axialen Richtung keilförmig erweitert sind; eine drehmomentübertragende Kugel (Eingriffskugel), die in jeder dieser Vielzahl von Kugellaufbahnen angeordnet ist; einen Käfig, der eine Vielzahl von Taschen aufweist, um die drehmomentübertragenden Kugeln (Eingriffskugeln) aufzunehmen, wobei die Zahl der Kugellaufbahnen und die Zahl der darin angeordneten drehmomentübertragenden Kugeln (Eingriffskugeln) acht ist.
  • Wie bei der oben beschriebenen konventionellen Wälzlagereinheit umfasst die erfindungsgemäße Wälzlagereinheit für Räder in einem Merkmal einen Außenring oder Außenlaufring, der nicht rotiert, wenn er betrieben wird, und auf seiner Außenumfangsfläche einen ersten Installationsflansch, um durch die Aufhängung getragen zu werden, und auf seiner Innenumfangsfläche Außenring-Laufbahnen aufweist, und einen Innenring, der rotiert, wenn er betrieben wird, und einen zweiten Installationsflansch aufweist, der auf seiner Außenumfangsfläche an einem Endabschnitt davon geformt ist, um das Fahrzeugrad zu tragen, und Innenring-Laufbahnen im mittleren Abschnitt davon, und einen Gehäuseabschnitt, der als äußeres Element oder Außenring eines Gleichlaufgelenks am anderen Endabschnitt davon dient, und mehrfache Wälzkörper, die zwischen den Außenring-Laufbahnen und Innenring-Laufbahnen auf drehbare Weise angeordnet sind.
  • Von diesen Komponenten umfasst das Gleichlaufgelenk ferner einen Innenring, der mit dem Ende der Antriebswelle verbunden ist, eine Vielzahl von inneren Eingriffsnuten mit einem bogenförmigen Querschnitt, die rechtwinklig zur Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche des inneren Elements oder Innenrings geformt sind, eine Vielzahl von äußeren Eingriffsnuten mit einem bogenförmigen Querschnitt, die rechtwinklig zur Umfangsrichtung der Innenumfangsfläche des Gehäuseabschnitts so geformt sind, dass die äußeren Eingriffsnuten jeweils den inneren Eingriffsnuten gegenüberliegen, einen Käfig oder Kugellagerkäfig, der zwischen der Außenumfangsfläche des inneren Elements oder Innenrings und der Innenumfangsfläche des Gehäuseabschnitts gehalten wird und mit Taschen an den Stellen geformt ist, die auf die inneren und äußeren Eingriffnuten ausgerichtet sind, und eine Vielzahl von Kugeln (Eingriffskugeln), die in den Taschen aufgenommen werden, um entlang der inneren und äußeren Eingriffsnuten frei zu rotieren.
  • Das heißt, im erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenk sind sieben oder mehr innere und äußere Eingriffsnuten und sieben oder mehr Kugeln vorhanden, und die Durchmesser der Kreise, die von den äußeren Eingriffsnuten umschrieben werden, sind kleiner als der Durchmesser der Innenring-Laufbahn auf der Seite des Gehäuseabschnitts, und ein Teil dieser äußeren Eingriffsnuten überlappt mindestens den Teil der Innenring-Laufbahn auf der Seite des Gehäuseabschnitts in der radialen Richtung.
  • Die erfindungsgemäße Wälzlagereinheit für Räder, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist mit dem Gleichlaufgelenk kombiniert, in dem sieben oder mehr innere und äußere Eingriffsnuten und sieben oder mehr Kugeln vorhanden sind, weshalb die Größe der Last, die auf die Kugeln angelegt wird, kleiner gemacht werden kann als bei der Konstruktion nach dem Stand der Technik, wenn die Wälzlagereinheit betrieben wird und das Drehmoment zwischen dem Innenring oder Element und dem Außenring oder Element übertragen wird.
  • Dadurch kann der Außendurchmesser der Kugeln (Eingriffskugeln) um diese Menge verringert werden, und es ist möglich, den Durchmesser des Kreises, der von diesen Kugeln umschrieben wird, die in einer ringförmigen Form angeordnet sind, sowie den Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten umschrieben wird, zu reduzieren.
  • Die Durchmesser dieser umschriebenen Kreise können auch kleiner gemacht werden als der Durchmesser der Innenring-Laufbahn auf der Seite des Gehäuseabschnitts, und dadurch ist es möglich, mindestens einen Teil der Innenring-Laufbahn auf der Seite des Gehäuseabschnitt mit einem Teil der äußeren Eingriffsnuten in der radialen Richtung zu überlappen, ohne den Durchmesser der Innenring-Laufbahn auf der Seite des Gehäuses zu vergrößern.
  • Ferner ist es möglich, die Größe der Wälzlagereinheit in der axialen Richtung um die Menge dieser Überlappung zu reduzieren und sie kompakter und leichter zu machen.
  • Ebenfalls in einem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung, umfasst die Wälzlagereinheit für Räder einen Außenring oder äußeren Laufring, der nicht rotiert, wenn er betrieben wird, und auf seiner Außenumfangsfläche einen Installationsflansch aufweist, um durch die Aufhängung getragen zu werden, und auf seiner Innenumfangsfläche Außenring-Laufbahnen, und einen Innenring oder inneren Laufring, der rotiert, wenn er betrieben wird, und einen zweiten Installationsflansch aufweist, der auf seiner Außenumfangsfläche an einem Endabschnitt davon geformt ist, um das Fahrzeugrad zu tragen, und Innenring-Laufbahnen im mittleren Abschnitt davon, und einen Gehäuseabschnitt, der als das äußere Element oder der Außenring eines Gleichlaufgelenks am anderen Endabschnitt davon dient, und mehrfache Wälzkörper, die auf drehbare Weise zwischen den Außenring-Laufbahnen und den Innenring-Laufbahnen angeordnet sind. Der Gehäuseabschnitt weist eine Innenumfangsfläche auf, die mit einer Vielzahl, d.h. acht äußeren Eingriffsnuten mit einem bogenförmigen Querschnitt geformt ist, die rechtwinklig zur Umgangsrichtung geformt sind.
  • In der Wälzlagereinheit dieser Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, sind acht äußere Eingriffsnuten im Gleichlaufgelenk vorhanden, weshalb die Größe der Last, die auf jede der Kugeln im Gleichlaufgelenk angelegt wird, wenn das Wälzlager in Betrieb ist, kleiner gemacht werden kann als beim Aufbau nach dem Stand der Technik. Daher kann der Außendurchmesser der Kugeln (Eingriffskugeln) um diese Menge reduziert werden, und es ist möglich, den Durchmesser des Kreises, der von diesen ringförmig angeordneten Kugeln umschrieben wird, sowie den Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten umschrieben wird, zu reduzieren. Überdies ist es möglich, die Größe des Außendurchmessers der Wälzlagereinheit um die Verkleinerungsmenge des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten umschrieben wird, zu verringern, und sie kompakter und leichter zu machen.
  • Die Zahl der äußeren Eingriffsnuten ist acht, da die Drehkraft durch das Gleichlaufgelenk auf stabile Weise übertragen wird, während die Wälzlagereinheit kompakt und leicht wird und die Haltbarkeit des Gleichlaufgelenks gewährleistet wird.
  • Das heißt, damit die Drehkraft auf stabile Weise durch das Rzeppa-Gleichlaufgelenk mit den äußeren Eingriffsnuten übertragen wird, sind die äußeren und inneren Eingriffsnuten und Kugeln in einer geraden Zahl auf den diametral entgegengesetzten Seiten des Gleichlaufgelenks angeordnet. Sechs innere und äußere Eingriffsnuten und sechs Kugeln werden im konventionellen Gleichlaufgelenk verwendet, und deren Zahl ist auf acht erhöht, um die Größe der Kugeln zu reduzieren, damit das Gleichlaufgelenk kompakt und leicht gemacht werden kann. Wenn diese Zahl aber zehn ist, ist die Größe der Kugeln zu klein, um die Belastbarkeit der Kugeln zu gewährleisten. Daher ist die Zahl der äußeren und inneren Eingriffsnuten und Kugeln acht.
  • Die Belastbarkeit des Gleichlaufgelenks, die ihre Lebensdauer beeinflusst, ist proportional zur 2/3-Potenz der Zahl der Kugeln, vorausgesetzt, dass die Kugeln den gleichen Durchmesser haben. Die Belastbarkeit des Gleichlaufgelenk mit acht Kugeln entspricht dem 1,21 ((8/6)2/3)-fachen von der des Gleichlaufgelenks mit sechs Kugeln. Daher kann die Belastbarkeit bei erhöhter Kugelzahl um etwa 21% erhöht werden. Zum anderen kann bei gleicher Belastbarkeit der Kugeldurchmesser um diesen Betrag verringert werden. Und da die Größe der Kugeln geringer ist, kann die Querschnittsfläche der äußeren Eingriffsnuten auf der Innenumfangsfläche des Gehäuseabschnitts und der inneren Eingriffsnuten auf der Außenumfangsfläche des Innenrings um diese Menge verringert werden. Dadurch wird der Durchmesser des Gleichlaufgelenks reduziert, so dass die Wälzlagereinheit für Räder, die ein Radlagersatz der vierten Generation ist, kompakt und leicht gemacht werden kann.
  • In einem anderen Merkmal dieser Erfindung umfasst das Gleichlaufgelenk wie das oben beschriebene Gleichlaufgelenk des Stands der Technik ein inneres Element oder einen Innenring, der innere Eingriffsnuten mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die an acht Stellen auf der Außenumfangsfläche dieses Innenrings in der Umfangsrichtung gleich beabstandet sind und so geformt sind, dass sie orthogonal zur Umfangsrichtung sind, ein äußeres Element oder einen Außenring, der um den Innenring herum vorgesehen ist und äußere Nuten mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die um die Innenumfangsfläche des Außenrings herum geformt sind und so angeordnet sind, dass sie den inneren Eingriffsnuten gegenüberliegen, und so, dass sie orthogonal zur Umfangsrichtung sind, einen Kugellagerkäfig oder Käfig, der zwischen der Außenumfangsfläche des Innenrings und der Innenumfangsfläche des Außenrings angebracht ist, und der mit acht Taschen in der Umfangsrichtung geformt ist, die auf die inneren und äußeren Eingriffsnuten ausgerichtet sind, und acht Kugeln, wobei eine Kugel in jeder der Taschen so aufgenommen wird, dass sie entlang der inneren und äußeren Nuten frei rotieren kann. Diese Kugeln sind in einer gleichmäßig aufgeteilten Fläche angeordnet, die eine Ebene schneidet, die diese beiden Mittelachsen enthält, wobei sie den Achsenkreuzungswinkel halbiert, der von der Mittelachse des Innenrings und der Mittelachse des Außenrings gebildet wird.
  • Im Gleichlaufgelenk dieser Ausführungsform bestehen die acht Taschen aus zwei Taschenarten, deren Länge in der Umfangsrichtung verschieden ist, und die sich in der Umfangsrichtung abwechseln. Zudem wird in dem Fall, wenn die Mittelachse des Innenrings und die Mittelachse des Außenrings beim Einbau einer Kugel in jede der Taschen stark versetzt sind, der Höchstwinkel, in dem sich die Kugeln, die bereits in die Taschen eingebaut worden sind, in der Umfangsrichtung bewegen, als γ0 (Radiant) genommen, und in dem Fall, wenn die Mittelachse des Innenrings und die Mittelachse des Außenrings des Gleichlaufgelenks nach dem Einbau während des Betriebs in die Maximalstellung verschoben sind, wird der Höchstwinkel, in dem sich die Kugeln in den Taschen in der Umfangsrichtung bewegen, als γ1 (Radiant) genommen, und wenn der Außendurchmesser des Käfigs als Dc genommen wird, und die Differenz in den Bogenlängen in der Umfangsrichtung der zwei Arten von Taschen auf der Außenseite des Käfigs als ΔL genommen wird, dann wird die Größe des Käfigs und der Taschen so eingestellt, dass die folgende Gleichung erfüllt wird: (γ0 – γ1)·Dc/2 ⪙ ΔL ⪙ (γ0 – γ1)·Dc
  • Mit dem erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenk, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, können Kugeln in jede der Taschen eingebaut werden, und die Abmessungen der Stützenabschnitte zwischen benachbarten Taschenpaaren in der Umfangsrichtung werden beibehalten, wodurch es möglich ist, die Haltbarkeit des Käfigs ausreichend zu verbessern. Dadurch ist es möglich, das Gleichlaufgelenk noch kompakter zu machen, was dazu beiträgt, einen Radlagersatz der vierten Generation bereitzustellen, der den Außenring des Gleichlaufgelenks mit dem Innenring der Wälzlagereinheit zum Tragen des Straßenrads integriert.
  • Es ist anzumerken, dass das innere Element oder der Innenring ein Keilwellenloch in seinem zentralen Abschnitt aufweist, wie zuvor erwähnt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform des Gleichlaufgelenks wird unter der Annahme, dass DP für den Wälzkreisdurchmesser von acht Kugeln steht, DB für den Durchmesser der Kugeln steht, und DS für den Wälzkreisdurchmesser der Innenzahnung auf der Innenumfangsfläche des Keilwellenlochs steht, jede der Beziehungen 3,5 ≦ DP/DB ≦ 3,9, 2,0 ≦ DP/DS ≦ 2,2, 0,51 DB/DS ≦ 0,63 erfüllt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenk, das wie oben aufgebaut ist, bei dem die Zahl der Kugeln, die im konventionellen Aufbau sechs beträgt, auf acht erhöht ist, während der Kugeldurchmesser reduziert wird, können die Stärke und die Haltbarkeit des Käfigs, des Innenrings und Außenrings mit der des konventionellen Aufbaus mit sechs eingebauten Kugeln gleichgehalten werden.
  • Dadurch wird ein kompaktes Gleichlaufgelenk erreicht, wobei die Stärke und Haltbarkeit der Elemente beibehalten wird, wodurch der so genannte Radlagersatz der vierten Generation, wo das Gleichlaufgelenk auf integrierte Weise mit dem Innenring des Radlagersatzes kombiniert ist, realisiert wird.
  • Im Folgenden wird begründet, warum die Beziehungen zwischen dem Kugelwälzkreisdurchmesser DP, dem Kugeldurchmesser DB und dem Wälzkreisdurchmesser der Innenzahnung wie oben genannt eingestellt werden.
  • (1) Begründung von 3,5 ≦ DP/DB ≦ 3,9.
  • Wenn der Kugeldurchmesser DB in Bezug auf den Kugelwälzkreisdurchmesser DP bestimmt wird, kann der Kontaktflächendruck zwischen der Wälzfläche der Kugeln und den Innenflächen der inneren und äußeren Eingriffsnuten durch Vergrößern des Kugeldurchmessers DB niedriger eingestellt werden. Hier ist anzumerken, dass der Käfig mit Taschen zur Aufnahme solcher Kugeln geformt sein muss. Das heißt, wenn sich die Kugel beim Einbau der Kugeln zwischen der inneren Eingriffsnut und der äußeren Eingriffsnut in den Taschen, und während des Betriebs des Gleichlaufgelenks in jeder Tasche in der Umfangsrichtung bewegt, müssen die Taschen in der Umfangsrichtung ausreichend länger gemacht werden. Wenn der Kugeldurchmesser DB größer ist, sind die Stützenabschnitte des Käfigs dementsprechend kürzer, wodurch die Stärke des Käfigs verringert wird. Wenn demgegenüber der Kugeldurchmesser DB kleiner ist, sind die Stützenabschnitte des Käfigs länger, wodurch die Stärke des Kafigs erhöht wird, doch der Kontaktflächendruck zwischen den Wälzflächen der Kugeln und den Innenflächen der inneren und äußeren Eingriffsnuten ist höher, wodurch die Haltbarkeit der Innen- und Außenringe verringert wird, die jeweils die inneren und äußeren Eingriffsnuten aufweisen.
  • In Tabelle 1 werden die Beziehungen zwischen dem Verhältnis (DP/DB) des Kugelwälzkreisdurchmessers DP zum Kugeldurchmesser DB, der Stärke des Käfigs und dem Kontaktflächendruck zwischen den Wälzflächen der Kugeln und der Innenfläche der inneren und äußeren Eingriffsnuten gezeigt.
  • [Tabelle 1]
    Figure 00390001
  • In Tabelle 1 steht das Zeichen O für „akzeptabel", und das Zeichen X steht für „nicht akzeptabel". Die Käfigstärke beruht auf Versuchsergebnissen, und der Kontaktflächendruck zwischen der Wälzfläche der Kugeln und der Innenfläche der inneren und äußeren Eingriffsnuten wurde durch Berechnung ermittelt. Wenn der Kontaktflächendruck 42.000 MPa (428 kgf/mm2) überstieg, wurde das Zeichen x (nicht akzeptabel) vergeben, da das Gleichlaufgelenk mit solch einem Kontaktflächendruck nicht mit gleichmäßigem Lauf betrieben werden konnte.
  • Das heißt, wenn der auf dem HRc-Härtegrad von 60 bis 64 abschreckgehärtete Stahl, der allgemein im Gleichlaufgelenk verwendet wird, dem Kontaktflächendruck von 42.000 MPa ausgesetzt wird, entspricht die Summe der bleibenden Verformungsmengen in den Kugeln und den Innenflächen etwa dem 0,0001-fachen des Kugeldurchmessers DB. Wenn die Summe der bleibenden Verformungsmengen diesen Wert übersteigt, werden die Kugeln daran gehindert, sich mit gleichmäßigem Lauf zu bewegen. Aus Tabelle 1 wird die Beziehung 3,5 ≦ DP/DB ≦ 3,9 zwischen dem Kugelwälzkreisdurchmesser DP und dem Kugeldurchmesser DB erhalten.
  • (2) Begründung von 2,0 ≦ DP/DS ≦ 2,2.
  • Obwohl ein kompaktes Gleichlaufgelenk erhalten wird, wenn der Kugeldurchmesser DB verkleinert wird, während die Zahl der Kugeln erhöht wird, kann der Kugeldurchmesser DB nicht unendlich verkleinert werden. Darüber hinaus wird der Bereich, in dem der Kugelwälzkreisdurchmesser DP eingestellt wird, vom Kugeldurchmesser DB und von der erforderlichen Länge der Stützenabschnitte im Käfig begrenzt.
  • In Tabelle 2 werden die Beziehungen zwischen dem Verhältnis (DP/DS) des Kugelwälzkreisdurchmessers DP zum Zahnungswälzkreisdurchmesser DS und dem Kontaktflächendruck zwischen der Kugelwälzfläche und den Innenflächen der inneren und äußeren Eingriffsnuten gezeigt.
  • [Tabelle 2]
    Figure 00400001
  • In Tabelle 2 steht das Zeichen O für „akzeptabel", und das Zeichen X steht für „nicht akzeptabel". Im herkömmlichen Gleichlaufgelenk mit sechs eingebauten Kugeln, das konventionell verwendet wird, liegt das Verhältnis DP/DS übrigens in der Größenordnung von 2,2 bis 2,4. Wenn das Verhältnis DP/DS 2,2 übersteigt, ist es unmöglich, es durch Erhöhung der Kugelzahl von sechs auf acht kompakt zu machen.
  • Aufgrund der Ergebnisse von Tabelle 2 wird die Beziehung zwischen dem Kugelwälzkreisdurchmesser DP und dem Wälzkreisdurchmesser der Innenzahnung DS daher auf 2,0 DP/DS ≦ 2,2 eingestellt.
  • (3) Begründung von 0,51 ≦ DB/DS ≦ 0,63
  • Die folgenden Beziehungen bestehen zwischen dem Kugelwälzkreisdurchmesser DP, dem Kugeldurchmesser DB, dem Wälzkreisdurchmesser der Innenzahnung DS: 3,5 ≦ DP/DB ≦ 3,9 (1) 2,0 ≦ DP/DS ≦ 2,2 (2)
  • Aus Formel (1), DP/3,9 ≦ DB ≦ DP/3,5 (3)
  • Aus Formel (2), DP/2,2 ≦ DS ≦ DP/2,0 (4)
  • Aus den Formeln (3) und (4), 2,0/3,9 ≦ DB/DS ≦ 2,2/3,5 0,51 ≦ DB/DS ≦ 0,63.
  • Erfindungsgemäß kann das Verhältnis des Wälzkreisdurchmessers der drehmomentübertragenden Kugeln (Eingriffskugeln) zum Durchmesser der drehmomentübertragenden Kugeln (Eingriffskugeln) im Bereich von 3,3 bis 5,0 liegen. Zusätzlich zum oben genannten Verhältnis kann das Verhältnis des Außendurchmessers des äußeren Gelenkelements (äußeres Element oder Außenring) zum Wälzkreisdurchmesser des Zahlprofils (Innenzahnung) des inneren Gelenkelements (inneres Element oder Innenring) im Bereich von 2,5 bis 3,5 liegen.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf ein Gleichlaufgelenk angewandt werden, bei dem die Vielzahl von Taschen des Käfigs kurze und lange Taschen umfasst, die sich in ihrer Umfangslänge unterscheiden, wobei die Taschen in einem Abstand von 180 Grad voneinander beabstandet sind, die Umfangslänge der kurzen Taschen derart ist, dass die drehmomentübertragenden Kugeln (Eingriffskugeln) nicht von den Umfangswandflächen der kurzen Taschen gestört werden, wenn dieses Gleichlaufgelenk im größten Winkel Drehmoment überträgt, die Umfangslänge der langen Taschen derart ist, dass während des Einbaus der drehmomentübertragenden Kugeln (Eingriffskugeln), der durchgeführt wird, indem das innere und äußere Gelenkelement (innere und äußere Elemente oder Ringe) relativ zueinander gekippt werden, um zu bewirken, dass die kurze Tasche durch die Öffnung in einem axialen Ende des äußeren Gelenkelements (äußeren Elements oder Rings) nach außen zugewandt ist, zuvor eingebaute drehmomentübertragende Kugeln (Eingriffskugeln) nicht von den Umfangswandflächen der langen Taschen gestört werden, Nun wird die weitere Erläuterung Bezug nehmend auf die Zeichnungen für die vorliegende Erfindung durchgeführt.
  • 11 zeigt eine erste Ausführungsform dieser Erfindung. Diese Ausführungsform ist gekennzeichnet durch den Aufbau des Gleichlaufgelenks 1, das in die Wälzlagereinheit integral eingebaut ist, und die es ermöglicht, die Wälzlagereinheit kompakter und leichter zu machen. Der Aufbau und die Arbeitsweise der anderen Teile sind nahezu die gleichen wie beim Aufbau nach dem Stand der Technik, der in 1 gezeigt wird, und deshalb werden für gleiche Teile entsprechend gleiche Symbole verwendet, und jede wiederholte Erklärung wird ausgelassen. Die Erklärung konzentriert sich hier nur auf den kennzeichnenden Teil dieser Erfindung und die Teile, die sich vom Aufbau des Stands der Technik unterscheiden.
  • Der zweite Innenlaufring oder Innenring 15, der zusammen mit dem ersten Innenlaufring oder Innenring 14 die Nabe oder den Innenring oder die Innenlaufringanordnung 16 ausmacht, weist an seinem einen Ende in der axialen Richtung (linkes Ende in 11) einen außengewindeten Abschnitt 61 mit kleinem Durchmesser auf, und einen außengezahnten Abschnitt 62 im mittleren Abschnitt davon. Der erste Innenring oder Ring 14 ist über diesen außengezahnten Abschnitt 62 angebracht, und die Innenumfangsfläche des ersten Innenrings 14 ist durch die Zahnungen mit der Außenumfangsfläche im mittleren Abschnitt des zweiten Innenrings 15 verbunden.
  • Der Außendurchmesser des außengewindeten Abschnitts 61 ist kleiner als der Außendurchmesser des außengezahnten Abschnitts 62.
  • Durch Schrauben einer Mutter 63 auf den außengewindeten Abschnitt 61 und weiteres anziehen, werden der erste Ring 14 und der zweite Innenring 15 miteinander verbunden, und eine geeignete Vorspannung wird auf die Wälzkörper 21 angelegt, die frei drehbar angeordnet sind zwischen den Außenring-Laufbahnen 13, die in der Innenumfangsfläche des Außenrings 11, und den ersten und zweiten inneren Laufbahnen 18, 20, die um die Außenumfangsfläche des ersten und zweiten Rings 14, 15 geformt sind.
  • Die Fläche am anderen Ende in der axialen Richtung (rechte Endfläche in 11) des ersten Innenrings 14 und der gestufte Abschnitt 64, der um die Außenumfangsfläche im mittleren Abschnitt des zweiten Innenrings 15 angeordnet ist, kommen nicht voll miteinander in Kontakt, selbst wenn die Vorspannung von der Mutter 63 angelegt wird. Das heißt, zwischen der anderen Endfläche des ersten Innenrings 14 und dem gestuften Abschnitt 64 ist ein kleiner Spalt vorhanden, oder zumindest besteht zwischen diesen nur ein sehr leichter Kontakt.
  • Ferner ist um die Außenumfangsfläche des Gehäuseabschnitts 52 des Gleichlaufgelenks 1, die am anderen Endabschnitt (rechter Endabschnitt in 11) des zweiten Innenrings 15 vorgesehen ist, eine Befestigungsnut 65 geformt, um ein Ende einer zylindrischen Schutzkappe (in der Zeichnung nicht gezeigt) zu befestigen, die um die Öffnung am Ende des Gehäuseabschnitts 52 abdeckt.
  • Das Gleichlaufgelenk 1 umfasst mindestens sieben innere Eingriffsnuten 7, die auf der Außenumfangsfläche des inneren Elements oder Rings 2 geformt sind, mindestens sieben äußere Eingriffsnuten 8, die auf der Innenumfangsfläche des Gehäuseabschnitts 52 geformt sind, und mindestens sieben Kugeln 4, die zwischen diesen inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 (zum Beispiel jeweils 9 bis 12) so angeordnet sind, dass die Last, die auf die Kugeln 4 angelegt wird, wenn die Wälzlagereinheit für Räder betrieben wird, kleiner wird als im Fall des Aufbaus nach dem Stand der Technik.
  • Zudem ist es möglich, den Außendurchmesser der Kugeln 4 um eine Menge zu reduzieren, die der Menge entspricht, um welche die auf die Kugeln 4 angelegte Last reduziert wird, und der Durchmesser des Kreises, der von den Kugeln 4 umschrieben wird, die ringförmig angeordnet sind, sowie der Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, sind kleiner als der Durchmesser der zweiten Innenring-Laufbahn 20. Diese zweite Innenring-Laufbahn 20 überlappt einen Teil (den linken Teil in 11) der äußeren Eingriffsnuten 8 in der radialen Richtung.
  • Bei der Wälzlagereinheit für Räder dieser Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ist die Funktion des Tragens des Fahrzeugrads auf drehbare Weise durch die Aufhängung die gleiche wie bei der Wälzlagereinheit nach dem Stand der Technik, die oben beschrieben wurde. Das heißt, indem in dieser Ausführungsform der Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, kleiner gemacht wird als der Durchmesser der Innenring-Laufbahn 20, überlappt diese zweite Innenring-Laufbahn 20 einen Teil der äußeren Eingriffsnuten 8 in der radialen Richtung. Daher ist es möglich, die Abmessungen der Wälzlagereinheit in der radialen Richtung um die Menge dieser Überlappung zu verringern, und die gesamte Einheit dadurch kompakter und leichter zu machen.
  • Als nächstes zeigt 12 eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die erfindungsgemäße Wälzlagereinheit für Räder weist einen ersten Innenring 14 auf, um dessen Innenumfangsfläche an einem Ende (linkes Ende in 12) ein Abschnitt mit größerem Durchmesser 66 und am anderen Ende (rechtes Ende in 12) ein Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 67 durch einen Verbindungsabschnitt 68 verbunden sind. Dieser Verbindungsabschnitt 68 ist konisch zulaufend, so dass sein Innendurchmesser vom Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 67 zum Abschnitt mit größerem Durchmesser 66 hin allmählich größer wird. In diesem Verbindungsabschnitt 68 sind Verzahnungsnuten geformt, und er ist durch Induktionshärtung oder ähnliches abschreckgehärtet worden.
  • Ferner ist ein gestufter Abschnitt 69 vorhanden, der zwischen dem Ende des Verbindungsabschnitts 68 mit größerem Durchmesser und dem Abschnitt mit größerem Durchmesser 66 angeordnet ist.
  • Zum anderen weist der zweite Innenring 15, der zusammen mit dem ersten Innenring 14 die Nabe 16 ausmacht, an seinem einen Ende einen zylindrischen Abschnitt 19 auf, der ohne Spiel fest in den Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 67 eingefügt werden kann.
  • Im Gleichlaufgelenk 1 sind der Gehäuseabschnitt 52 und ein Abschnitt der unteren Hälfte (rechte Hälfte in 12) des zylindrischen Abschnitts 19, der in den Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 67 passt, durch Induktionshärtung oder dergleichen abschreckgehärtet, während die obere Hälfte des zylindrischen Abschnitts 19 (linke Hälfte in 12) nicht gehärtet wurde und wie geformt belassen wurde.
  • Die Außenumfangsfläche dieses zylindrischen Abschnitts 19 ist eine einfache oder gerade zylindrische Fläche, bevor sie den ersten Innenring 14 mit dem zweiten Innenring 15 verbindet.
  • Die Nabe 16 kann einer Innenringanordnung 130 entsprechen, die weiter unten beschrieben wird.
  • Um die Nabe 16 durch festes Verbinden des ersten Innenrings 14 mit dem zweiten Innenring 15 herzustellen, wird zuerst der Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 67 des ersten Innenrings 14 über den zylindrischen Abschnitt 19 des zweiten Innenrings 15 ohne Spiel fest angebracht, und die obere Endfläche dieses Abschnitts mit kleinerem Durchmesser 67 (rechte Endfläche in 12) kommt mit dem gestuften Abschnitt 64 in Kontakt, der um die Außenumfangsfläche des Basisendabschnitts des zylindrischen Abschnitts 19 geformt ist. Während der erste Innenring 14 mit diesem gestuften Abschnitt 64 in Kontakt ist, wird die obere Hälfte des zylindrischen Abschnitt 19 stark gequetscht, um in der äußeren radialen Richtung ausgebreitet zu werden, und der obere Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 19 wird weiter zum gestuften Abschnitt 69 hin ausgebreitet, um diesen gestuften Abschnitt 69 zurückzuhalten. Da die obere Hälfte des zylindrischen Abschnitts 19 unbehandelt ist, greifen die Verzahnungsnuten, die auf dem Verbindungsabschnitt 68 geformt sind, während des Quetschvorgangs in die Außenumfangsfläche der oberen Hälfte des zylindrischen Abschnitt 19 ein. In diesem Zustand sind der erste und der zweite Innenring 14, 15 in einem ineinandergreifenden Eingriff in der Umfangsrichtung zwischen der Außenumfangsfläche der oberen Hälfte des zylindrischen Abschnitts 19 und dem Verbindungsabschnitt 68 auf ineinandergreifende Weise miteinander verbunden. Dadurch kann ein großes Drehmoment zwischen dem ersten Innenring 14 und dem zweiten Innenring 15 übertragen werden.
  • Die Position des gestuften Abschnitts 64 etc. wird so eingestellt, dass eine geeignete Vorspannung auf die Wälzkörper 21 angelegt wird, wenn der erste Innenring 14 am gestuften Abschnitt 64 anliegt. Zwischen der oberen Endkante des zylindrischen Abschnitts 19 und einem Abschnitt der Innenumfangsfläche des ersten Innenrings 14 auf der Innendurchmesserseite des zweiten Installationsflanschs 17 ist auch eine Schweißnaht 26 vorhanden, die verhindert, dass der Innendurchmesser des Abschnitts in der oberen Hälfte des zylindrischen Abschnitts 19, der mit den Verzahnungsnuten im Eingriff steht, kleiner wird.
  • Die Schweißnaht 26 braucht nicht zur Drehmomentübertragung zwischen dem ersten und zweiten Innenring 14, 15 genutzt zu werden. Daher reicht eine kleine erhöhte Schweißnaht oder Punktschweißungen aus, die mit Unterbrechungen um den Umfang herum angeordnet sind, damit die Innenring-Laufbahn 18, die näher am anderen Ende (näher am rechten Ende in 12) auf der Außenumfangsfläche des ersten Innenrings 14 geformt ist, nicht durch die Hitze beeinträchtigt wird.
  • In der erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit für Räder, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, ermöglicht es der Eingriff zwischen der Außenumfangsfläche der oberen Hälfte des zylindrischen Abschnitts 19 und den Verzahnungsnuten, den ersten Innenring 14 mit dem zweiten Innenring 15 zu verbinden, um auf sichere Weise zu verhindern, dass sie sich relativ zueinander drehen.
  • Die Schweißnaht 26 zwischen der oberen Endkante des zylindrischen Abschnitts 19 und der Innenumfangsfläche des ersten inneren Laufrings oder Innenrings 14 verhindert auch, dass der Innendurchmesser der oberen Hälfte des zylindrischen Abschnitts 19, die mit den Verzahnungsnuten im Eingriff steht, kleiner wird. Selbst, wenn die Einheit über einen langen Zeitraum verwendet wird, werden der erste und zweite innere Laufring oder Innenring 14, 15 fest miteinander verbunden und daran gehindert, sich relativ zueinander zu drehen, und es ist auf sichere Weise möglich, das Vorderrad durch das Gleichlaufgelenk 1 zu drehen und anzutreiben.
  • Trotz der geringen Zahl der Teile sind der erste und der zweite Innenring 14, 15 fest miteinander verbunden, so dass ein großes Drehmoment übertragen werden kann, und abgesehen vom Aufbau dieser Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Innenring 14, 15 sind der sonstige Aufbau und die Arbeitsweise im Wesentlichen die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde.
  • Als nächstes zeigt 13 eine dritte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist der Gehäuseabschnitt 52, der als das Außenringelement oder der Außenring des Universalgelenks 1 dient, mit dem anderen Endabschnitt (rechter Endabschnitt in 13) des ersten inneren Laufrings oder Innenrings 14 aus einem Stück geformt. Auch der erste innere Laufring oder Ring 14 weist im mittleren Abschnitt in der axialen Richtung einen gestuften Abschnitt 70 mit kleinerem Durchmesser auf, an einer Stelle, die von der Innenring-Laufbahn 18 getrennt ist, und weist näher am anderen Ende dementsprechend einen aussengewindeten Abschnitt 71 auf, der einen kleineren Durchmesser aufweist als der gestufte Abschnitt 70 mit kleinerem Durchmesser.
  • Der zweite innere Laufring oder Innenring 72, der zusammen mit der Nabe 16 und dem ersten inneren Laufring oder Innenring 14 eine Innenringanordnung 130 ausmacht, ist auf dem gestuften Abschnitt 70 mit kleinerem Durchmesser angebracht.
  • Die zweite Innenring-Laufbahn 20 ist um die Außenumfangsfläche dieses zweiten Innenrings 72 geformt. Ferner ist die Abmessung dieses zweiten Innenrings 72 in der Axialrichtung größer als die Abmessung in der Axialrichtung des gestuften Abschnitts 70 mit kleinerem Durchmesser. Wenn der zweite Innenring 72 über dem gestuften Abschnitt 70 mit kleinerem Durchmesser angebracht ist, steht der andere Endabschnitt (rechter Endabschnitt von 13) dieses zweiten Innenrings 72 aus der Endkante (rechte Endkante in 13) des gestuften Abschnitts 70 mit kleinerem Durchmesser hervor, die näher am außengewindeten Abschnitt 71 liegt.
  • Wenn der zweite Innenring 72 auf dem gestuften Abschnitt 70 mit kleinerem Durchmesser angebracht ist, wie oben beschrieben, wird eine Mutter 73 auf den außengewindeten Abschnitt 71 geschraubt, und durch weiteres Anziehen werden der erste Innenring 14 und der zweite Innenring 72 miteinander verbunden, und eine geeignete Vorspannung wird auf die Wälzkörper 21 angelegt, die zwischen den Außenring-Laufbahnen 13, die um die Innenumfangsfläche des Außenrings oder der Außenringanorndung 11 geformt sind, und den ersten und zweiten Innenring-Laufbahnen 18, 20, die um die Außenumfangsfläche des ersten Innenrings 14 und zweiten Innenrings 72 geformt sind, auf frei drehbare Weise angeordnet sind.
  • Eine Endfläche (linke Endfläche in 13) des zweiten Innenrings 72 und die gestufte Fläche, die auf einem Endabschnitt (linker Endabschnitt in 13) des gestuften Abschnitt 70 mit kleinerem Durchmesser geformt ist, kommen selbst dann, wenn die Vorspannung durch die Mutter 73 angelegt wird, nicht voll in Kontakt. Das heißt, zwischen der einen Endfläche und dem gestuften Abschnitt ist ein kleiner Spalt vorhanden, oder sehr leichter Kontaktdruck.
  • Bei der erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit für Räder, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, sind der Gehäuseabschnitt 52 des Gleichlaufgelenks 1 und der zweite Installationsflansch 17, der das Fahrzeug- oder Straßenrad trägt, mit dem ersten Innenring 14 aus einem Stück geformt. Deshalb kann das Fahrzeugrad, das am zweiten Installationsflansch 17 befestigt ist, direkt durch die Drehantriebskraft gedreht werden, die von der Antriebswelle (in der Zeichnung nicht gezeigt) auf den Gehäuseabschnitt 52 übertragen wird. Selbst, wenn sie lange Zeit lang betrieben wird, ist es möglich, die Haltbarkeit der Nabe 16 beizubehalten und große Drehmomente zu übertragen. Ferner wird die Vorspannung auf die Wälzkörper 21 durch die Mutter 73 an einem Abschnitt angelegt, der unabhängig von dem Abschnitt ist, der die Drehantriebskraft überträgt. Deshalb wird unabhängig von der Größe der zu übertragenden Rotationsantriebskraft eine geeignete Vorspannung angelegt. Abgesehen von den Änderungen, die am Aufbau der Nabe 16 vorgenommen wurden, sind der sonstige Aufbau und die Arbeitsweise im Wesentlichen die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde.
  • 14 bis 16 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegende Erfindung. Diese Wälzlagereinheit weist eine äußere Laufring- oder Ringanordnung 11 auf, die nicht rotiert, wenn sie von der Aufhängung getragen wird, und einen eine Außenumfangsfläche aufweist, die mit einem ersten Installationsflansch 12 geformt ist, um durch die Aufhängung getragen zu werden, und eine Innenumfangsfläche, die mit einer zweifachen Reihe von Außenring-Laufbahnen 13a, 13b geformt ist. Auf der Innendurchmesserseite des Außenrings 11 ist eine Innenringanordnung 130 angeordnet, die aus einer Nabe 16 und einem inneren Laufring oder Innenring 72 besteht, und konzentrisch zum Außenring 11 angeordnet ist.
  • Auf der Außenumfangsfläche der Innenringanordnung 130 sind erste und zweite Innenring-Laufbahnen 18, 20 angeordnet, die mit den Außenring-Laufbahnen 13a, 13b übereinstimmen. Die erste Innenring-Laufbahn 18 ist direkt auf der Außenumfangsfläche des mittleren Abschnitts der Nabe 16 geformt. Der Innenring 72 ist auf dem mittleren Abschnitt der Nabe 16 angebracht, an einer Position, die näher am axial inneren Ende (rechtes Ende in 14) liegt als die erste Innenring-Laufbahn 18. Die zweite Innenring-Laufbahn 20 ist auf der Außenumfangsfläche des Innenrings 72 geformt. Eine Vielzahl von Wälzkörpern 21 sind auf drehbare Weise zwischen den Außenring-Laufbahnen 13a, 13b und dem ersten und zweiten Innenring-Laufbahnen 18, 20 vorgesehen, so dass die Innenringanordnung 130 im Inneren des Außenrings 11 auf drehbare Weise getragen wird.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Innenring-Laufbahn 18 direkt auf der Außenumfangsfläche der Nabe 16 geformt, so dass der Durchmesser der ersten Innenring-Laufbahn 18 kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Innenring-Laufbahn 20 auf der Außenumfangsfläche des Innenrings 72. Folglich ist der Durchmesser der Außenring-Laufbahn 13a, die der ersten Innenring-Laufbahn 18 gegenüberliegt, kleiner als die Außenring-Laufbahn 13b. Die Außenring-Laufbahn 13a ist auf der axial äußeren Seite angeordnet (linke Seite in 14, außen in der Breitenrichtung, wenn am Fahrzeug installiert), während die Außenring-Laufbahn 13b auf der axial inneren Seite angeordnet ist (rechte Seite in 14, in der Mitte in der Breitenrichtung, wenn am Fahrzeug installiert).
  • Der Außendurchmesser der axial äußeren Hälfte des Außenrings 11 mit der Außenring-Laufbahn 13a ist kleiner als der Außendurchmesser der axial inneren Hälfte des Außenrings 11 mit der Außenring-Laufbahn 13b. In der dargestellten Ausführungsform weisen die erste Innenring-Laufbahn 18 und die Außenring-Laufbahn 13a auf der Außenseite einen kleineren Durchmesser auf, weshalb die Zahl der Wälzkörper 21 zwischen der ersten Innenring- Laufbahn 18 und der Außenring-Laufbahn 13a kleiner ist als die Zahl der Wälzkörper 21 zwischen der zweiten Innenring-Laufbahn 20 und der Außenring-Laufbahn 13b.
  • Auf der Außenumfangsfläche der Nabe 16 an ihrem axial äußeren Ende ist ein zweiter Installationsflansch 17 auf integrale Weise vorgesehen, um ein Fahrzeugrad an der Nabe 16 zu tragen, an welchem der Basisendabschnitt der Schrauben 34 zur Befestigung des Fahrzeugrads angebracht sind.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist der Wälzkreis der Schrauben 34 einen Durchmesser auf, der um eine Menge kleiner ist, um welche der Außendurchmesser der axial äußeren Hälfte des Außenrings 11 kleiner ist als der Außendurchmesser der axial inneren Hälfte des Außenrings 11, in einem solchen Masse, dass der Kopf 35 der Schrauben 34 an seinem äußeren Ende nicht gegen die Außenumfangsfläche des Außenrings 11 stößt.
  • Mit der Außenumfangsfläche der Nabe 16 weist der Abschnitt, der axial weiter innen angeordnet ist als die erste Innenring-Laufbahn 18, einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser des Kreises, der von den Wälzkörpern 21 umschrieben wird, der der ersten Innenring-Laufbahn 18 entspricht. Dies deshalb, weil beim Zusammenbau der Wälzlagereinheit mit Rädern Wälzkörper 21 auf der Innendurchmesserseite der Außenring-Laufbahn 13a auf der Innenumfangsfläche am axial äußeren Ende des Außenrings 11 eingebaut werden, während die Nabe 16 auf der Innendurchmesserseite des Außenrings 11 eingeführt wird, wobei der Dichtring 28a in die Innenumfangsfläche an axial äußeren Ende des Außenrings 11 eingepasst wird.
  • Auf der Außenumfangsfläche des mittleren Abschnitts der Nabe 16 ist ein ausgekehlter Nutabschnitt 37 in der Umgangsrichtung geformt, um das Gewicht der Nabe 16 zu reduzieren.
  • Um zu verhindern, dass der auf der Nabe 16 angebrachte Innenring 72 axial nach innen verschoben wird, und damit die Vorspannung, die auf die Wälzkörper 21 zwischen den Außenring-Laufbahnen 13a, 13b und der ersten und zweiten Innenring-Laufbahn 18, 20 angelegt wird, auf einen geeigneten Wert gehalten wird, ist ein Anschlagring 39 in der ausgekehlten Nut 38 angebracht, die in der Umfangsrichtung an einem Abschnitt geformt ist, der näher am axial inneren Ende auf der Außenumfangsfläche der Nabe 16 liegt. Der Anschlagring 39 umfasst ein Paar halbkreisförmiger bogenförmige Stücke. Der Anschlagring 39 weist einen Innenumfangskantenabschnitt auf, der mit der ausgekehlten Nut 38 im Eingriff steht, wobei er den Innenring 72 relativ zur Nabe 16 axial nach außen drückt, um eine geeignete Vorspannung auf die Wälzkörper 21 anzulegen.
  • Die Dicke des Anschlagrings 39 ist so gewählt, dass die geeignete Vorspannung selbst dann, wenn die Kraft, die den Innenring 72 axial nach außen drückt, aufgehoben wird, weiter auf die Wälzkörper 21 angelegt wird.
  • Das heißt, für den Anschlagring 39 werden mehrere Arten von Anschlagringen mit unterschiedlich großen Dicken vorbereitet, und es wird eine geeignete gewählt, die in Bezug auf die Komponenten der Wälzlagereinheit für den Eingriff mit der ausgekehlten Nut 38 eine geeignete Dicke aufweist.
  • Es ist erwünscht, dass die ausgesparte Nut 38 an einer Stelle angeordnet ist, die um Δh vom Höchstdurchmesser-Abschnitt der äußeren Eingriffsnut 8 getrennt angeordnet ist, so dass eine ausreichende Dicke erhalten wird, um jeder Spannungskonzentration standzuhalten, die auf dem Grund der ausgesparten Nut 38 erzeugt werden kann, und dass die Mindestentfernung T zwischen der ausgesparten Nut 38 und der äußeren Eingriffsnut 8 unter Berücksichtigung der Stärke und Kompaktierung im Bereich von 2,5 mm bis 4,0 mm liegt. Das heißt, wenn die Entfernung T kleiner als 2,5 mm ist, reicht die Stärke nicht aus und es kann zu Bruch kommen. Wenn die Entfernung T größer als 4,0 mm ist, erfüllen der zu große Durchmesser und das schwere Gewicht die Anforderung nach Kompaktierung, auch wenn die Stärke ausreicht.
  • Um den Anschlagring 39 herum ist ein Abschnitt einer Hülse 40 vorgesehen, die den Anschlagring 39 daran hindert, durch die Verschiebung des zweiteiligen Anschlagrings 39 radial nach außen unbeabsichtigt aus der ausgesparten Nut 38 ausgeworfen zu werden. Die Hülse 40 ist auf einer Schutzkappe 42 angebracht, um den axial äußeren Endabschnitt der Schutzkappe 42 zu tragen, damit Fremdkörper wie Regenwasser und Staub daran gehindert werden, in das Gleichlaufgelenk 1 einschließlich des Gehäuseabschnitts 52 am axial inneren Ende der Nabe 16 einzudringen.
  • Die Schutzkappe 42 besteht aus einem elastischen Material wie Kautschuk, Kunstharz und ist aus einem Stück geformt, um einen balgförmigen mittleren Abschnitt und zylindrische entgegengesetzte Endabschnitte aufzuweisen.
  • Die Hülse 40 besteht aus einem Metall und ist durch Presspassung auf dem axial inneren Endabschnitt der Nabe 16 angebracht, und der axial äußere Endabschnitt der Schutzkappe 42 ist auf der Hülse 40 angebracht und wird durch ein Halteband 138 zurückgehalten, das auf der Außenumfangsfläche der Hülse 40 angebracht ist.
  • Die Innenumfangsfläche am axial äußeren Ende der Schutzkappe 42 steht allgemein im umlaufenden Eingriff mit der Nut 139 auf der Außenumfangsfläche der Hülse 40. Der Abschnitt der axial äußeren Endkante der Hülse 40, der von der Schutzkappe 42 axial nach außen vorspringt, ist im Querschnitt in einer Kurbelform geformt, um den allgemein umlaufenden Halteabschnitt 140 zu formen. Zur Formung des Halteabschnitts 140 weist die Hülse 40 einen zylindrischen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 141 auf, der auf dem axial inneren Endabschnitt der Nabe 16 fest angebracht ist, einen kreisförmigen Ringabschnitt 142, der von der axial äußeren Endkante des zylindrischen Abschnitts mit kleinerem Durchmesser 141 radial nach außen verläuft, und einen zylindrischen Abschnitt mit größerem Durchmesser 143, der von der Außenumfangskante des kreisförmigen Ringabschnitts 142 axial nach außen verläuft.
  • Die axial äußere Fläche des kreisförmigen Ringabschnitts 142 steht mit der axial inneren Fläche des Anschlagrings 39 in Kontakt oder ist dieser gegenüber nahe angeordnet, während die Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts mit größerem Durchmesser 143 mit der axial äußeren Fläche des Anschlagrings 39 in Kontakt steht oder ist dieser gegenüber nahe angeordnet.
  • Ein Dichtring 28a ist zwischen der Innenumfangsfläche am axial äußeren Ende des Außenrings 11 und der Außenumfangsfläche am mittleren Abschnitt der Nabe 16 vorgesehen, während ein Dichtring 28b zwischen der Innenumfangsfläche am axial inneren Endabschnitt des Außenrings 11 und der Außenumfangsfläche am axial inneren Endabschnitt des Innenrings 72 vorgesehen ist, um die Öffnung an den gegenüberliegenden Enden des Raums, in dem die Wälzkörper 21 angeordnet sind, zu bedecken.
  • Im axial äußeren Endabschnitt der Schutzkappe 42 und des Innenrings 72 ist ein Abschnitt des axial inneren Endes der Nabe 16 angebracht, welcher ein Gehäuseabschnitt 52 ist, der ein äußeres Element oder Außenring (siehe 3 in 6) des Gleichlaufgelenks 1 ist. Auf der Innenumfangsfläche des Gehäuseabschnitts 52 sind acht äußere Eingriffsnuten 8 geformt, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen und quer zur Umfangsrichtung (nach links und rechts in 14, nach vorne und hinten in 15) verlaufen.
  • Im Inneren des Gehäuseabschnitts 52 ist ein inneres Element oder Innenring 2 vorgesehen, der mit dem Gehäuseabschnitt 52 zusammenwirkt, um das Rzeppa-Gleichlaufgelenk 1 zu bilden. Acht innere Eingriffsnuten 7 verlaufen auf der Außenumfangsfläche des Innenrings 2 quer zur Umfangsrichtung.
  • Zwischen jeder der inneren Eingriffsnuten 7 und jeder der äußeren Eingriffsnuten 8 ist eine einzige Kugel 4 angeordnet, und daher insgesamt acht Kugeln 4, die auf drehbare Weise in der Tasche 10 des Käfigs 9 aufgenommen wird.
  • Im axial mittleren Abschnitt jedes der Innenringe 2 ist ein axial verlaufendes Keilwellenloch 147 geformt, mit welchem ein Endabschnitt der Antriebswelle (nicht gezeigt) im Eingriff steht, wenn er am Fahrzeug installiert ist, wodurch die Nabe 16 angetrieben wird, um durch den Innenring 2 und die acht Kugeln 4 gedreht zu werden.
  • Im Betrieb der erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit kann bei der Drehmomentübertragung, während des Betriebs der Wälzlagereinheit, zwischen der Innenringanordnung 130 und dem Außenring 11 die Last, die auf jede der Kugeln 4 des Gleichlaufgelenks 1 angelegt wird, kleiner gemacht werden als im Falle des zuvor erwähnten konventionellen Aufbaus, da im Gleichlaufgelenk 1 acht innere und äußere Eingriffsnuten 7, 8 und acht Kugeln 4 verwendet werden.
  • Dementsprechend können die Kugeln 4 in der ringförmigen Anordnung jeweils um diese Menge verkleinert werden, und der Durchmesser des Kreises, der von den Kugeln 4 umschrieben wird, und der Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, können verkleinert werden.
  • Um die Menge, um die der Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, verkleinert wird, kann der Außendurchmesser der Wälzlagereinheit verkleinert werden, um eine allgemein kompakte und leichte Vorrichtung zu ergeben.
  • Das heißt, wenn die axial äußere Hälfte der äußeren Eingriffsnuten 8 wie in der dargestellten Ausführungsform auf der Innendurchmesserseite der zweiten Innenring- Laufbahn 20 angeordnet ist, werden nicht nur der Außendurchmesser, sondern auch die axiale Größe der Wälzlagereinheit verkleinert, um die gesamte Vorrichtung auf effektive Weise kompakt und leicht zu machen.
  • In dieser Konstruktion muss die zweite Innenring-Laufbahn 20 des Hauptkörpers der Wälzlagereinheit einen größeren Durchmesser aufweisen als die äußeren Eingriffsnuten 8, was zu einem größeren Durchmesser der Wälzlagereinheit führt. Folglich wird die Zahl der Kugeln 4 von sechs auf acht erhöht, und dadurch werden die Außendurchmesser der Kugeln 4 und der Wälzlagereinheit auf effektive Weise reduziert.
  • Das Verhältnis des Wälzkreisdurchmessers der Kugeln 4 zum Durchmesser der Kugeln liegt im Bereich von 3,3 bis 5. Wenn dieses Verhältnis kleiner als 3,3 ist, ist die Breite der Stützenabschnitte zwischen den benachbarten Taschen im Käfig zu klein, und die Stärke der Stützenabschnitte des Käfigs ist ungenügend. Wenn demgegenüber dieses Verhältnis größer als 5 ist, ist die Größe der Breite der Stützenabschnitte zwischen benachbarten Taschen übermäßig groß. Mit anderen Worten, der Kugeldurchmesser ist zu klein, und die Belastungsfähigkeit des Gleichlaufgelenks ist klein, was vom Standpunkt der Haltbarkeit nicht wünschenswert ist.
  • Durch Verkleinern des Durchmessers des Wälzkreises der Wälzkörper 21 in der axial äußeren Reihe kann zudem der Durchmesser der axial äußeren Hälfte des Außenrings 11 reduziert werden. Und um diese Menge kann der Durchmesser des Wälzkreises der Schrauben 34, die am zweiten Installationsflansch 17 auf der Außenumfangsfläche der Nabe 16 befestigt sind, verringert werden.
  • Demnach wird der Außendurchmesser des zweiten Installationsflanschs 17 zum Tragen der Befestigungsschrauben 34 reduziert, ohne die axiale Größe der Nabe 16 zu erhöhen, wodurch die Wälzlagereinheit auf effektive Weise kompakt und leicht gemacht werden kann.
  • Da der Durchmesser des Wälzkreises der Wälzkörper 21 in der axial äußeren Reihe kleiner ist als der Durchmesser des Wälzkreises der Wälzkörper 21 in der axial inneren Reihe, ist die dynamische Grundlast des axial äußeren Reihenabschnitts kleiner als die dynamische Grundlast des axial äußeren Reihenabschnitts. Wenn auf beide Reihen die gleiche Last angelegt wird, neigt die Lebensdauer des axial äußeren Reihenabschnitts daher dazu, kürzer zu sein als die Lebensdauer des axial inneren Reihenabschnitts.
  • Andererseits ist in gewöhnlichen Kraftfahrzeugen die Last, die auf den axial äußeren Reihenabschnitt anliegt, kleiner als die auf dem axial inneren Reihenabschnitt anliegende Last. Daher ist es einfach, ein Design herzustellen, um die Lebensdauer beider Reihen im Wesentlichen auszugleichen, wodurch ein verlustfreies Design erreicht werden kann.
  • Obwohl in den dargestellten Ausführungsformen Kugeln für die Wälzkörper 21 verwendet werden, können in den schweren Kraftfahrzeugen konische Rollen als Wälzkörper verwendet werden, was durch die vorliegende Erfindung abgedeckt wird.
  • Im Betrieb der vorliegenden Ausführungsformen kann die Lebensdauer der Wälzflächen der Kugeln nicht gewährleistet werden, wenn die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius R7, R8 des Querschnitts der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 des Gleichlaufgelenks 1 und dem Außendurchmesser d4 der Kugeln 4 die gleiche wie die des konventionellen Aufbaus ist. Daher ist es im Betrieb der vorliegenden Ausführungsformen wünschenswert, dass der Krümmungsradius R7, R8 des Querschnitts der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 des Gleichlaufgelenks 1 in Bezug auf den Außendurchmesser d4 der Kugeln 4 ein wenig kleiner als bei einem konventionellen Aufbau gemacht wird.
  • Der Grund dafür wird Bezug nehmend auf 15 und 16 erläutert.
  • Die inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 und die Kugeln 4, der Größe in 15 übertrieben wurde, werden während der Übertragung von Drehkraft zwischen dem Innenring 2 und dem Gehäuseabschnitt 52 des Gleichlaufgelenks 1 verschoben, damit die Wälzfläche der Kugeln 4 mit einer Seitenfläche der Nuten 7, 8 in Kontakt kommt. Dies bewirkt, dass die Kugeln 4 sich auf aufreitende Weise zum Öffnungsabschnitt der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 hin bewegen.
  • Gleichzeitig kommt die Wälzfläche der Kugeln 4 an dem Kontaktellipsenabschnitt, dessen längerer Durchmesser zur Umfangsrichtung des Gleichlaufgelenks 1 verläuft, mit den Innenflächen der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 in Kontakt. Wie in 16 dargestellt, kommt die Wälzfläche der Kugeln 4 zum Beispiel am Abschnitt der Kontaktellipse 147 mit den Innenflächen der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 in Kontakt.
  • Die inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 sind mit einem abgefasten Abschnitt 149a, 149b jeweils entlang der ganzen Länge der Nuten 7, 8 geformt.
  • Der oben genannten Bewegung entsprechend verschiebt sich die Kontaktellipse 148 in Bezug auf die Kugeln 4 zum Öffnungsabschnitt der Nuten 7, 8 hin, und wenn die Kontaktellipse 148 den Abschnitt der abgefasten Abschnitte 149a, 149b erreicht, wird eine Kantenspannung an diesem Abschnitt erzeugt. Diese Kantenspannung würde die Lebensdauer der Wälzfläche der Kugeln 4 reduzieren, um die Haltbarkeit des Gleichlaufgelenks 1 zu verringern. Dies ist unerwünscht.
  • Um die wie oben verursachte Abnahme der Haltbarkeit zu verhindern, muss die Kontaktellipse 148 daran gehindert werden, dass sie die abgefasten Abschnitte 149a, 149b erreicht.
  • Beim konventionellen Gleichlaufgelenk entspricht der Krümmungsradius des Querschnitts der inneren und äußeren Eingriffsnuten etwa dem 0,504- bis 0,51-fachen des Außendurchmessers der Kugeln (50,4% bis 51% des Außendurchmessers der Kugeln), mit anderen Worten, er ist nur leicht größer als der Krümmungsradius der Wälzfläche, und daher ist der längere Durchmesser der Kontaktellipse größer, wodurch der Endabschnitt der Kontaktellipse die abgefasten Abschnitte 149a, 149b leicht erreicht.
  • Im Betrieb der vorliegenden Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass der Krümmungsradius R7, R8 des Querschnitts der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 etwa dem 0,51- bis 0,52-fachen des Außendurchmessers d4 der Kugeln 4 (51% bis 52% des Außendurchmessers d4 der Kugeln 4) entspricht. Mit anderen Worten, der Umfang, in dem der Krümmungsradius des Querschnitts der Nuten größer ist als der Krümmungsradius der Wälzfläche, ist leicht erhöht. Folglich ist der längere Durchmesser der Kontaktellipse 148 kleiner, und für den Endabschnitt der Kontaktellipse ist es schwer, die abgefasten Abschnitte 149a, 149b zu erreichen. Infolgedessen wird auf die Wälzfläche der Kugeln 4 kaum Kantenspannung angelegt, wodurch die Lebensdauer der Wälzfläche der Kugeln 4 und die Haltbarkeit des Gleichlaufgelenks 1 erhöht werden. Oder wenn die gleiche Haltbarkeit benötigt wird, kann die Wälzlagereinheit mit dem Gleichlaufgelenk noch kompakter und leichter gemacht werden.
  • Der längere Durchmesser der Kontaktellipse kann übrigens verkürzt werden, indem der Krümmungsradius des Querschnitts am Abschnitt näher an der Öffnung der beiden Nuten 7, 8 vergrößert wird. Der Krümmungsradius des Querschnitts am mittleren Abschnitt der beiden Nuten 7, 8 kann dem eines konventionellen Aufbaus entsprechen. Demnach kann der Querschnitt der beiden Nuten 7, 8 in einer halbelliptischen oder spitzbogenförmigen Form geformt sein.
  • Diese Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben aufgebaut sind und funktionieren, ermöglichen es, die Wälzlagereinheit für Räder kompakter und leichter zu machen, und ermöglichen es, die Leistung des Fahrzeugs zu verbessern, in dem die Wälzlagereinheit eingebaut ist.
  • 17 bis 21 zeigen eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenks eines Radlagersatzes der vierten Generation. Der Außenring 11 wird von der Aufhängung getragen und dreht sich nicht, und weist eine Außenumfangsfläche auf, die mit einem ersten Installationsflansch 12 zu seiner Befestigung an der Aufhängung geformt ist, und eine Innenumfangsfläche, die mit Außenring-Laufbahnen 13 geformt ist. Die Innenringanordnung 130, die eine Nabeneinheit 16 und einen Innenring 72 umfasst, ist radial innerhalb des Außenrings 11 so angeordnet, dass sie konzentrisch zum Außenring 11 ist. Erste und zweite Innenring-Laufbahnen 18, 20 sind um die Außenumfangsfläche der Innenringanordnung 130 geformt, so dass sie den Außenring-Laufbahnen 13 gegenüberliegen. von diesen Innenring-Laufbahnen 18, 20 ist die erste Innenring-Laufbahn 18 direkt in der Außenumfangsfläche im mittleren Abschnitt der Nabeneinheit 16 geformt. Auf dem mittleren Abschnitt dieser Nabeneinheit 16, weiter auf der inneren Endfläche als die erste Innenring-Laufbahn 18 (rechte Endfläche in 17), ist zudem der Innenring 72 angebracht, auf dessen Außenfläche die zweite Innenring-Laufbahn 20 geformt ist. Indem mehrere Wälzkörper 21 zwischen die Außenring-Laufbahnen 13 und die Innenring-Laufbahnen 18, 20 so angeordnet werden, dass sie frei drehbar sind, wird die Innenringanordnung 130 so getragen, dass sie auf der Innenseite des Außenrings 13 frei rotieren kann.
  • Indem in der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt wird, die erste Innenring-Laufbahn 18 direkt um die Außenumfangsfläche des Nabeneinheit 16 geformt wird, wie oben beschrieben, wird der Durchmesser dieser ersten Innenring-Laufbahn 18 kleiner gemacht als der Durchmesser der zweiten Innenring-Laufbahn 20, die um die Außenumfangsfläche des Innenrings 72 geformt ist. Da der Durchmesser dieser ersten Innenring-Laufbahn 18 kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Innenring-Laufbahn 20, ist der Durchmesser der Außenring-Laufbahn 13a auf der axialen Außenseite (linke Seite in 17) die der ersten Innenring-Laufbahn 18 gegenüberliegt, zudem kleiner als der Durchmesser der Außenring-Laufbahn 13b auf der axialen Innenseite (rechte Seite in 17). Ferner ist der äußere Radius der axial äußeren Hälfte des Außenrings 11, wo die äußere Außenring-Laufbahn 13a geformt ist, kleiner als der äußere Radius der axial inneren Hälfte des Außenrings 11, wo die innere Außenring-Laufbahn 13b geformt ist. In der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt wird, ist aufgrund der Verkleinerung der Durchmesser der ersten Innenring-Laufbahn 18 und der äußeren Außenring-Laufbahn 13a ist die Zahl der Wälzkörper 21, die zwischen der ersten Innenring-Laufbahn 18 und der äußeren Außenring-Laufbahn 13a angeordnet sind, zudem kleiner als die Zahl der Wälzkörper 21, die zwischen der zweiten Innenring-Laufbahn 20 und der axial inneren Außenring-Laufbahn 13b angeordnet sind.
  • Auch ein zweiter Installationsflansch 17 zur Befestigung des Straßenrads an die Nabeneinheit 16 ist vorhanden, der um die Außenumfangsfläche am äußeren Ende des Nabeneinheit 16 so geformt ist, dass er mit dem Nabeneinheit 16 aus einem Stück ist, und die Basisenden mehrerer Schrauben 34 zum Verbinden des Straßenrads sind an diesem zweiten Installationsflansch 17 angebracht. In der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt wird, ist der Wälzkreisdurchmesser dieser Schrauben 34 genau um die Menge verkleinert, um die der Außendurchmesser der axial äußeren Hälfte des Außenrings 11 kleiner als der Außendurchmesser der axial inneren Hälfte ist (wodurch die Köpfe 35 der Schrauben 34 nicht gegen die Außenumfangsfläche am äußeren Ende des Außenrings 11 stoßen). Auf der Außenumfangsfläche der Nabeneinheit 16 ist der Durchmesser des Bereichs, der weiter nach innen in der axialen Richtung liegt als der Bereich, wo die erste Innenring-Laufbahn 18 geformt ist, kleiner gemacht als der Durchmesser des Kreises, der von den Wälzkörpern 21 in Bezug auf die erste Innenring-Laufbahn 18 umschrieben wird. Der Grund dafür ist, dass bei Zusammenbau der Wälzlagereinheit für das Rad die Wälzkörper 21 auf der Innenseite der Außenring-Laufbahn 13a auf der Innenumfangsfläche am äußeren Ende des Außenrings 11 angeordnet werden können, sowie die Nabeneinheit 16 frei auf der Innenseite des Außenrings 11 eingeführt werden kann, wobei der Dichtring 28a in die Innenumfangsfläche an axial äußeren Ende des Außenrings 11 angebracht wird. Ferner ist um die ganze Außenumfangsfläche des mittleren Abschnitts der Nabeneinheit 16, in dem Bereich zwischen der ersten Innenring-Laufbahn 18 und dem Abschnitt, um den der Innenring 72 angebracht ist, eine nutenförmig ausgekehlter Abschnitt 37 vorhanden, der es ermöglicht, das Gewicht des Nabeneinheit 16 zu erleichtern.
  • Um zu verhindern, dass der um die Nabeneinheit 16 angebrachte Innenring 72 sich verschiebt und in der axialen Richtung nach innen bewegt, so dass die Vorspannung, die auf die Wälzkörper 21 angelegt wird, die auf drehbare Weise zwischen den Außenring-Laufbahnen 13a, 13b und der ersten und zweiten Innenring-Laufbahn 18, 20 angeordnet sind, auf einen geeigneten Wert gehalten wird, ist ein Anschlagring 39 in einer Verankerungsnut 38 angebracht, die um die Außenumfangsfläche auf der inneren Endfläche der Einheit 16 geformt ist. Dieser Anschlagring 39 besteht aus einem Paar halbbogenförmiger Ringelemente. Diese Art von Anschlagring 39 legt die geeignete Vorspannung auf die Wälzkörper 21 an, indem sie den Innenring 72 in die axialen Richtung nach außen zur Nabeneinheit 16 drückt, um seine Innenkante in die Verankerungsnut 38 einzupassen. Selbst, wenn die Kraft, die den Innenring 72 in der axialen Richtung axial nach außen drückt, aufgehoben wird, muss die geeignete Vorspannung weiter auf die Wälzkörper 21 angelegt werden, weshalb ein Anschlagring 39 mit geeigneter Dicke gewählt werden muss. Mit anderen Worten, mehrere Arten von Anschlagringen 39 mit leicht unterschiedlichen Dicken werden vorbereitet, und ein Anschlagring 39, dessen Dicke für die Beziehung zwischen der Breite der Verankerungsnut 38 und den Abmessungen der Elemente der Wälzlagereinheit geeignet ist, wird gewählt und in der Verankerungsnut 38 angebracht. Wenn dieser Anschlagring 39 in der Verankerungsnut 38 angebracht ist, hindert er den Innenring 72 daher selbst, wenn die Druckkraft aufgehoben wird, daran, sich zu verschieben und in die axiale Richtung nach innen zu bewegen, und gewährleistet, dass die geeignete Vorspannung weiter auf die Wälzkörper 21 angelegt wird.
  • Um zu verhindern, dass dieses Haltering-Elementpaar, das den Anschlagring 39 ausmacht, sich in der radialen Richtung nach außen bewegt, und um zu verhindern, dass der Anschlagring 39 unbeabsichtigt aus der Verankerungsnut 38 herausfällt, ist ein Abschnitt eines Abstandsrings 40 um den Anschlagring 39 herum angeordnet. Dieser Abstandsrings 40 ist auf dem inneren Endabschnitt der Nabeneinheit 16 angeordnet und wird verwendet, um das axial äußere Ende der Schutzkappe 42 herum angebracht zu werden, die Regenwasser, Staub oder andere Fremdkörper daran hindert, in das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk 1 einzudringen. Ferner ist ein Dichtring 28a zwischen der Innenumfangsfläche am äußeren Ende des Außenrings 11 und der Außenumfangsfläche am mittleren Abschnitt der Nabeneinheit 16 angeordnet, und ein Dichtring 28b ist zwischen der Innenumfangsfläche auf dem axial inneren Ende des Außenrings 11 und der Außenumfangsfläche auf dem axial inneren Ende des Innenrings 72 angeordnet, so dass sie die Öffnungen des Raums 44, wo die Wälzkörper 21 angeordnet sind, an beiden Enden bedecken.
  • Ferner fungiert auf dem axial inneren Ende der Nabeneinheit 16 der Bereich, auf dem der Innenring 72 und das axial äußere Ende der Schutzkappe 42 angebracht sind, als der Außenring 3 des Gleichlaufgelenks 1. Die acht äußeren Eingriffsnuten 8 mit bogenförmigem Querschnitt sind auf der Innenumfangsfläche dieses Außenrings 3 so geformt, dass sie orthogonal zur Umfangsrichtung (links und rechts in 17) liegen. Auf der radialen Innenseite dieses Außenrings 3 ist auch ein Innenring 2 angeordnet, der zusammen mit dem Außenring 3 das Rzeppa-Gleichlaufgelenk 1 bildet. Ferner sind acht innere Eingriffsnuten 7 so auf der Außenumfangsfläche dieses Innenrings 2 geformt, dass sie orthogonal zur Umfangsrichtung liegen. Eine Kugel 4 ist zwischen jeder dieser inneren Eingriffsnuten 7 und äußeren Eingriffsnuten 8 angeordnet, bei insgesamt acht Kugeln 4, und sie werden in Taschen 10a, 10b aufgenommen, die in einem Käfig 9 geformt sind. Zudem ist ein Keilwellenloch 147 im Zentrum des Innenrings 2 so geformt, dass es in der axialen Richtung verläuft. Im am Fahrzeug eingebauten Zustand ist das Ende der Antriebswelle (nicht gezeigt) durch einen Keil in diesem Keilwellenloch 147 befestigt, und die Nabeneinheit 16 kann durch den Innenring 2 und die acht Kugeln 4 frei rotieren.
  • Im Käfig 9 sind zwei Arten von Taschen 10a, 10b mit verschiedenen Längen auf gleiche Weise wie beim Aufbau nach dem Stand der Technik, der in 1 bis 5 gezeigt wird, so geformt, dass sie sich in der Umfangsrichtung abwechseln. Mit anderen Worten, die Taschen 10a, die in der Umfangsrichtung lang sind, sind alle nach jeweils 90 Grad angeordnet, und in der Mitte zwischen Paaren langer Taschen 10a in der Umfangsrichtung sind Taschen 10b angeordnet, die in der Umfangsrichtung kurz sind. Die in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsform weicht aber vom Aufbau nach dem Stand der Technik darin ab, dass der Anordnungsabstand in der Umfangsrichtung der Taschen 10a, 10b nicht konstant ist. Dies wird weiter unten zusammen mit den Längen der Taschen 10a, 10b in der Umfangsrichtung beschrieben. Die Längen in der Umfangsrichtung der Taschen 10a, 10b werden als Bogenlänge um die Öffnungskante auf der Außenumfangsfläche des Käfigs 9 ausgedrückt.
  • Zuerst, wenn die Mittelachse X des Innenrings 2 (siehe 2) und die Mittelachse Y des Außenrings 3 (siehe 2) stark versetzt sind, um die Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b einzubauen, befinden sich die Kugeln 4, die bereits in die anderen Taschen 10a, 10b eingebaut wurden, im Höchstwinkel γ0 (rad), in welchem sie sich in der Umfangsrichtung bewegen können. Dieser Höchstwinkel γ0 kann leicht anhand einer Gleichung berechnet werden, die weiter unten gegeben wird, oder empirisch gemessen werden. In der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt wird, ist ein konkaver Abschnitt 46 um die Öffnungskante des Außenrings 3 geformt. Wenn die Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b angeordnet werden, verhindert dieser konkave Abschnitt 46, wie in 20 gezeigt, die Störung zwischen den Kugeln 3 und der Kante um die Öffnung des Außenrings 3. Überdies können in der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt wird, die Kugeln selbst dann in die Taschen 10a, 10b eingebaut werden wenn der Versatz der Mittelachsen X, Y relativ klein ist. Deshalb ist der Höchstwinkel γ0 auch kleiner als beim Aufbau des Stands der Technik.
  • Der konkave Abschnitt 46 hindert die Stange 47 des Kugeleinbauwerkzeugs (siehe 21) daran, mit der Kante um die Öffnung der äußeren Eingriffsnuten 8 in Kontakt zu kommen und trägt so zum leichten Einbau der Kugeln bei. Mit anderen Worten, beim Einbau der Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b wird die Stange 47 des Kugeleinbauwerkzeugs in das Keilwellenloch 147 im Innenring 2 eingeführt, und bewegt den Innenrings 2 auf kippende Weise. Dabei kommt die Außenumfangsfläche der Stange 47 mit der Kante um die Öffnung der äußeren Eingriffsnuten 8 in Kontakt, die mit einem ineinandergreifenden Abschnitt um ihren Umfang geformt ist, was dem Werker, der die Stange 47 handhabt, merkwürdig vorkommt. Doch in der Ausführungsform der Erfindung ist es durch Formung des konkaven Abschnitts 46 möglich, zu verhindern, dass die Kante um die Öffnung mit der Außenumfangsfläche der Stange 47 in Kontakt kommt. Mit anderen Worten, wenn die Stange 47 relativ zum Außenring 41 stark gekippt wird, kommt die Außenumfangsfläche dieser Stange 47 mit der Kante um die Öffnung dieses konkaven Abschnitts 46 in Kontakt. Die Kante um diese Öffnung ist ringsum glatt, weshalb sie der Bedienungsperson, der die Stange 47 handhabt, nicht merkwürdig vorkommt, und trägt zur Arbeitserleichterung bei.
  • Wenn die Mittelachse X des Innenrings 2 und Mittelachse Y des Außenrings 41 während dieses Vorgangs maximal versetzt sind, nachdem das Gleichlaufgelenk 1 komplett eingebaut wurde, dann bewegen sich die Kugeln 4 in den Taschen 10a, 10b zu einem Höchstwinkel γ1 (rad) in der Umfangsrichtung. Auch dieser Höchstwinkel γ1 kann leicht anhand einer Gleichung berechnet werden, die weiter unten gegeben wird, oder durch empirische Messung ermittelt werden. Ferner ist Dc (siehe 19) der Außendurchmesser des Käfigs 9.
  • Wenn im Falle des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenks unter den oben beschriebenen Bedingungen die Differenz zwischen Bogenlängen, oder Längen in der Umfangsrichtung, auf der Außenumfangsfläche des Käfigs 9 zweier Taschenarten 10a, 10b mit ΔL gleichgesetzt wird, dann wird die Größe des Käfigs 9 und der Taschen 10a, 10b so eingestellt, dass sie die Gleichung (γ0 – γ1)·Dc/2 ≦ ΔL ≦ (γ0 – γ1)·Dc erfüllt. Durch Erfüllen dieser Bedingungen für das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk ist es möglich, die Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b einzubauen, und gleichzeitig die Länge in der Umfangsrichtung der Stützenabschnitte zwischen Paaren benachbarter Taschen 10a, 10b in der Umfangsrichtung zu erhöhen. Dies wird weiter unten erläutert.
  • Zuerst wird auf 22 Bezug genommen, um den Zustand zu erläutern, wenn die Kugeln in den Taschen 10a, 10b eingebaut werden. 22 zeigt auf schematische Weise die Lage der Taschen 10a, 10b im Käfig 9b und ihre jeweiligen Längen in der Umfangsrichtung. Die Abschnitte, die in dieser Zeichnung angegeben sind, sind die gleichen wie in 10. Die durchgehenden Pfeile in 22 zeigen die Richtung, in welche Kugeln 4, die bereits in die Taschen 10a, 10b eingebaut worden sind, sich relativ zum Käfig 9b in der Umfangsrichtung bewegen, wenn die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 stark versetzt sind, um Kugeln 4 in einige der Taschen 10a, 10b einzubauen (im Schritt des aufeinander folgenden Einbaus der Kugeln 4 auf konzentrische Weise von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite und im Schritt des Einbaus der Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b auf den Bogenabschnitten, die zu den Pfeilen in 22 konzentrisch sind). Und die gestrichelten Pfeile zeigen die Richtung an, in welche der Käfig 9 gedreht wird, wenn die Kugeln 4, die bereits in die anderen Taschen 10a, 10b eingebaut wurden, gegen die Kanten in der Umfangsrichtung der Taschen 10a, 10b drücken, wenn die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 41 stark versetzt sind, um Kugeln 4 in einige der Taschen 10a, 10b einzubauen. Ferner zeigt die Länge der Pfeile die jeweilige Bewegungsmenge an. Doch in 22 ist die Menge des Raums, der von den Kugeln 4 in Bezug auf die Länge in der Umfangsrichtung der Taschen 10a, 10b eingenommen wird, nicht auf die gleiche Weise wie in 10 zu betrachten, die oben beschrieben wurde, und zeigt die Länge an, um welche die Kugeln 4 bewegt werden können. Wie in 22 gezeigt, sind bei dieser Erfindung die Trennungswinkel in der Umfangsrichtung der Taschen 10a, 10b nicht konstant. Mit anderen Worten, es sind Stellen vorhanden, wo der Trennungswinkel [π/4 Radiant + (γ0 – γ1)/2] ist, und es sind Stellen vorhanden, wo der Trennungswinkel [π/4 Radiant – (γ0 – γ1)/2] ist, und zwei jedes Trennungswinkels machen einen Satz aus, wobei die Trennungswinkelsätze, die [π/4 Radiant + (γ0 – γ1)/2] sind, und die, die [π/4 Radiant – (γ0 – γ1)/2] sind, sich in der Umfangsrichtung abwechseln. Und die Taschen, die in den Zentren der Sätze aus zwei Trennungswinkeln angeordnet sind, die als ➀, ➂, ➄ und ➆ angegeben sind, sind die Taschen 10b, deren Längen in der Umfangsrichtung kurz sind, und die Taschen, die in den Zentren der Sätze aus zwei Trennungswinkeln angeordnet sind, die als ➁, ➃, ➅ und ➇ angegeben sind, sind die Taschen 10a, deren Längen in der Umfangsrichtung lang sind.
  • Um die Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b einzubauen, die im Käfig 9 des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenks 1 geformt sind, werden von den vier Taschen 10b, deren Längen in der Umfangsrichtung kurz sind, Kugeln 4 zuerst eine nach der anderen, wie in 22 gezeigt, in die Taschen 10b eingebaut, die in 22 als ➀ und ➄ angegeben sind. Und dann werden Kugeln 4 eine nach der anderen, wie in 22 gezeigt, in die Taschen 10a eingebaut, die in 22 als ➁ und ➅ angegeben sind, deren Länge in der Umfangsrichtung lang ist. Da die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 dabei stark in die Biegerichtung versetzt sind, bewegen sich die Kugeln 4, die bereits in die Taschen 10b eingebaut wurden, die als ➀ und ➄ angegeben sind, in der Umfangsrichtung zu den Taschen 10a hin, die als ➁ und ➅ angegeben sind. Während dieser Bewegung kommt die Wälzfläche der Kugeln 4 mit der Innenfläche am Ende in der Umfangsrichtung der Taschen 10b in Kontakt, die als ➀ und ➄ angegeben sind. Nachdem diese Flächen in Kontakt gekommen sind, drücken die Kugeln 4 gegen den Käfig 9 in der Umfangsrichtung, wenn die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 weiter in der Biegerichtung versetzt werden, und der Käfig 9b dreht sich allein (γ0 – γ1) in die Umfangsrichtung, wie durch die gestrichelten Pfeile angezeigt, die den Taschen 10a entsprechen, die in 22 als ➁ und ➅ angegeben sind (über dem schraffierten Bereich für die Flächen ➁ und ➅ in 22). Der Einfachheit halber wird die Einstellmenge für Zusatzraum Δγ für Produktionstoleranzen nicht berücksichtigt). Da die Längen der Taschen 10, die in 22 als ➁ und ➅ angegeben sind, in der Umfangsrichtung lang sind, sind diese Taschen 10a und die inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 (siehe 17) selbst dann, wenn der Käfig 9 sich auf diese Weise in der Umfangsrichtung dreht, für den Einbau der Kugeln 4 passend genug. Deshalb ist es möglich, die Kugeln 4 in die Taschen 10a einzubauen, die in 22 als ➁ und angegeben sind.
  • Als nächstes werden Kugeln 4 eine nach der anderen, wie in 22 gezeigt, in die übrigen Taschen 10a eingebaut, die in 22 als ➃ und ➇ angegeben sind. Da die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 stark in der Biegerichtung versetzt werden, bewegen sich die Kugeln 4, die bereits in die Taschen 10b eingebaut wurden, die als ➀ und ➄ angegeben sind, dabei in der Umfangsrichtung in Richtung der Taschen 10a, die als ➃ und ➇ angegeben sind. Wahrend dieser Bewegung kommen diese Kugeln 4 mit der Innenfläche am Ende in der Umfangsrichtung der Taschen 10b in Kontakt, die als ➀ und ➄ angegeben sind. Nachdem diese Flächen in Kontakt gekommen sind, drücken die Kugeln den Käfig in die Umfangsrichtung, wenn die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 noch weiter gebogen werden, um die Drehung des Käfigs 9 in die Umfangsrichtung relativ zu den Taschen 10a zu bewirken, die in 22 als ➃ und ➇ angegeben sind, wie durch die gestrichelten Pfeile angezeigt. In diesem Moment bewegen sich die Kugeln 4, die in den Taschen 10a angeordnet sind, die als ➁ und ➅ angegeben sind, keineswegs zu und von den Taschen 10a, die als ➃ und angegeben sind. Ferner bewegt sich der Käfig 9 in der Umfangsrichtung relativ zu den Kugeln 4, die bereits in die Taschen 10a eingebaut wurden, die als ➁ und ➅ angegeben sind. Doch da die Taschen 10a, die als ➁ und ➅ angegeben sind, in der Umfangsrichtung lang sind, kommen die Kugeln 4, die in diesen Taschen 10a angeordnet sind, die als ➁ und ➅ angegeben sind, nicht mit der Innenfläche am Ende in der Umfangsrichtung dieser Taschen 10a in Kontakt. Und aufgrund der Kugeln, die in den Taschen 10b angeordnet sind, die als ➀ und ➄ angegeben sind, dreht der Käfig 9 sich in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von 22 nur um die Menge (γ0 – γ1). Selbst dann, wenn der Käfig 9 sich auf diese Weise in der Umfangsrichtung dreht, sind diese Taschen 10a gerade genügend mit den inneren und äußeren Eingriffnuten 7, 8 ausgerichtet, damit die Kugeln 4 eingebaut werden können. Daher ist es möglich, die Kugeln 4 in die Taschen 10a einzubauen, die als ➃ und ➇ angegeben sind.
  • Schließlich werden Kugeln 4 eine nach der anderen, wie in 22 gezeigt, in die restlichen Taschen 10b eingebaut, die in 22 als ➂ und ➆ angegeben sind. Wenn die Mittelachse des Innenrings 2 und die Mittelachse des Außenrings 3 dabei stark in der Biegerichtung versetzt werden, bewegen sich die Kugeln 4, die bereits in die Taschen 10a eingebaut wurden, die als ➁, ➃, ➅ und ➇ angegeben sind, in die Umfangsrichtung zu den Taschen 10b hin, die als ➂ und ➆ angegeben sind. Doch da diese Taschen 10a, die die als ➁, ➃, ➅ und ➇ angegeben sind, in der Umfangsrichtung lang sind, kommen die Kugeln 4 in diesen Taschen 10a, die als ➁, ➃, ➅ und ➇ angegeben sind, nicht mit der Innenfläche des Endes in der Umfangsrichtung dieser Taschen 10a in Kontakt. Ferner bewegen sich die Kugeln 4, die bereits in die Taschen 10b eingebaut wurden, die als ➀ und ➄ angegeben sind, sehr wenig in der Umfangsrichtung, wenn überhaupt, da diese Taschen 10b beide orthogonal zur Biegerichtung der beiden obigen Mittelachsen sind. Daher können durch ausreichendes Biegen der Mittelachse des Innenrings 2 und der Mittelachse des Außenrings 3 die Kugeln 4 in die Taschen 10b eingebaut werden, die als ➂ und ➆ angegeben sind. Wenn beim Zusammenbau dieser Ausführungsform die erste Kugel 4 in die Tasche 10a eingebaut wird, die als ➀ (oder ➄) angegeben ist, ist es auch möglich, eine Kugel 4 gleichzeitig in die in der Umfangsrichtung benachbarte Tasche 10b einzubauen. Wenn die ersten zwei Kugeln 4 angeordnet worden sind, ist die Lage des Käfigs 9 in der Umfangsrichtung in Bezug auf den Innenring 2 und Außenring 3 reguliert, und daher ist es nicht erforderlich, sich beim Einbau der restlichen Kugeln 4 mit der Positionierung des Käfigs 9 in der Umfangsrichtung zu befassen.
  • Als nächstes wird begründet, warum es beim Gleichlaufgelenk dieser Erfindung mit Kugeln 4, die wie oben beschrieben in die Taschen 10a, 10b des Käfigs 9 eingebaut ist, möglich ist, die Stärke des Käfigs beizubehalten. Wenn es im Aufbau nach dem Stand der Technik, wie in 6 bis 10 gezeigt, beim Einbau der Kugeln 4 in einige der Taschen 10a, 10b den Kugeln 4, die bereits in die anderen Taschen 10a, 10b eingebaut wurden, nicht möglich ist, gegen die Innenfläche am Ende in der Umfangsrichtung der Taschen 10a (oder 10b) zu drücken, um den Käfig in die Umfangsrichtung zu bewegen (drehen), dann wird die gewünschte Länge der Taschen 10a, 10b in der Umfangsrichtung wie folgt bestimmt. Wie übrigens aus der obigen Erläuterung klar hervorgeht, entspricht die gewünschte Länge in der Umfangsrichtung der Käfigtaschen des Rzeppa-Gleichlaufgelenks der Summe des Außendurchmessers der Kugel, die in den Taschen aufgenommen wird, und der Bewegungsmenge dieser Kugel in der Umfangsrichtung. Der Außendurchmesser der Kugeln ist für alle Kugeln konstant, weshalb er in der folgenden Erläuterung ausgelassen wird, und der Einfachheit halber wird die zulässige Bewegungsmenge der Kugeln in der Umfangsrichtung mit der Länge der Tasche in der Umfangsrichtung gleichgesetzt.
  • Zuerst entspricht im Falle des Aufbaus nach dem Stand der Technik, der in 6 bis 10 gezeigt wird, der Mindestwert der Länge der Taschen 10a, die in der Umfangsrichtung lang sind, [γ0 Dc + DB]. Und der der Mindestwert der Länge der Taschen 10b, die in der Umfangsrichtung kurz sind, entspricht [γ1 Dc + DB]. Daher ist die Differenz ΔL zwischen den Längen in der Umfangsrichtung der zwei Taschenarten 10a, 10b gleich (γ0 Dc + DB) – (γ1·Dc + DB) – (γ0 – γ1) Dc.
  • Andererseits, wenn beim Einbau einiger Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b die Kugeln 4, die bereits in andere Taschen 10a, 10b eingebaut wurden, gegen die Innenfläche am Ende in der Umfangsrichtung der Taschen 10a (10b) drücken, um den Käfig 9 in die Umfangsrichtung zu bewegen (drehen), wird in dieser Erfindung die Länge der Taschen 10a, die in der Umfangsrichtung lang sind, zu (γ0 + γ1) Dc/2 + DB. Und die Länge der Taschen 10b, die in der Umfangsrichtung kurz sind, wird zu γ1 Dc + DB. Daher wird die Differenz ΔL zwischen den Längen in der Umfangsrichtung dieser zwei Taschenarten 10a, 10b zu [(γ0 + γ1) Dc/2 + DB] – (γ1·Dc + DB) – (γ0 – γ1) Dc/2. Die Länge der kurzen Taschen 10b ist beim Aufbau nach dem Stand der Technik und dieser Erfindung gleich, weshalb die Länge des Stützenabschnitts 30 um die Menge erhöht werden kann, um welche die Differenz ΔL, (γ0 – γ1) Dc/2, verringert wird. Mit anderen Worten, die Menge, um welche die Länge der Stützenabschnitte 30 insgesamt erhöht werden kann, entspricht dem Betrag von 2 (γ0 – γ1) Dc.
  • Mit anderen Worten, der Bewegungswinkel der Kugeln 4 in den Taschen 10b, die in der Umfangsrichtung kurz sind, wird durch den maximalen Gelenkwinkel im Betrieb des Gleichlaufgelenks bestimmt und beträgt sowohl beim Aufbau nach dem Stand der Technik als auch bei dieser Erfindung (2 γ0). Daher hängt die Erhöhung der Länge in der Umfangsrichtung der Stützenabschnitte 30, die zwischen Paaren benachbarter Taschen 10a, 10b in der Umfangsrichtung vorhanden sind, davon ab, um wieviel die Länge der Taschen 10a, 10b, die in der Umfangsrichtung lang sind, verkleinert werden kann. Beim Aufbau nach dem Stand der Technik wurde die Drehung des Käfigs 9 beim Einbau der Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b nicht in Betracht gezogen, weshalb die Länge der langen Taschen 10a nicht sehr viel verkleinert werden konnte. Da andererseits im Fall dieser Erfindung die Drehung des Käfigs 9 verwendet wird, ist es möglich, die Länge der Taschen 10a auf eine Mindestlänge zu reduzieren und die Länge der Stützenabschnitte 30 auf ein Maximum zu erhöhen. Die Differenz in den Bogenlängen zwischen der Länge der langen Taschen 10a und der Länge der kurzen Taschen 10b, wenn die Länge der Stützenabschnitte 30 auf ein Maximum erhöht wird, wird zu (γ0 – γ1) Dc/2.
  • Wenn aber die Leichtigkeit des Einbaus der Kugeln 4, die Maßschwankungen der Komponenten und die Toleranz beim Einbau der Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b berücksichtigt wird, wird der Bewegungswinkel der Kugeln, die in den langen Taschen 10a aufgenommen werden, tatsächlich auf etwas mehr als (γ0 + γ1) gehalten. Um die Länge des Stützenabschnitts 30 zu erhöhen, ist es zudem am besten, den Bewegungswinkel der Kugeln, die in den langen Taschen 10a aufgenommen werden, auf (γ0 + γ1) zu halten. Die schwankungsbedingte Toleranz sollte möglichst klein gehalten werden.
  • Der Höchstwert des Bewegungswinkels der Kugeln 4 in den langen Taschen 10a ist (2 γ0), wenn der Käfig bei Einbau der Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b nicht gedreht wird. Unter den Bedingungen dieser Erfindung war der Bewegungswinkel der Kugeln, die in den langen Taschen 10a aufgenommen wurden, größer als (γ0 + γ1) und kleiner als (2 γ0). Wenn die Winkel γ0 und γ1 anhand der folgenden Gleichungen berechnet werden können:
    • γ0
    = BA – tan–1 (tan BA·cos θ0)
    BA
    = 360 Grad/Zahl der Kugeln 4 (acht) = 45 Grad (Radiant π/4)
    θ0
    = Neigungswinkel der Käfige 9 beim Einbau der Kugeln 4 (1/2 des Gelenkwinkels)
    γ1
    = Bn – tan–1 (tan Bn·cos θ1)
    θ1
    = Neigungswinkel der Käfige 9, wenn im Betrieb der maximale Gelenkwinkel angelegt wird (1/2 des Gelenkwinkels)
    Bn
    = 46,2 Grad (Wenn der Gelenkwinkel, 2·θ1, 46 Grad beträgt, dann ist der Neigungswinkel θ1 der Käfige 9 gleich 23 Grad. Dann ist Bn gleich 46,2 Grad.)
  • In der Wälzlagereinheit für Räder mit einem Gleichlaufgelenk, das wie in der obigen Ausführungsform beschrieben aufgebaut ist, wird das Straßenrad auf gleiche Weise wie bei der Wälzlagereinheit für Räder mit dem Gleichlaufgelenk nach dem Stand der Technik so getragen, dass es relativ zur Aufhängung frei rotiert. Ferner ist im Falle der Wälzlagereinheit für Räder mit einem erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenk die Zahl der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 acht, und die Zahl der verwendeten Kugeln 4 ist acht, weshalb es möglich ist, die Größe der Last, die auf jede der Kugeln 4 des Gleichlaufgelenks 1 angelegt wird, wenn bei Betrieb der Wälzlagereinheit für Räder ein Drehmoment zwischen der Nabe 16 und dem Innenring 2 übertragen wird, kleiner zu machen als beim Aufbau nach dem Stand der Technik, der in 2 und 6 gezeigt wird. Deshalb ist es möglich, den Außendurchmesser der Kugeln 4 um diesen Betrag zu verringern, sowie den Durchmesser des Kreises, der von den Kugeln 4 umschrieben wird, die in einem kreisförmiger Muster angeordnet sind, und den Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird. Daher ist es möglich, die Außendurchmesserabmessungen der Wälzlagereinheit um den Betrag zu reduzieren, um den der Durchmesser des Kreises verringert wird, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, und sie kompakter und leichter zu machen.
  • Im Aufbau dieses Beispiels ist die Zahl der Kugeln von sechs auf acht erhöht, während der Außendurchmesser der Kugeln reduziert ist, wodurch die Außendurchmesserabmessungen der Wälzlagereinheit auf effektive Weise verringert werden.
  • Das heißt, im Fall der Wälzlagereinheit mit dem erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenk ist es möglich, die Kugeln 4 in die Taschen 10a, 10b des Käfigs anzuordnen und die Abmessungen der Stützenabschnitte 30 zwischen Paaren benachbarter Taschen 10a, 10b beizubehalten, wodurch die Haltbarkeit des Käfigs 9 verbessert wird. Dadurch ist es möglich, das Gleichlaufgelenk 1 kompakter zu machen, was dazu beiträgt, die Integration des Außenrings 3 des Gleichlaufgelenks 1 und der Nabeneinheit 16 der Wälzlagereinheit für Räder zu ermöglichen, um einen Radlagersatz der vierten Generation bereitzustellen.
  • Das heißt, durch Anordnen der äußeren Hälfte der äußeren Eingriffsnuten 8 auf der radialen Innenseite der zweiten Innenring-Laufbahn 20, wie dargestellt, können nicht nur die Außendurchmesserabmessungen, sondern auch die axialen Abmessungen der Wälzlagereinheit reduziert werden, wodurch die gesamte Vorrichtung auf effektive Weise kompakt und leicht gemacht wird. Im Aufbau dieses Beispiels muss die Innenring-Laufbahn 20 der Wälzlagereinheit größer als die äußeren Eingriffsnuten 8 sein, so dass die Außendurchmesserabmessungen der Wälzlagereinheit vergrößert werden.
  • Im Aufbau dieses Beispiels ist die Zahl der Kugeln von sechs auf acht erhöht, während der Außendurchmesser der Kugeln reduziert ist, wodurch die Außendurchmesserabmessungen der Wälzlagereinheit auf effektive Weise verringert werden.
  • Ferner ist es in der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt wird, und wie oben beschrieben, durch Verringern des Wälzkreisdurchmessers der äußeren Wälzkörper 21 möglich, den Außendurchmesser der axial äußeren Hälfte des Außenrings 11 zu reduzieren. Und um die Menge, um welche die axial äußere Hälfte des Außenrings 11 reduziert wird, ist es auch möglich, den Wälzkreisdurchmesser der Schrauben 34 zu verringern, die am zweiten Installationsflansch 17 auf der Außenumfangsfläche des Nabeneinheit 16 befestigt sind. Ohne die Abmessungen des Nabeneinheit 16 in der axialen Richtung zu erhöhen, ist es daher möglich, den Außendurchmesser des zweiten Installationsflanschs 17 verringern, an dem die Schrauben 34 angebracht sind, und die Wälzlagereinheit für Räder dadurch noch kompakter und leichter zu machen.
  • Wenn der Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörper 21 der äußeren Reihe kleiner gemacht wird als der Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörper 21 der inneren Reihe, wird die Grundnennlast der äußeren Reihe von Wälzkörpern kleiner als die Grundnennlast der inneren Reihe von Wälzkörpern. Wenn die Last an beiden Reihen gleich ist, wird die Lebensdauer der äußeren Wälzkörper dadurch kürzer als die Lebensdauer der inneren Wälzkörper. Andrerseits ist bei einem normalen Kraftfahrzeug die Last, die auf die äußere Reihe von Wälzkörpern angelegt wird, kleiner als die Last, die auf die innere Reihe von Wälzkörpern angelegt wird. Dadurch wird es leichter und rationeller, beide Reihen so auszulegen, dass ihre Lebensdauer annähernd gleich ist. In der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt wird, werden Kugeln als Wälzkörper 21 verwendet, doch bei einer Wälzlagereinheit für ein Kraftfahrzeug, das schwere Lasten trägt, ist es auch möglich, konische Walzen als Wälzkörper zu verwenden. Selbstverständlich kann diese Erfindung auch auf eine Wälzlagereinheit angewandt werden, die konische Walzen als Wälzkörper verwendet.
  • Im erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenk, das wie oben erwähnt aufgebaut und betrieben wird, in dem die Zahl der Kugeln für die Kraftübertragung acht ist, kann der Außendurchmesser des Aufbaus reduziert werden, und die Steifigkeit des Käfigs zur Aufnahme der Kugeln kann erhöht werden, um die Haltbarkeit des Käfigs zu erhöhen. Daher kann die Wälzlagereinheit für Räder, die integral mit dem Gleichlaufgelenk kombiniert ist, ein so genannter Radlagersatz der vierten Generation, kompakt und leicht gemacht werden, wobei eine ausreichende Haltbarkeit beibehalten wird.
  • Im Beispiel, das in 17 dargestellt ist, ist ein allgemein umlaufender ausgekehlter Abschnitt 46 entlang des offenen Umfangskantenabschnitts des äußeren Elements oder Außenrings 3 geformt. Beim Einbau der Kugeln 4 in die Taschen 10 (tritt keine) Störung zwischen den Kugeln und dem offenen Umfangskantenabschnitt des äußeren Elements oder Rings 3 (auf), wie in 20 gezeigt. Selbst, wenn die Versatzmenge zwischen der Mittelachse X des Innenrings 2 und der Mittelachse Y relativ klein ist, wie in 2 gezeigt, können die Kugeln jeweils in die Taschen 10 eingebaut werden.
  • Mit dem ausgekehlten Abschnitt 47 wird die Stange 47 (21) des Kugeleinbauwerkzeugs daran gehindert, mit dem offenen Endkantenabschnitt des der äußeren Eingriffsnuten 8 in Kontakt zu kommen, um den Einbau der Kugeln zu erleichtern. Das heißt, um die Kugeln in die Taschen 10 einzubauen, wird die Stange 47 zur Kippbewegung des Innenrings 2 in das Keilwellenloch 51 des inneren Elements oder Innenrings 2 eingeführt.
  • Wenn die Außenumfangsfläche der Stange 47 hier mit dem offenen Endkantenabschnitt der äußeren Eingriffsnuten 8 in Kontakt kommen, die in der Umfangsrichtung Vertiefungen und Vorsprünge formen, kann dies der Bedienungsperson, der die Stange 47 handhabt, merkwürdig vorkommen.
  • Demgegenüber wird im vorliegenden Beispiel, wo der ausgekehlte Abschnitt 46 geformt ist, der offene Endkantenabschnitt daran gehindert, mit der Außenumfangsfläche der Stange 47 in Kontakt zu kommen. Das heißt, wenn die Stange 47 in Bezug auf das äußere Element oder der Außenring 3 stark geneigt ist, steht die Außenumfangsfläche der Stange 47 mit dem offenen Umfangskantenabschnitt des ausgekehlten Abschnitts 46 im Eingriff. Da der offene Umfangskantenabschnitt glatt allgemein entlang des Umfangs verläuft, kommt dies dem Werker, der die Stange 47 handhabt, nicht merkwürdig vor, und der Vorgang kann leicht durchgeführt werden.
  • Beim Gleichlaufgelenk 1, das wie oben den aufgebaut ist, sind die Beziehungen zwischen dem Wälzkreisdurchmesser DP der acht Kugeln 4, dem Durchmesser DB der Kugeln 4 und dem Wälzkreisdurchmesser DS der Innenzahnung auf der Innenumfangsfläche des Verzahnungslochs wie in 3,5 ≦ DP/DB ≦ 3,9, 2,0 ≦ DP/DS ≦ 2,2 und 0,51 ≦ DB/DS ≦ 0,63 eingestellt.
  • Im Betrieb kann die Wälzlagereinheit mit dem Gleichlaufgelenk 1, das wie oben im vorliegenden Beispiel aufgebaut ist, ein Fahrzeugrad in Bezug auf die Aufhängung auf drehbare Weise tragen, wie bei der Wälzlagereinheit mit dem darin eingebauten konventionellen Gleichlaufgelenk.
  • Selbst wenn im Gleichlaufgelenk 1 des vorliegenden Beispiels die Zahl der Kugeln 4 von sechs, die allgemein konventionell benutzt werden, auf acht erhöht wird, wobei der Kugeldurchmesser reduziert wird, um es kompakt zu machen, kann die Festigkeit und Haltbarkeit des Käfigs 9, des Innenrings 2 und Außenrings 3 mit der des konventionellen mit sechs Kugeln gleich gehalten werden. Dadurch wird ein kompaktes Gleichlaufgelenk 1 erhalten, ohne die Festigkeit und Haltbarkeit in Elementen zu beeinträchtigen, und der sogenannte Radlagersatz der vierten Generation, umfassend die Nabe 16 der Wälzlagereinheit für Räder, die mit dem Gleichlaufgelenk 1 integral kombiniert ist, kann in die Praxis umgesetzt werden.
  • Im Falle der Wälzlagereinheit für Räder, das das Gleichlaufgelenk 1 der vorliegenden Ausführungsform aufweist, ist die Zahl der inneren und äußeren Eingriffsnuten 7, 8 und Kugeln acht, und deshalb kann die Last, die während des Betriebs der Lagereinheit bei der Drehmomentübertragung zwischen der Nabe 16 und dem inneren Element oder Innenring 2 jeweils auf die Kugeln 4 des Gleichlaufgelenks 1 angelegt wird, niedriger als im konventionellen Aufbau gemacht werden, der wie in 2 und 3 gezeigt wird. Daher können der Außendurchmesser der Kugeln 4, und der Durchmesser des Kreises, der von der Anordnung der Kugeln 4 umschrieben wird, und der Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, alle um diese Menge verringert werden. Wenn der Durchmesser des Kreises, der von den äußeren Eingriffsnuten 8 umschrieben wird, reduziert wird, kann außerdem der Außendurchmesser der Wälzlagereinheit für Räder reduziert werden, wodurch die gesamte Vorrichtung kompakt und leicht gemacht wird, wobei die Stärke und Haltbarkeit der Bestandteile beibehalten wird.
  • Das heißt, wenn die äußere Hälfte der äußeren Eingriffsnuten 8 auf der Innendurchmesserseite der zweiten Innenring-Laufbahn 20 angeordnet ist, wie in den dargestellten Beispielen, kann nicht nur der Außendurchmesser, sondern auch die axiale Größe der Wälzlagereinheit für Räder verkleinert werden, um die gesamte Vorrichtung auf effektive Weise kompakt und klein zu machen. In solch einem erfindungsgemäßen Aufbau muss die zweite Innenring-Laufbahn 20 des Hauptkörpers des Wälzlagereinheit größer gemacht werden als die äußeren Eingriffsnuten 8, so dass der Außendurchmesser der Hauptkörpers des Wälzlagereinheit vergrößert wird. Deshalb wird die Zahl der Kugel 4 von sechs auf acht erhöht, wobei der Außendurchmesser des Wälzlagereinheit verkleinert werden kann, was eine hervorragende Wirkung der vorliegenden Erfindung ist.
  • Darüber hinaus ist im dargestellten Beispiel, wie oben erwähnt, der Wälzkreisdurchmesser der Wälzkörper 21 auf der axial äußeren Reihe kleiner gemacht, um den Außendurchmesser der äußeren Hälfte des äußeren Elements oder Außenrings 3 zu reduzieren. Und der Wälzkreisdurchmesser der Schrauben 34, die auf dem zweiten Installationsflansch 17 auf der Außenumfangsfläche der Nabe 16 befestigt sind, kann um diesen Betrag verkleinert werden. Demnach kann der Außendurchmesser des zweiten Installationsflanschs 17 zur Befestigung der Schrauben 35 verkleinert werden, ohne dass die axiale Größe der Nabe 16 vergrößert wird, wodurch die Wälzlagereinheit kompakt und leicht gemacht wird.
  • Da das Gleichlaufgelenk der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben aufgebaut ist und betrieben wird, wird der Außendurchmesser verkleinert, wobei die Zahl der Kugeln zur Kraftübertragung acht ist, während die Stärke und Haltbarkeit der Bestandteile gewährleistet werden. Folglich kann die Wälzlagereinheit für Räder mit dem Gleichlaufgelenk, das integral damit kombiniert ist, ein sogenannter Radlagersatz der vierten Generation, kompakt und leicht gemacht werden, wobei eine ausreichende Haltbarkeit beibehalten wird.

Claims (2)

  1. Gleichlaufgelenk, umfassend ein inneres Element (2) mit einer inneren Eingriffsrille (7), ein äußeres Element (52, 3) mit einer äußeren Eingriffsrille (8), einen Käfig (9) und acht Eingriffskugeln (4), die im Käfig zwischen der inneren Eingriffsrille und der äußeren Eingriffsrille vorgesehen sind, wobei der Käfig (9) längere und kürzere Aussparungen (10a, 10b) aufweist und die kürzeren Aussparungen (10b) in einem Abstand von 90 Grad angeordnet sind und der Unterschied zwischen längeren und kürzeren Aussparungen im Verhältnis von (γ0 – γ1) Dc/2 ≤ ΔLs ≤ (γ0 – γ1) Dc steht, falls die Mittelachse des inneren Elements (2) und die Mittelachse des äußeren Elements (52, 3) beim Anordnen einer Kugel (4) in jede der Aussparungen stark verschoben werden, der größte Winkel, den sich die Kugeln (4), welche bereits innerhalb der Aussparungen angeordnet wurden, in einer Umfangsrichtung bewegen, als γ0 (Radiant) angenommen wird, und falls die Mittelachse des inneren Elements (2) und die Mittelachse des äußeren Elements (52, 3) des Gleichlaufgelenks nach der Fertigstellung zur maximalen Position während des Gebrauchs verschoben werden, der größte Winkel, den sich die Kugeln (4) innerhalb der Aussparungen in der Umfangsrichtung bewegen, als γ1 (Radiant) angenommen wird, und wenn der Außendurchmesser des Käfigs (9) als Dc angenom men wird und der Unterschied der Bogenlängen in der Umfangsrichtung der beiden Arten von Aussparungen (10a, 10b) auf der Außenseite des Käfigs als ΔL angenommen wird.
  2. Kombination aus einer Wälzlagereinheit für Räder und einem Gleichlaufgelenk (1), wobei die Wälzlagereinheit umfasst: eine äußere Ringgruppe (11), welche sich bei Betrieb nicht dreht und einen ersten Montageflansch (12) auf ihrer äußeren Umfangsfläche zum Tragen derselben durch die Aufhängung und Außenringlaufbahnen (13) auf ihrer inneren Umfangsfläche aufweist, eine innere Ringgruppe (14, 15, 16), welche sich bei Betrieb dreht und einen zweiten Montageflansch (17), der auf ihrer äußeren Umfangsfläche auf einem Endabschnitt davon zum Tragen eines Fahrzeugrades ausgebildet ist, und Innenringlaufbahnen (18, 20) auf dem Mittelabschnitt davon, sowie einen Gehäuseabschnitt (52), der als das äußere Element des Gleichlaufgelenks (1) dient, auf dem anderen Endabschnitt davon aufweist, und mehrere Rollelemente (21), welche zwischen den Außenringlaufbahnen (13) und den Innenringlaufbahnen (18, 20) drehbar angeordnet sind; wobei das Gleichlauf gelenkt umfasst: ein inneres Element (2), das am Ende der Antriebswelle (5) befestigt ist, mehrere innere Eingriffsrillen (7), welche senkrecht zur Umfangsrichtung der äußeren Umfangsfläche des inneren Elements (2) ausgebildet sind, mehrere äußere Eingriffsrillen (8), welche senkrecht zur Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche des Gehäuseabschnitts (52) ausgebildet sind, derart dass die äußeren Eingriffsrillen (8) jeweils den inneren Eingriffsrillen (7) zugekehrt sind, einen Käfig (9), der zwischen der äußeren Umfangsfläche des inneren Elements (2) und der inneren Umfangsfläche des Gehäuseabschnitts (52) aufgenommen wird und mit Aussparungen (10) in den Positionen in Ausrichtung mit den inneren und den äußeren Eingriffsrillen (7, 8) ausgebildet ist, und mehrere Kugeln (4), welche innerhalb der Aussparungen (10) aufgenommen werden, um sich entlang der inneren und der äußeren Eingriffsrillen (7, 8) frei zu drehen, wobei das Gleichlaufgelenk das von Anspruch 1 ist.
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