DE10108365B4

DE10108365B4 - Gelenkaußenteil für ein Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE10108365B4
Application number: DE2001108365
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Jacob
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: DE10108365A1

Abstract

Ringartiges Gelenkaußenteil für ein Gleichlaufgelenk,
– mit einer Längsachse (1),
– mit einer ersten Stirnfläche (8) und einer zweiten Stirnfläche (9),
– mit in der Innenwand (10) angeordneten ersten Außenrillen (11), welche von der ersten Stirnfläche (8) ausgehen und zur zweiten Stirnfläche (9) mit sich der Längsachse (1) annäherndem ersten Rillengrund (12) verlaufen, und zweiten Außenrillen (13), welche von der zweiten Stirnfläche (9) ausgehen und zur ersten Stirnfläche (8) mit sich der Längsachse (1) annäherndem zweiten Rillengrund (14) verlaufen, wobei sich die ersten Außenrillen (11) und die zweiten Außenrillen (13) auf dem Umfang der Innenwand (10) abwechseln,
– mit einer Außenfläche (15), von der sich parallel zur Längsachse (1) erstrekkende und auf dem Umfang abwechselnde erste Stege (16) und zweite Stege (21) vorstehen, wobei die ersten Stege (16) korrespondierend zu den ersten Außenrillen (11) angeordnet sind, von der ersten Stirnfläche (8) ausgehen und in ersten Schnittebenen...

Description

Die Erfindung betrifft ein ringartiges Gelenkaußenteil für ein Gleichlaufgelenk, das eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche aufweist. In der Innenwand des Gelenkaußenteils sind erste Außenlaufrillen angeordnet, welche von der ersten Stirnfläche ausgehen und zur zweiten Stirnfläche mit sich der Längsachse annähernden ersten Rillengrund verlaufen und zweiten Außenlaufrillen, welche von der zweiten Stirnfläche ausgehen und zur ersten Stirnfläche mit sich der Längsachse annähernde zweiten Rillengrund verlaufen, wobei sich die ersten Außenrillen und zweiten Außenrillen auf dem Umfang der Innenwand abwechseln.

In der DE 40 31 819 C1 ist ein Gleichlaufgelenk beschrieben, bei dem das ringartige Gelenkaußenteil in seiner Innenwand erste und zweite Außenrillen aufweist, die von unterschiedlichen Stirnflächen ausgehen und sich auf dem Umfang der Innenwand abwechseln.

Diesen ersten und zweiten Außenrillen liegen erste und zweite Innenrillen eines Innenteils gegenüber, das im Gelenkaußenteil ist, wobei die ersten Innenrillen von der ersten Stirnfläche ausgehen, von der auch die ersten Außenrillen ausgehen und wobei der Rillengrund der ersten Innenrillen von der ersten Stirnfläche aus bis zur zweiten Stirnfläche mit sich zur Längsachse vergrößerndem Abstand verläuft, während der Rillengrund der ersten Außenrillen sich von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite sich der Längsachse annähert. Die zweiten Innenrillen und zweiten Außenlaufrillen verlaufen entsprechend von der zweiten Stirnfläche ausgehend.

Zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Gelenkinnenteil ist ein Käfig angeordnet. Dieser führt Kugeln, die in jeweils gegenüberliegende Innen- und Außenrillen eingreifen. Um die Tiefe der ersten Außenrillen und zweiten Außenrillen möglichst konstant zu halten, sind die auf dem Umfang der Innenwand jeweils zwischen zwei Außenrillen angeordneten Stege geteilt, so daß sich zwei Stegabschnitte ergeben, die zusammen Teile einer hohlkugelartigen Innenfläche im Außenteil bilden, wobei jedoch die Teilflächen axial und in Umfangsrichtung an der Innenwand versetzt sind. Die Werkzeuggestaltung für ein solches Gelenkaußenteil ist kompliziert. Darüber hinaus ist das Gelenkaußenteil durch Aufbringen einer Kraft in radialer Richtung in zwei einzelne Ringsegmente geteilt. Diese werden in einer Bohrung einer Glocke nach der Montage des Innenteils mit dem Käfig und den Kugeln aufgenommen. Die Glocke stützt das Außenteil in radialer Richtung. Zur Erzielung einer drehfesten Verbindung sind in einer der Stirnflächen des Gelenkaußenteils Ausnehmungen eingebracht. Nach dem Einschieben der Baueinheit wird die Wandung der Glocke so verformt, daß Material in den Bereich der Ausnehmungen des Gelenkaußenteils verlagert wird. Die Glocke selbst wiederum dient zur Verbindung mit einem treibenden oder anzutreibenden Bauteil.

Die DE 199 05 451 A1 beschreibt ein Gleichlaufgelenk mit einem aus Blech hergestellten und insbesondere aus Segmenten aufgebauten ringförmigen Außenteil, das gegenläufige erste Außenrillen und zweite Außenrillen besitzt. Es ist aus Blechstreifen geformt. Die ringförmigen Segmente sind in einem Aufnahmeteil aufgenommen, das aus Blech geformt ist und Ausformungen aufweist, in denen die Ausformungen der Segmente, welche die Außenlaufrillen bilden, drehfest aufgenommen sind. Dieses aus Blech hergestellte Gelenk ist insbesondere für Einsatzfälle geeignet, in denen ein relativ geringes Drehmoment übertragen werden muß, wobei es jedoch auf Spielfreiheit ankommt. Durch die Elastizität des Bleches sind enge Toleranzen erzielbar, da eine begrenzte Elastizität die Käfigführung nicht negativ beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenkaußenteil für ein Gleichlaufgelenk zu schaffen, welches ebenfalls erste und zweite Außenrillen aufweist, deren Tiefe im Bereich zwischen der ersten und zweiten Stirnfläche im wesentlichen konstant gehalten werden kann, wobei die Herstellung vereinfacht ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein ringartiges Gelenkaußenteil für ein Gleichlaufgelenk, mit einer Längsachse,
mit einer ersten Stirnfläche und einer zweiten Stirnfläche,
mit in der Innenwand angeordneten ersten Außenrillen, welche von der ersten Stirnfläche ausgehen und zur zweiten Stirnfläche mit sich der Längsachse annäherndem ersten Rillengrund verlaufen, und zweiten Außenrillen, welche von der zweiten Stirnfläche ausgehen und zur ersten Stirnfläche mit sich der Längsachse annäherndem zweiten Rillengrund verlaufen, wobei sich die ersten Außenrillen und die zweiten Außenrillen auf dem Umfang der Innenwand abwechseln,
mit einer Außenfläche, von der sich parallel zur Längsachse erstreckende und auf dem Umfang abwechselnde erste Stege und zweite Stege vorstehen, wobei die ersten Stege korrespondierend zu den ersten Außenrillen angeordnet sind, von der ersten Stirnfläche ausgehen und in ersten Schnittebenen gesehen, die durch die Längsachse und durch den ersten Rillengrund der zugehörigen ersten Außenrillen verlaufen, vor der zweiten Stirnfläche enden, und wobei die zweiten Stege korrespondierend zu den zweiten Außenrillen angeordnet sind, von der zweiten Stirnfläche ausgehen und in zweiten Schnittebenen gesehen, die durch die Längsachse und durch den zweiten Rillengrund der zweiten Außenrillen verlaufen, vor der ersten Stirnfläche enden, wobei jeder Steg durch eine äußere Fläche, die in einem beliebigen Querschnitt, der die Längsachse rechtwinklig schneidet, mit einem Kreisbogen um die Längsachse verläuft und durch zwei parallel zur zugehörigen ersten bzw. zweiten Schnittebene verlaufende, ebene Flanken begrenzt ist. Letztere Merkmale begünstigen die Drehmomentübertragung. Im übrigen ist diese Gestaltung günstig in Hinsicht auf die Fertigung.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß über dem wesentlichen Arbeitsbereich (Beugewinkelbereich) des Gelenkes eine annähernd konstante Tiefe der Außenrillen erreichbar ist, so daß die Belastung des Gelenkaußenteiles über diesen Bereich im wesentlichen konstant ist bzw. die Abhängigkeit der Drehmomentübertragungsfähigkeit vom Beugewinkel günstiger ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß für die Drehmomentübertragung, d.h. die drehmomentfeste Verbindung zwischen dem Gelenkaußenteil und einem Aufnahmeteil es keiner besonderen Maß nahmen am Gelenkaußenteil bedarf. Die Stege können gleichzeitig zur Drehmomentübertragung genutzt werden. Ein besonderer Vorteil ist jedoch darin begründet, daß die Wandstärke des Gelenkaußenteiles im Bereich zwischen den beiden Stirnflächen und in Umfangsrichtung keine erheblichen Sprünge ergibt. Es wird im wesentlichen eine konstante Wandstärke erzielt, so daß bei der erforderlichen Wärmebehandlung, d.h. dem Härten, die Gefahr von Verzug minimiert ist.

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die äußeren Flächen der ersten Stege jeweils in den ersten Schnittebenen und die äußeren Flächen der zweiten Stege jeweils in den zweiten Schnittebenen ausgehend von den entsprechenden Stirnflächen dem Rillengrund der jeweilig zugehörigen Außenrille mit gleichem Abstand folgen und in der Außenfläche enden.

Die übrige Außenfläche in ihrem von Stegen freien Teil ist als Zylinderfläche um die Längsachse ausgebildet. Sie kann zur Zentrierung des Gelenkaußenteils in einem Aufnahmeteil genutzt werden.

Die äußeren Flächen aller Stege sind zusammen Teil einer gedachten Zylinderfläche um die Längsachse. Um die Fertigungsgenauigkeit bei spanloser Umformung zu erhöhen, ist jeweils zwischen zwei auf dem Umfang der Innenwand folgenden ersten Außenrillen und zweiten Außenrillen eine Nut vorhanden, die sich parallel zur Längsachse erstreckt. Verdrängtes Material kann beispielsweise bei der Kalibrierung, in diese Nut hin ausweichen.

Ferner ist es möglich, das Außenteil entlang einer Nut durch einen Schlitz zu teilen, um die Montage des Gelenkes, zu dem das Gelenkaußenteil gehört, zu erleichtern.

Die spanlose Umformung wird auch erleichtert, wenn die Stirnfläche einen ersten Bereich aufweist, in dem die Stirnfläche auf einer Ebene, die die Längsachse rechtwinklig schneidet, angeordnet ist und in Richtung auf die Längsachse zu in einen zweiten Bereich übergeht, der auf einer Kegelfläche angeordnet ist, wobei sich die Kegelfläche zur Längsachse hin verjüngt.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung mit einem Gelenkaußenteil gemäß der Erfindung und einem Aufnahmeteil, in dem es aufgenommen ist, welches dazu eine Aufnahmebohrung aufweist, in welcher die Außenfläche des Gelenkaußenteils zentriert aufgenommen ist und Aufnahmenuten aufweist, in welcher die Stege aufgenommen sind. Dabei kann das Aufnahmeteil durch eine Radnabe für ein angetriebenes Rad eines Kraftfahrzeuges dargestellt sein.

Vorzugsweise ist zur Abdichtung vorgesehen, daß das Aufnahmeteil zum Gelenkaußenteil hin durch eine Kappe abgeschlossen ist und zumindest ein Teil des verbleibenden Raums durch einen Füllstoff ausgefüllt ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und dessen Anwendung bei einer Radlagerbaueinheit ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gelenkaußenteils,
2 einen Längsschnitt II-II von 1 und
3 einen Längsschnitt gemäß Schnittlinie III-III von 1 und
4 einen Längsschnitt durch eine Radlagerbaueinheit mit dem Gelenkaußenteil gemäß 1 bis 3.
Zunächst wird nachfolgend kurz die Anwendung des erfindungsgemäßen Gelenkaußenteils 2 bei einer Radlagerbaueinheit anhand 4 erläutert.
Sämtliche Bauteile sind auf der Längsachse 1 zentriert angeordnet. Das zum Antrieb eines Rades dienende Gleichlaufgelenk umfaßt das Gelenkaußenteil 2, das darin aufgenommene Gelenkinnenteil 3, den zwischen beiden angeordneten Käfig 4, der zur Führung von Kugeln 5 dient, die in Außenrillen bzw. in Innenrillen des Gelenkaußenteils 2 bzw. Gelenkinnenteils 3 eingreifen. Das so aufgebaute Gleichlaufgelenk ist im nicht abgewinkelten Zustand dargestellt, so daß die Längsachsen sämtlicher Bauteile mit der Längsachse 1 zusammenfallen. Das Gelenkaußenteil 2 ist in der Aufnahmebohrung 7 des Aufnahmeteils 6, welches den inneren Lagerring der Radlagerung darstellt, festgelegt. Zur Drehmitnahme zwischen dem Aufnahmeteil 6 und dem Gelenkaußenteil 6 dienen Stege am Gelenkaußenteil 2, die in entsprechend umfangsverteilte und parallel zur Längsachse 1 verlaufende Nuten in der Aufnahmebohrung 7 des Aufnahmeteils 6 eingreifen. Es ist ferner erkennbar, daß der Gelenkinnenraum durch ein Blechformteil in Form einer Kappe, das mit einer schwarzen dicken Linie dargestellt ist zum Radflansch hin abgeschlossen ist. Der zwischen dem Radflansch und der Bremsscheibe verbleibende Raum ist zum Teil mit einem Füllstoff ausgefüllt. Das Aufnahmeteil 6 ist einteilig mit dem Radflansch ausgebildet.
Das in dem Aufnahmeteil 6 aufgenommene Gelenkaußenteil 2 wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher beschrieben.
Das Gelenkaußenteil 2 weist eine erste Stirnfläche 8 und eine zweite Stirnfläche 9 auf. Beide Stirnflächen 8, 9 sind jeweils aus einem ebenen Bereich 8a, 9a und einem kegeligen Bereich 8b, 9b zusammengesetzt. Der kegelige Bereich 8b, 9b ist Bestandteil eines gedachten Kegels, dessen Zentrum in dem Bereich zwischen den beiden Stirnflächen 8, 9 liegt und auf der Längsachse 1 zentriert ist. Der ebene Bereich 8a verläuft senkrecht zur Längsachse 1.
Das Gelenkaußenteil 2 ist ringartig gestaltet und zwischen an den Stirnflächen 8, 9 offen. In die Innenwand 10 des Gelenkaußenteils 2 sind um die Längsachse 1 verteilt erste Außenrillen 11 und zweite Außenrillen 13 abwechselnd angeordnet. Die ersten Außenrillen 11 verlaufen von der ersten Stirnfläche 8 ausgehend hinterschnittfrei in Richtung zur zweiten Stirnfläche 9, wobei sich der erste Rillengrund 12 der ersten Außenrillen 11 ausgehend von der ersten Stirnfläche 8 zur zweiten Stirnfläche 9 der Längsachse 1 annähert. Die zweiten Außenrillen 13 verlaufen ausgehend von der zweiten Stirnfläche 9 in Richtung zur ersten Stirnfläche 8 hinterschnittfrei, wobei sich der zweite Rillengrund 14 der zweiten Außenrillen 13 von der zweiten Stirnfläche 9 ausgehend in Richtung zur ersten Stirnfläche 8 der Längsachse 1 annähert. Das Gelenkaußenteil 2 weist eine Außenfläche 15 auf, die zylindrisch gestaltet ist. Von der Außenfläche 15 stehen nach außen erste Stege 16 und zweite Stege 21 vor. Die ersten Stege 16 sind korrespondierend zu den ersten Außenrillen 11 angeordnet. Ihre äußere Fläche 17 folgt dabei in den ersten Schnittebenen 19 durch den ersten Rillengrund 12 und die Längsachse 1 dem Verlauf des ersten Rillengrundes 12 ausgehend von der ersten Stirnfläche 8 in Richtung zur zweiten Stirnfläche 9 mit im wesentlichen konstanten Abstand und endet in der zylindrischen Außenfläche 15. Jeder erste Steg 16 wird einerseits durch die äußere Fläche 17, die Teil einer Zylinderfläche mit dem Durchmesser DS darstellt, die auf der Längsachse 1 zentriert ist und durch zwei parallel zu den ersten Schnittebenen 19 verlaufende Flanken 18 begrenzt. Die äußere Fläche 17 verläuft also mit einem Kreisbogen um die Längsachse 1. Korrespondierend zu den zweiten Außenrillen 13 sind von der Außenfläche 15 zweite Stege 21 vorstehend angeordnet. Die zweiten Stege 21 weisen äußere Flächen 22 auf, die ebenfalls Teil einer auf der Längsachse 1 zentrierten gedachten Zylinderfläche sind, d.h. im Querschnitt bzw. in der Ansicht gemäß 1 mit einem Kreisbogen verlaufen. Die äußere Fläche 22 folgt ausgehend von der zweiten Stirnfläche 9 in Richtung zur ersten Stirnfläche 8 dem zweiten Rillengrund 14 der zweiten Rillen 13 in zweiten Schnittebenen 20 mit gleichem Abstand und endet entfernt von der zweiten Stirnfläche 9 in der zylindrischen Außenfläche 15. Die zweiten Stege 21 werden von der äußeren Fläche 22 und ihren beiden Flanken 23 begrenzt, wobei die beiden Flanken 23 parallel zu den zweiten Schnittebenen 20 verlaufen.
Es ist erkennbar, daß der Abstand 24 zwischen dem jeweiligen Rillengrund 13, 14 und der äußeren Fläche 17 bzw. 22 des zugehörigen ersten Steges 16 bzw. zweiten Steges 21 im wesentlichen konstant bleibt. In der Innenwand 10 sind in den Stegen 16, 21 zwischen zwei auf dem Umfang folgenden Außenrillen 11 und zweiten Außenrillen 12 jeweils Nuten 25 eingearbeitet, die parallel zur Längsachse 1 verlaufen. Die Nuten 25 sind insbesondere aus 3 ersichtlich. Ferner ist entlang einer Nut 25 ein Schlitz 26 vorgesehen, der die Ringform des Gelenkaußenteils 2 an einer Stelle unterbricht. Dieser kann genutzt werden, um das fertig behandelte Außenteil 2 für die Montage der Einheit aus Käfig, Gelenkinnenteil und Kugeln aufzuweisen.
Vorzugsweise wird das Gelenkaußenteil 2, ausgehend von einem Ringteil als Massivformteil oder einer Ronde oder einem Rohr spanlos, hergestellt.

Claims

Ringartiges Gelenkaußenteil für ein Gleichlaufgelenk, – mit einer Längsachse (1), – mit einer ersten Stirnfläche (8) und einer zweiten Stirnfläche (9), – mit in der Innenwand (10) angeordneten ersten Außenrillen (11), welche von der ersten Stirnfläche (8) ausgehen und zur zweiten Stirnfläche (9) mit sich der Längsachse (1) annäherndem ersten Rillengrund (12) verlaufen, und zweiten Außenrillen (13), welche von der zweiten Stirnfläche (9) ausgehen und zur ersten Stirnfläche (8) mit sich der Längsachse (1) annäherndem zweiten Rillengrund (14) verlaufen, wobei sich die ersten Außenrillen (11) und die zweiten Außenrillen (13) auf dem Umfang der Innenwand (10) abwechseln, – mit einer Außenfläche (15), von der sich parallel zur Längsachse (1) erstrekkende und auf dem Umfang abwechselnde erste Stege (16) und zweite Stege (21) vorstehen, wobei die ersten Stege (16) korrespondierend zu den ersten Außenrillen (11) angeordnet sind, von der ersten Stirnfläche (8) ausgehen und in ersten Schnittebenen (19) gesehen, die durch die Längsachse (1) und durch den ersten Rillengrund (12) der zugehörigen ersten Außenrillen (11) verlaufen, vor der zweiten Stirnfläche (9) enden, und wobei die zweiten Stege (21) korrespondierend zu den zweiten Außenrillen (13) angeordnet sind, von der zweiten Stirnfläche (9) ausgehen und in zweiten Schnittebenen (20) gesehen, die durch die Längsachse (1) und durch den zweiten Rillengrund (14) der zweiten Außenrillen (13) verlaufen, vor der ersten Stirnfläche dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg (16, 20) durch eine äußere Fläche (17, 22), die in einem beliebigen Querschnitt, der die Längsachse (1) rechtwinklig schneidet, mit einem Kreisbogen um die Längsachse (1) verläuft und durch zwei parallel zur zugehörigen ersten bzw. zweiten Schnittebene (19, 20) verlaufende, ebene Flanken (18, 23) begrenzt ist.
Gelenkaußenteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flächen (17, 22) der ersten Stege (16) jeweils in den ersten Schnittebenen (19) und die der zweiten Stege (21) jeweils in den zweiten Schnittebenen (20), ausgehend von den entsprechenden Stirnflächen, dem Rillengrund (12, 14) der jeweilig zugehörigen Außenrille (11, 13) mit gleichem Abstand folgen und in der Außenfläche (15) enden.
Gelenkaußenteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (15) in ihrem von Stegen (16, 21) freien Teil als Zylinderfläche (DA) um die Längsachse (1) ausgebildet ist.
Gelenkaußenteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flächen (17, 22) aller Stege (16, 21) Teil einer Zylinderfläche (DS) um die Längsachse (1) sind.
Gelenkaußenteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei auf dem Umfang der Innenwand (10) folgenden ersten Außenrillen (11) und zweiten Außenrillen (13) eine Nut (25) vorhanden ist, die sich parallel zur Längsachse (1) erstreckt.
Gelenkaußenteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es entlang einer Nut (25) durch einen Schlitz (26) geteilt ist.
Gelenkaußenteil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (8, 9) einen ersten Bereich aufweist, in dem die Stirnfläche (8, 9) auf einer Ebene, die die Längsachse (1) rechtwinklig schneidet, angeordnet ist und in Richtung auf die Längsachse (1) zu in einen zweiten Bereich übergeht, der auf einer Kegelfläche angeordnet ist, wobei sich die Kegelfläche zur Längsachse hin verjüngt.
Anordnung mit einem Gelenkaußenteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem Aufnahmeteil (6), in dem es aufgenommen ist, welches dazu eine Aufnahmebohrung (7) aufweist, in welcher die Außenfläche (15) des Gelenkaußenteils (2) zentriert aufgenommen ist, und Aufnahmenuten aufweist, in welcher die Stege (16, 21) aufgenommen sind.
Anordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (6) durch eine Radnabe für ein angetriebenes Rad eines Kraftfahrzeuges dargestellt ist.
Anordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (6) zum Gelenkaußenteil (2) hin durch eine Kappe abgeschlossen und zumindest ein Teil des verbleibenden Raums mit einem Füllstoff ausgefüllt ist.