DE10262242B4 - Side shaft with a counter track joint with the same orientation of opposite track pairs - Google Patents

Side shaft with a counter track joint with the same orientation of opposite track pairs Download PDF

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Abstract

Gelenkwelle mit zumindest einem Kugelgleichlauffestgelenk in Form eines Gegenbahngelenkes, wobei dieses Gelenk die Merkmale aufweist: ein Gelenkaußenteil (11) mit Außenbahnen (16), ein Gelenkinnenteil (21) mit Innenbahnen (26), drehmomentübertragende Kugeln (36), die in Bahnpaaren aus Außenbahnen und Innenbahnen aufgenommen sind, und einen Kugelkäfig (31) mit Käfigfenstern (34), in denen die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten sind und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbierende Ebene geführt werden, erste Außenbahnen (161) bilden mit ersten Innenbahnen (261) erste Bahnpaare, deren Bahnen sich in einer ersten axialen Richtung (R1) zur Anschlußseite des Gelenkinnenteils (21) voneinander entfernen und in denen erste Kugeln (361) gehalten sind, zweite Außenbahnen (162) bilden mit zweiten Innenbahnen (262) zweite Bahnpaare, deren Bahnen sich in einer zweiten axialen Richtung (R2) zur Anschlußseite des Gelenkaußenteils (11) voneinander entfernen und in denen zweite Kugeln (362) gehalten sind, erste Bahnpaare (161, 261) liegen jeweils ersten Bahnpaaren (161, 261) radial gegenüber und zweite Bahnpaare (162, 262) liegen jeweils zweiten Bahnpaaren (162, 262) radial gegenüber, wobei in dem genannten Gelenk erste Bahnpaare (161, 261) und zweite Bahnpaare (162, 262) über dem Umfang abwechselnd angeordnet sind und in dem genannten Gelenk acht Bahnpaare (161, 261; 162, 262) vorgesehen sind, wobei der Kugelkäfig (31) eine sphärische Außenfläche (32) hat, die in einer sphärischen Innenfläche (18) des Gelenkaußenteils (11) gehalten ist, wobei die sphärische Innenfläche (18) einen Verlauf in Richtung einer Achse (A11) des Gelenkaußenteils (11) hat, wobei die sphärische Innenfläche (18) entlang des Verlaufs beidseits der Mittelebene des Gelenkes einander gegenüberliegende Käfigabstützflächen aufweist.Cardan shaft with at least one ball constant velocity fixed joint in the form of a counter-track joint, said joint having the features: an outer joint part (11) with outer tracks (16), an inner joint part (21) with inner tracks (26), torque-transmitting balls (36), in pairs of tracks and inner webs are received, and a ball cage (31) with cage windows (34), in which the balls are held in a common plane and are guided in articulation on the bisecting plane, first outer tracks (161) form first inner tracks (261) first Pairs of tracks whose tracks in a first axial direction (R1) to the connection side of the inner joint part (21) from each other and in which first balls (361) are held, second outer tracks (162) form with second inner webs (262) second pairs of tracks whose tracks in a second axial direction (R2) to the connection side of the outer joint part (11) from each other and remove in which second balls (362) are held, first pairs of tracks (161, 261) lie radially opposite each first pairs of tracks (161, 261) and second pairs of tracks (162, 262) lie respectively opposite second pairs of tracks (162, 262) radially, wherein in said joint first Web pairs (161, 261) and second pairs of webs (162, 262) are alternately arranged circumferentially and in said joint eight pairs of webs (161, 261; 162, 262), the ball cage (31) having a spherical outer surface (32) held in a spherical inner surface (18) of the outer joint part (11), the spherical inner surface (18) extending in the direction of an axis (A11) of the outer joint part (11), wherein the spherical inner surface (18) along the course on both sides of the median plane of the joint has opposed Käfigabstützflächen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle, insbesondere zur Verwendung als Seitenwelle in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Kugelgleichlauffestgelenk in Form eines Gegenbahngelenkes. Dieses Gegenbahngelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil mit Außenbahnen, ein Gelenkinnenteil mit Innenbahnen, drehmomentübertragende Kugeln, die in Bahnpaaren aus Außenbahnen und Innenbahnen aufgenommen sind, und einen Kugelkäfig mit Käfig fenstern, in denen die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten sind und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbierende Ebene geführt werden, erste Außenbahnen bilden mit ersten Innenbahnen erste Bahnpaare, deren Bahnen sich in einer ersten axialen Richtung zur Anschlußseite des Gelenkinnenteils voneinander entfernen und in denen erste Kugeln gehalten sind, zweite Außenbahnen bilden mit zweiten Innenbahnen zweite Bahnpaare, deren Bahnen sich in einer zweiten axialen Richtung zur Anschlußseite des Gelenkaußenteils voneinander entfernen und in denen zweite Kugeln gehalten sind.The invention relates to a propeller shaft, in particular for use as a side shaft in a motor vehicle, with at least one ball constant velocity fixed joint in the form of a counter track joint. This counter-track joint comprises an outer joint part with outer webs, an inner joint part with inner webs, torque-transmitting balls, which are received in pairs of tracks and inner raceways, and a cage with cage cage, in which the balls are held in a common plane and articulated to the bisecting plane are guided, first outer webs form with first inner webs first pairs of tracks whose tracks are in a first axial direction to the connection side of the inner joint part from each other and in which first balls are held, second outer tracks form with second inner webs second pairs of tracks whose tracks are in a second axial Remove direction to the connection side of the outer joint part from each other and in which second balls are held.

Gegenbahngelenke der vorstehend genannten Art haben den Vorteil, daß auf die über dem Umfang abwechseln in ersten Bahnpaaren und zweiten Bahnpaaren angeordneten Kugeln von den Bahnen jeweils abwechseln in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung weisende Kräfte ausgeübt werden. Diese Kräfte werden von Gegenkräften des Kugelkäfigs aufgefangen, die als innere Kräfte im Gleichgewicht sind, so daß auf den Käfig keine äußeren Axialkräfte ausgeübt werden. Der Käfig läuft damit relativ reibungsfrei gegenüber dem Gelenkaußenteil. Bisher ist es aus Fertigungs- und Montagegründen und in Bezug auf die bevorzugten Kugelgrößen bei Gelenken nach dem Stand der Technik üblich, daß jeweils einem ersten sich in einer ersten Richtung öffnendem Bahnenpaar ein zweites sich in einer zweiten Richtung öffnendes Bahnenpaar radial gegenüberliegt, wobei insbesondere sechs Bahnpaare vorhanden sind. Dies hat schwerwiegende Nachteile für die Gelenksteuerung, nämlich die Steuerungskraftverhältnisse am Käfig. Eine einwandfreie Steuerung des Käfigs ist jedoch erforderlich, um jederzeit bei Gelenkbeugung die Gesamtheit der Kugeln mit ausreichenden Steuerungskräften auf die winkelhalbierende Ebene zu führen, die den Winkel zwischen den Achsen von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil symmetrisch teilt. Die Grunde für diese nachteilige Steuerung bei Gelenken nach dem Stand der Technik werden anhand der Zeichnungen später näher erläutert.Counter-track joints of the aforementioned type have the advantage that alternately arranged in the first and second direction in a first direction in a second direction forces are exerted on the alternating over the circumference in first pairs of tracks and second pairs of tracks balls of the tracks. These forces are absorbed by opposing forces of the ball cage, which are in balance as internal forces, so that no external axial forces are exerted on the cage. The cage thus runs relatively frictionless against the outer joint part. So far, it is common for manufacturing and assembly reasons and with respect to the preferred ball sizes in joints according to the prior art, that in each case a first opening in a first direction pair of webs a second opening in a second direction pair of webs radially opposite, in particular six Railway pairs are available. This has serious disadvantages for the joint control, namely the control force ratios on the cage. However, proper control of the cage is required to guide the entirety of the balls with sufficient control forces to the bisecting plane at any time during articulation bending, which symmetrically divides the angle between the axes of the outer joint part and the inner joint part. The reasons for this disadvantageous control in joints according to the prior art will be explained in more detail with reference to the drawings.

Aus der DE 40 42 391 C2 ist ein Gegenbahngelenk in Form eines Scheibengelenks mit beidseitig offenem Gelenkaußenteil bekannt, bei dem das Gelenkaußenteil von einer Glocke mit Anschlusswellenzapfen umfangen ist. Bei diesem Gegenbahngelenk sind zwölf Kugeln und somit zwölf Bahnpaare vorgesehen. Diese hohe Kugelzahl ist nur für Gegenbahngelenke mit kleinem Beugewinkel geeignet. Eine Verwendung eines derartigen Gegenbahngelenks in Seitenwellen beispielsweise ist damit nicht möglich.From the DE 40 42 391 C2 is a Gegenbahngelenk in the form of a disc joint with open on both sides of the outer joint part, in which the outer joint part is surrounded by a bell with connecting shaft journal. In this Gegenbahngelenk twelve balls and thus twelve pairs of tracks are provided. This high number of balls is only suitable for counter-track joints with a small bending angle. A use of such a counter-track joint in side waves, for example, is not possible.

Aus der GB 847569 A ist ein Gegenbahngelenk in Form eines Scheibengelenks bekannt, das sechs Kugeln und somit sechs Bahnpaare aufweist. Hierbei ist das Kriterium, das erste Bahnpaare ersten Bahnpaaren gegenüberliegen und zweite Bahnpaare zweiten Bahnpaaren gegenüberliegen nicht zu verwirklichen.From the GB 847569 A is a Gegenbahngelenk in the form of a disc joint known, which has six balls and thus six pairs of tracks. In this case, the criterion that the first pairs of tracks are opposite to the first pairs of tracks and the second pairs of tracks are opposite to the second pairs of tracks is not feasible.

Die DE 40 42 390 C2 zeigt ein Gegenbahngelenk in Form eines Scheibengelenks mit beidseitig offenem Gelenkaußenteil, bei dem das Gelenkaußenteil in eine Glocke mit einem Anschlusswellenzapfen eingefügt ist, Bei diesem Gelenk sind acht Bahnpaare, die in Umfangsrichtung betrachtet, paarweise angeordnete erste Bahnpaare und paarweise angeordnete zweite Bahnpaare umfassen, vorgesehen. Die Steuerungseigenschaften dieses Gegenbahngelenks sind sehr ungünstig.The DE 40 42 390 C2 shows a counter-track joint in the form of a disc joint with open on both sides outer joint part in which the outer joint part is inserted into a bell with a connection shaft journal, in this joint eight pairs of tracks, viewed in the circumferential direction, pairwise arranged first pairs of tracks and paired second pairs of tracks, provided. The control properties of this counter-track joint are very unfavorable.

Aus der DE 39 25 857 A1 ist ein Gleichlaufdrehgelenk mit sechs Kugeln in untereinander gleichartig ausgebildeten Bahnpaaren bekannt, die sich in Richtung zum Gelenkboden hin öffnen. Aus Montagegründen ist der Gelenkboden daher ein separat gefertigtes am Gelenkaußenteil angesetztes Bauteil.From the DE 39 25 857 A1 is a constant velocity joint with six balls in mutually identically formed pairs of tracks known to open in the direction of the joint bottom. For assembly reasons, the joint floor is therefore a separately manufactured on the outer joint part attached component.

Aus der älteren, nachveröffentlichten DE 102 09 933 A1 ist ein Gegenbahngelenk der vorgenannten Art bekannt, das als Scheibengelenk ausgeführt ist. Das besondere Verhalten der Steuerkräfte im abgebeugten Zustand des Gelenks wird dort nicht betrachtet.From the older, post-published DE 102 09 933 A1 is a counter-track joint of the aforementioned type known, which is designed as a disc joint. The special behavior of the control forces in the bent state of the joint is not considered there.

Aus der DE 1 831 826 U ist ein Gegenbahngelenk mit einer geraden Anzahl von Kugeln bekannt, wobei unterschiedlich orientierte Bahnpaare entlang der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Dort wird davon ausgegangen, dass ein solches Gelenk axialkraftfrei ist. Es wird daher vorgeschlagen, den Käfig mit Spiel zum Gelenkaußenteil anzuordnen.From the DE 1 831 826 U is a Gegenbahngelenk with an even number of balls known, with differently oriented pairs of tracks along the circumferential direction are arranged alternately. There it is assumed that such a joint is free of axial force. It is therefore proposed to arrange the cage with play to the outer joint part.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gelenkwelle der eingangs genannten Art mit einem Gegenbahngelenk mit verbesserten Steuereigenschaften bereitzustellen. Die Lösung hierfür besteht darin, daß in dem genannten Gelenk erste Bahnpaare jeweils ersten Bahnpaaren radial gegenüberliegen und zweite Bahnpaare jeweils zweiten Bahnpaaren radial gegenüberliegen wobei erste Bahnpaare und zweite Bahnpaare über dem Umfang abwechselnd angeordnet sind. Es wird ein Gelenk mit acht gleichmäßig umfangsverteilten Bahnpaaren vorgeschlagen, wobei der Kugelkäfig eine sphärischen Außenfläche hat, die in einer sphärischen Innenfläche des Gelenkaußenteils gehalten ist, wobei die sphärische Innenfläche einen Verlauf in Richtung einer Achse des Gelenkaußenteils hat, wobei die sphärische Innenfläche entlang des Verlaufs beidseits der Mittelebene des Gelenkes einander gegenüberliegende Käfigabstützflächen aufweist. Andere Möglichkeiten liegen in der Auswahl von zwölf oder sechszehn Bahnpaaren. Eine erfindungsgemäße Gelenkwelle mit einem solchen Gelenk zeichnet sich durch eine deutlich verbesserte Haltbarkeit des Gelenks aus, das insbesondere als getriebeseitiges Gelenk in einer aus zwei Festgelenken und einer Zwischenwelle mit integrierter Axialverschiebeeinheit bestehenden Gelenkwelle eingesetzt wird. Dabei wird das Gelenkaußenteil vom Differentialgetriebe angetrieben und das Gelenkinnenteil ist mit der Zwischenwelle verbunden. Die verbesserte Haltbarkeit beruht auf im abgebeugten Zustand dauernd von null verschiedene resultierende Steuerungskräften, die von Bahnpaaren auf jeweils sich gegenüberliegende Kugelpaare ausgeübt werden, so daß insgesamt die Käfigsteuerung wesentlich verbessert wird. Die Begründung für diese verbesserte Steuerungskraftverhältnisse werden anhand der Zeichnungen erläutert.On this basis, it is an object of the present invention to provide a PTO shaft of the aforementioned type with a counter track joint with improved control properties. The solution to this is that in the said joint first pairs of tracks each radially opposite first pair of tracks and second pairs of tracks respectively radially opposite second pairs of tracks wherein first pairs of tracks and second pairs of tracks are arranged alternately over the circumference. It is proposed a joint with eight equally circumferentially distributed track pairs, wherein the ball cage has a spherical outer surface held in a spherical inner surface of the outer joint part, wherein the spherical inner surface has a course in the direction of an axis of the outer joint part, wherein the spherical inner surface along the course on both sides of the median plane of the joint has opposite Käfigabstützflächen. Other options include the choice of twelve or sixteen pairs of tracks. A propeller shaft according to the invention with such a joint is characterized by a significantly improved durability of the joint, which is used in particular as a transmission-side joint in a drive shaft consisting of two fixed joints and an intermediate shaft with integrated axial displacement. The outer joint part is driven by the differential gear and the inner joint part is connected to the intermediate shaft. The improved durability is due to non-zero, non-zero resulting control forces exerted by track pairs on respective opposing pairs of balls so that overall the cage control is substantially improved. The justification for these improved control force relationships will be explained with reference to the drawings.

Eine erfindungsgemäße Gelenkwelle und ein für diese charakteristisches Gelenk im Vergleich mit einem Gelenk nach dem Stand der Technik ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend erläutert.A propeller shaft according to the invention and a joint characteristic of this invention in comparison with a joint according to the prior art is shown in the drawings and will be explained below.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkwelle im Längsteilschnitt; 1 shows a propeller shaft according to the invention in longitudinal section;

2 zeigt ein Gegenbahngelenk nach dem Stand der Technik

  • a) in axialer Ansicht auf die Gelenköffnung,
  • b) in einem Längsschnitt gemäß der Schnittebene A-A,
  • c) in einem Längsschnitt gemäß der Schnittebene B-B;
2 shows a counter-track joint according to the prior art
  • a) in axial view of the joint opening,
  • b) in a longitudinal section according to the sectional plane AA,
  • c) in a longitudinal section according to the sectional plane BB;

3 zeigt ein Gelenk nach 2 unter Darstellung der axialen Kugelkräfte

  • a) im Längsschnitt,
  • b) in Abwicklung des Käfigs;
3 shows a joint 2 showing the axial ball forces
  • a) in longitudinal section,
  • b) in settlement of the cage;

4 zeigt ein gebeugt umlaufendes Gelenk nach 2

  • a) in axialer Ansicht,
  • b) im Längsschnitt,
  • c) in einer Einzelheit mit Käfig und Kugeln,
  • d) in einer Darstellung des Steuerwinkels („control angle”) für zwei gegenüberliegende Kugeln;
4 shows a bent circumferential joint after 2
  • a) in axial view,
  • b) in longitudinal section,
  • c) in a detail with cage and balls,
  • d) in a representation of the control angle for two opposing balls;

5 zeigt ein Gegenbahngelenk einer Gelenkwelle gemäß der Erfindung

  • a) in axialer Ansicht auf die Gelenköffnung,
  • b) in einem Längsschnitt gemäß der Schnittebene A-A,
  • c) in einem Längsschnitt gemäß der Schnittebene B-B;
5 shows a counter-track joint of a propeller shaft according to the invention
  • a) in axial view of the joint opening,
  • b) in a longitudinal section according to the sectional plane AA,
  • c) in a longitudinal section according to the sectional plane BB;

6 zeigt ein Gelenk nach 5 unter Darstellung der axialen Kugelkräfte

  • a) im Längsschnitt,
  • b) in Abwicklung des Käfigs;
6 shows a joint 5 showing the axial ball forces
  • a) in longitudinal section,
  • b) in settlement of the cage;

7 zeigt ein gebeugt umlaufendes Gelenk nach 5

  • a) in axialer Ansicht,
  • b) im Längsschnitt,
  • c) in einer Einzelheit mit Käfig und Kugeln,
  • d) in einer Darstellung des Steuerwinkels („control angle”) für zwei gegenüberliegende Kugeln;
7 shows a bent circumferential joint after 5
  • a) in axial view,
  • b) in longitudinal section,
  • c) in a detail with cage and balls,
  • d) in a representation of the control angle for two opposing balls;

8 zeigt die Lebensdauer von Gegenbahngelenken in Gelenkwellen gemäß der Erfindung im Vergleich mit dem Stand der Technik. 8th shows the life of counter-track joints in propeller shafts according to the invention in comparison with the prior art.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkwelle mit einem als Gegenbahngelenk ausgebildeten ersten Kugelgleichlauffestgelenk 41, einem zweiten Kugelgleichlauffestgelenk 42 und einer Zwischenwelle 43. In die Zwischenwelle ist eine Axialverschiebeeinheit 44 integriert, die im wesentlichen einen Zapfen 45, eine Hülse 46 und drehmomentübertragende Kugeln 47, die von einem Käfig 48 zusammengehalten werden, umfaßt. Das erstgenannte Kugelgleichlauffestgelenk 41 umfaßt ein Gelenkaußenteil 11 mit einem Boden 14 und einem angeformten Zapfen 15; weiterhin ein Gelenkinnenteil 21, das mit dem Zapfen 45 verbunden ist, einen Kugelkäfig 31 sowie drehmomentübertragende Kugeln 36. Das Gelenk und damit die gesamte Gelenkwelle wird vom Zapfen 15 her über das Gelenkaußenteil 11 angetrieben. Der Zapfen 15 wird in ein Differentialgetriebe eingesteckt. Das zweite Kugelgleichlauffestgelenk 42 ist so angeordnet, daß der Abtrieb über einen mit seinem Gelenkaußenteil 49 verbundenen Zapfen 50 erfolgt, der mit einer Radnabe verbunden wird. 1 shows a propeller shaft according to the invention with a designed as a counter-track joint first ball constant velocity fixed joint 41 , a second ball-lock fixed joint 42 and an intermediate shaft 43 , Into the intermediate shaft is an axial displacement unit 44 integrated, which is essentially a pin 45 , a sleeve 46 and torque transmitting balls 47 that by a cage 48 are held together. The first-mentioned ball-lock fixed joint 41 includes an outer joint part 11 with a floor 14 and a molded pin 15 ; furthermore an inner joint part 21 that with the tang 45 connected to a ball cage 31 and torque transmitting balls 36 , The joint and thus the entire propeller shaft is from the pin 15 over the outer joint part 11 driven. The pin 15 is plugged into a differential gear. The second ball lock fixed joint 42 is arranged so that the output via a with its outer joint part 49 connected pins 50 takes place, which is connected to a wheel hub.

Die Darstellungen der 2 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Ein Gelenkaußenteil 11 (nicht erfindungsgemäß) umfaßt einen Innenraum 12 mit einer Öffnung 13 und einem gegenüberliegenden Boden 14. An dem Boden 14 ist ein Anschlußzapfen 15 angeformt. Im Innenraum 12 sitzt ein Gelenkinnenteil 21 mit einer Innenöffnung 22 zum Einstecken eines Wellenzapfens. Zwischen Gelenkaußenteil 11 und Gelenkinnenteil 21 sitzt ein Kugelkäfig 31. Das Gelenk umfaßt erste Außenbahnen 16 1 und erste Innenbahnen 26 1, die sich in einer ersten Richtung R1 voneinander entfernen, die von der Gelenkmitte zur Öffnungsseite des Gelenkaußenteils weist. Das Gelenk umfaßt weiterhin zweite Außenbahnen 16 2 und zweite Innenbahnen 26 2, die sich in einer zweiten Richtung R2 voneinander entfernen, die von der Gelenkmitte ausgesehen zur Zapfenseite des Gelenkaußenteils weist. Erste Außenbahnen 16 1 und erste Innenbahnen 26 1 bilden erste Bahnpaare miteinander zweite Außenbahnen 16 2 und zweite Innenbahnen 26 2 bildet zweite Bahnpaare miteinander. In den aus Innenbahnen und Außenbahnen gebildeten Bahnpaaren sitzen drehmomentübertragende Kugeln 36 1, 36 2. Der Kugelkäfig 31 hat eine sphärische Außenfläche 32, die in einer sphärischen Innenfläche 18 des Gelenkaußenteils gehalten ist. Die Kugeln sind in Fenstern 34 des Käfigs 31 gehalten. In jedem radialen Schnitt durch Kugelbahnen durch das ganze Gelenk liegen sich jeweils erste Bahnpaare 16 1, 26 1 und zweite Bahnpaare 16 2, 26 2 gegenüber, wie es sowohl aus dem Schnitt A-A als auch aus dem Schnitt B-B ersichtlich ist. Auf die Kugeln 36 1 in den ersten Bahnpaaren werden von den Bahnen Kräfte ausgeübt, die in die erste Richtung R1 weisen. Auf die Kugeln 36 2 in den zweiten Bahnpaaren werden von den Bahnen Kräfte ausgeübt, die in die zweite R2 weisen. Dies gilt jeweils für den Fall der Drehmomentübertragung und führt zu einer inneren Belastung des Käfigs. Da sich die Kräfte jedoch paarweise ausgleichen, ist der Käfig insgesamt axialkraftfrei gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 und dem Gelenkinnenteil 21 gehalten. Hierdurch sind die Reibungskräfte zwischen Käfig und Gelenkaußenteil bei gebautem umlaufenden Gelenk gering.The representations of the 2 will be described together below. An outer joint part 11 (Not according to the invention) comprises an interior space 12 with an opening 13 and an opposite ground 14 , At the bottom 14 is a connecting pin 15 formed. In the interior 12 sits an inner joint part 21 with an interior opening 22 for inserting a shaft journal. Between outer joint part 11 and inner joint part 21 sits a ball cage 31 , The joint comprises first outer tracks 16 1 and first inner webs 26 1 , which in a first direction R 1 from each other, which faces from the center of the joint to the opening side of the outer joint part. The joint further comprises second outer panels 16 2 and second inner webs 26 2 , which themselves Remove in a second direction R 2 from each other, which, viewed from the center of the joint facing the journal side of the outer joint part. First outer tracks 16 1 and first inner webs 26 1 form first pairs of tracks with each other second outer tracks 16 2 and second inner webs 26 2 forms second pairs of tracks with each other. In the formed from inner webs and outer webs track pairs sit torque transmitting balls 36 1 , 36 2 . The ball cage 31 has a spherical outer surface 32 in a spherical inner surface 18 the outer joint part is held. The balls are in windows 34 of the cage 31 held. In each radial section through ball tracks through the entire joint are each first pairs of tracks 16 1 , 26 1 and second pairs of trains 16 2 , 26 2 opposite, as can be seen both from the section AA and from the section BB. On the balls 36 1 forces are exerted in the first pairs of tracks, which point in the first direction R 1 . On the balls 36 2 in the second pairs of tracks are exerted by the tracks forces that point into the second R 2 . This applies in each case in the case of torque transmission and leads to an internal load of the cage. However, since the forces balance in pairs, the cage is a total of axial force against the outer joint part 11 and the inner joint part 21 held. As a result, the frictional forces between the cage and outer joint part are low when the revolving joint is built.

In 3 (nicht erfindungsgemäß) sind die von den Bahnpaaren 16 1, 26 1, 16 2, 26 2 auf die Kugeln 36 1, 36 2 ausgeübten Kräfte nochmals für vier Kugeln dargestellt sowie in der Abwicklung des Käfigs 34 die jeweiligen Gegenkräfte auf die Kugeln, die vom Käfig aufzubringen sind. Bei insgesamt sechs Kräften, die jeweils abwechselnd in entgegengesetzte Richtung wirken, ist der Käfig 34 nach außen gegenüber dem Gelenkaußenteil 11 und dem Gelenkinnenteil 21 axialkräftefrei.In 3 (not according to the invention) are those of the web pairs 16 1 , 26 1 , 16 2 , 26 2 on the balls 36 1 , 36 2 applied forces again shown for four balls and in the settlement of the cage 34 the respective opposing forces on the balls to be applied by the cage. With a total of six forces, which act alternately in opposite directions, is the cage 34 outwards relative to the outer joint part 11 and the inner joint part 21 axialkräftefrei.

Die einzelnen Darstellungen der 4 (nicht erfindungsgemäß) werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Ein Gelenk nach 1 ist in abgewinkeltem Zustand dargestellt, wobei zwischen der Achse A11 des Gelenkaußenteils 11 und der Achse A21 des Gelenkinnenteils 21 ein Beugewinkel β eingestellt ist. Der Winkel zwischen den Achsen A11, A21 wird durch die winkelhalbierende Ebene E symmetrisch geteilt. Die Darstellung b) zeigt einen Längsschnitt in der durch die Achsen A11, A21 aufgespannten sogenannten Beugeebene. Die Kugeln sind umlaufend von 1 bis 6 numeriert, wobei die Kugeln 1 und 4 in der Beugeebene liegen. In den Berührpunkten der Kugeln 1 und 4 mit den Kugelbahnen sind jeweils Tangenten an die Kugeln angelegt. Die Tangenten an die Kugel 1 schließen einen Steuerwinkel α1 ein, die Tangenten an die Kugel 4 einen Steuerwinkel α4, der aus Symmetriegründen gleichgroß ist. Von null verschiedene Steuerwinkel („control angle”) sind erforderlich, um bei Abwinklung der Achsen A11, A21 durch die Kugelbahnen Kräfte auf die Kugeln auszuüben, damit diese den Käfig auf die winkelhalbierende Ebene E steuern können. Hierbei ist es zulässig, daß an einzelnen Kugeln die Steuerkräfte zu Null werden, wenn an anderen Kugeln große Steuerkräfte vorliegen. In der Darstellung d) sind für die Kugeln 1 und 4 die genannten Steuerwinkel („control angle”) α1, α4 quantitativ über eine Gelenkumdrehung bei relativ zueinander feststehenden Achsen A11, A21 dargestellt. Aus der Darstellung wird ersichtlich, daß zweimal über dem Umfang, insbesondere bei einem Drehwinkel von 210° und von 330° der Steuerwinkel („control angle”) der Kugeln 1 und 4 gleichzeitig zu Null wird. Damit werden gemäß Darstellung c) auch die Kräfte F1 und F4, die außerhalb dieser Winkelstellungen ein Kräftepaar bilden, das ein Kippmoment erzeugt, zu null. Selbst unter Berücksichtigung der Tatsache, daß zwei weitere Kugelpaare phasenversetzt mit von null verschiedenen Kräftepaaren wirksam sind, ist die Käfigsteuerung hierbei relativ schlecht.The individual representations of the 4 (not according to the invention) are described together below. A joint after 1 is shown in an angled condition, wherein between the axis A 11 of the outer joint part 11 and the axis A 21 of the inner joint part 21 a bending angle β is set. The angle between the axes A 11 , A 21 is symmetrically divided by the bisector E plane. The representation b) shows a longitudinal section in the plane defined by the axes A 11 , A 21 so-called bending plane. The balls are circumferentially numbered from 1 to 6, with the balls 1 and 4 lie in the bending plane. In the points of contact of the balls 1 and 4 with the ball tracks each tangents are applied to the balls. The tangents to the ball 1 include a control angle α 1 , the tangents to the ball 4 a control angle α 4 , which is the same size for reasons of symmetry. Non-zero control angles ("control angle") are required in order to exert forces on the balls when bending the axes A 11 , A 21 through the ball tracks, so that they can control the cage on the bisecting plane E. It is permissible that at individual balls, the control forces to zero, if there are large control forces on other balls. In the illustration d) for the balls 1 and 4, the said control angle α 1 , α 4 are represented quantitatively over one joint rotation with axes A 11 , A 21 fixed relative to each other. From the illustration it is apparent that twice over the circumference, in particular at a rotation angle of 210 ° and 330 °, the control angle ("control angle") of the balls 1 and 4 simultaneously becomes zero. Thus, according to representation c), the forces F 1 and F 4 , which form a pair of forces outside these angular positions, which generates a tilting moment, to zero. Even taking into account the fact that two more ball pairs are out of phase with non-zero pairs of forces, the cage control is relatively poor.

Die Darstellungen der 5 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Ein Gelenkaußenteil 11 umfaßt einen Innenraum 12 mit einer Öffnung 13 und einem gegenüberliegenden Boden 14. An dem Boden 14 ist ein Anschlußzapfen 15 angeformt. Im Innenraum 12 sitzt ein Gelenkinnenteil 21 mit einer Innenöffnung 22 zum Einstecken eines Wellenzapfens. Zwischen Gelenkaußenteil 11 und Gelenkinnenteil 21 sitzt ein Kugelkäfig 31. Das Gelenk umfaßt erste Außenbahnen 16 1 und erste Innenbahnen 26 1, die sich in einer ersten Richtung R1 voneinander entfernen, die von der Gelenkmitte zur Öffnungsseite des Gelenkaußenteils weist. Das Gelenk umfaßt weiterhin zweite Außenbahnen 16 2 und zweite Innenbahnen 26 2, die sich in einer zweiten Richtung R2 voneinander entfernen, die von der Gelenkmitte ausgesehen zur Zapfenseite des Gelenkaußenteils weist. Erste Außenbahnen 16 1 und erste Innenbahnen 26 1 bilden erste Bahnpaare miteinander; zweite Außenbahnen 16 2 und zweite Innenbahnen 26 2 bildet zweite Bahnpaare miteinander. In den aus Innenbahnen und Außenbahnen gebildeten Bahnpaaren sitzen drehmomentübertragende Kugeln 36 1, 36 2. Der Kugelkäfig 31 hat eine sphärische Außenfläche 32, die in einer sphärischen Innenfläche 18 des Gelenkaußenteils gehalten ist. Die Kugeln sind in Fenstern 34 des Käfigs 31 gehalten. In radialen Schnitten durch Kugelbahnen durch das ganze Gelenk liegen jeweils erste Bahnpaare ersten Bahnpaaren gegenüber, wie es aus dem Schnitt B-B ersichtlich ist, oder es liegen jeweils zweite Bahnpaare zweiten Bahnpaaren gegenüber, wie es aus dem Schnitt A-A ersichtlich ist. Auf die Kugeln 36 1 in den ersten Bahnpaaren 16 1, 26 1 werden von den Bahnen Kräfte ausgeübt, die in die erste Richtung R1 weisen. Auf die Kugeln 36 2 in den zweiten Bahnpaaren 16 2, 26 2 werden von den Bahnen Kräfte ausgeübt, die in die zweite R2 weisen. Dies gilt für den Fall der Drehmomentübertragung bei gestrecktem Gelenk und führt zu einer inneren Belastung des Käfigs. Da sich die Kräfte jedoch paarweise ausgleichen, ist der Käfig insgesamt axial kraftfrei im Gelenkaußenteil gehalten. Hierdurch sind die Reibungskräfte zwischen Käfig und Gelenkaußenteil bei gebautem umlaufenden Gelenk gering.The representations of the 5 will be described together below. An outer joint part 11 includes an interior 12 with an opening 13 and an opposite ground 14 , At the bottom 14 is a connecting pin 15 formed. In the interior 12 sits an inner joint part 21 with an interior opening 22 for inserting a shaft journal. Between outer joint part 11 and inner joint part 21 sits a ball cage 31 , The joint comprises first outer tracks 16 1 and first inner webs 26 1 , which in a first direction R 1 from each other, which faces from the center of the joint to the opening side of the outer joint part. The joint further comprises second outer panels 16 2 and second inner webs 26 2 , which move away from each other in a second direction R 2 , which faces from the center of the joint to the journal side of the outer joint part. First outer tracks 16 1 and first inner webs 26 1 form first pairs of tracks with each other; second outer tracks 16 2 and second inner webs 26 2 forms second pairs of tracks with each other. In the formed from inner webs and outer webs track pairs sit torque transmitting balls 36 1 , 36 2 . The ball cage 31 has a spherical outer surface 32 in a spherical inner surface 18 the outer joint part is held. The balls are in windows 34 of the cage 31 held. In radial sections through ball tracks through the entire joint, respective first pairs of tracks lie opposite the first pairs of tracks, as can be seen from the section BB, or there are respectively second pairs of tracks opposite second pairs of tracks, as can be seen from the section AA. On the balls 36 1 in the first pairs of tracks 16 1 , 26 1 forces are exerted by the webs, which point in the first direction R 1 . On the balls 36 2 in the second pairs of tracks 16 2 , 26 2 forces are exerted by the webs, which point into the second R 2 . This applies to the case of torque transmission in the extended joint and leads to internal stress on the cage. However, since the forces balance in pairs, the cage is held axially free of force in the outer joint part. As a result, the frictional forces between the cage and outer joint part are low when the revolving joint is built.

In 6 sind die von den Bahnen auf die Kugeln ausgeübten Kräfte im Schnitt nochmals für vier Kugeln dargestellt sowie in der Abwicklung des Käfigs die jeweiligen Gegenkräfte auf die Kugeln, die vom Käfig aufzubringen sind. Bei insgesamt acht Kräften, die jeweils abwechselnd in entgegengesetzte Richtung wirken, ist der Käfig nach außen kräftefrei.In 6 the forces exerted by the tracks on the balls are again shown in section for four balls and in the development of the cage the respective counter forces on the balls that are applied by the cage. With a total of eight forces, each acting alternately in the opposite direction, the cage is free of forces to the outside.

Die einzelnen Darstellungen der 7 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Ein Gelenk nach 4 ist in abgewinkeltem Zustand dargestellt, wobei zwischen der Achse A11 des Gelenkaußenteils 11 und der Achse A21 des Gelenkinnenteils 21 ein Beugewinkel β eingestellt ist. Der Winkel zwischen den Achsen A11, A21 wird durch die winkelhalbierende Ebene symmetrisch geteilt. Die Darstellung b) zeigt einen Längsschnitt in der durch die Achsen aufgespannten sogenannten Beugeebene. Die Kugeln sind umlaufend von 1 bis 8 numeriert, wobei die Kugeln 1 und 5 in der Beugeebene liegen. In den Berührpunkten der Kugeln 1 und 5 mit den Kugelbahnen sind jeweils Tangenten an die Kugeln angelegt. Die Tangenten an die Kugel 1 schließen einen Steuerwinkel α1 ein, die Tangenten an die Kugel 5 einen Steuerwinkel α5, der aus Symmetriegründen gleichgroß ist. Von null verschiedene Steuerwinkel („control angle”) sind erforderlich, um bei Abwinklung der Achsen A11, A21 durch die Kugelbahnen Kräfte auf die Kugeln auszuüben, damit diese den Käfig auf die winkelhalbierende Ebene E steuern können. Hierbei ist es zulässig, daß an einzelnen Kugeln die Steuerkräfte zu Null werden, wenn an anderen Kugeln große Steuerkräfte vorliegen. In der Darstellung d) sind für die Kugeln 1 und 5 die genannten Steuerwinkel („control angle”) α1, α5 quantitativ über eine Gelenkumdrehung bei relativ zueinander feststehenden Achsen A11, A21 dargestellt. Aus der Darstellung wird ersichtlich, daß für jede der Kugeln 1 und 5 zweimal über dem Umfang, nämlich bei einem Drehwinkel von 30° und von 150° der Steuerwinkel („control angle”) α5 für die Kugel 5 und bei einem Drehwinkel von 210° und 330° der Steuerwinkel („control angle”) α1 für die Kugel 1 zu null wird. Dabei ist jedoch immer der Steuerwinkel („control angle”) der jeweils radial gegenüberliegenden Kugel von null verschieden. Damit bleibt auch das Kräftepaar aus den Kräften F1 und F4, das ein Kippmoment erzeugt, ständig von null verschieden. Aus 7d) ist auch zu erkennen, dass die (für die Kugeln 1 und 5 veranschaulichten) Steuerwinkel („control angle”) mit Ausnahme an den Drehwinkel-Positionen 0° und 180° („rotational angle”) betragsmäßig voneinander verschieden sind. Bei allen Drehwinkeln ist die Käfigsteuerung hierdurch außerordentlich gut.The individual representations of the 7 will be described together below. A joint after 4 is shown in an angled condition, wherein between the axis A 11 of the outer joint part 11 and the axis A 21 of the inner joint part 21 a bending angle β is set. The angle between the axes A 11 , A 21 is symmetrically divided by the bisector plane. The representation b) shows a longitudinal section in the plane defined by the axes so-called bending plane. The balls are circumferentially numbered from 1 to 8, with the balls 1 and 5 lie in the bending plane. In the contact points of the balls 1 and 5 with the ball tracks each tangents are applied to the balls. The tangents to the ball 1 include a control angle α 1 , the tangents to the ball 5 a control angle α 5 , which is the same size for reasons of symmetry. Non-zero control angles ("control angle") are required in order to exert forces on the balls when bending the axes A 11 , A 21 through the ball tracks, so that they can control the cage on the bisecting plane E. It is permissible that at individual balls, the control forces to zero, if there are large control forces on other balls. In the illustration d) for the balls 1 and 5, the said control angle α 1 , α 5 are represented quantitatively over one joint rotation with axes A 11 , A 21 fixed relative to each other. From the illustration it can be seen that for each of the balls 1 and 5 twice over the circumference, namely at a rotational angle of 30 ° and 150 ° of the control angle ("control angle") α 5 for the ball 5 and at a rotation angle of 210 ° and 330 °, the control angle α 1 for the ball 1 becomes zero. However, always the control angle ("control angle") of each radially opposite ball is different from zero. This also leaves the pair of forces from the forces F 1 and F 4 , which generates a tilting moment, constantly different from zero. Out 7d) It can also be seen that the control angles (which are illustrated for the balls 1 and 5) differ in terms of magnitude, with the exception of the rotational angle positions 0 ° and 180 ° ("rotational angle"). At all angles of rotation, the cage control is extremely good.

In 8 ist für jeweils vier Versuche die Lebensdauer einer Gelenkwelle gemäß der Erfindung mit einem Kugelgleichlauffestgelenk mit acht Kugeln in acht Bahnpaaren ins Verhältnis gesetzt zur Lebensdauer einer Gelenkwelle mit einem Kugelgleichlauffestgelenk mit sechs Kugeln in sechs Bahnpaaren. Hierbei haben alle erfindungsgemäßen Gelenkwellen mit Achtkugelgelenken die Sollebensdauer von 100% erreicht, während bei den Gelenkwellen mit Sechskugelgelenken die Lebensdauer jeweils nur weniger als 50% der Sollebensdauer erreicht hat. Die genannten Achtkugelgelenke entsprachen denen gemäß den 5 bis 7, während die genannten Sechskugelgelenke denen gemäß den 2 bis 4 entsprachen.In 8th For each four attempts, the life of a propeller shaft according to the invention with a ball constant velocity joint with eight balls in eight pairs of tracks ratio to the life of a propeller shaft with a ball tracking joint with six balls in six pairs of tracks. Here, all propeller shafts according to the invention with eight-ball joints have reached the Sollebensdauer of 100%, while the drive shafts with hexagonal ball joints the life has reached only less than 50% of Sollebensdauer. The mentioned eight-ball joints corresponded to those according to the 5 to 7 while said hexagonal ball joints according to the 2 to 4 corresponded.

Claims (4)

Gelenkwelle mit zumindest einem Kugelgleichlauffestgelenk in Form eines Gegenbahngelenkes, wobei dieses Gelenk die Merkmale aufweist: ein Gelenkaußenteil (11) mit Außenbahnen (16), ein Gelenkinnenteil (21) mit Innenbahnen (26), drehmomentübertragende Kugeln (36), die in Bahnpaaren aus Außenbahnen und Innenbahnen aufgenommen sind, und einen Kugelkäfig (31) mit Käfigfenstern (34), in denen die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten sind und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbierende Ebene geführt werden, erste Außenbahnen (16 1) bilden mit ersten Innenbahnen (26 1) erste Bahnpaare, deren Bahnen sich in einer ersten axialen Richtung (R1) zur Anschlußseite des Gelenkinnenteils (21) voneinander entfernen und in denen erste Kugeln (36 1) gehalten sind, zweite Außenbahnen (16 2) bilden mit zweiten Innenbahnen (26 2) zweite Bahnpaare, deren Bahnen sich in einer zweiten axialen Richtung (R2) zur Anschlußseite des Gelenkaußenteils (11) voneinander entfernen und in denen zweite Kugeln (36 2) gehalten sind, erste Bahnpaare (16 1, 26 1) liegen jeweils ersten Bahnpaaren (16 1, 26 1) radial gegenüber und zweite Bahnpaare (16 2, 26 2) liegen jeweils zweiten Bahnpaaren (16 2, 26 2) radial gegenüber, wobei in dem genannten Gelenk erste Bahnpaare (16 1, 26 1) und zweite Bahnpaare (16 2, 26 2) über dem Umfang abwechselnd angeordnet sind und in dem genannten Gelenk acht Bahnpaare (16 1, 26 1; 16 2, 26 2) vorgesehen sind, wobei der Kugelkäfig (31) eine sphärische Außenfläche (32) hat, die in einer sphärischen Innenfläche (18) des Gelenkaußenteils (11) gehalten ist, wobei die sphärische Innenfläche (18) einen Verlauf in Richtung einer Achse (A11) des Gelenkaußenteils (11) hat, wobei die sphärische Innenfläche (18) entlang des Verlaufs beidseits der Mittelebene des Gelenkes einander gegenüberliegende Käfigabstützflächen aufweist.Cardan shaft having at least one ball constant velocity fixed joint in the form of a counter track joint, said joint having the features: an outer joint part ( 11 ) with outer tracks ( 16 ), an inner joint part ( 21 ) with inner webs ( 26 ), torque transmitting balls ( 36 ), which are received in pairs of tracks and inner races, and a ball cage ( 31 ) with cage windows ( 34 ), in which the balls are held in a common plane and are guided in articulation on the bisecting plane, first outer tracks ( 16 1 ) form with first inner webs ( 26 1 ) first pairs of tracks whose tracks are in a first axial direction (R 1 ) to the connection side of the inner joint part ( 21 ) and in which first balls ( 36 1 ), second outer tracks ( 16 2 ) form with second inner webs ( 26 2 ) second pairs of tracks whose tracks are in a second axial direction (R 2 ) to the connection side of the outer joint part ( 11 ) and in which second balls ( 36 2 ), first pairs of tracks ( 16 1 , 26 1 ) lie respectively first pairs of tracks ( 16 1 , 26 1 ) radially opposite and second pairs of tracks ( 16 2 , 26 2 ) lie in each case second pairs of tracks ( 16 2 , 26 2 ) radially opposite, wherein in said joint first pairs of tracks ( 16 1 , 26 1 ) and second pairs of tracks ( 16 2 , 26 2 ) are arranged alternately over the circumference and in said joint eight pairs of tracks ( 16 1 , 26 1 ; 16 2 , 26 2 ) are provided, wherein the ball cage ( 31 ) a spherical outer surface ( 32 ), which in a spherical inner surface ( 18 ) of the outer joint part ( 11 ), wherein the spherical inner surface ( 18 ) a course in the direction of an axis (A 11 ) of the outer joint part ( 11 ), wherein the spherical inner surface ( 18 ) along the course on both sides of the median plane of the Has joint opposing Käfigabstützflächen. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (11) des genannten Gelenks auf der Anschlußseite des Gelenkaußenteils einen einstückig angeformten Gelenkboden (14) hat.Drive shaft according to claim 1, characterized in that the outer joint part ( 11 ) of said joint on the connection side of the outer joint part an integrally molded joint bottom ( 14 ) Has. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (21) des genannten Gelenks mit der Zwischenwelle (43) der Gelenkwelle verbunden ist.Drive shaft according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner joint part ( 21 ) of said joint with the intermediate shaft ( 43 ) of the propeller shaft is connected. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Kugelgleichlauffestgelenke und eine Zwischenwelle mit einer integrierten Axialverschiebeeinheit umfaßt.Articulated shaft according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises two constant velocity ball bearings and an intermediate shaft with an integral axial displacement unit.
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