DE19956672C1

DE19956672C1 - Gleichlauffestgelenk mit VL-Bahnen

Info

Publication number: DE19956672C1
Application number: DE19956672A
Authority: DE
Inventors: Peter Bilz; Peter Schwaerzler; Frank Braun; Russell Osborn
Original assignee: GKN Loebro GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2019-11-26
Also published as: FR2801653A1; US6497622B1; JP2001330052A; FR2801653B1

Abstract

Gleichlauffestgelenk mit den folgenden Merkmalen: DOLLAR A ein Gelenkaußenteil bildet einen Ringkörper mit einer ersten Längsachse und weist erste Kugelbahnen auf, DOLLAR A die ersten Kugelbahnen verlaufen parallel zueinander mit Abstand zur ersten Längsachse und bilden mit dieser jeweils erste Kreuzungswinkel, DOLLAR A ein Gelenkinnenteil bildet eine Nabe mit einer zweiten Längsachse und weist zweite Kugelbahnen auf, DOLLAR A die zweiten Kugelbahnen verlaufen parallel zueinander mit Abstand zur zweiten Längsachse und bilden mit dieser jeweils zweite Kreuzungswinkel, DOLLAR A erste Kugelbahnen und zweite Kugelbahnen sind über den Umfang verteilt einander in Paaren zugeordnet; die ersten Kreuzungswinkel und zweiten Kreuzungswinkel von Paaren von Kugelbahnen sind jeweils gleich groß und zu den Längsachsen entgegengesetzt angetragen, DOLLAR A bei zusammenfallenden Lächsachsen bilden die Kreuzungspunkte der Paare von Kugelbahnen eine Gelenkmittelebene, ein ringförmiger Kugelkäfig sitzt zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster auf, in denen drehmomentübertragende Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden, DOLLAR A das Gelenkaußenteil weist zwei zu beiden Seiten von der Gelenkmittelebene liegende Umfangsbereiche auf, die von den ersten Kugelbahnen unterbrochen sind und als innenliegende Führungsflächen mit einer außenliegenden Gegenfläche des Kugelkäfigs gleichzeitig in führendem Kontakt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlauffestgelenk mit den folgen den Merkmalen:
ein Gelenkaußenteil bildet einen Ringkörper mit einer ersten Längsachse und weist erste Kugelbahnen auf;
ein Gelenkinnenteil bildet eine Nabe mit einer zweiten Längs achse und weist zweite Kugelbahnen auf;
erste und zweite Kugelbahnen sind einander in Paaren zugeordnet;
ein ringförmiger Kugelkäfig sitzt zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster auf, in denen drehmomentübertragende Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden.

Die Paare von Kugelbahnen von Festgelenken liegen üblicherweise in Radialebenen und sind so ausgebildet, daß sich die Mittelli nien der ersten Kugelbahnen und der zweiten Kugelbahnen spiegel symmetrisch zueinander verhalten und sich in der Gelenkmittel ebene kreuzen. Tangenten an die Kugelbahnen bilden hierbei zu einander entgegengesetzt gerichtete gleich große Öffnungswinkel mit den jeweiligen Längsachsen der beiden Gelenkbauteile.

Die Herstellung von Kugelbahnen dieser Gestalt, die dabei in der Regel gekrümmt sind und teilweise in Axialrichtung betrachtet noch hinterschnitten sind, ist fertigungstechnisch ungünstig.

Aus der DE 42 28 230 A1 sind bereits Gelenke mit Paaren von Kugelbahnen bekannt, deren Mittellinien mit Abstand unter einem Kreuzungswinkel zu den jeweiligen Mittellinien verlaufen und die sich paarweise kreuzen. Hierbei ist eine axiale Festlegung die ser Gelenke durch den flächigen wechselseitigen Eingriff von Kugelflächen an der Innenfläche des Gelenkaußenteils und auf der äußeren Oberfläche des Kugelkäfigs oder auch von Kugelflächen an der Außenfläche des Gelenkinnenteils und an der inneren Ober fläche des Kugelkäfigs gegeben. Diese Flächenkontakte erzeugen bei gebeugt umlaufendem Gelenk hohe Reibung und damit ungünstig hohe Betriebstemperaturen im Gelenk. Bei Axialbelastung kann es an den miteinander in Kontakt stehenden Flächenteilen zur Selbsthemmung bzw. zur Verkeilung kommen.

Aus der GB 2 318 853 A und der DE 37 39 868 A1 sind Festgelenke der Rzeppa-Bauart bekannt, deren Kugelbahnen in Paaren angeord net sind, deren Mittellinien gemeinsam in Axialebenen liegen. Hierbei ist eine axiale Festlegung der Gelenke durch einen flä chigen wechselseitigen Eingriff von Kugelflächen an der Innen fläche des Gelenkaußenteils und auf der äußeren Oberfläche des Kugelkäfigs und gleichzeitig von Kugelflächen an der Außenfläche des Gelenkinnenteils und an der inneren Oberfläche des Kugelkä figs gegeben. Die erstgenannten dieser Flächen sind dabei von einer Umfangsnut zweigeteilt, so daß Paare von kugeligen Kon taktflächen gebildet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gleich lauffestgelenke zu schaffen, die günstig herzustellen sind und zumindest im Bereich kleiner Beugewinkel für hohe Drehzahlen geeignet sind.

Die Lösung ist durch die Kombination folgender Merkmale gekenn zeichnet:
ein Gelenkaußenteil bildet einen Ringkörper mit einer ersten Längsachse und weist erste Kugelbahnen auf,
die ersten Kugelbahnen verlaufen parallel zueinander mit Abstand zur ersten Längsachse und bilden mit dieser jeweils erste Kreu zungswinkel,
ein Gelenkinnenteil bildet eine Nabe mit einer zweiten Längs achse und weist zweite Kugelbahnen auf,
die zweiten Kugelbahnen verlaufen parallel zueinander mit Ab stand zur zweiten Längsachse und bilden mit dieser jeweils zwei te Kreuzungswinkel,
erste Kugelbahnen und zweite Kugelbahnen sind über den Umfang verteilt einander in Paaren zugeordnet; die ersten Kreuzungs winkel und zweiten Kreuzungswinkel von Paaren von Kugelbahnen sind jeweils gleich groß und zu den Längsachsen entgegengesetzt angetragen,
bei zusammenfallenden Längsachsen bilden die Kreuzungspunkte der Paare von Kugelbahnen eine Gelenkmittelebene,
ein ringförmiger Kugelkäfig sitzt zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster auf, in denen drehmomentübertragende Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden; in einer ersten Variante weist das Gelenkaußenteil zwei voneinander getrennte zu beiden Seiten der Gelenkmittelebene liegende Umfangsbereiche auf, die von den ersten Kugelbahnen unterbrochen sind und als innenliegende Führungsflächen mit einer außenliegenden Gegenfläche des Kugel käfigs gleichzeitig in führendem Kontakt sind; in einer zweiten Variante weist das Gelenkinnenteil zwei voneinander getrennte zu beiden Seiten von der Gelenkmittelebene liegende Umfangsbereiche auf, die von den zweiten Kugelbahnen unterbrochen sind und als außenliegende Führungsflächen mit einer innenliegenden Gegen fläche des Kugelkäfigs gleichzeitig in führendem Kontakt sind. Für beide Varianten gilt, daß die als Führungsflächen dienenden Umfangsbereiche annähernd linienförmig sind.

Der Kugelkäfig bildet grob angenähert einen Mittelabschnitt eines Kugelschalenkörpers von etwa konstanter Wandstärke.

Gelenke dieser Art sind dadurch besonders einfach und kostengün stig herstellbar, daß die Bahnen, insbesondere an den Gelenk außenteilen durch einfache Bearbeitungsvorgänge, bevorzugt durch Räumen, hergestellt werden können. Diese Bahnen können an schließend gehärtet werden. Die gegebenenfalls an den Gelenk außenteilen erforderlichen Hinterschnittflächen, durch die die Führungsflächen gebildet werden, können auch erst nach dem Her stellen und Härten der Kugelbahnen gedreht werden (Hartdrehen). Der Bahnverlauf kann schraubenförmig oder geradlinig sein. Im ersten Fall ist der Kreuzungswinkel auf die Tangenten an die Bahnen zu beziehen.

Durch die Reduzierung der Führungsflächen auf zwei annähernd linienförmige Ringflächen ist die innere Reibung gering und die Einlaufphase läuft beschleunigt ab. Die Wärmeentwicklung bleibt hierbei auch in der Einlaufphase unkritisch. Eine günstige Kon taktpaarung stellt sich früh ein; hieraus ergibt sich ein guter Wirkungsgrad.

Besonders günstig ist es, wenn in der ersten Variante das Ge lenkaußenteil und in der zweiten Variante das Gelenkinnenteil gegenüber einer entsprechenden Gegenfläche des Kugelkäfigs dau ernd Spiel aufweist. Hierdurch werden die Kräfte am Kugelkäfig reduziert. Auf diese Weise läßt sich die Wärmeentwicklung noch besser beherrschen und ein höherer Wirkungsgrad sicherstellen. Es ist jedoch grundsätzlich nicht ausgeschlossen, Führungsflä chen für den Käfig zugleich am Gelenkaußenteil und am Gelenkin nenteil vorzusehen.

Nach der ersten ersten Variante ist also das Gelenkaußenteil mit innenliegenden Führungsflächen versehen. Gemäß vorstehendem ist hierbei vorzugsweise die Außenfläche des Gelenkinnenteils gegen über der inneren Oberfläche des Kugelkäfigs mit Spiel ausge führt. Diese Außenfläche des Gelenkinnenteils kann beispiels weise durch eine kleinere Kugelfläche mit mittlerer zylindri scher Überdrehung gebildet werden. Vorteilhaft ist hierbei der relativ große wirksame Durchmesser der Führungsflächen, durch den die Flächenpressung niedrig gehalten wird.

Es sind in den Unteransprüchen einige Umsetzungsbeispiele für die Gestaltung der Führungsflächen am Gelenkaußenteil und der entsprechenden Gegenflächen genannt, auf die hiermit Bezug ge nommen wird. Abweichend von den genannten Beispielen können auch beide miteinander in Kontakt tretenden Flächen von der Kugel fläche abweichen.

Nach der zweiten Variante sind die Führungsflächen außenliegend am Gelenkinnenteil und die entsprechenden Gegenflächen innen am Kugelkäfig ausgebildet. Wiederum ist es hierbei nach dem vor stehenden günstig, wenn die Innenfläche des Gelenkaußenteils gegenüber der äußeren Oberfläche des Kugelkäfigs Spiel aufweist und hierbei vorzugsweise rein zylindrisch ist, da dies ferti gungstechnisch besonders einfach ist. Hiermit kann in günstiger Weise auf hinterschnittene Flächen am Gelenkaußenteil verzichtet werden, wodurch sich die Herstellung vereinfacht.

Auch für diese Ausführung der Führungsflächen und der entspre chenden Gegenflächen sind Beispiele in den Unteransprüchen ge nannt, auf die ebenfalls Bezug genommen wird. Auch hier gilt, daß abweichend von den genannten Beispielen auch beide mitein ander in Kontakt tretenden Flächen von der Kugelfläche abweichen können.

Aufgrund des vorgesehenen Spiels des Kugelkäfigs gegenüber dem jeweils zweiten der Gelenkbauteile wird die Funktion auch dann nicht beeinträchtigt, wenn bei Gelenkbeugung aufgrund der Form der Führungsflächen ein Versatz oder eine Verlagerung des Kugel käfigs gegenüber dem Gelenkmittelpunkt erzwungen wird. Dies ist immer dann der Fall, wenn die gleitenden Oberflächen am Käfig nicht als reine - bezogen auf den Gelenkmittelpunkt - zentrische Kugelflächen ausgebildet sind.

Gelenke der erfindungsgemäßen Art können insbesondere unter Nutzung vorhandener Vorrichtungen, die üblicherweise für VL-Verschiebegelenke benutzt werden, günstig hergestellt werden. Bei kleineren bis mittleren Beugewinkeln sind sie funktions sicher auch bei hohen Drehzahlen. Sie sind damit als Festgelenke in ungelenkten Fahrzeughinterachsen bestens geeignet, wo sie in Kombination mit bekannten VL-Gelenken in den Gelenkwellen einge setzt werden können. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß sie axial äußerst kurz bauen. Dem steht nicht entgegen, daß das grundsätzlich ringförmige Gelenkaußenteil auch mit einem einstückig angeformten Boden ausgeführt werden kann. Aufgrund der Tatsache, daß die Kugeln ausschließlich über die Kreuzungs winkel der Bahnen gesteuert werden und der Kugelkäfig somit keine aktive Steuerfunktion hat, ist es möglich, die Kugeln in den Kugelbahnen radial spielfrei zu verbauen, d. h. mit Pressung der Kugeln in den Bahnpaaren. Hierdurch läuft das Gelenk ge räuscharm.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den bei gefügten Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand dieser beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein gattungsgemäßes Gelenk mit ringförmigem Außenteil, wie es ähnlich aus dem Stand der Tech nik bekannt ist,

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt;

Fig. 2 zeigt ein gattungsgemäßes Gelenk mit ringförmigem Außenteil und angeformtem Boden, wie es ähnlich aus dem Stand der Technik bekannt ist,

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemä ßes Gelenk in einer ersten Ausführung;

Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemä ßes Gelenk in einer zweiten Ausführung;

Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemä ßes Gelenk in einer dritten Ausführung;

Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemä ßes Gelenk in einer vierten Ausführung;

Fig. 7 bis 18 zeigen Konturen von miteinander in Kontakt be findlichen Innen- und Außenflächen.

In Fig. 1, zu der die Einzelfiguren a und b nachstehend gemein sam beschrieben werden, ist ein gattungsgemäßes Gleichlaufdreh gelenk gezeigt, das ein ringförmiges Gelenkaußenteil 11 ₁ mit innenliegenden ersten Kugelbahnen 12 aufweist, die gegenüber der Längsachse L₁₁ des Gelenkaußenteils 11 einen Kreuzungswinkel aufweisen und die geradlinig verlaufen. Von den Kugelbahnen 12 weisen jeweils erste Kugelbahnen 12 ₁ über dem Umfang gesehen einen ersten Kreuzungswinkel und zweite Kugelbahnen 12 ₂ einen gleich großen entgegengesetzten Kreuzungswinkel zur Längsachse L₁₁auf. Das Gelenk weist weiterhin ein nabenförmiges Gelenkin nenteil 13 auf, das außenliegende über den Umfang verteilte zweite Kugelbahnen 14 hat. Die Kugelbahnen 14 weisen gegenüber der mit der Längsachse L₁₁ zusammenfallenden Längsachse L₁₃ des Gelenkinnenteils 13 einen Kreuzungswinkel auf und verlaufen geradlinig. Jeweils erste Kugelbahnen 14 ₁ über dem Umfang be trachtet haben hierbei einen ersten Kreuzungswinkel und jeweils zweite Kugelbahnen 14 ₂ einen gleich großen entgegengesetzten Kreuzungswinkel gegenüber der Längsachse L₁₃.

Die ersten Kugelbahnen 12 und die zweiten Kugelbahnen 14 sind über den Umfang verteilt einander in Paaren zugeordnet, wobei jeweils die Kreuzungswinkel gegenüber ihrer jeweiligen Längs achse in den einzelnen Paaren 12 ₁/14 ₁, 12 ₂/14 ₂ gleich groß und entgegengesetzt zur jeweiligen Längsachse angetragen sind. Hier mit wird die Steuerfunktion der Kugelbahnen für die jeweils von Bahnpaaren aufgenommenen Kugeln 15 sichergestellt, die sich jeweils mit ihrem Mittelpunkt im Kreuzungspunkt der Mittellinien der Bahnpaare befinden. Die Kugeln 15 werden in Käfigfenstern 16 eines ringförmigen kugelschalenabschnittförmigen Kugelkäfigs 17 in einer gemeinsamen Ebene gehalten. Wie im Längsschnitt erkenn bar ist, hat der Kugelkäfig 17 eine äußere sphärische Oberfläche 19 und eine innere sphärische Oberfläche 20. Die äußere Ober fläche 19 greift in die formgleiche Innenfläche 21 des Gelenk außenteils 11 flächig ein. Die innere Oberfläche 20 des Käfigs weist dagegen Spiel gegenüber der Außenfläche 24 des Gelenkin nenteils 13 auf, die aus einem Kugelabschnitt mit einer zylin drischen Überdrehung besteht.

In Fig. 2, zu der die Einzelfiguren a und b nachstehend gemein sam beschrieben werden, ist ein gattungsgemäßes Gleichlaufdreh gelenk gezeigt, das ein ringförmiges Gelenkaußenteil 11 ₂mit einem angeformten Bodenteil 18 und mit innenliegenden ersten Kugelbahnen 12 aufweist, die gegenüber der Längsachse L₁₁ des Gelenkaußenteils einen Kreuzungswinkel aufweisen und die gerad linig verlaufen und die erkennbar mit Abstand zum Bodenteil 18 auslaufen. Von den Kugelbahnen 12 weisen jeweils erste Kugelbah nen 12 ₁ über dem Umfang gesehen einen ersten Kreuzungswinkel und zweite Kugelbahnen 12 ₂ einen gleich großen entgegengesetzten Kreuzungswinkel zur Längsachse L₁₁ auf. Das Gelenk weist weiter hin ein nabenförmiges Gelenkinnenteil 13 auf, das außenliegende über den Umfang verteilte zweite Kugelbahnen 14 hat. Die Kugel bahnen 14 weisen gegenüber der mit der Längsachse L₁₁ zusammen fallenden Längsachse L₁₃ des Gelenkinnenteils 13 einen Kreuzungs winkel auf und verlaufen geradlinig. Jeweils erste Kugelbahnen 14 ₁ über dem Umfang betrachtet haben hierbei einen ersten Kreu zungswinkel und jeweils zweite Kugelbahnen 14 ₂ einen gleich großen entgegengesetzten Kreuzungswinkel gegenüber der Längs achse L₁₃.

Die ersten Kugelbahnen 12 und die zweiten Kugelbahnen 14 sind über den Umfang verteilt einander in Paaren zugeordnet, wobei jeweils die Kreuzungswinkel gegenüber ihrer jeweiligen Längs achse in den einzelnen Paaren 12 ₁/14 ₁, 12 ₂/14 ₂ gleich groß und entgegengesetzt zur jeweiligen Längsachse angetragen sind. Hier mit wird die Steuerfunktion der Kugelbahnen für die jeweils von Bahnpaaren aufgenommenen Kugeln 15 sichergestellt, die sich jeweils mit ihrem Mittelpunkt im Kreuzungspunkt der Mittellinien der Bahnpaare befinden. Die Kugeln 15 werden in Käfigfenstern 16 eines ringförmigen kugelschalenabschnittförmigen Kugelkäfigs 17 in einer gemeinsamen Ebene gehalten. Wie im Längsschnitt erkenn bar ist, hat der Kugelkäfig eine äußere sphärische Oberfläche 19 und eine innere sphärische Oberfläche 20. Die äußere Oberfläche 19 greift in die formgleiche Innenfläche 21 des Gelenkaußenteils 11 flächig ein. Die innere Oberfläche 20 des Käfigs weist da gegen Spiel gegenüber der Außenfläche 24 des Gelenkinnenteils 13 auf, die aus einem Kugelabschnitt mit einer zylindrischen Über drehung besteht.

In Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ge lenk gezeigt, wobei Gelenkaußenteil 11 ₃, Gelenkinnenteil 13 ₃und Kugelkäfig 17 ₃ in einer Ebene zwischen den Kugelbahnen geschnit ten sind. Die äußere Oberfläche 19 ₃ des Kugelkäfigs 17 ₃ ist rein sphärisch, d. h. kugelig mit konzentrisch im Gelenkmittelpunkt liegenden Krümmungsmittelpunkt. Dagegen setzt sich die Innen fläche 21 ₃ des Gelenkaußenteils 11 ₃ im Längsschnitt aus zwei symmetrischen Konusabschnitten zusammen, die von einer mitt leren Fläche beliebiger Ausformung mit Abstand zur Oberfläche 19 ₃ des Kugelkäfigs 17 ₃verbunden werden. Hierdurch entstehen zwei angenähert linienförmige Ringflächen am Gelenkaußenteil 11 ₃, die als Führungsflächen 25 ₁, 25 ₂ für den Kugelkäfig 17 ₃ wirksam sind. Bei Gelenkbeugung bleiben die Führungsflächen 25 ₁, 25 ₂ in der Lage unverändert, wenn der Kugelkäfig 17 ₃ sich auf eine winkel halbierende Stellung zwischen den zueinander abgewinkelten Ge lenkteilen Gelenkaußenteil/Gelenkinnenteil einstellt. Die innere Oberfläche 20 ₃ des Kugelkäfigs 17 ₃ ist ebenfalls kugelig mit konzentrisch im Gelenkmittelpunkt liegenden Krümmungsmittel punkt, jedoch hier ohne Funktion. Die Außenfläche 24 ₃ des Gelen kinnenteils 13 ₃ setzt sich aus einer mittleren Zylinderfläche mit Abstand zur inneren Oberfläche 20 ₃ und zwei gekrümmten Flä chenabschnitten beliebiger Formgebung mit Abstand zur Innen fläche 20 ₃ des Kugelkäfigs 17 ₃ zusammen.

In Fig. 4 ist ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ge lenk gezeigt, wobei Gelenkaußenteil 11 ₄, Gelenkinnenteil 13 ₄ und Kugelkäfig 17 ₄ in einer Ebene zwischen den Kugelbahnen geschnit ten sind. Die äußere Oberfläche 19 ₄ des Kugelkäfigs 17 ₄ ist eine stetig gekrümmte Fläche, die symmetrisch zur Mittelebene ver läuft. Die Krümmung ist derart, daß sie in Längshalbschnitt zwei Berührpunkte mit einem einbeschriebenen Kreis bildet. Die äußere Oberfläche 19 ₄ des Kugelkäfigs ist eine reine Kugelabschnitts fläche und bildet somit im Längsschnitt einen derartigen ein beschriebenen Kreis. Hierdurch entstehen zwei angenähert linien förmige Ringflächen am Gelenkaußenteil 11 ₄, die als Führungs flächen 25 ₁, 25 ₂ für den Kugelkäfig 17 ₄ wirksam sind.

Bei Gelenkbeugung wandern die Führungsflächen 25 ₁, 25 ₂ in ihrer Lage, wenn der Kugelkäfig 17 ₄ sich auf eine winkelhalbierende Stellung zwischen den zueinander abgewinkelten Gelenkteilen Gelenkaußenteil/Gelenkinnenteil einstellt. Die innere Oberfläche 20 ₄ des Kugelkäfigs 17 ₄ ist kugelig mit konzentrisch im Gelenk mittelpunkt liegenden Krümmungsmittelpunkt, jedoch hier ohne Funktion. Die Außenfläche 24 ₄ des Gelenkinnenteils 13 ₄ setzt sich aus einer mittleren Zylinderfläche mit Abstand zur inneren Ober fläche 20 ₄ und zwei gekrümmten Flächenabschnitten beliebiger Formgebung mit Abstand zur inneren Oberfläche 20 ₄ des Kugelkäfigs 17 ₄ zusammen.

In Fig. 5 ist ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ge lenk gezeigt, wobei das Gelenkaußenteil 11 ₅, das Gelenkinnenteil 13 ₅ und der Kugelkäfig 17 ₅ im Bereich zwischen zwei Kugelbahnen geschnitten sind. Der Käfig 17 ₅ hat eine kugelige äußere Ober fläche 19 ₅, deren Mittelpunkt konzentrisch im Gelenkmittelpunkt liegt, die jedoch ohne weitere Funktion ist. Das Gelenkaußenteil 11 ₅ hat eine rein zylindrische Innenfläche 22, die Spiel gegen über der kugeligen äußeren Oberfläche 19 ₅ des Kugelkäfigs 17 ₅ aufweist und keinerlei Führungsfunktion für den Käfig übernehmen kann. Die innere Oberfläche 20 ₅ des Kugelkäfigs 17 ₅ ist eine stetig gekrümmte Fläche, die symmetrisch zur Mittelebene ver läuft. Die Krümmung ist derart, daß sie im Längshalbschnitt zwei Berührpunkte mit einem einbeschriebenen Kreis bildet. Das Gelen kinnenteil 13 ₅ hat eine Außenfläche 23 ₅, die aus zwei kugelig gekrümmten Flächenabschnitten mit einer mittleren zylindrischen Überdrehung besteht, wie durch die gestrichelte Fortsetzung der Kugelform angedeutet ist. Hierdurch bilden sich zwei angenähert linienförmige Ringflächen im Bereich der gekrümmten Flächen abschnitten am Gelenkinnenteil 13 ₅, die als Führungsflächen 27 ₁, 27 ₂ für den Kugelkäfig 17 ₅ wirksam sind und die bei Abbeugung des Gelenkes, bei der sich der Kugelkäfig auf die winkelhalbierende Ebene zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil einstellt, in ihrer Lage am Gelenkinnenteil unverändert bleiben.

In Fig. 6 ist ein Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ge lenk gezeigt, wobei das Gelenkaußenteil 11 ₆, das Gelenkinnenteil 13 ₆ und der Kugelkäfig 17 ₆ im Bereich zwischen zwei Kugelbahnen geschnitten sind. Der Käfig 17 ₆ hat eine kugelige äußere Ober fläche 19 ₆, deren Mittelpunkt konzentrisch im Gelenkmittelpunkt liegt, die jedoch ohne weitere Funktion ist. Das Gelenkaußenteil 11 ₆ hat eine rein zylindrische Innenfläche 22, die Spiel gegen über der kugeligen äußeren Oberfläche 19 ₆ aufweist und keinerlei Führungsfunktion für den Käfig übernehmen kann. Die innere Ober fläche 20 ₆ des Kugelkäfigs hat eine reine Innenkugelfläche. Das Gelenkinnenteil 13 ₆ hat eine Außenfläche 23 ₆, die im Längsschnitt Teil einer Kurve zweiter oder höherer Ordnung ist, wobei die Krümmung derart ist, daß sie im Längsschnitt zwei Berührpunkte mit einem umschriebenen Kreis bildet. Hierdurch bilden sich zwei angenähert linienförmige Ringflächen am Gelenkinnenteil 13 ₆, die als Führungsflächen 27 ₁, 27 ₂ für den Kugelkäfig 17 ₆ wirksam sind und die bei Abbeugung des Gelenkes, bei der sich der Käfig auf die winkelhalbierende Ebene zwischen Gelenkaußenteil und Gelen kinnenteil einstellt, in ihrer Lage am Gelenkinnenteil geringfü gig auswandern.

In den Fig. 7 bis 18 sind jeweils zwei Flächenkonturen im Längsschnitt gezeigt, die entlang zweier Umfangsflächenbereiche in Kontakt miteinander sind. Gemäß der Bezifferung in der je weils linken Bildhälfte kann es sich um die Außenfläche 19 des Kugelkäfigs (konvex) und um die Innenfläche 21 des Gelenkaußen teils (konkav) handeln, die einen Führungsbereich 25 miteinander bilden. Gemäß der Bezifferung in der jeweils rechten Bildhälfte kann es sich um die Außenfläche 23 des Gelenkinnenteils (konvex) und um die Innenfläche 20 des Kugelkäfigs (konkav) handeln, die einen Führungsbereich 27 miteinander bilden. Die Flächenform ist im einzelnen wie folgt:

Fig. 7
außen: Doppelkonus
innen: Kugelabschnitt

Fig. 8
außen: Doppelkonus mit Mittelzylinder
innen: Kugelabschnitt

Fig. 9
außen: Multikonus (4-fach) mit Mittelzylinder
innen: Kugelabschnitt

Fig. 10
außen: Multikonus (6-fach) mit Mittelzylinder
innen: Kugelabschnitt

Fig. 11
außen: Rotationsfläche aus gotischem Bogen (2 Kreis abschnitte mit Mittelpunkt offset)
innen: Kugelabschnitt

Fig. 12
außen: Rotationsfläche aus gotischem Bogen (2 Kreis abschnitte mit Mittelpunkt offset) mit zylindrisch ab geschnittener Spitze
innen: Kugelabschnitt

Fig. 13
außen: Rotationsfläche aus mittlerem Kreisbogen mit kleinem Radius mit tangential anschließenden Konen
innen: Kugelabschnitt

Fig. 14
außen: Rotationsfläche aus mittlerem Kreisbogen mit kleinem Radius mit tangential anschließenden Gegenkreisbögen
innen: Kugelabschnitt

Fig. 15
außen: Rotationsfläche aus Kurve 2. Ordnung (Parabel)
innen: Kugelabschnitt

Fig. 16
außen: Rotationsfläche aus Kurve 4. Ordnung
innen: Kugelabschnitt

Fig. 17
außen: Rotationsfläche aus Hyperbel
innen: Kugelabschnitt

Fig. 18
außen: Rotationsfläche aus Ellipsenabschnitt
innen: Kugelabschnitt

Claims

1. Gleichlauffestgelenk mit den folgenden Merkmalen:
ein Gelenkaußenteil (11) bildet einen Ringkörper mit einer ersten Längsachse (L₁₁) und weist erste Kugelbahnen (12) auf,
die ersten Kugelbahnen (12) verlaufen parallel zueinander mit Abstand zur ersten Längsachse (L₁₁) und bilden mit die ser jeweils erste Kreuzungswinkel,
ein Gelenkinnenteil (13) bildet eine Nabe mit einer zweiten Längsachse (L₁₃) und weist zweite Kugelbahnen (14) auf,
die zweiten Kugelbahnen (14) verlaufen parallel zueinander mit Abstand zur zweiten Längsachse (L₁₃) und bilden mit dieser jeweils zweite Kreuzungswinkel,
erste Kugelbahnen (12) und zweite Kugelbahnen (14) sind über den Umfang verteilt einander in Paaren zugeordnet; die ersten Kreuzungswinkel und zweiten Kreuzungswinkel von Paaren von Kugelbahnen (12, 14) sind jeweils gleich groß und zu den Längsachsen (L₁₁, L₁₃) entgegengesetzt angetragen, bei zusammenfallenden Längsachsen (L₁₁, L₁₃) bilden die Kreu zungspunkte der Paare von Kugelbahnen (12, 14) eine Gelenk mittelebene, ein ringförmiger Kugelkäfig (17) sitzt zwi schen Gelenkaußenteil (11) und Gelenkinnenteil (13) ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster (16) auf, in denen drehmomentübertragende Kugeln (15) in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden,
das Gelenkaußenteil (11) weist zwei voneinander getrennte zu beiden Seiten der Gelenkmittelebene liegende Umfangs bereiche auf, die von den ersten Kugelbahnen (12) unter brochen sind und als innenliegende Führungsflächen (25) mit einer außenliegenden Gegenfläche (19) des Kugelkäfigs (17) gleichzeitig in führendem Kontakt sind, wobei die als Füh rungsflächen (25) dienenden Umfangsbereiche annähernd li nienförmig sind.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (13) gegenüber einer innenliegenden Gegenfläche (20) des Kugelkäfigs (17) dauernd Spiel auf weist.

3. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (17) grob angenähert einen Mittel abschnitt eines Kugelschalenkörpers von etwa konstanter Wandstärke bildet.

4. Gelenk nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (19) des Kugelkäfigs (17) kugelig ist und die Innenfläche (21 ₃) des Gelenkaußenteils (11) im Längsschnitt aus zwei Radien mit axial versetzten Mittel punkten zusammengesetzt ist, deren Radien größer sind als der Krümmungsradius der äußeren Oberfläche (19) des Käfigs (17).

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (19) des Kugelkäfigs (17) kugelig ist und die Innenfläche (21 ₃) des Gelenkaußenteils aus zwei Konusflächen mit einer dazwischenliegenden Zylinderfläche zusammengesetzt ist.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (21 ₄) des Gelenkaußenteils (11) innen kugelig ist und die äußere Oberfläche (19 ₄) des Kugelkäfigs (17) im Längsschnitt durch eine Kurve zweiter oder höherer Ordnung erzeugt ist.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (24) des Gelenkinnenteils (13) durch eine Kugelfläche mit mittlerer zylindrischer Überdrehung gebildet wird.

8. Gleichlauffestgelenk mit den folgenden Merkmalen:
ein Gelenkaußenteil (11) bildet einen Ringkörper mit einer ersten Längsachse (L₁₁) und weist erste Kugelbahnen (12) auf,
die ersten Kugelbahnen (12) verlaufen parallel zueinander mit Abstand zur ersten Längsachse (L₁₁) und bilden mit die ser jeweils erste Kreuzungswinkel,
ein Gelenkinnenteil (13) bildet eine Nabe mit einer zweiten Längsachse (L₁₃) und weist zweite Kugelbahnen (14) auf,
die zweiten Kugelbahnen (14) verlaufen parallel zueinander mit Abstand zur zweiten Längsachse (L₁₃) und bilden mit dieser jeweils zweite Kreuzungswinkel,
erste Kugelbahnen (12) und zweite Kugelbahnen (14) sind über den Umfang verteilt einander in Paaren zugeordnet; die ersten Kreuzungswinkel und zweiten Kreuzungswinkel von Paaren von Kugelbahnen (12, 14) sind jeweils gleich groß und zu den Längsachsen (L₁₁, L₁₃) entgegengesetzt angetragen, bei zusammenfallenden Längsachsen (L₁₁, L₁₃) bilden die Kreu zungspunkte der Paare von Kugelbahnen (12, 14) eine Gelenk mittelebene, ein ringförmiger Kugelkäfig (17) sitzt zwi schen Gelenkaußenteil (11) und Gelenkinnenteil (13) ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster (16) auf, in denen drehmomentübertragende Kugeln (15) in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden,
das Gelenkinnenteil (13) weist zwei voneinander getrennte zu beiden Seiten der Gelenkmittelebene liegende Umfangs bereiche auf, die von den zweiten Kugelbahnen (14) unter brochen sind und als außenliegende Führungsflächen (27) mit einer innenliegenden Gegenfläche (20) des Kugelkäfigs (17) gleichzeitig in führendem Kontakt sind, wobei die als Füh rungsflächen (27) dienenden Umfangsbereiche annähernd li nienförmig sind.

9. Gelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (11) gegenüber einer außenliegenden Gegenfläche (19) des Kugelkäfigs (17) dauernd Spiel auf weist.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (17) grob angenähert einen Mittel abschnitt eines Kugelschalenkörpers von etwa konstanter Wandstärke bildet.

11. Gelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (23 ₅) des Gelenkinnenteils (13 ₅) aus einer Kugelfläche mit einer mittigen zylindrischen Über drehung besteht und die innere Oberfläche des Kugelkäfigs im Längsschnitt durch einen Polygonzug gebildet wird.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (20 ₆) des Kugelkäfigs (17) kuge lig ist und die Außenfläche (23 ₆) des Gelenkinnenteils (13 ₆) im Längsschnitt durch eine Kurve zweiter oder höherer Ordnung gebildet wird.

13. Gelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (22) des Gelenkaußenteils (11) rein zylindrisch ist.

14. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kreuzungswinkel und die zweiten Kreuzungs winkel in jedem der Gelenkbauteile (11, 13) über dem Umfang jeweils abwechselnd zu den Längsachsen angetragen sind.

15. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungswinkel zwischen 11 und 15° groß sind.