DE3820449A1

DE3820449A1 - Gleichlaufverschiebegelenk mit anschlaegen

Info

Publication number: DE3820449A1
Application number: DE3820449A
Authority: DE
Inventors: Peter Schwaerzler
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1989-12-21
Also published as: ES2014118A6; BR8902924A

Description

Die Erfindung betrifft ein axial verschiebliches Gleichlaufdrehgelenk mit sich im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil jeweils gegenüberliegenden gekreuzten Kugelbahnen und einem Kugelkäfig zur Steuerung der Kugeln auf die winkelhalbierende Ebene bei Gelenkbeugung, bei dem das Gelenkaußenteil einseitig durch einen einstückig oder unlösbar angesetzten Boden im Verhältnis zur Größe des Kugelkäfigs und des Gelenkinnenteils geschlossen ist und das axiale Anschläge zur Begrenzung des axialen Verschiebeweges zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil in beiden Richtungen aufweist und bei dem die Durchgangsöffnung des Käfigs zur koaxialen Montage größer ist als der des Gelenkinnenteils und ein innerer Anschlag gegen ein Einschieben des Gelenkinnenteils in das durch den Boden geschlossene Gelenkaußenteil zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil gebildet ist und ein äußerer Anschlag gegen ein Herausziehen des Gelenkinnenteils aus dem Gelenkaußenteil zwischen dem Kugelkäfig und einem lösbar am Gelenkaußenteil befestigten Ringkörper gebildet ist.

Ein Gelenk der genannten Art ist aus der DE-OS 30 40 842 bekannt. Hierin ist ein einseitig geschlossenes Gleichlaufdrehgelenk dargestellt, das aufgrund der Durchmesserverhältnisse von Käfig und Gelenkinneteil axial montiert werden kann. Ein Anschlag gegen Verlängern des Gelenkes wird durch eine anschließend aufgebrachte Blechkappe dargestellt, die eine radiale Fläche aufweist, gegen die der Käfig mit einer ebenfalls radialen Fläche bei gestrecktem Gelenk anschlägt. Diese flächenhafte Berührung geht bei Gelenkbeugung in eine Punktberührung über, wobei die Form der Anschlagflächen zudem einen Einfluß auf die mögliche Verlängerung des Gelenks in Abhängigkeit vom Beugewinkel haben.

Aus der DE-OS 28 01 114 ist ein ähnlichen Gelenk bekannt, das ebenfalls bei einseitig geschlossenem Gelenkaußenteil aufgrund der Größenverhältnisse von Käfig und Gelenkinnenteil eine axiale Montage zuläßt. Hierbei wird der axiale Anschlag gegen eine Verlängerung des Gelenkes jedoch zwischen einer nach der Montage aufzubringenden Blechkappe und dem zum Achszapfen hin verlängerten Gelenkinnenteil dargestellt. Obwohl hierbei sowohl am Gelenkinnenteil als auch an der Blechkappe die den Anschlag bildenden Flächen rotationssymmetrisch aufgebildet sind, geht auch bei diesem Gelenk bei Gelenkbeugung der Flächenkontakt zwischen den Anschlagflächen verloren, wobei die Anlage in einen kurzen axialen Linienkontakt übergeht. Hierdurch kann die leichtbauende Blechkappe verformt werden, im übrigen entsteht auch hier bei sich ändernden Beugewinkeln ein Einfluß auf die mögliche Verlängerung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk der eingangs genannten Art, d.h. in Monoblockbauweise oder mit angeschweißtem Boden des Gelenkaußenteils so weiterzubilden, daß bein unverändert einfacher Gelenkmontage ein verbesserter axialer Gelenkanschlag insbesondere gegen die Verlängerung des Gelenks möglich wird. Die Lösung hierfür besteht darin, daß für den äußeren Anschlag an einem der beiden beteiligten Bauteile (Käfig, Ringkörper) eine kugelige Anschlagfläche vorgesehen ist, die mit einer rotationssymmetrischen Fläche am jeweils anderen der beteiligten Bauteile (Ringkörper, Käfig) bei bis zum Anschlag verlängertem Gelenk zumindest entlang einer Umfangslinie in Kontakt steht.

Hiermit ist eine Ausgestaltung des Anschlags gegeben, die unabhängig von der Gelenkbeugung am ganzen Umfang und damit exakt wirksam wird, ohne das einseitige Belastungen auf den Ringkörper, so daß dieser leicht insbesondere als Blechkappe gebaut werden kann. Weiterhin ist die Veränderung der Gelenkbeugung möglich, ohne daß ein axiales Nachgeben oder Verkürzen der am Anschlag liegenden Gelenkstellung hierdurch bewirkt wird.

Die am Kontakt beteiligten Flächen können nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung beide kugelig sein, so daß bei jeder Gelenkbeugung eine winkelige Anlage gegeben ist. Derartige gekrümmt flächige Anschläge sind günstig, da sie unter Berücksichtigung der Fettfüllung des Gelenkes sehr weich wirksam werden.

Nach zwei anderen Ausgestaltungsmöglichkeiten ist jeweils eine der Flächen kugelig und die andere so rotationssymmetrisch, das sie als innenliegende Fläche mit ihrem größten Durchmesser oder als außenliegende Fläche mit ihrem kleinsten Durchmesser an oder in der Kugel anliegt, so daß auch hier eine über den Umfang gleichmäßige Belastung am Anschlag wirksam wird. Bei jeweils nur geringfügig von der Kugelform sich entfernendem Flächenverlauf wird hierbei in günstiger Weise ein Schmierkeil gebildet, so daß auch hier der Anschlag relativ weich einsetzt und trotz verringertem Anlagebereich Schäden nicht zu befürchten sind.

Als bevorzugte Form der jeweils nicht kugeligen Gegenfläche ist eine Tonnenform vorzusehen, die bei am Anschlag liegendem Gelenk im Längsschnitt Krümmungsradien hat, deren Mittelpunkte auf einem Krümmungsradius der Kugel liegen.

Durch die hiermit definierte Bauweise ist es möglich, das insbesondere bereits mit einer Gelenkwelle vormontierte Gelenkinnenteil axial in den Kugelkäfig einzusetzen und bei gegeneinander axial aus der Mittelstellung verschobener Position die Kugeln einzufügen und diese Einheit insgesamt in das Gelenkaußenteil einzuschieben. Hiernach wird das Gelenkaußenteil mit dem als Anschlag dienenden Ringkörper verbunden. Der Ringkörper kann dabei jeweils vor einer Montage der Gelenkwelle mit dem Gelenkinnenteil auf erstere lose aufgeschoben werden.

Der Ringkörper kann als Blechkappe ausgebildet sein, die auf das Gelenkaußenteil aufgepreßt oder aufgewalzt wird. In gleicher Weise ist auch eine Verbindung über eine Verschraubung möglich, wobei der Ringkörper auch als massives Formteil oder Drehteil ausgestaltet sein kann. Bevorzugt weist er eine äußere Nut zur Aufnahme einer Faltenbalgbefestigung auf.

Der die entgegengesetzte Axialverschiebung im Sinne eines Verkürzens des Gelenkes begrenzende Anschlag kann entweder unmittelbar zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Boden des Gelenkaußenteils oder zwischen dem Gelenkinnenteil und einem in das Gelenkaußenteil eingesetzten elastisch nachgiebigen Anschlagkörper gebildet werden. Die Anschlagflächen können eben als Ring- oder Kreisflächen ausgebildet sein oder tonnenförmige oder kugelige Flächen bilden. Eine hohe Belastbarkeit dieser Anschläge durch großflächige Anlage und damit verbundene geringe Flächenpressung erleichtert die axiale Montage einer Gelenkwelle bei fertigmontiertem Gelenk. Um eine Montage und Demontage einer Gelenkwelle bei beidseitig fest montierten Gelenken zu ermöglichem, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung im Boden des Gelenkaußenteils eine Innenöffnung vorgesehen, die ein Durchschieben der Gelenkwelle ohne das gegen den Anschlag anliegende Gelenkinnenteil zuläßt.

Von jeweils zwei zusammenwirkenden Anschlagflächen ist bevorzugt zumindest jeweils eine reibungs- und/oder geräuschmindernd z.B. mit Kunststoffmaterial beschichtet.

Zur sicheren Führung in der Mittellage und zur Begrenzung des Beugewinkels kann der Käfig außen in an sich bekannter Weise einen kugeligen Mittelabschnitt und daran tangential anschließende Konusflächen aufweisen, von denen die äußere dann in die Anschlagfläche übergeht. Es ist jedoch auch möglich, den Gelenkbeugewinkel durch die Bemessung der Innenöffnung im Ringkörper zu beschränken, die dann mit der Gelenkwelle zusammenwirkt und einen Anschlag bildet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung lassen sich aus den Zeichnungen erkennen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellen und nachfolgend beschrieben sind.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk im Längsschnitt (Bild 3),

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer zweiten Ausführung im Halbschnitt mit geänderter Faltenbalgbefestigung (Bild 1),

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer dritten Ausführung mit geändertem Axialanschlag (Bild 2) .

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Gelenk gezeigt, dessen Gelenkaußenteil 1 einseitig durch einen einstückig angeformten Boden 2 verschlossen ist. An diesen schließt sich ein Wellenzapfen 3 an. Die Öffnung des Gelenkaußenteils ist durch einen als aufgepreßte Blechkappe ausgebildeten Ringkörper 3 zum Teil verschlossen, an dem Ausprägungen 4 zum Eintritt der Kugeln 5 und zur Versteifung vorgesehen sind. Die Kugeln 5 werden in Bahnen 6 des Gelenkaußenteils und in Bahnen 7 des Gelenkinnenteils 8 geführt, die sich in der Abwicklung betrachtet kreuzen. Die Kugeln sind relativ zueinander durch den Kugelkäfig 9 in einer Ebene gehalten. Das Gelenkinnenteil 8 ist über eine Feinverzahnung 10 drehfest mit einer Gelenkwelle 11 verbunden, wobei ein in eine Nut 12 eingreifender Sprengring 13 zur axialen Sicherung dient. Ein Faltenbalg 14 dichtet das Gelenk in bekannter Weise ab und ist mit üblichen Befestigungsmitteln 15, 16 auf dem Gelenkaußenteil 1 und der Gelenkwelle 11 festgelegt. Im Boden 2 des Gelenkaußenteils ist eine kreisrunde Anschlagfläche 17 angesenkt, die mit einer ringförmigen Anschlagfläche 18 am Gelenkaußenteil bei Verkürzung des Gelenks zusammenwirkt. Eine kugelige Anschlagfläche 19 am Käfig wirkt demgegenüber mit einer innenkugeligen Fläche 20 am Ringkörper 3 gegen ein Verlängern des Gelenkes zusammen. Um ein ungehindertes axialen Durchschieben in beiden Richtungen zu ermöglichen, ist der Innendurchmesser des Kugelkäfigs D _iK größer als der größte Außendurchmesser der Kugelnabe D _aN. Der Kugelkäfig weist in seinem mittleren Bereich über den Winkel _m eine kugelige Außenfläche mit dem Krümmungsradius R _M um den Käfigmittelpunkt 0 auf. Daran anschließend ist die Außenfläche zu beiden Seiten tangential konisch. Der rechte Konus wird durch die kugelige Anschlagfläche 19 abgeschnitten, deren Krümmungsradius R _A um den Krümmungsmittelpunkt A=0 ist; die innere kugelige Anschlagfläche 20 hat einen gleichgroßen Krümmungsradius R _A, dessen Mittelpunkt M ₂ entsprechend der Gelenkstellung gegenüber A verschoben ist.

In Fig. 2 sind die entsprechenden Einzelheiten mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Der Ringkörper 3 ist hierbei in der Weise abgewandelt, daß er eine äußere Ringnut 21 zur Festigung des Faltenbalges 14 aufweist. Während die innenkugelige Anschlagfläche 20 den gleichen Krümmungsradius R _A wie vorher aufweist, ist der Krümmungsradius der tonnenförmigen Anschlagfläche 19 am Kugelkäfig auf den Wert R _B verkleinert, wobei der jeweilige Krümmungsmittelpunkt B außerachsig liegt und in Richtung zur Anschlagfläche hin vom Gelenkmittelpunkt aus so versetzt ist, daß er bei verlängertem Gelenk auf dem Radius R _A liegt.

Fig. 3 stimmt in der Darstellung rechts von der durch die Kugel vorgegebenen Gelenkmittelebene mit der Darstellung in Fig. 2 überein. Dagegen ist im Gelenkaußenteil 1 ein Boden 22 unlösbar eingesetzt, der als Widerlager für einen elastischen Anschlagkörper 23 mit einer ringförmigen Innenöffnung 24 bildet. Am Anschlagkörper 23 ist eine innenkugelige Anschlagfläche 25 ausgebildet, die mit einer kugeligen Anschlagfläche 26 am Gelenkinnenteil zusammenwirkt. Der Innendurchmesser D _iA des Anschlagkörpers ist kleiner als der Außendurchmesser D _aW der mit dem Gelenkinnenteil 26 zu verbindenden Gelenkwelle 11, so daß ein teilweises Durchschieben bis zum Anschlag am Boden 22 des Gelenkaußenteils möglich ist.

Bezugszeichenliste

1 Gelenkaußenteil
2 Boden
3 Ringkörper
4 Ausprägung
5 Kugel
6 Kugelbahn
7 Kugelbahn
8 Gelenkinnenteil
9 Kugelkäfig
10 Feinverzahnung
11 Gelenkwelle
12 Ringnut
13 Sprengring
14 Faltenbalg
15 Spannband
16 Spannband
17 Anschlagfläche (rund)
18 Anschlagfläche (ringförmig)
19 Anschlagfläche (kugelig)
20 Anschlagfläche (kugelig)
21 Ringnut
22 Boden
23 Anschlagkörper
24 Innenöffnung
25 Anschlagfläche (kugelig)
26 Anschlagfläche (kugelig)

Claims

1. Axial verschiebliches Gleichlaufdrehgelenk mit sich im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil jeweils gegen überliegenden gekreuzten Kugelbahnen und einem Kugel käfig zur Steuerung der Kugeln auf die winkelhalbie rende Ebene bei Gelenkbeugung, bei dem das Gelenkaußenteil einseitig durch einen einstückig oder unlösbar angesetzten Boden im Verhältnis zur Größe des Kugel käfigs und des Gelenkinnenteils geschlossen ist und das axiale Anschläge zur Begrenzung des axialen Ver schiebeweges zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnen teil in beiden Richtungen aufweist, und bei dem die Durchgangsöffnung des Käfigs zur koaxialen Montage größer ist als der des Gelenkinnenteils und ein inne rer Anschlag gegen ein Einschieben des Gelenkinnen teils in das durch den Boden geschlossene Gelenkaußenteil zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenk außenteil gebildet ist und ein äußerer Anschlag gegen ein Herausziehen des Gelenkinnenteils aus dem Ge lenkaußenteil zwischen dem Kugelkäfig und einem lösbar am Gelenkaußenteil befestigten Ringkörper gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für den äußeren Anschlag an einem der beiden be teiligten Bauteile (Käfig, Ringkörper) eine kugelige Anschlagfläche vorgesehen ist, die mit einer rota tionssymmetrischen Fläche am jeweils anderen der be teiligten Bauteile (Ringkörper, Käfig) bei bis zum Anschlag verlängertem Gelenk zumindest entlang einer Umfangslinie in Kontakt steht.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen an beiden der beteiligten Bauteile kugelig sind.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Fläche innen am Ringkörper vorgesehen ist und die Fläche am Käfig von der Kontaktlinie am größten Durchmesser ausgehend sich innerhalb der kugeligen Fläche liegend axial nach außen fortsetzt.

4. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Fläche außen am Käfig vorgesehen ist und die Fläche am Ringkörper von der Kontaktlinie am kleinsten Durchmesser ausgehend sich außerhalb der kugeligen Fläche liegend axial nach innen fortsetzt.

5. Gelenk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei bis zum Anschlag verlängertem Gelenk die Krümmungsmittelpukte der nicht kugeligen rotations symmetrischen Fläche in jeden Längsschnitt auf dem ggfs. verlängertem Kugelradius liegen.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringkörper kugelige Ausnehmungen für den Ein tritt der drehmomentübertragenden Kugeln vorgesehen sind, die erst bei bis zum äußersten Anschlag ver längertem und stärkstmöglich gebeugtem Gelenk mit den Kugeln in Kontakt treten.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper für den äußeren Anschlag durch eine auf das Gelenkaußenteil aufgesetzte, insbesondere auf gepreßte oder aufgewalzte Blechkappe gebildet wird.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper für den zweiten Anschlag durch ein angeschraubtes Dreh- oder Formteil gebildet wird.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Gelenkbeugung der Ringkörper eine Durchgangsöffnung mit gegenüber einer mit dem Gelenkinnenteil verbundenen Gelenkwelle wirksamen kleinen Durchgangsöffnung aufweist.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper eine äußere Ringnut zur Aufnahme eines Faltenbalges aufweist.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Anschlag unmittelbar zwischen dem Ge lenkinnenteil und einer Fläche des Bodens im Gelenk außenteil gebildet ist.

13. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Anschlag zwischen dem Gelenkinnenteil und einem elastisch in den Boden des Gelenkaußenteils eingesetzten Anschlagkörper gebildet wird.

14. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen des inneren Anschlags eben und kreis- und/oder ringförmig sind.

15. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen des inneren Anschlags außen am Gelenkinnenteil und innen am Boden des Gelenkaußen teils kugelig sind und ihre Mittelpunkte auf der jeweiligen Körperachse ligen und bei bis zum inneren Anschlag verkürztem Gelenk zusammenfallen.

16. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Gelenkaußenteils eine Durchgangsöff nung zum Durchstecken einer mit dem Gelenkinnenteil verbindbaren Gelenkwelle hat.