DE4031819C1 - Synchronous drive joint in vehicle - incorporates system of curved grooves accommodating balls transferring torque - Google Patents
Synchronous drive joint in vehicle - incorporates system of curved grooves accommodating balls transferring torqueInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gleichlauffestgelenk mit einem
hohlen Außenteil, in dessen Innenfläche in Meridianebenen
bezüglich der Außenteillängsachse erste und zweite sich
mit einer bestimmten Folge auf dem Umfang abwechselnde
Außenlaufrillen angebracht sind, mit einem im Hohlraum des
Außenteils angeordneten, eine kugelige Außenfläche auf
weisenden Innenteil, in dessen Außenfläche in Meridian
ebenen bezüglich der Innenteillängsachse erste und zweite
Innenlaufrillen angebracht sind, die jeweils den ersten
oder zweiten Außenlaufrillen gegenüberliegen und mit
diesen jeweils zu einer der beiden Öffnungsseiten hin
maulförmig ausgebildet sind und gemeinsam jeweils eine
Kugel zur Drehmomentübertragung aufnehmen, die radial in
Fenstern eines zwischen Außenfläche des Innenteiles und
der Innenfläche des Außenteiles angeordneten Käfigs ge
führt sind, wobei der Bahngrund der ersten Außenlaufrillen
und der der ersten Innenlaufrillen von einer Öffnungsseite
ausgehend und der Bahngrund der zweiten Außenlaufrillen
und zweiten Innenlaufrillen von der gegenüberliegenden
Öffnungsseite ausgehend hinterschnittfrei ausgebildet sind.
Aus der US-PS 31 33 431 ist ein Gelenk mit abwechselnd zu
den beiden Öffnungsseiten hinterschnittfrei gestalteten
Bahnen für die Kugeln, die der Drehmomentübertragung
dienen, bekannt, welches als Verschiebegelenk konstruiert
ist.
Die Bahnen verlaufen für ein Gelenk mit Käfig gerade und
für ein käfigloses Gelenk zusätzlich zu dem schrägen Ver
lauf in der meridianen Ebene in einer dazu rechtwinkeligen
Ebene gekrümmt. Nur bei der Ausbildung mit geraden Bahnen
ist eine Hinterschnittfreiheit des Bahnverlaufs gegeben.
Das Konstruktionsprinzip erlaubt jedoch nur kleine Beuge
winkel und kleine Verschiebewege, um eine Montage zu er
möglichen bzw. ein Auseinanderfallen der Bauteile zu ver
hindern.
Aus der GB-PS 8 47 569 ist ein Festgelenk mit in meridi
aner Ebene verlaufenden Bahnen für die der Drehmomentüber
tragung dienenden Kugeln bekannt, bei denen die Bahnen mit
einem Radius verlaufen, wobei die Radien des Bahngrundes
zweier sich in entgegengesetzter Richtung öffnender Bahn
paare zum Gelenkmittelpunkt versetzt sind. Ferner ist ein
als Hohlkugelschale gebildeter Käfig zur Führung der
Kugeln vorhanden. Käfig, Außenteil und Innenteil des Ge
lenkes sind mit konzentrischen Kugelflächen zur gegen
seitigen Führung versehen. Die Kugelbahnen und die Führ
ungsbahn für den Käfig im Außenteil sind hinterschnitten
und lassen sich daher nicht einfach durch Präzisionsum
fornung herstellen.
Bei den vorgenannten Konstuktionsprinzipien sollen die auf
den Käfig einwirkenden Kräfte durch die abwechselnde Öff
nung der Bahnen für die Kugeln ausgeglichen sein. Dies
trifft jedoch nicht für alle Betriebszustände zu, da die
Anlage der Kugeln in den Bahnen über den Beugewinkelbe
reich sich verändert und dabei sich auch eine Richtungs
änderung der Beaufschlagung des Käfigs ergibt. Der Käfig
ist in einer instabilen Lage. Bei Gelenken mit geradem
Bahnverlauf in den meridianen Ebenen ergibt sich ein wei
terer Nachteil insofern, als zu einem Bahnende hin die
Bahntiefe, die für die Drehmomentübertragungskapazität
maßgebend ist, sich stark verringert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Gelenk vorzu
schlagen, daß als Festgelenk für große Beugewinkel geeig
net ist, das auch bei großen Abwinklungen eine hohe Dreh
momentübertagungskapazität aufweist und spanlos durch
Präzisionsumformung bezüglich Außenteil und Innenteil
herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Käfig eine Hohlkugelfläche aufweist, mit der er konzen
trisch zur kugeligen Außenfläche des Innenteils angeordnet
ist und eine kugelige Außenfläche aufweist, mit der er
konzentrisch zur kugeligen Innenfläche des Außenteiles
angeordnet ist, welche von der Summe der Flächen der Stege
zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfol
genden Außenlaufrillen gebildet ist und die in erste und
zweite Teilinnenflächen geteilt ist, von denen die ersten
Teilinnenflächen von der Öffnungsseite des Außenteils, von
der die ersten Außenlaufrillen hinterschnittfrei ver
laufen, und von denen die zweiten Teilinnenflächen von der
Öffnungsseite des Außenteils, von der die zweiten Außen
laufrillen hinterschnittfrei verlaufen, jeweils ausgehend
ebenfalls hinterschnittfrei verlaufen.
Die Ausbildung der Innenfläche des Außenteiles, welche der
kugeligen Außenfläche des Käfigs gegenüberliegt als Teil
flächen mit wechselweise hinterschnittfreiem Verlauf von
einer der Seiten des Außenteils, ermöglicht auch bei
großem Beugewinkel eine große Bahntiefe und damit Um
schlingung der drehmomentübertragenden Kugeln. Eine span
lose Herstellung des Gelenkaußenteiles von den beiden
Öffnungsseiten her wird hierdurch ermöglicht, wobei
gleichzeitig die Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers
ebenfalls ohne Nachbearbeitung erstellt werden kann.
Mit der an den Enden der Bahnen erzielten größeren Bahn
tiefe ist eine erhöhte Drehmomentkapazität bei großem
Beugewinkel verbunden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für eine ab
wechselnde Anordnung von ersten und zweiten Außenlaufril
len über den Umfang des Außenteiles vorgesehen, die da
zwischen liegenden Stege in erste und zweite Teilinnen
flächen zu teilen. Dabei sind die ersten Teilinnenflächen
an die ersten und die zweiten Teilinnenflächen an die
zweiten Außenlaufrillen unmittelbar anschließend angeord
net.
Für Gleichlauffestgelenke mit einer Hintereinanderanord
nung von ersten und zweiten Außenlaufrillen auf dem Umfang
in einer Gruppenfolge von mindestens jeweils zwei ersten
und zwei zweiten Außenlaufrillen ist vorgeschlagen, die
zwischen den ersten Außenlaufrillen vorhandenen Stege als
erste Teilinnenflächen und die zwischen den zweiten Außen
laufrillen vorhandenen Stege als zweite Teilinnenflächen
auszubilden sowie die zwischen einer ersten und einer
zweiten Außenlaufrille vorhandenen Stege in erste und
zweite Teilinnenflächen aufzuteilen, wobei die ersten
Teilinnenflächen an die ersten und die zweiten Teilinnen
flächen an die zweiten Außenlaufrillen unmittelbar an
schließen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gleichlauffest
gelenk in gestreckter Lage,
Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt nur durch das
Außenteil des Gleichlauffestgelenkes und
Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2.
Das in Fig. 1 dargestellte Gleichlauffestgelenk 1 ist für
große Beugewinkel gedacht. Es besteht im wesentlichen aus
dem Außenteil 2, welches als Einzelteil in den Fig. 2
und 3 dargestellt ist, dem Innenteil 9, dem zwischen
Außenteil 2 und Innenteil 9 angeordneten Käfig 14 sowie
den vom Käfig 14 gehaltenen Kugeln 13 zur Drehmomentüber
tragung zwischen Außenteil 2 und Innenteil 9. Die Längs
achse der Gelenkbauteile ist mit 5 bezeichnet. In der in
Fig. 1 dargestellten gestreckten Lage des Gleichlauffest
gelenkes 1 stimmen die Achsen sämtlicher Bauteile überein.
Die Drehmomentübertragung zwischen dem Außenteil 2 und dem
Innenteil 9 erfolgt über die Kugeln 13, die mit Außenlauf
rillen 6,7 des Außenteils 2 und diesen gegenüberliegenden
Innenlaufrillen 10, 11 des Innenteiles 9 in Eingriff sind.
Es sind zwei Arten von Laufrillen vorgesehen. So weist das
Außenteil 2 erste Außenlaufrillen 6 auf, denen erste
Innenlaufrillen 10 des Innenteils 9 gegenüberliegen. Die
ersten Außenlaufrillen 6 und ersten Innenlaufrillen 10
bilden eine maulförmige Öffnung, deren größter Querschnitt
zur ersten Öffnungsseite 3, die von der Stirnfläche des
Außenteiles 2 gebildet wird, hin gerichtet ist.
Die ersten Außenlaufrillen 6 und Innenlaufrillen 10 ver
laufen von der ersten Öffnungsseite 3 ausgehend hinter
schnittfrei. Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß die ersten
Außenlaufrillen 6 paarweise angeordnet sind. Gleiches gilt
auch für die zweiten Außenlaufrillen 7 und den diesen
gegenüberliegenden zweiten Innenlaufrillen 11 des Innen
teils 9. Diese sind ausgehend von der zweiten Öffnungs
seite 4 des Außenteils 2 ausgehend hinterschnittfrei ge
staltet. Die jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung
aufeinander folgenden Außenlaufrillen 6, 7 befindlichen
Stege sind mit 23 bezeichnet. Die nach innen gerichteten
Flächen der Stege 23 sind als erste und zweite Teilinnen
flächen 24, 25 gestaltet. Diese Teilinnenflächen 24, 25
umschließen die kugelige Außenfläche 21 des Käfigs 14 und
bilden die Innenfläche 8 des Außenteils 2. Bei der nach
den Fig. 2 und 3 vorgesehenen Gruppenfolge von jeweils
zwei ersten Außenlaufrillen 6 und zweiten Außenlaufrillen
7 sind auch entsprechend erste und zweite Teilinnenflächen
24, 25 vorhanden, die einen hinterschnittfreien Verlauf von
einer Ausgangsbasis aufweisen, die der der unmittelbar
benachbarten Außenlaufrillen 6 bzw. 7 entspricht. So sind
zwischen den beiden eine erste Gruppe bildenden Außenlauf
rillen 8, die unmittelbar benachbart sind, Teilinnen
flächen 24 vorgesehen, die sich über die gesamte Breite
der Stege 23 erstrecken, während die zwischen einer ersten
Außenlaufrille 6 und einer zweiten Außenlaufrille 7 be
stehende Innenfläche eines Steges 23 in zwei Teil
innenflächen geteilt ist, wobei die erste Teilinnenfläche
24 der ersten Außenlaufrille 6 unmittelbar benachbart ist
und die zweite Teilinnenfläche 25 der zweiten Außenlauf
rille 7 unmittelbar benachbart ist. Hierdurch ist eine
Herstellung in der Weise möglich, daß in dem aus einem
Ring bestehenden Rohling, der in einem Halter aufgenommen
ist, von den beiden Öffnungsseiten 3, 4 her Werkzeuge
eingebracht werden können, von denen jeweils das eine die
Kontur der ersten Außenlaufrillen 6 und der ersten Teil
innenflächen 24 und das zweite Werkzeug die Kontur der
zweiten Außenlaufrillen 7 und zweiten Teilinnenflächen 25
umfaßt. Dies ist möglich, weil die ersten Außenlaufrillen
6 und ersten Teilinnenflächen 24 von einer Öffnungsseite,
nämlich der Öffnungsseite 3 des Außenteiles 2 her und
die zweiten Außenlaufrillen 7 und die zweiten Teilinnen
flächen 25 von der anderen Öffnungsseite 4 des Außenteiles
2 her hinterschnittfrei gestaltet sind. Totzdem ist, wie
insbesondere aus Fig. 2 erkennbar, zu beiden Öffnungs
seiten 3, 4 hin eine Umschließung des Käfigs 14 erreicht.
Der Käfig 14 ist mit seiner kugeligen Außenfläche 21 mit
Spiel zu der aus den Teilinnenflächen 24, 25 gebildeten
Hohlkugelfläche 8 des Außenteiles 2 angeordnet. Die
Zentrierung des Käfigs 14 erfolgt ausschließlich über die
Kugeln 13.
Um auch bei großen Beugewinkeln eine gute Abstützung der
Kugeln 13 zu gewährleisten, ist der Käfig 14 mit von
seiner Außenfläche 12 radial vorstehenden Nasen 22 ver
sehen. Die Nasen 22 sind im Bereich der Käfigfenster 17
angeordnet. Die Käfigfenster 17 erlauben eine Ein
stellung der Kugeln 13 bei Abwinklung in Umfangsrichtung
des Käfigs 14. Bei großer Beugung zu der Öffnungsseite
hin, von der eine Außenlaufrille 6 oder 7 ausgeht, liegt
die Kugel 13 radial außen an der beaufschlagten
Fensterfläche 18 an, während sie in ihrer inneren
Position, d. h. zu der anderen Öffnungsseite hin radial
innen an der Fensterfläche 18 in Anlage ist. Auch die
gegenüberliegende Fensterfläche 19 ist mit einer Nase 22
versehen, um bei allen Beugungsverhältnissen ein
Einklemmen der Kugeln 13 zu vermeiden.
Für den Fall, daß die ersten Außenlaufrillen 6 und zweiten
Außenlaufrillen 7 und die entsprechenden Innenlaufrillen
10, 11 nicht, wie in Fig. 3 dargestellt, in einer Grup
penfolge angeordnet sind, sondern sich auf dem Umfang
abwechseln, d. h. auf eine erste Außenlaufrille 2 folgt
eine zweite Außenlaufrille 7, dann wieder eine erste
Außenlaufrille 6 und so fort, sind die Stege 23 zwischen
einer ersten Außenlaufrille 6 und der darauf folgenden
zweiten Außenlaufrille 7 in zwei Teilinnenflächen 24, 25
geteilt, so wie es auch im Zusammenhang mit der Gestaltung
der Steginnenflächen bezüglich der Fig. 3 zwischen den
aneinanderangrenzenden ersten Außenlaufrillen 6 und
zweiten Außenlaufrillen 7 zweier benachbarter Gruppen von
Außenlaufrillen 6, 7 beschrieben wurde.
Zur Montage eines solchen Gelenkes kann, je nachdem, wie
groß der konstruktive Beugewinkel ist, bezüglich der
Montage des Innenteils 9 zum Käfig 14 entweder eine Quer
einfädelung erfolgen, was jedoch erforderlich macht, daß
mindestens eines der Fenster 17 im Umfangrichtung eine
Erstreckung aufweist, die mindestens der Breite des Innen
teiles 9 entspricht oder aber der Käfig geteilt sein. Für
Gelenke jedoch, die große Beugewinkel und hohe Drehmomente
übertragen sollen, kann eine Montage dadurch erreicht
werden, daß das Außenteil 2 geteilt wird. Hierzu ist, wie
aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, eine Teilung durch
Sprengen möglich. Im Bereich zweier einander gegenüber
liegender Stege 23 ist dazu jeweils eine axiale, d. h.
parallel zur Achse 5 verlaufende Bohrung 27, vorgesehen.
Ferner sind die Stege 23 von den Teilinnenflächen 24 oder
25 ausgehend mit Einkerbungen 28 versehen. Das Außenteil 2
wird zunächst mit allen konstruktiven Merkmalen ein
schließlich Härtung auf Endmaß hergestellt. Nach der
Fertigstellung erfolgt ein radiales Aufbringen von Druck,
wobei das Außenteil 2 in zwei einzelne Ringsegmente 2a und
2b an den Sprengstellen 26 zerbricht. Bei der Montage
können dann die Kugeln 13, nachdem der Käfig 14 mit seiner
Hohlkugelfläche 20 auf das Innenteil 9 geschoben ist, von
außen in die Fenster 17 eingeschoben werden. Anschließend
werden die beiden Ringsegmente 2a und 2b des Außenteiles 2
radial aufgebracht und die Baueinheit mit der Außenfläche
29 des Außenteiles 2 in eine Bohrung 32 einer Glocke 31
eingeschoben. Die Glocke 31 stützt das Außenteil 2 in
radialer Richtung. Zur Erzielung einer drehfesten
Verbindung sind in einer der Stirnflächen, welche die
Öffnungsseite 3 oder 4 bilden, Ausnehmungen 30
eingebracht. Nach dem Einschieben der Baueinheit wird die
Wandung 33 der Glocke 31 so verformt, daß sie eine
Stirnfläche, die die Öffnungsseite 4 bildet, übergreift
und Material in den Bereich der Ausnehmungen 30 eindringt.
Hierdurch wird die drehfeste Verbindung erzielt. Die
Glocke 31 weist einen Zapfen 34 zum drehfesten Anschluß an
ein treibendes oder anzutreibendes Maschinenteil auf. In
der Bohrung 36 des Innenteils 9 ist eine Welle 35 einge
schoben. Hierzu sind Welle 35 und Bohrung 36 mit einer
Keilverzahnung versehen.
Claims (3)
1. Gleichlauffestgelenk mit einem hohlen Außenteil, in
dessen Innenfläche in Meridianebenen bezüglich der
Außenteillängsachse erste und zweite sich mit einer
bestimmten Folge auf dem Umfang abwechselnde Außen
laufrillen angebracht sind, mit einem im Hohlraum des
Außenteils angeordneten, eine kugelige Außenfläche
aufweisenden Innenteil, in dessen Außenfläche in Meri
dianebenen bezüglich der Innenteillängsachse erste und
zweite Innenlaufrillen angebracht sind, die jeweils
den ersten oder zweiten Außenlaufrillen gegenüber
liegen und mit diesen jeweils zu einer der beiden
Öffnungsseiten hin maulförmig ausgebildet sind und
gemeinsam jeweils eine Kugel zur Drehmomentübertragung
aufnehmen, die radial in Fenstern eines zwischen
Außenfläche des Innenteiles und der Innenfläche des
Außenteiles angeordneten Käfigs geführt sind, wobei
der Bahngrund der ersten Außenlaufrillen und der der
ersten Innenlaufrillen von einer Öffnungsseite aus
gehend und der Bahngrund der zweiten Außenlaufrillen
und zweiten Innenlaufrillen von der gegenüberliegenden
Öffnungsseite ausgehend hinterschnittfrei ausgebildet
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (14) eine Hohlkugelfläche (20) aufweist,
mit der er konzentrisch zur kugeligen Außenfläche (12)
des Innenteils (9) angeordnet ist und eine kugelige
Außenfläche (21) aufweist, mit der er konzentrisch zur
kugeligen Innenfläche (8) des Außenteiles (2) angeord
net ist, welche von der Summe der Flächen der Stege
(23) zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung aufein
anderfolgenden Außenlaufrillen (6, 7) gebildet ist und
die in erste und zweite Teilinnenflächen (24, 25) ge
teilt ist, von denen die ersten Teilinnenflächen (24)
von der Öffnungsseite (3) des Außenteils (2), von der
die ersten Außenlaufrillen (6) hinterschnittfrei ver
laufen, und von denen die zweiten Teilinnenflächen
(25) von der Öffnungsseite (4) des Außenteils (2), von
der die zweiten Außenlaufrillen (7) hinterschnittfrei
verlaufen, jeweils ausgehend ebenfalls hinterschnitt
frei verlaufen.
2. Gleichlauffestgelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer abwechselnden Anordnung von ersten und
zweiten Außenlaufrillen (6, 7) über den Umfang, die
dazwischen befindlichen Stege (23) in erste und zweite
Teilinnenflächen (24, 25) geteilt sind, wobei die
ersten Teilinnenflächen (24) an die ersten (6) und die
zweiten Teilinnenflächen (25) an die zweiten Außen
laufrillen (7) unmittelbar anschließen.
3. Gleichfestgelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Hintereinanderanordnung von ersten und
zweiten Außenlaufrillen (6, 7) auf dem Umfang in einer
Gruppenfolge von mindestens jeweils zwei ersten (6)
und zweiten Außenlaufrillen (7), die zwischen den
ersten Außenlaufrillen (6, 7) vorhandenen Stege (23)
als erste Teilinnenflächen (24) und die zwischen den
zweiten Außenlaufrillen (7) vorhandenen Stege (23) als
zweite Teilinnenflächen (25) ausgebildet sind und die
zwischen einer ersten und einer zweiten Außenlaufrille
(6 und 7) vorhandenen Stege (23) in erste und zweite
Teilinnenflächen (24 und 25) geteilt sind, wobei die
ersten Teilinnenflächen (24) an die ersten (6) und die
zweiten Teilinnenflächen (25) an die zweiten Außen
laufrillen (7) unmittelbar anschließen.
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