DE4042277C2

DE4042277C2 - Gleichlaufdrehgelenk mit reduzierten Käfig-Abstützflächen

Info

Publication number: DE4042277C2
Application number: DE4042277A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Krude
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1990-12-31
Filing date: 1990-12-31
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2011-01-01
Also published as: FR2671151B1; JPH04296222A; DE4042277A1; US5288273A; FR2671151A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk als Festgelenk mit einem Gelenkaußenteil, das mit ersten meridionalen Kugelbah nen versehen ist, mit einer Kugelnabe, die mit zweiten meridio nalen Kugelbahnen versehen ist, wobei die Mittellinien der Ku gelbahnen in jeweils gleicher axialer Projektion hinterschnitt frei sind, mit von einander zugeordneten ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen aufgenommenen Kugeln, mit einem Kugelkäfig, der die Kugeln in einer gemeinsamen Kugelmittenebene hält, und mit einem mit dem Gelenkaußenteil verbundenen Gelenkboden, der auf der Öffnungsseite der hinterschnittfreien Kugelbahnen liegt.

Die DE-AS 25 22 670 zeigt ein gattungsgemäßes Gleichlaufdrehge lenk, bei dem Zug- und Schubkräfte am Gelenk jeweils über äußere und innere kugelabschnittsförmige Führungs- oder Abstützflächen zwischen Kugelnabe und Käfiginnenseite übertragen werden. Die Kugelabschnittflächen erstrecken sich dabei zu beiden Seiten der Kugelmittelebene. Dies erfordert eine Bearbeitung von axial betrachtet hinterschnittenen Flächenteilen. Die Bearbeitung ist praktisch nur spanabhebend durchführbar und mit hoher Genauig keit aus zuführen, da Ungenauigkeiten und Differenzen zwischen den Krümmungsradien zu Fehlfunktionen führen.

Die DE-AS 26 36 085 zeigt ein Gelenk, das sich durch ein unge teiltes Gelenkaußenteil und eine im Verhältnis zum gattungsgemä ßen Gelenk umgekehrte Bahnkonfiguration mit zur offenen Seite des Gelenkaußenteils hin divergierenden Bahnen auszeichnet. Hierbei umfassen die außenkugel-abschnittsförmig bzw. innen kugel-abschnittsförmig ausgebildeten Führungsflächen an der Kugelnabe und am Gelenkaußenteil bis zu 2/3 der Bogenlänge der zugehörigen Kugelfläche des Käfigs und erstrecken sich zu beiden Seiten der jeweiligen Kugelmittelebene. Auch hier ist die Her stellung praktisch nur spanabhebend möglich, wie bereits oben geschildert. An der Kugelnabe ist die äußere kugelige Führungs fläche mit einer Abdrehung versehen. Weiterhin ist eine Ausdre hung in der Nähe des Gelenkbodens in der Führungsfläche des Gelenkaußenteils vorgesehen. Beides dient einer Schmierkeiler zeugung. Die Herstellung der Abdrehung und der Ausdrehung erhöht die Zahl der mechanischen Bearbeitungsschritte.

Ein ähnliches Gleichlaufdrehgelenk ist aus der DE 31 32 364 C1 bekannt. Es weist axial in einer Richtung hinterschnittfreie Kugelbahnen auf. Das Gelenkaußenteil ist dabei mit einer Radnabe einstückig verbunden und weist axial hinterschnittene kalotten förmige Führungsflächen für den Käfig auf, die eine spanende Bearbeitung oder sehr komplizierte Umformwerkzeuge zur nichtspa nenden Herstellung erfordern. Der Gelenkboden im weiteren Sinne ist dabei ein Teil der Radnabe, in das ein Blechdeckel einge setzt ist.

Ein ähnliches Gleichlaufdrehgelenk ist aus der DE 32 09 596 C2 bekannt, bei dem ebenfalls axial hinterschnittfreie Kugelbahnen vorgesehen sind, die sich zum Gelenkboden hin öffnen. Das Ge lenkaußenteil weist dabei eine Stützscheibe mit einer ringförmi gen Führungsfläche für ein Stützelement auf, das die Käfigfunk tion nur in einer Richtung durch Druckkräfte erfüllt. Gegen ein Auseinanderziehen des Gelenkes ist eine kalottenförmige Füh rungsfläche unmittelbar zwischen Käfig und Gelenkaußenteil vor gesehen. Um einen befriedigenden Beugewinkel zu erzielen, ist ein relativ großer Offset der Krümmungsmittelpunkte der Kugel bahnen relativ zueinander erforderlich. Dies bedingt eine dicke Stützscheibe, was von Nachteil ist. Es werden große Kräfte in den Bahnen wirksam, wodurch der Verschleiß in den Bahnen und an den Führungsflächen der Stützscheibe groß wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gleichlaufdrehge lenk der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die zu bearbeitenden Flächen auf ein Minimum reduziert und aufgrund ihrer Formgebung leicht zu bearbeiten sind, so daß der Produk tionsaufwand dadurch verringert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß innenliegende hinter schnittfreie Führungsflächen für die Außenoberfläche des Käfigs ausschließlich am Gelenkboden vorgesehen sind, die einen Kon taktbereich gegenüber einem zum Gelenkboden gerichteten Teilbe reich der Außenoberfläche des Käfigs bilden, der bei gestrecktem Gelenk vor der Kugelmittenebene endet, daß die außerhalb der Kontaktbereiche gegenüber dem Käfig befindlichen Bereiche der Innenoberfläche des Gelenkaußenteils mit gegenüber der Außen oberfläche des Käfigs zurückliegenden Freiraumausnehmungen ver sehen sind, deren Oberflächen nicht spanend hergestellt sind, und die insgesamt gegenüber dem Käfig kontaktfrei sind, daß au ßenliegende hinterschnittfreie Führungsflächen an der Kugelnabe vorgesehen sind, die einen Kontaktbereich gegenüber einem zur Gelenköffnung gerichteten Teilbereich der Innenoberfläche des Käfigs bilden, der bei gestrecktem Gelenk vor der Kugelmitten ebene endet und daß die außerhalb der Kontaktbereiche befindli chen Teilbereiche der Außenoberfläche der Kugelnabe mit gegen über der Innenoberfläche des Käfigs zurückliegenden Freiraumaus nehmungen versehen sind, deren Oberflächen nicht spanend herge stellt sind und daß das Gelenkaußenteil zum Gelenkboden hin gerichtet innenkonisch erweitert ist und am Gelenkboden ein außenkonischer Ansatz vorgesehen ist, wobei eine Zugbelastung am Gelenk über Anlagekräfte der Kugelnabe an der Innenoberfläche des Käfigs, Druckkräfte des Käfigs über die Käfigfenster auf die Kugeln und Anlagekräfte der Kugeln in den Kugelbahnen des Ge lenkaußenteils mittelbar von der Kugelnabe auf das Gelenkaußen teil übertragen werden und wobei eine Schubbelastung am Gelenk über Anlagekräfte der Kugelbahnen in der Kugelnabe gegenüber den Kugeln, Abstützkräfte zwischen den Kugeln über die Käfigfenster auf den Käfig und Anlagekräfte zwischen dem Käfig und den in nenliegenden Führungsflächen im Gelenkboden von der Kugelnabe auf das Gelenkaußenteil übertragen werden.

Durch diese Maßnahmen wird ein Gleichlaufdrehgelenk geschaffen, bei dem jeweils nur weitgehend reduzierte Führungsflächen an Gelenkaußenteil und gegebenenfalls ebenso reduzierte Führungs flächen an der Kugelnabe bearbeitet werden müssen. Eine Zugbela stung von Kugelnabe und Gelenkaußenteil wird dabei durch die Anlage der Kugelnabe an dem Käfig einerseits, einem Druck der Käfigfenster auf die Kugeln sowie einer Anlage der Kugeln in den Bahnen und damit einen Druck auf das Gelenkaußenteil anderer seits aufgefangen, wobei die nicht in Kontakt tretenden Flächen teilbereiche der Kugelnabe keiner Bearbeitung bedürfen. Bei einer Schubbelastung zwischen Kugelnabe und Gelenkboden sind die Kugeln in Anlage mit den Bahnen und stützen sich an den Käfig fenstern ab, wobei der Käfig dabei an den innenliegenden Füh rungsflächen des Gelenkbodens anliegt. Auch hier ist eine Be arbeitung der nicht in Kontakt tretenden Teilbereiche des Ge lenkaußenteils nicht erforderlich und kann eingespart werden. Die jeweils hinterschnittfreien Führungsflächen können mit ein fachen Werkzeugen in spanloser Umformtechnik erzeugt werden.

In günstiger Weise können das Gelenkaußenteil und der Gelenkbo den mit einfachen Werkzeugen im Kaltfließpressen oder ähnlichen spanlosen Fertigungsverfahren erzeugt werden.

Jeweils anschließend an die Führungsflächen entsteht jeweils am Gelenkaußenteil und an der Kugelnabe eine Umfangsausnehmung gegenüber dem Käfig, wodurch die Schmierungsverhältnisse am Käfig verbessert werden können. Die Anforderungen an die Her stellungsgenauigkeit können dadurch reduziert werden.

Am Gelenkboden und am Gelenkaußenteil können sich ergänzende zylindrische Zentrierungsflächen radial außerhalb der konischen und radialen Flächen vorgesehen werden, an denen sich die Teile gegenseitig zentrieren.

Es ist vorgesehen, daß bei bis zum Kontakt der Kugeln mit den Kugelbahnen des Gelenkaußenteiles und der Kugelnabe axial in das Gelenkaußenteil eingesetztem Kugelkäfig und bis zum Anschlag mit dem Kugelkäfig axial eingesetztem Gelenkboden noch ein axialer Freiraum zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkboden besteht. Auf diese Weise ist unter Berücksichtigung der gegebenenfalls vor handenen Spiele in den Käfigfenstern eine Einstellmöglichkeit für ein möglichst geringes Spiel des Käfigs gegenüber den Füh rungsflächen gegeben.

Bei üblicher Ausgestaltung besteht das bevorzugte Montagever fahren darin, daß das Gelenkinnenteil unter Nutzung der Kugel bahnen mit zueinander senkrecht liegenden Achsen in den Kugelkäfig eingebracht und dann in eine koaxiale Stellung gedreht wird, die Kugeln dann radial eingesetzt werden, das Gelenkaußenteil in rein koaxialer Bewegung aufgeschoben und der Gelenkboden ebenfalls in rein koaxia ler Bewegung dagegengesetzt wird. Gelenkboden und Gelenk außenteil können dann beispielsweise miteinander ver schweißt werden oder mit einem Sicherungsring miteinander verbunden werden oder durch eine aufgewalzte Blechkappe oder dergleichen aneinander befestigt werden. Der Montage vorgang ist damit einer Automatisierung mit einfach zu steuernden Werkzeugen aufgrund der überwiegend rein linea ren Bewegungen besser zugänglich.

In naheliegender Ausgestaltung kann sowohl die Führungs fläche im Gelenkaußenteil, d. h. insbesondere im Gelenkbo den und die Führungsfläche an der Kugelnabe innen- bzw. außenkugelig ausgebildet sein und dabei jeweils den gleichen Krümmungsradius wie die entsprechende Kontakt fläche des Käfigs aufweisen. Bezüglich der Reibungskräfte wäre dies jedoch ungünstig. Günstigere Ausgestaltungen gehen daher dahin, daß die Führungsflächen im Gelenkaußen teil, d. h. im Gelenkboden und an der Kugelnabe jeweils Rotationsflächen sind, deren Krümmungsradius größer als derjenige der Kontaktfläche der Außenoberfläche des Käfigs bzw. kleiner als derjenige der Kontaktfläche der Innen oberfläche des Käfigs ist. Hierbei kann die innenliegende Führungsfläche im Gelenkboden insbesondere zum Innenkonus mit dem Krümmungsradius unendlich entarten. Es kann durch diese Weiterbildung insbesondere verhindert werden, daß die Käfigkanten unzulässig belastet werden.

Obwohl für die Kugelsteuerung, die von den Bahnen bewirkt wird, nicht erforderlich, kann es günstig sein, die kuge ligen Führungsflächen außen und innen am Käfig mit einem kleinen Versatz ihrer Krümmungsradien auszubilden. Hier durch entstehen radial längere Führungsflächen für die Kugeln innerhalb der Käfigfenster, für eine bessere Füh rung bei großen Gelenkbeugungswinkeln.

Eine besonders einfache Bahnform ist dadurch gegeben, daß die Mittellinien aus Kreisabschnitten und daran tangential anschließenden Geraden bestehen.

Um bei mit zunehmender Beugung geringer werdenden Steuer winkel nicht einen Verlust des Kugelkontaktes mit den Bahnen zuzulassen, sind in günstiger Ausführung die Bahn querschnitte so zu wählen, daß sie einen sogenannten Zwei punktkontakt, d. h. zum einen einen Kontakt im Bodenbe reich und zum anderen je nach Drehrichtung einen Kontakt mit einer der Flanken sicherstellen. Ein bevorzugtes Aus führungsbeispiel hierfür liegt in einem ebenen Boden des Bahnquerschnittes und zwei gekrümmten Flanken, der Krümmungsradius jeweils größer als der der Kugeln ist. Der Bahnquerschnitt der Bahnen im Gelenkaußenteil und in der Kugelnabe soll dabei prinzipiell gleich sein. Eine hohe Fertigungsgenauigkeit ist hierbei nur im Hinblick auf den Bahngrund zu wahren, während Toleranzen in den Bahnflanken keine nachteiligen Auswirkungen haben.

Um bei einer relativen Bewegung zwischen dem Käfig und dem Gelenkaußenteil bzw. der Kugelnabe unter Bewegung einen Schmiereffekt sicherzustellen, ist es vorgesehen, daß die Kugelnabe mit axial nach innen auf den Gelenkboden zulau fend größer werdenden, sich an die inneren Führungsflächen des Käfigs anschließenden inneren Freiraumausnehmungen versehen ist und daß das Gelenkaußenteil mit sich an die äußeren Führungsflächen des Käfigs anschließenden, axial zur Gelenköffnung offenen Spalten gegenüber dem radial innenliegenden Käfig freiliegt.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung darge stellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk im Längs schnitt mit Gelenkboden und Gelenkaußenteil und mit axial innenliegender Freiraumausnehmung zwischen Käfig und Kugelnabe,

Fig. 2 ein Gleichlaufdrehgelenk nach der Fig. 1 mit Ab winkelung zwischen der Antriebsseite und der Ab triebsseite,

Fig. 3 das Gleichlaufdrehgelenk nach der Fig. 1 mit dem Verlauf der Stützkräfte beim Auseinanderziehen,

Fig. 4 ein Gleichlaufdrehgelenk nach der Fig. 1 mit dem Verlauf der Stützkräfte beim Zusammenschieben,

Fig. 5 ein Gleichlaufdrehgelenk in abgewandelter Form im Halbschnitt mit innenkugeliger Führungsfläche im Gelenkaußenteil,

Fig. 6 ein Gleichlaufdrehgelenk in abgewandelter Ausfüh rung im Halbschnitt mit innenkonischer Führungs fläche im Gelenkaußenteil,

Fig. 7 ein Gleichlaufdrehgelenk in abgewandelter Ausfüh rung mit außenkugeliger Führungsfläche an der Kugelnabe,

Fig. 8 einen Halbschnitt jeweils durch eine innere Kugel bahn, deren Bahnform einer äußeren Kugelbahn ent spricht.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Gleichlaufdrehge lenk besteht im wesentlichen aus einem die Abtriebsseite darstellenden Gelenkboden 1, der mit einem Gelenkaußenteil 2 fest, beispielsweise durch eine Schweißnaht 15, verbun den ist. Das Gelenkaußenteil 2 weist innen eine im wesent lichen kugelige Innenoberfläche 9, 19 auf, die auf dem Umfang verteilt mit einer Vielzahl von meridionalen Außen bahnen 6 versehen ist, die im Gelenkboden 1 auslaufen.

In dem Gelenkaußenteil 2 ist eine die Antriebsseite dar stellende Kugelnabe 4 abwinkelbar angeordnet, die eine im wesentlichen kugelige Außenoberfläche 10, 18 aufweist. Die Kugelnabe 4 weist eine Vielzahl von Innenbahnen 7 für die Kugeln 5 auf, wobei die Innenbahnen 7 mit den Außenbahnen 6 korrespondieren. Die Kugeln 5 sind jeweils in korrespon dierenden Außen- und Innenbahnen 6, 7 längsverschieblich gehalten. Um die Kugeln 5 auch bei Abwinkelung in einer Ebene zu halten, ist ein Käfig 3 vorgesehen, der eine sphärische Außenoberfläche 11 aufweist, die mit der Innen oberfläche des Gelenkaußenteils 2 korrespondiert und eine Innenoberfläche 12 aufweist, die mit der Außenoberfläche der Kugelnabe 4 korrespondiert. In die Kugelnabe 4 ist ein Wellenzapfen 8 in fester Verbindung eingesteckt. Der Käfig 3 liegt auf der Gelenkinnenseite radial außen mit einer äußeren Kugelabschnittsfläche 16 an inneren in etwa sphä rischen Führungsflächen 9 des kalottenförmig ausgebildeten Gelenkbodens 1 an. Die Führungsflächen 9 haben dabei eine axiale Erstreckung von ca. 1/3 bis weniger als 1/2 der gesamten axialen Erstreckung des Käfigs 3, während der restliche zur Gelenkaußenseite gerichtete Teilbereich 19 des Gelenkaußenteils 2 radial zurückliegend mit Spalten 13 gegenüber der Außenoberfläche 11 des Käfigs freiliegt. Die Innenoberfläche 19 des Gelenkaußenteils 2 kann in diesem kontaktfreien Teilbereich bearbeitungsfrei sein.

Die Kugelnabe 4 liegt zur Gelenkaußenseite hin radial innen mit äußeren in etwa sphärischen Führungsflächen 10 an einer radial inneren Kugelabschnittsfläche 17 auf der Innenoberfläche des Käfigs 3 an. Die äußeren Führungs flächen 10 der Kugelnabe 4 haben dabei ebenfalls eine axiale Erstreckung von ca. 1/3 bis ein 1/2 der gesamten axialen Länge des Käfigs 3, während die restlichen, sich zur Gelenkinnenseite, d. h. in Richtung auf den Gelenkboden 1 zu anschließenden Teilbereiche 18 gegenüber der Innen oberfläche 12 des Käfigs mit Freiraumausnehmungen 13 ra dial zurückliegend freiliegen. Die Kugelnabe 4 kann im Bereich der Freiraumausnehmungen 13 ebenfalls bearbei tungsfrei bleiben. Die Freiraumausnehmungen 13 erweitern sich dabei in Richtung auf den Gelenkboden 1 zu, um eine Schmierkeilbildung bei der Abwinkelung, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, zu gewährleisten. In der äußerst abgewinkelten Position sind die Führungsflächen 9, 10 über jeweils den gesamten Umfang immer noch mit den Kugelab schnittsflächen 16, 17 des Käfigs in Eingriff.

Wirken auf ein derartiges Gleichlaufdrehgelenk Zugkräfte F_z, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, die an dem Gelenkaußenteil 2 einerseits und der Kugelnabe 4 anderer seits angreifen, wird das Auseinanderziehen durch die Kräfte F_C1 zwischen dem Käfig 3 und der Kugelnabe 4 verhindert, die im axialen Gleichgewicht mit den Kräften F_CB sind, mit denen der Käfig 3 auf die Kugeln 5 drückt, die sich wiederum in den jeweiligen Bahngrund 6 bzw. 7 mit den Kräften F₀ und F₁ abstützen. Die Kräfte F₀ und F₁ sind im Gleichgewicht mit den Kräften F_CB an den Kugeln.

Beim Zusammenschieben von Kugelnabe 4 und Gelenkaußenteil 2 durch die Kräfte F_D, wie dies in der Fig. 4 darge stellt ist, wird durch die Stützkräfte F_S im Bereich der äußeren Kontaktflächen 9 an dem Gelenkboden 1 eine axiale Verschiebung verhindert. Die Kräfte F_CB der Kugeln wir ken dabei unmittelbar auf den Käfig 3 und sind mit den Stützkräften F_S im axialen Gleichgewicht. An den Kugeln sind die Kugelkräfte F₁ und F₀ ihrerseits mit den Kräften F_CB im Gleichgewicht.

In den Fig. 5 bis 7 sind jeweils entsprechende Einzel heiten mit den gleichen Ziffern wie in den Fig. 1 bis 4 belegt, wobei hier nur Gelenkboden 1, Gelenkaußenteil 2, Kugelkäfig 3 und Kugelnabe 4 angesprochen werden. Es sind jeweils Schnitte zwischen Kugelbahnen gezeigt, die die Führungsflächen deutlich erkennen lassen.

In Fig. 5 hat die Führungsfläche 9 im Gelenkboden 1 einen Radius R_N, der größer ist als der Radius R_A der Außen oberfläche 11 des Käfigs 3 im Kontaktbereich mit der erst genannten Führungsfläche. Weiterhin ist erkennbar, daß der Mittelpunkt des Radius R_A der äußeren Oberfläche 11 und der Mittelpunkt des Radius R_I der Innenoberfläche 12 des Käfigs 3 axial gegeneinander versetzt sind.

In Fig. 6 sind die gleichen Einzelheiten wie vorher be schrieben erkennbar. Hierbei ist jedoch der Radius R_N der Führungsfläche 9 unendlich, d. h. die Führungsfläche 9 im Gelenkboden 1 bildet einen Innenkonus.

In Fig. 7 ist der Radius der innenliegenden Führungs fläche 9 im Gelenkboden 1 in Übereinstimmung mit dem Ra dius R_A der Außenoberfläche 11 des Käfigs 3 im Kontakt bereich. Im Gegensatz zu den Fig. 5 und 6 ist hier die Kugelnabe 4 ebenfalls dargestellt, die eine Führungsfläche 10 mit außenkugeliger Form ausbildet, deren Krümmungsra dius R_F kleiner ist als der bereits in den vorherigen Figuren angesprochene Radius R_I der Innenoberfläche 12 des Käfigs 3. Auch hier sind die Mittelpunkte der Radien R_A und R_I axial gegeneinander versetzt.

Die Führungsflächen 9 können außer den dargestellten For men auch andere Kurven, wie z. B. die Krümmung einer Ellipse im Längsschnitt annehmen. Das gleiche gilt für die Form der Führungsfläche 10 nach Fig. 7, die gleichfalls im Längsschnitt eine Ellipse oder andere Kurvenformen bilden kann.

In Fig. 8 ist ein Querschnitt durch eine Bahn im Gelenk innenteil gezeigt, die die folgenden Einzelheiten erkennen läßt, einen ebenen Boden 20, an dem sich die Kugel mit der Kraft F₁ abstützt (im Gelenkaußenteil wäre dies bei prinzipiell gleicher Bahnform die Kraft F₀). Die Flanken 21, 22 werden im Querschnitt von zwei Kreisbögen um die Mittelpunkte M₁ und M₂ gebildet, wobei die Krümmungs radien R₁ und R₂ untereinander gleich und größer als der Kugelradius R_K sind. Außer am Kontaktpunkt P_B am Boden 20 stützt sich (unter der Annahme von Drehmoment) die Kugel im Kontaktpunkt P_F an der Bahnflanke 22 ab, die unter einem Winkel α zur Bahnmittelebene E liegt. Von einem Winkel, der größer ist als der Winkel α, an setzen sich die Flanken 21, 22 tangential fort, wobei der von den Flanken eingeschlossene Winkel β dementsprechend größer als 2 α ist.

Bezugszeichenliste

1 Gelenkboden
2 Gelenkaußenteil
3 Käfig
4 Kugelnabe
5 Kugel
6 Außenbahn
7 Innenbahn
8 Wellenzapfen
9 Führungsfläche des Gelenkbodens
10 Führungsfläche der Kugelnabe
11 Außenoberfläche (kugelig) des Käfigs
12 Innenoberfläche (kugelig) des Käfigs
13 Freiraumausnehmung (außen)
14 Freiraumausnehmung (innen)
15 Schweißnaht
16 innerer Kontaktbereich zwischen Käfig und Kugelnabe
17 äußerer Kontaktbereich zwischen Gelenkaußenteil und Käfig
18 kontaktfreier Teilbereich der Kugelnabe
19 kontaktfreier Teilbereich des Gelenkaußenteils
20 Boden
21 Flanke
22 Flanke

Claims

1. Gleichlaufdrehgelenk als Festgelenk mit einem Gelenkaußen teil (2), das mit ersten meridionalen Kugelbahnen (6) ver sehen ist, mit einer Kugelnabe (4), die mit zweiten meri dionalen Kugelbahnen (7) versehen ist, wobei die Mittel linien der Kugelbahnen (6, 7) in jeweils gleicher axialer Projektion hinterschnittfrei sind, mit von einander zuge ordneten ersten Kugelbahnen (6) und zweiten Kugelbahnen (7) aufgenommenen Kugeln (5), mit einem Kugelkäfig (3), der die Kugeln (5) in einer gemeinsamen Kugelmittenebene hält, und mit einem mit dem Gelenkaußenteil (2) verbundenen Gelenkbo den (1), der auf der Öffnungsseite der hinterschnittfreien Kugelbahnen (6, 7) liegt, dadurch gekennzeichnet,
daß innenliegende hinterschnittfreie Führungsflächen (9) für die Außenoberfläche (11) des Käfigs ausschließlich am Gelenkboden (1) vorgesehen sind, die einen Kontaktbereich (16) gegenüber einem zum Gelenkboden gerichteten Teilbe reich der Außenoberfläche (11) des Käfigs (3) bilden, der bei gestrecktem Gelenk vor der Kugelmittenebene endet, daß die außerhalb der Kontaktbereiche (16) gegenüber dem Käfig befindlichen Bereiche (19) der Innenoberfläche des Gelenk außenteils (2) mit gegenüber der Außenoberfläche (11) des Käfigs (3) zurückliegenden Freiraumausnehmungen (13) ver sehen sind, deren Oberflächen nicht spanend hergestellt sind, und die insgesamt gegenüber dem Käfig kontaktfrei sind,
daß außenliegende hinterschnittfreie Führungsflächen (10) an der Kugelnabe (4) vorgesehen sind, die einen Kontaktbe reich (17) gegenüber einem zur Gelenköffnung gerichteten Teilbereich der Innenoberfläche (12) des Käfigs (3) bilden, der bei gestrecktem Gelenk vor der Kugelmittenebene endet und daß die außerhalb der Kontaktbereiche (17) befindlichen Teilbereiche (18) der Außenoberfläche der Kugelnabe (4) mit gegenüber der Innenoberfläche (12) des Käfigs (3) zurück liegenden Freiraumausnehmungen (14) versehen sind, deren Oberflächen nicht spanend hergestellt sind und
daß das Gelenkaußenteil (2) zum Gelenkboden (1) hin gerich tet innenkonisch erweitert ist und am Gelenkboden (1) ein außenkonischer Ansatz vorgesehen ist, wobei eine Zugbela stung am Gelenk über Anlagekräfte der Kugelnabe (4) an der Innenoberfläche (12) des Käfigs (3), Druckkräfte des Käfigs (3) über die Käfigfenster auf die Kugeln (5) und Anlage kräfte der Kugeln (5) in den Kugelbahnen (6) des Gelenk außenteils (2) mittelbar von der Kugelnabe (4) auf das Gelenkaußenteil (2) übertragen werden und wobei eine Schub belastung am Gelenk über Anlagekräfte der Kugelbahnen (7) in der Kugelnabe (4) gegenüber den Kugeln (5), Abstützkräf te zwischen den Kugeln (5) über die Käfigfenster auf den Käfig (3) und Anlagekräfte zwischen dem Käfig (3) und den innenliegenden Führungsflächen (9) im Gelenkboden (1) von der Kugelnabe (4) auf das Gelenkaußenteil (2) übertragen werden.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der konischen Flächen sich ergänzende zylin drische Zentrierungsflächen am Gelenkaußenteil (2) und am Gelenkboden (1) zur gegenseitigen Zentrierung vorgesehen sind.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kontakt der Kugeln (5) mit den Kugel bahnen (6, 7) des Gelenkaußenteiles (2) und der Kugel nabe (4) und bei Kontakt der Führungsflächen (9) am Gelenkboden (1) mit dem Kugelkäfig (3) ein axialer Abstand zwischen den einander zugewandten insbesondere radialen und konischen Flächen des Gelenkaußenteiles (2) und des Gelenkbodens (1) besteht.

4. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (9) im Gelenkboden (1) als Rotationsfläche ausgebildet ist, deren Krümmungsradius R_N im Längsschnitt größer als der Krümmungsradius R_A des führenden Teilbereichs (16) der Außenober fläche (11) des Käfigs (3) ist. (Fig. 5)

5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (9) als Innenkonus ausgebildet ist. (Fig. 6)

6. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (10) an der Kugelnabe (4) als Rotationsfläche ausgebildet ist, deren Krümmungsradius R_F im Längsschnitt kleiner oder gleich dem Krümmungsradius R_I des führenden Teilbereichs (17) der Innenoberfläche (12) des Käfigs (3) ist. (Fig. 7)

7. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelnabe (4) mit axial auf den Gelenkboden (1) zulaufend größer werdenden, sich an die räumlich gekrümmten Führungsflächen (10) anschließenden zurück liegenden Freiraumausnehmungen (14) versehen ist.

8. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der Freiraumausnehmungen (14) so bemessen ist, daß die Tiefe der Kugelbahnen (7) in der Kugelnabe (4) im wesentlichen konstant ist.

9. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (2) mit sich an die räumlich gekrümmten Führungsflächen (9) anschließenden, insbe sondere axial zur Gelenköffnung offenen zurückliegen den Freiraumausnehmungen (13) gegenüber dem Käfig (3) versehen ist.

10. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen (6, 7) mit den Kugeln (5) im Quer schnitt einzelne Kontaktpunkte bilden, von denen unter Drehmoment in jeder der Kugelbahnen jeweils zwei P_B, P_F wirksam sind.

11. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen (6, 7) im Querschnitt jeweils eine tangential liegende Bodenfläche (20) und zwei ge krümmten Flanken (21, 22) mit gegenüber dem Kugelra dius R_K größeren Krümmungsradius R₁, R₂ haben.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (3) jeweils kugelige äußere Füh rungsflächen (11) und kugelige innere Führungsflächen (12) aufweist, deren Zentren entgegengesetzt zum Ge lenkmittelpunkt um etwa gleiche Beträge axial versetzt sind.