DE4403591C1

DE4403591C1 - Kugelgleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE4403591C1
Application number: DE4403591A
Authority: DE
Inventors: Werner Krude; Peter Harz; Bruno Feichter
Original assignee: GKN Automotive GmbH; GKN Birfield SpA
Current assignee: GKN Driveline International GmbH; GKN Birfield SpA
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-02-05
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2014-02-06
Also published as: IT1268212B1; US5616081A; ITMI932661A1; ITMI932661A0; JPH07253121A; JP3002950B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkaußenteil mit in Längsrichtung verlaufenden, in seinem Inneren umfangsverteilt liegenden ersten Kugelbahnen, einem Gelenkaußenteil mit in Längsrichtung in seiner Oberfläche um fangsverteilt ausgebildeten zweiten Kugelbahnen, wobei sich jeweils eine erste Kugelbahn und eine zweite Kugelbahn radial gegenüberliegen, das Gelenkaußenteil zumindest auf der Antriebs seite für das Gelenkinnenteil eine Öffnung aufweist, mit drehmo mentübertragenden Kugeln, die jeweils in einer ersten Kugelbahn und einer zweiten Kugelbahn geführt sind, und mit einem in einem Ringraum zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Gelenkinnenteil liegenden ringförmigen Käfig, der umfangsverteilte Käfigfenster aufweist, in denen jeweils eine Kugel axial gehalten ist, und der die Kugeln insgesamt in einer Ebene hält und bei einer Ab winkelung zwischen den Achsen des Gelenkaußenteils und des Ge lenkinnenteils auf deren winkelhalbierende Ebene führt und der eine äußere kugelige Käfigfläche mit Führungskontakt gegenüber einer dem Gelenkaußenteil zugeordneten Führungsfläche und eine innere kugelige Käfigfläche mit Führungskontakt zur Oberfläche des Gelenkinnenteils aufweist.

Gelenke dieser Art sind aus der DE-PS 22 52 827 bekannt. Das Gelenkaußenteil ist hierbei in der Regel auf seiner der An triebsseite für das Gelenkinnenteil axial gegenüberliegenden Abtriebsseite durch einen einstückig angeformten Boden geschlos sen. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen ein derartiger Boden an das Gelenkaußenteil im engeren Sinne angeschweißt ist. An den Boden ist in der Regel ein Wellenzapfen angeformt oder angesetzt. Die Gelenke können als UF-Gelenke (undercut free) mit axial hinterschnittfreien Kugelbahnen oder als RF-Gelenke (Rzeppa Festgelenke) mit beidseitig zur Mittelebene gekrümmten Kugelbahnen ausgeführt sein.

Umständlich und nachteilig bei Gelenken der vorstehend genannten Art ist die Montage, die zunächst ein kompliziertes Einführen des Gelenkinnenteils in den Käfig bei etwa senkrecht zueinander stehenden Achsen erfordert und ein ebenso kompliziertes Einfüh ren des Käfigs in das Gelenkaußenteil, ebenfalls mit einander im wesentlichen senkrecht kreuzenden Achsen. Hierbei greifen Teile des Käfigs in die Bahnen des Gelenkinnenteils ein. Entsprechend greifen Teile des Gelenkaußenteils in die Fenster des Käfigs ein.

Erst nachdem Gelenkinnenteil, Käfig und Gelenkaußenteil inein ander und im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind, schließt sich die Montage der Kugeln an, wobei Gelenkinnenteil, Käfig und Gelenkaußenteil jeweils für jede Kugel in eine Winkel stellung zu bringen sind, so daß die Kugel in ein aus dem Ge lenkaußenteil austretendes Käfigfenster radial eingeführt werden kann. Um diese Überbeugen genannte Winkelstellung zu ermögli chen, die im normalen Betrieb des Gelenkes nicht notwendig und auch nicht zulässig ist, müssen die Käfigfenster eine bestimmte Umfangslänge aufweisen, die ebenfalls für den normalen Betrieb nicht erforderlich ist. Hierdurch wird der Käfig in seiner Fe stigkeit geschwächt.

Aus der DE 25 31 009 B1 ist ein Kugelgleichlaufdrehgelenk mit drei Kugeln als Festgelenk bekannt, bei welchem die Kugelbahnen im Gelenkinnenteil und im Gelenkaußenteil achsparallel verlaufen und damit zur Steuerung der Kugeln auf eine winkelhalbierende Ebene nicht beitragen. Der Kugelkäfig weist daher eine teilkuge lige Außenfläche mit Führungskontakt zum Gelenkaußenteil und eine kugelige Innenfläche mit Führungskontakt zum abschnitts weise außenkugeligen Gelenkinnenteil auf, deren Krümmungsmittel punkte zur Erzeugung einer Steuerfunktion relativ zu einer durch die Käfigfenster definierten Käfigmittelebene entgegengesetzt axial versetzt sind. Das Gelenkinnenteil ist außen koaxial zy lindrisch überdreht, um axial in das Gelenkinnenteil eingeführt werden zu können. Die hierdurch gebildete Zylinderfläche redu ziert die tragenden kugeligen Flächenteile. Der Käfig ist außen unter einem Winkel zu seiner Achse zylindrisch überdreht, um in vormontierter Einheit mit dem Gelenkinnenteil und den Kugeln in abgewinkelter Stellung in das Gelenkaußenteil eingeschoben wer den zu können. Die hierdurch gebildete Zylinderfläche beschnei det die Käfigwand an ihrer bereits dünnsten Stelle nochmals, so daß die Festigkeit des Käfigs kritisch reduziert wird.

Aus der JP 3-277822 A ist ein Kugelgleichlaufdrehgelenk mit insbesondere sechs Kugeln als Verschiebegelenk bekannt, bei welchem die Kugelbahnen im Gelenkinnenteil und im Gelenkaußen teil achsparallel verlaufen und somit zur Steuerung der Kugeln auf eine winkelhalbierende Ebene nicht beitragen. Der Käfig weist daher eine teilkugelige Außenfläche mit Führungskontakt zum Gelenkaußenteil und kugelabschnittsförmige Innenflächenteile mit Führungskontakt zum außenliegenden Gelenkinnenteil auf, deren Krümmungsmittelpunkte zur Erzeugung einer Steuerfunktion relativ zu einer durch die Käfigfenster definierten Käfigmittel ebene entgegengesetzt axial versetzt sind. Das Gelenkaußenteil besteht hierbei aus einem Grundkörper mit der genannten Außen fläche und einer innenzylindrischen koaxialen Innenfläche sowie zwei Ringeinsätzen, die die genannten Innenflächenteile ausbil den. Hierdurch ist es möglich, das Gelenkinnenteil axial in den Käfig einzuführen, jedoch beschneidet die Innenfläche die Wand stärke des Grundkörpers erheblich, so daß die Festigkeit des Käfigs kritisch reduziert wird. Die nur stützenden Ringeinsätze liefern keinen wesentlichen Beitrag zur Festigkeit des Käfigs.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem die Montage vereinfacht und die Festigkeit des Käfigs verbessert ist.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Krümmungsmittel punkte M₁, M₂ der äußeren kugeligen Käfigfläche und der inneren kugeligen Käfigfläche des Kugelkäfigs gegenüber einer durch die umfangsgerichteten Mittellinien L_m der Käfigfenster definierten Käfigmittelebene E axial versetzt sind, wobei der Krümmungsmit telpunkt M₁ der äußeren kugeligen Käfigfläche zur Öffnung im Gelenkaußenteil und der Krümmungsmittelpunkt M₂ der inneren kugeligen Käfigfläche zu der der Öffnung gegenüberliegenden Seite des Gelenkaußenteils hin gelegen ist, und daß die zur Öffnung des Gelenkaußenteils hin gelegene Innenöffnung des Ku gelkäfigs im Durchmesser größer ist als der größte Außendurch messer der Oberfläche des Gelenkinnenteils. Auf diese Weise wird ein Gelenk geschaffen, bei dem das Gelenkinnenteil koaxial in den Kugelkäfig eingeführt werden kann, ohne daß Schwenkbewegun gen mit gegenseitigen Eingriffen in Kugelbahnen oder Käfigfen ster erforderlich werden. Damit läßt sich dieser Vorgang sowohl manuell als auch automatisch leichter durchführen. Eine Automa tisierung wird erst auf diese Weise mit vertretbarem Aufwand möglich.

Weiterhin wird die Fertigung des Käfigs vereinfacht, was seine innere Käfigfläche betrifft, die hinterschnittfrei ist, so daß eine spanlose Ausformung dieser Fläche leicht möglich wird.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kugelkäfigs wird trotz der einseitig vergrößerten Innenöffnung die Festigkeit nicht sonderlich beeinträchtigt, da die Wandstärke des Kugelkä figs durch den Versatz der Krümmungsmittelpunkte seiner Ober flächen nicht übermäßig vermindert wird.

Eine bevorzugte Weiterbildung, mit der weitere Montage- und Festigkeitsvorteile erzielt werden können, geht dahin, daß die Innenfläche des Gelenkaußenteils von der Öffnung aus betrachtet axial hinterschnittfrei ist und erste Führungsflächen für den Käfig darin auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite ausge führt sind und zweite Führungsflächen für den Käfig auf der zur Öffnung hin liegenden Seite an zumindest einem separaten Siche rungselement ausgebildet sind, das jeweils mit dem Gelenkaußen teil verbunden ist.

Eine alternative Ausgestaltung hierzu, mit der die gleichen Montage- und Festigkeitsvorteile erzielt werden können, geht dahin, daß die Innenfläche des Gelenkaußenteils von der Öffnung aus betrachtet axial hinterschnittfrei ist und auf der der Öff nung gegenüberliegenden Seite mit Abstand zur äußeren Käfigflä che liegt, wobei die Kugeln in Kontakt mit den Kugelbahnen und ihren Käfigfenstern stehen, und daß Führungsflächen für den Käfig auf der zur Öffnung hin liegenden Seite an zumindest einem separaten Sicherungselement ausgebildet sind, das jeweils mit dem Gelenkaußenteil verbunden ist.

Hiernach ist es in beiden Fällen möglich, eine vormontierte Einheit aus Kugelkäfig und Gelenkinnenteil, deren Montage schon erfindungsgemäß verbessert ist, koaxial in das Gelenkaußenteil einzusetzen und nach dieser rein axialen Montage dem zumindest einen oder mehreren mit Sicherungselementen, die ebenfalls axial eingesetzt werden, zu sichern. Die Sicherungselemente können mit dem Gelenkaußenteil verschweißt oder verklemmt oder verstemmt werden.

Wenn die Kugelbahnen auch axial hinterschnittfrei sind, kann die vormontierte Einheit aus Kugelkäfig und Gelenkinnenteil gemein sam mit den in die Käfigfenster und die zweiten Kugelbahnen bereits eingesetzten Kugeln montiert werden. Auch dieser Monta gevorgang ist gegenüber der bisher üblichen Montageabfolge we sentlich vereinfacht und läßt sich sowohl manuell als auch auto matisch leichter durchführen. Eine Automatisierung wird erst auf diese Weise mit vertretbarem Aufwand möglich.

Das axiale Einführen der vormontieren Einheit kann nach einer ersten Ausführung durch einen Kontakt der kugeligen Außenfläche des Käfigs mit der Innenfläche des Gelenkaußenteils begrenzt sein, wobei nach dem gegenseitigen Anschlag der genannten Flä chen die Sicherungselemente in das Gelenkaußenteil eingesetzt und mit ihren Führungsflächen in Anschlag mit der kugeligen Außenfläche des Käfigs gebracht werden können. In dieser Posi tion werden sie mit dem Gelenkaußenteil verbunden.

Abweichend hiervon ist es auch möglich, daß die Kugeln mit den ersten und den zweiten Kugelbahnen in Kontakt kommen und sich dabei an den Flanken ihrer Käfigfenster abstützen, bevor die kugelige Außenfläche des Käfigs mit der Innenfläche des Gelenk außenteils in Anschlag kommt. Danach können wieder die Siche rungselemente in das Gelenkaußenteil eingesetzt und mit ihren Führungsflächen in Anschlag mit der kugeligen Außenfläche des Käfigs gebracht werden können. In dieser Position werden sie mit dem Gelenkaußenteil verbunden.

Während zuvor beschrieben ist, daß die Verbindung der Siche rungselemente mit dem Gelenkaußenteil in einer spielfreien Posi tion erfolgen soll, ist es auch möglich, diese spielfreie Posi tion nur als Bezugsposition heranzuziehen und nach dem Erreichen dieser Bezugsposition das Gelenkinnenteil vor dem Verbinden der Sicherungselemente mit dem Gelenkaußenteil um einen festen vorgegebenen Betrag aus dem Gelenkaußenteil wieder zurückzuzie hen um ein vorbestimmtes Spiel im Gelenk zu erreichen. Dieses ist aufgrund des angegebenen Montagevorganges jeweils gleich groß, unabhängig von Fertigungstoleranzen an den einzelnen Bau teilen, da es unter Bezugnahme auf die sich real an den zusam mengeführten Bauteilen ergebene spielfreie Position bezieht. Eine solche definierte gleichmäßige Spieleinstellung ist im Hinblick auf die Lebensdauer der Gelenke sehr vorteilhaft.

Die Innenfläche des Gelenkaußenteils und die mit dem Käfig in Kontakt kommenden Flächenteile der Sicherungselemente können im Krümmungsradius dem der äußeren Führungsfläche des Käfigs ent sprechen. Es ist jedoch auch möglich, die Krümmungsradien der genannten Flächen größer zu machen, wobei diese insbesondere zu Konusflächen entarten können.

Nach einer weiteren günstigen Ausführung kann die axial hinter schnittfreie Innenfläche etwa von der Mittelebene des Käfigs bei montiertem Gelenk aus zur Öffnung hin zylindrisch verlaufen. Dies ermöglicht beispielsweise ein rein axiales Zustellen der Sicherungselemente bei der Montage, was für die Automatisierung günstig sein kann.

Nach einer anderen Ausführung kann die hinterschnittfreie In nenfläche des Gelenkaußenteils sich von der Mittelebene durch die Kugeln bei montiertem Gelenk zur Öffnung konisch erweitern. Dies erleichtert z. B. die Herstellung des Gelenkaußenteils durch spanlose Umformung.

Nach einer weiteren günstigen Ausbildung ist eine Antriebswelle einstückig am Gelenkinnenteil angeformt. Hier bei ist aufgrund der Montage, die gemäß der Erfindung möglich ist, der Durchmes ser der Antriebswelle nicht durch den Montagebeugewinkel für die Montage der Kugeln beschränkt, sondern ausschließlich durch den Betriebsbeugewinkel definiert. D. h. bei einer rein axialen Montage, die ein Überbeugen des Gelenkes zum Einführen der ein zelnen Kugeln in die Käfigfenster nicht mehr erforderlich macht, kann die Welle entsprechend dicker gewählt werden.

In weiterhin günstiger Ausgestaltung sind die Käfigfenster in ihrer Umfangslänge auf das für den Betriebswinkel des Gelenkes erforderliche Maß beschränkt. Auch hierbei muß keine Rücksicht auf eine Montage mit Überbeugen des Gelenkes und aus dem Gelenk außenteil austretenden Käfigfenstern Rücksicht genommen werden. Vielmehr kann die Festigkeit des Käfigs durch Verkleinerung der Käfigfenster in Umfangsrichtung erhöht werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach stehend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein fertig montiertes erfindungsgemäßes Kugel gleichlaufdrehgelenk im Längsschnitt in einer ersten Ausführung (UF-Gelenk);

Fig. 1a zeigt ein fertig montiertes erfindungsgemäßes Kugel gleichlaufgelenk im Längsschnitt in einer ersten Ab wandlung der Ausführung nach Fig. 1;

Fig. 1b zeigt ein fertig montiertes erfindungsgemäßes Kugel gleichlaufgelenk im Längsschnitt in einer zweiten Ab wandlung der Ausführung nach Fig. 1;

Fig. 2 zeigt ein Gelenk nach Fig. 1 vor der Montage einer Einheit aus Gelenkinnenteil, Kugelkäfig und Kugeln mit dem Gelenkaußenteil;

Fig. 3 zeigt einen Kugelkäfig eines erfindungsgemäßen Gelen kes;

Fig. 4 zeigt eine vormontierte Einheit aus Kugelkäfig und Gelenkinnenteil eines erfindungsgemäßen Gelenkes nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 5 zeigt ein fertig montiertes erfindungsgemäßes Kugel gleichlaufdrehgelenk im Längsschnitt in einer zweiten Ausführung (UF-Gelenk);

Fig. 6 zeigt ein Gelenkaußenteil und einen Kugelkäfig eines Gelenkes nach Fig. 5 vor der Montage;

Fig. 7 zeigt ein Gelenkaußenteil und einen Kugelkäfig eines Gelenkes nach Fig. 5 während der Montage;

Fig. 8 zeigt eine vormontierte Einheit aus Gelenkaußenteil und Kugelkäfig sowie ein Gelenkinnenteil eines Gelen kes nach Fig. 5 vor der Montage;

Fig. 9 zeigt ein teilmontiertes Gelenk nach Fig. 5 bei der Kugelmontage;

Fig. 10 zeigt ein fertig montiertes erfindungsgemäßes Kugel gleichlaufdrehgelenk im Längsschnitt in einer dritten Ausführung (RF-Gelenk);

Fig. 11 zeigt eine vormontierte Einheit aus Gelenkaußenteil und Kugelkäfig sowie ein Gelenkinnenteil eines Gelenks nach Fig. 10 vor der Montage;

Fig. 12 zeigt ein teilmontiertes Gelenk nach Fig. 10 bei der Kugelmontage.

Fig. 1 zeigt ein Kugelgleichlaufdrehgelenk 1 bestehend aus einem Gelenkaußenteil 2, einem Gelenkinnenteil 3, einem in einem nicht bezifferten Ringraum zwischen den beiden angeordneten Kugelkäfig 4 sowie einer Mehrzahl von umfangsverteilten Kugeln 5. Das Gelenkaußenteil 2 ist auf einer Seite durch einen Boden 6 napfförmig geschlossen, wobei ein Hohlzapfen 7 an diesen an schließt. Es weist eine Öffnung 8 auf der Antriebsseite des Gelenkinnenteils 3 auf. An das Gelenkinnenteil 3 schließt sich ein Wellenzapfen 9 zum Antrieb einstückig an. Erste Kugelbahnen 10, die von der Öffnung 8 betrachtet axial hinterschnittfrei sind, sind im Gelenkaußenteil 2 vorgesehen. Zweite Kugelbahnen 11, die in gleicher Weise von der Öffnung 8 aus betrachtet axial hinterschnittfrei sind, weist das Gelenkinnenteil 3 auf. In jeweils einem Paar von sich radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Kugelbahnen 10, 11 ist eine drehmomentübertragende Kugel 5 aufgenommen. Die Kugeln 5 sind jeweils in einem Käfigfenster 12 des Kugelkäfigs 4 axial gehalten. Der Kugelkäfig 4 weist eine äußere kugelige Käfigfläche 13 auf, die mit dem Gelenkaußenteil 2 in Kontakt ist, und eine innere kugelige Käfigfläche 14, die mit dem Gelenkinnenteil 3 in Kontakt ist. Die zur Antriebsseite des Gelenkinnenteils 3 liegende Innenöffnung 15 des Kugelkäfigs 4 ist größer oder gleich dem größten Durchmesser des Gelenkin nenteils 3. Der Kugelkäfig 4 stützt sich an einer kugeligen Führungsfläche 16 im Gelenkaußenteil 2 ab, die zumindest von der Mittelebene E des Kugelkäfigs 4 durch die Kugelmitten aus zur Öffnung 8 hin hinterschnittfrei verläuft. Sicherungselemente 17 mit inneren Führungsflächen 18 sind in das Gelenkaußenteil 2 zur axialen Sicherung des Kugelkäfigs 4 eingesetzt. Der Kugelkäfig 4 weist eine innere kugelige Käfigfläche 14 auf, gegen die sich das Gelenkinnenteil 3 abstützt. Zumindest von der Mittelebene durch die Längsmittellinien L_m der Käfigfenster des Kugelkäfigs 4 aus ist auch diese innere Käfigfläche 14 von der Antriebsseite des Gelenkinnenteils 3 aus betrachtet hinterschnittfrei. Mit 20 ist ein hinterschnittfreier leicht konischer Abschnitt im Ge lenkaußenteil 2 bezeichnet; mit 21 ein hinterschnittfreier in nenzylindrischer Abschnitt auf der Innenseite des Kugelkäfigs 4.

In Fig. 1a sind entsprechende Einzelheiten wie in der Fig. 1 mit gleichen Ziffern, jedoch mit dem Index ′ belegt. Soweit sie nicht im einzelnen erwähnt sind, wird auf die Beschreibung der Fig. 1 Bezug genommen. Abweichend davon ist zwischen der kuge ligen Außenfläche 13′ des Käfigs und der Innenfläche 16′ des Gelenkaußenteils auf der zum Boden 6′ gelegenen Seite ein Spalte 23 vorhanden. Der Käfig stützt sich in Richtung zum Boden 6′ über das Käfigfenster 12′ an der Kugel 5′ und diese am Grund der ersten Kugelbahn 10′ im Gelenkaußenteil 2′ ab. Dagegen hat die kugelige Außenfläche 13′ zur Antriebswelle 9′ hin Kontakt mit den Führungsflächen 18′ der Sicherungselemente 17′.

In Fig. 1b sind entsprechende Einzelheiten wie in der Fig. 1 mit den gleichen Ziffern belegt, jedoch mit dem Index ′′ ver sehen. Soweit sie nicht erläutert sind, wird auf die Beschrei bung der Fig. 1 inhaltlich Bezug genommen. Wie in Fig. 1 hat die kugelige Außenfläche 13′′ des Käfigs 4′′ Kontakt mit der innenkugeligen Fläche 16′′ des Gelenkaußenteils 2′′. Die Abwand lung besteht in der Form eines einzelnen ringförmigen Siche rungselements 24, das als Blechelement ausgeführt ist und im Bereich der Kugelbahnen 10′′ konturgleiche Ausstanzungen 25 auf weist. Das Sicherungselement 24 bildet auch hier Führungsflächen 18′′ aus, die mit der kugeligen Außenfläche 13′′ des Käfigs 4′′ in abstützendem Kontakt in Richtung zur Welle 9′′ sind.

In den Fig. 2 bis 4 sind entsprechende Einzelheiten mit den gleichen Ziffern wie in der Fig. 1 belegt. Soweit sie nicht erneut im einzelnen angesprochen werden, wird hiermit inhaltlich auf die Beschreibung der Fig. 1 bezug genommen.

In Fig. 2 ist links das Gelenkaußenteil 2 als Einzelheit im Längsschnitt dargestellt, rechts eine vormontierte Einheit 22 aus Gelenkinnenteil 3, Kugelkäfig 4 und Kugeln 5. Aufgrund der Größe der Innenöffnung 15 sowie der Ausgestaltung der Innenflä che 21 am Kugelkäfig 4 war es möglich, das Gelenkinnenteil 3 koaxial in den Kugelkäfig 4 einzuführen, bis die kugelige Ober fläche 19 des Gelenkinnenteils 3 an der innenkugeligen Fläche 14 des Kugelkäfigs 4 zum Anschlag gekommen ist. Die beiden Teile konnten hierbei koaxial und ohne Schwenkbewegung ineinander eingeführt werden. Erst danach sind die Kugeln 5 radial von außen in die Käfigfenster 12 eingeführt worden. Das Gelenkaußen teil 2 ist in einer bevorzugten Ausgestaltung gezeigt, bei der die Innenfläche 16 von der Öffnung 8 aus betrachtet axial hin terschnittfrei ist. Dies ermöglicht, wie durch den Pfeil ange deutet, das rein axiale Einführen der rechts dargestellten vor montierten Einheit 22 in das Gelenkaußenteil 2. Dieses axiales Einführen wird je nach Bemaßung dadurch begrenzt, daß die kuge lige Außenfläche 13 des Kugelkäfigs 4 an der Innenfläche 16 zum Anschlag kommt oder daß die über die Käfigfenster 12 mitgenom menen Kugeln 5 zugleich in den ersten Kugelbahnen 10 und in den zweiten Kugelbahnen 11 zum Anschlag kommen, wobei axialer Druck auf den Käfig 4 über den Kontakt zwischen der Oberfläche 19 des Gelenkinnenteils 3 und der innenkugeligen Fläche 14 des Käfigs 4 erzeugt wird. Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführung findet hier unmittelbarer Kontakt zwischen der Außenfläche 13 des Kugelkäfigs 4 und der Innenfläche 16 des Gelenkaußenteils 2 statt.

In Fig. 3 sind mehrere der umfangsverteilten Käfigfenster 12 im Halbschnitt durch den Käfig 4 sichtbar, wobei auch ihre in Um fangsrichtung verlaufende Mittellinien L_m eingezeichnet ist, die gleichen Abstand zu den die Käfigfenster 12 axial begrenzenden Flanken haben und die Mittelebene E des Käfigs 4 definieren. Ergänzend zu den vorherigen Zeichnungen sind weiterhin der Mit telpunkt M₁ des Krümmungsradius R₁ der Außenfläche 13 und der Mittelpunkt M₂ des Krümmungsradius R₂ der Innenfläche 14 gezeigt. Die beiden Mittelpunkte M₁, M₂ sind gegenüber der Mittelebene E jeweils entgegengesetzt axial versetzt, wobei ihr axialer Ab stand durch das Maß d angegeben ist.

In Fig. 4 ist die aus Fig. 2 schon bekannte vormontierte Ein heit 22 aus Gelenkinnenteil 3 und Kugelkäfig 4 gezeigt,wobei jedoch hier die Kugeln noch nicht montiert sind.

Fig. 5 zeigt ein UF-Kugelgleichlaufdrehgelenk 31 bestehend aus einem Gelenkaußenteil 32, einem Gelenkinnenteil 33, einem in einem nicht bezifferten Ringraum zwischen den beiden angeord neten Kugelkäfig 34 sowie einer Mehrzahl von umfangsverteilten Kugeln 35. Das Gelenkaußenteil 32 ist auf einer Seite durch einen Boden 36 napfförmig geschlossen, wobei ein Hohlzapfen 37 an diesen anschließt. Es weist eine Öffnung 38 auf der Antriebs seite des Gelenkinnenteils 33 auf. Das Gelenkinnenteil 33 weist eine verzahnte Einstecköffnung 39 für einen Wellenzapfen auf. Erste Kugelbahnen 40, die von der Öffnung 38 betrachtet axial hinterschnittfrei sind, sind im Gelenkaußenteil 32 vorgesehen. Zweite Kugelbahnen 41, die in gleicher Weise von der Öffnung 38 aus betrachtet axial hinterschnittfrei sind, weist das Gelenkin nenteil 33 auf. In jeweils einem Paar von sich radial gegenüber liegenden ersten und zweiten Kugelbahnen 40, 41 ist eine drehmo mentübertragende Kugel 35 aufgenommen. Die Kugeln 35 sind je weils in einem Käfigfenster 42 des Kugelkäfigs 34 axial gehal ten. Der Kugelkäfig 34 weist eine äußere kugelige Käfigfläche 43 auf, die mit dem Gelenkaußenteil 32 in Kontakt ist, und eine innere kugelige Käfigfläche 44, die mit dem Gelenkinnenteil 33 in Kontakt ist. Die zur Antriebsseite des Gelenkinnenteils 33 liegende Innenöffnung 45 des Kugelkäfigs 34 ist größer/gleich dem größten Durchmesser des Gelenkinnenteils 33. Der Kugelkäfig 34 stützt sich in beiden axialen Richtungen an einer kugeligen Führungsfläche 46 im Gelenkaußenteil 32 ab, die asymmetrisch zu der Mittelebene E des Kugelkäfigs 34 durch die Kugelmitten zur Öffnung 38 hin versetzt liegt. Der Kugelkäfig 34 weist eine innere kugelige Käfigfläche 44 auf, gegen die sich das Gelenkin nenteil 33 abstützt. Sie ist asymmetrisch zu der Mittelebene E des Kugelkäfigs 34 durch die Kugelmitten zum Boden 36 hin ver setzt. Zumindest von der durch die Längsmittellinien L_m der Käfigfenster 42 definierten Mittelebene E des Kugelkäfigs 34 aus ist diese innere Käfigfläche 44 von der Antriebsseite des Ge lenkinnenteils 33 aus betrachtet hinterschnittfrei. Mit 51 ist ein hinterschnittfreier innenzylindrischer Abschnitt auf der Innenseite des Kugelkäfigs 34 bezeichnet.

In den Fig. 6 bis 9 sind entsprechende Einzelheiten mit den gleichen Bezugsziffern belegt wie in Fig. 5. Soweit sie nicht im einzelnen angesprochen sind, wird auf die Beschreibung der Fig. 5 bezug genommen.

In Fig. 6 sind das Gelenkaußenteil 32 und der Kugelkäfig 34 jeweils als Einzelheiten gezeigt, und zwar das Gelenkaußenteil im Längsschnitt und der Kugelkäfig bei senkrecht zur Zeichnungs ebene stehender Achse in Ansicht. Abweichend von Fig. 1 hat das hier gezeigte Gelenkaußenteil 32 eine von der Öffnung 38 aus betrachtete nicht-hinterschnittfrei ausgebildete innenkugelige Fläche 46, die ein koaxiales Einführen des Kugelkäfigs 34 auf grund von querschnittsverengenden Einziehungen 55 am Gelenkau ßenteil 32 verhindert. Vielmehr ist der Kugelkäfig 34 in der dargestellten Position in Pfeilrichtung in das Gelenkaußenteil 32 einzuführen, wobei ein Einziehung 55 in ein Käfigfenster 42 eintreten muß.

In Fig. 7 ist die Anordnung der in Fig. 6 gezeigten Teile in einem fortgeschrittenen Montagestadium gezeigt. Hierbei ist zu erläutern, daß der freie Querschnitt der Öffnung 38 trotz der leichten Durchmesserreduzierungen am Kugelkäfig 34, die durch die Käfigfenster 42 gebildet werden, zu gering ist, um den Ku gelkäfig 34 linear längs der Achse des Gelenkaußenteils 32 ein zuführen. Vielmehr muß der Käfig 34 unter leichtem Versatz sei ner Achse gegenüber der Längsachse des Gelenkaußenteils 32 in dieses hineingerollt werden, wobei einseitig eine Einziehung 55 in das zugeordnete Käfigfenster 42 eingreift. Es ist somit eine leichte Drehbewegung des Kugelkäfigs 34 um seines Längsachse erforderlich, wobei diese gleichzeitig auf die Längsachse des Gelenkaußenteils 32 einschwenkt.

In Fig. 8 ist dargestellt, wie die Einheit aus Gelenkaußenteil 32 und Kugelkäfig 34 durch Schwenken der Käfigachse um 90° in eine koaxiale im wesentlichen bestimmungsgemäße Position ge bracht worden ist. Gleichzeitig ist das Gelenkinnenteil 33 in dazu koaxialer Ausrichtung als Einzelheit gezeigt. Aufgrund der Ausgestaltung des Kugelkäfigs 34 kann, wie durch den Pfeil ange deutet, das Gelenkinnenteil 33 in die Montage vereinfachender Weise koaxial eingeführt werden. Der Käfig 34 entspricht in
seinen wesentlichen Einzelheiten dem in Fig. 3 dargestellten. Insbesondere sind die versetzten Mittelpunkte M₁ und M₂ der Krümmungsradien der kugeligen Außenfläche 43 und Innenfläche 44 des Kugelkäfigs 34 gegenüber der durch die Längsmittellinien L_m der Käfigfenster 42 definierten Mittelebene E wiedergegeben.

In Fig. 9 ist dargestellt, wie die Einheit aus Kugelkäfig 34 und Gelenkinnenteil 33 gegenüber dem Gelenkaußenteil 32 ver schwenkt wird, um eine erste Kugel 35 radial in das Käfigfenster 42 einzuführen. Dieser Vorgang ist dann für jede einzelne Kugel zu wiederholen, wobei die Schwenkbewegung jeweils nacheinander in Längsmittelebenen durch die anderen Kugelbahnen 40, 41 er folgt. Bereits beim Einführen einer zweiten Kugel wird zwangs weise auch eine Verschwenkung des Gelenkinnenteils 33 gegenüber dem Kugelkäfig 34 zustandekommen. Die Mittelebene E des Kugelkä figs 34 nimmt dabei jeweils die winkelhalbierende Ebene zwischen den sich schneidenden Längsachsen des Gelenkaußenteils 32 und des Gelenkinnenteils 33 ein. Bei der hier gezeigten Ausführung mit innenkugeliger Führungsfläche 46 im Gelenkaußenteil 32 kann auf diese Art der Montage nicht verzichtet werden.

Fig. 10 zeigt ein RF-Kugelgleichlaufdrehgelenk 61, das im wesentlichen mit dem in Fig. 5 gezeigten Gelenk - mit Ausnahme der Form der Kugel bahnen - übereinstimmt. Es besteht aus einem Gelenkaußenteil 62, einem Gelenkinnenteil 63, einem in einem nicht bezifferten Rin graum zwischen den beiden angeordneten Kugelkäfig 64 sowie einer Mehrzahl von umfangsverteilten Kugeln 65. Das Gelenkaußenteil 62 ist auf einer Seite durch einen Boden 66 napfförmig geschlossen, wobei ein Hohlzapfen 67 an diesen anschließt. Es weist eine Öffnung 68 auf der Antriebsseite des Gelenkinnenteils 63 auf. Das Gelenkinnenteil 63 weist eine verzahnte Einstecköffnung 69 für einen Wellenzapfen auf. Erste Kugelbahnen 70, die in Bezug auf die Mittelebene E nach beiden Richtungen gekrümmt sind, sind im Gelenkaußenteil 62 vorgesehen. Zweite Kugelbahnen 71, die ebenfalls in Bezug auf die Mittelebene E nach beiden Richtungen axial gekrümmt sind, weist das Gelenkinnenteil 63 auf.

In jeweils einem Paar von sich radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Kugelbahnen 70, 71 ist eine drehmomentübertragende Kugel 65 aufgenommen. Die Kugeln 65 sind jeweils in einem Käfig fenster 72 des Kugelkäfigs 64 axial gehalten. Der Kugelkäfig 64 weist eine äußere kugelige Käfigfläche 73 auf, die mit dem Ge lenkaußenteil 62 in Kontakt ist, und eine innere kugelige Käfig fläche 74, die mit dem Gelenkinnenteil 63 in Kontakt ist. Die zur Antriebsseite des Gelenkinnenteils 63 liegende Innenöffnung 75 des Kugelkäfigs 64 ist größer gleich dem größten Durchmesser des Gelenkinnenteils 63. Der Kugelkäfig 64 stützt sich in beiden axialen Richtungen an einer kugeligen Führungsfläche 76 im Ge lenkaußenteil 62 ab, die asymmetrisch zu der Mittelebene E des Kugelkäfigs 64 durch die Kugelmitten zur Öffnung 68 hin versetzt liegt. Der Kugelkäfig 64 weist eine innere kugelige Käfigfläche 74 auf, gegen die sich das Gelenkinnenteil 73 abstützt. Zumin dest von der Mittelebene E des Kugelkäfigs 64 aus ist diese innere Käfigfläche von der Antriebsseite des Gelenkinnenteils 63 aus betrachtet hinterschnittfrei. Mit 81 ist ein hinter schnittfreier innenzylindrischer Abschnitt auf der Innenseite des Kugelkäfigs 34 bezeichnet.

In den Fig. 11 und 12 sind entsprechende Einzelheiten mit den gleichen Bezugsziffern belegt wie in Fig. 10. Soweit sie nicht im einzelnen angesprochen sind, wird auf die Beschreibung der Fig. 10 bezug genommen.

In Fig. 11 sind das Gelenkaußenteil 62 und der Kugelkäfig 64 in montierter Stellung gezeigt, wobei die Montage analog der in Fig. 7 gezeigten und beschriebenen Weise erfolgt mit dem in Fig. 8 dargestellten Ergebnis. Die Einheit aus Gelenkaußenteil 62 und Kugelkäfig 64 ist eine koaxiale, im wesentlichen bestim mungsgemäße Position gebracht worden. Daneben ist das Gelenkin nenteil 63 in dazu koaxialer Ausrichtung als Einzelheit gezeigt. Aufgrund der Ausgestaltung des Kugelkäfigs 64 kann, wie durch den Pfeil angedeutet, das Gelenkinnenteil 63 in die Montage vereinfachender Weise koaxial eingeführt werden. Der Käfig 64 entspricht in seinen wesentlichen Einzelheiten dem in Fig. 3 dargestellten. Insbesondere sind die versetzten Mittelpunkte M₁ und M₂ der Krümmungsradien der kugeligen Außenfläche 73 und Innenfläche 74 des Kugelkäfigs 64 gegenüber der durch die Längs mittellinien L_m der Käfigfenster 72 definierten Mittelebene E wiedergegeben.

In Fig. 12 ist dargestellt, wie die Einheit aus Kugelkäfig 64 und Gelenkinnenteil 63 gegenüber dem Gelenkaußenteil 62 ver schwenkt wird, um eine erste Kugel 65 radial in das Käfigfenster 72 einzuführen. Dieser Vorgang ist dann für jede einzelne Kugel zu wiederholen, wobei die Schwenkbewegung jeweils nacheinander in Längsmittelebenen durch die anderen Kugelbahnen 70, 71 er folgt. Bereits beim Einführen einer zweiten Kugel wird zwangs weise auch eine Verschwenkung des Gelenkinnenteils 63 gegenüber dem Kugelkäfig 64 zustandekommen. Die Mittelebene E des Kugel käfigs 64 nimmt dabei jeweils die winkelhalbierende Ebene zwi schen den sich schneidenden Längsachsen des Gelenkaußenteils 62 und des Gelenkinnenteils 63 ein. Bei der hier gezeigten Aus führung mit innenkugeliger Führungsfläche 76 im Gelenkaußenteil 62 kann auf diese Art der Montage nicht verzichtet werden.

Bezugszeichenliste

1, 31, 61 Gelenk
2, 32, 62 Gelenkaußenteil
3, 33, 63 Gelenkinnenteil
4, 34, 64 Kugelkäfig
5, 35, 65 Kugel
6, 36, 66 Boden
7, 37, 67 Wellenzapfen
8, 38, 68 Öffnung
9 Antriebswelle
39, 69 Einstecköffnung
10, 40, 70 erste Kugelbahn (Gelenkaußenteil)
11, 41, 71 zweite Kugelbahn (Gelenkinnenteil)
12, 42, 72 Käfigfenster
13, 43, 73 außenkugelige Führungsfläche (Käfig)
14, 44, 74 innenkugelige Führungsfläche (Käfig)
15, 45, 75 Innenöffnung (Käfig)
16, 46, 76 Innenfläche (Gelenkaußenteil)
17, 47, 77 Sicherungselement
18, 48, 78 Führungsfläche (Sicherungselement)
19, 49, 79 Oberfläche (Gelenkinnenteil)
20 Zylinderfläche (Gelenkaußenteil)
21, 51, 81 Innenzylinderfläche (Kugelkäfig)
22, 52 Montageeinheit
23 Spalt
24 Sicherungselement (ringförmig)
25 Ausstanzung
55 Einziehung

Claims

1. Kugelgleichlaufdrehgelenk (1, 31) mit einem Gelenk außenteil (2, 32) mit in Längsrichtung verlaufenden, in seinem Inneren umfangsverteilt liegenden ersten Kugel bahnen (10, 40), einem Gelenkinnenteil (3, 33) mit in Längsrichtung verlaufenden, in seiner Oberfläche um fangsverteilt ausgebildeten zweiten Kugelbahnen (11, 41), wobei sich jeweils eine erste Kugelbahn (10, 40) und eine zweite Kugelbahn (11, 41) radial gegenüber liegen, das Gelenkaußenteil (2, 32) zumindest auf der Antriebsseite für das Gelenkinnenteil (3, 33) eine Öffnung (8, 38) aufweist, mit drehmomentübertragenden Kugeln (5, 35), die in jeweils einer ersten und einer zweiten Kugelbahn geführt sind, und mit einem in einem Ringraum zwischen dem Gelenkaußenteil (2, 32) und dem Gelenkinnenteil (3, 33) liegenden ringförmigen Kugel käfig (4, 34), der umfangsverteilte Käfigfenster (12, 42) aufweist, in dem jeweils eine Kugel (5, 35) axial gehalten ist, und der die Kugeln (5, 35) insgesamt in einer Ebene E hält und bei einer Abwinkelung zwischen den Achsen des Gelenkaußenteils (2, 32) und des Gelen kinnenteils (3, 33) auf deren winkelhalbierende Ebene führt, und der eine äußere kugelige Käfigfläche (19, 49), mit Führungskontakt gegenüber einer dem Gelenk außenteil (2, 32) zugeordneten Führungsfläche (16, 46; 18, 48) und eine innere kugelige Käfigfläche (14, 44) mit Führungskontakt gegenüber der Oberfläche (19, 49) des Gelenkinnenteils (3, 33) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Krümmungsmittelpunkte (M₁, M₂) der äußeren kugeligen Fläche (13, 43) und der inneren kugeligen Fläche (14, 44) des Kugelkäfigs (4, 34) gegenüber einer durch die umfangsverlaufenden Mittellinien (L_m) der Käfigfenster (12, 42) definierten Käfigmittelebene (E) axial versetzt sind, wobei der Krümmungsmittel punkt (M₁) der äußeren kugeligen Fläche (13, 43) zur Öffnung (8, 38) im Gelenkaußenteil (2, 32) und der Krümmungsmittelpunkt (M₂) der inneren kugeligen Fläche (14, 44) zu der der Öffnung (38) axial gegenüberlie genden Seite des Gelenkaußenteils (2, 32) hin gelegen ist, und
daß die zur Öffnung (8, 38) des Gelenkaußenteils (2, 32) hin gelegene Innenöffnung (15, 45) des Kugelkäfigs (4, 34) im Durchmesser größer ist als der größte Au ßendurchmesser der Oberfläche (19, 49) des Gelenkin nenteils (3, 43).

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (16, 46) des Gelenkaußenteils (2, 32) von der Öffnung (8, 38) aus betrachtet axial hinterschnittfrei ist und erste Führungsflächen für den Käfig (4, 34) darin auf der der Öffnung (8, 38) gegenüberliegenden Seite ausgeführt sind und zweite Führungsflächen (18, 48) für den Käfig (4, 34) auf der zur Öffnung (8, 38) hin liegenden Seite an einem oder mehreren separaten Sicherungselementen (17, 25, 47) ausgebildet sind, die jeweils mit dem Gelenkaußenteil (2, 32) verbunden sind.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (16, 46) des Gelenkaußenteils (2, 32) von der Öffnung (8, 38) aus betrachtet axial hinterschnittfrei ist und auf der der Öffnung (8, 38) gegenüberliegenden Seite mit Abstand zur äußeren Käfigfläche (13, 43) liegt, wobei die Kugeln (5, 35) in Kontakt mit den Kugelbahnen (10, 11; 40, 41) und ihren Käfigfenstern (12, 42) stehen, und daß Führungsflächen (18, 48) für den Käfig (4, 34) auf der zur Öffnung (8, 38) hin liegenden Seite an einem oder mehreren separaten Sicherungselementen (17, 25, 47) ausgebildet sind, die jeweils mit dem Gelenkau ßenteil (2, 32) verbunden sind.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (16, 36) des Gelenkaußenteils (2, 32) und die mit dem Käfig (4, 34) in Kontakt kommenden Führungsflächen (18, 48) der Sicherungselemente (17, 25, 47) einen Krümmungsradius haben, der größer oder gleich dem Krümmungsradius der äußeren Käfigfläche (13, 43) des Käfigs (4, 34) ist.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axial hinterschnittfreie Innenfläche (16, 46) des Gelenkaußenteils (2, 32) etwa von der Mittelebene des Käfigs (12, 42) bei montiertem Gelenk aus zur Öffnung (8, 38) hin zylindrisch verläuft.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axial hinterschnittfreie Innenfläche (16, 46) des Gelenkaußenteils (2, 32) etwa von der Mittelebene des Käfigs (12, 42) bei montiertem Gelenk aus zur Öffnung (8, 38) hin konisch verläuft.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebswelle (9) einstückig am Gelenkinnen teil (3) angeformt ist.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslänge der Käfigfenster (12, 42) auf das für den bestimmungsgemäßen Betriebswinkel erforderli che Maß beschränkt ist.