WO2005026567A1 - Twin-ball gelenk mit verbessertem kugelkäfig - Google Patents

Twin-ball gelenk mit verbessertem kugelkäfig Download PDF

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WO2005026567A1
WO2005026567A1 PCT/EP2004/006360 EP2004006360W WO2005026567A1 WO 2005026567 A1 WO2005026567 A1 WO 2005026567A1 EP 2004006360 W EP2004006360 W EP 2004006360W WO 2005026567 A1 WO2005026567 A1 WO 2005026567A1
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ball
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Definitions

  • the invention relates to a constant velocity joint in the form of a twin ball joint.
  • Such joints have the following characteristics
  • an outer joint part which has a first longitudinal axis L12 and axially opposite one another a connection side and an opening side and which has outer ball tracks,
  • An inner joint part which has a second longitudinal axis L13 and connection means for a shaft pointing towards the opening side of the outer joint part and the inner
  • the outer ball tracks and the inner ball tracks form pairs of tracks with one another, each of which receives balls,
  • adjacent pairs of tracks over the circumference have center lines of the outer and inner ball tracks, which lie in parallel longitudinal axes L12, L13 in mutually parallel and symmetrical to the longitudinal axes planes E, E 1 .
  • a spherical cage sits between the outer joint part and the inner joint part and has circumferentially distributed cage windows, each of which receives pairs of balls from adjacent track pairs lying in parallel planes.
  • the object of the present invention is to propose improved constant velocity joints in the form of twin ball joints, in which the cage has increased strength.
  • the ball cage has circumferentially distributed cage windows, each of which receives pairs of balls from adjacent pairs of tracks lying in parallel planes E, E ', and that the circumferential length X2 of second cage windows for second pairs of balls is smaller than the circumferential length X1 of first cage windows for first pairs of balls. This allows an assembly in which first pairs of balls are first installed in succession in the first cage windows and then second pairs of balls are subsequently installed in succession in the second cage windows.
  • the outer joint part can have a joint base with a connecting pin on the connection side or also a flange surface with a further second opening opposite the first opening.
  • Figure 1 shows an inventive joint in longitudinal section
  • Figure 2 shows a joint according to Figure 1 in cross section through the ball cage a) according to the invention b) according to the prior art;
  • FIG. 3 shows a joint according to the invention in various assembly phases a) in a side view b) in an axial view of the joint opening c) in a side view of the ball cage and the inner joint part d) in an axial view of the ball cage and the inner joint part.
  • FIG. 1 shows a joint 11 according to the invention in longitudinal section, on which an outer joint part 12 with a bottom 20 and a joint opening 21 and an inner joint part 13 with an inner opening 28 for a shaft journal to be inserted can be seen.
  • a shaft journal 27 is attached to the base 20 of the outer joint part.
  • the section shown is parallel to the longitudinal axes L12 of the outer joint part and L13 of the inner joint part, as will be seen later.
  • outer ball tracks 22 ⁇ , 22 2 in the outer joint part 12 and inner ball tracks 23 ⁇ , 23 2 in the inner joint part 13 can be distinguished. These each form pairs 22 ⁇ , 23 ⁇ , 22, 23 2 , in which balls 14 ⁇ , 14 2 run.
  • the pairs of tracks expand in the median joint plane EM, in which the ball centers lie at the longitudinal axes L12, L13, from the opening 21 to the base 20.
  • a mirror-symmetrical design of the ball tracks in relation to the ball tracks shown here is conceivable in the same way.
  • the balls are held in a common plane by a ball cage 16, which here coincides with the joint center plane EM.
  • the balls are received by windows in the ball cage 16, of which first windows 18 ⁇ , 18 2 can be seen here.
  • representation a) shows a joint according to the invention
  • representation b) shows a joint according to the prior art.
  • the cross-sectional plane shown corresponds to the section plane B-B from FIG. 1.
  • the sectional plane AA shown in the illustrations is at the same time one of the planes Ei, Ei ', in which the center lines of pairs of paths run, which receive the balls 14, 14' from second pairs of balls.
  • the planes Ei, E 2 are each perpendicular to the plane of the drawing, ie parallel and symmetrical to the longitudinal axes L12, L13 if the longitudinal axes match.
  • first cage window 18 with a circumferential length X1 and first pairs of balls 14, 14 'and second cage window 19 with a smaller circumferential length X2 and second pairs of balls 15, 15' can be seen.
  • first the longer cage windows 19 with the circumferential length X1 are fitted with first balls 15, then the second cage windows 18 with the smaller circumferential length X2 with second balls 14.
  • FIG 3 the last phase of the hinge assembly is shown in different views and representations, in which the inner joint part 13 and the ball cage 16 are bent relative to the outer joint part 12, the situation of so-called over-bending is shown, in which a cage window emerges from the outer joint part in this way that the balls 14 can be inserted into the cage window 18 and into the inner ball grooves 23.
  • the cage window emerging here is a second cage window 18 with a smaller circumferential length X2.
  • the already mounted first balls 15 move as far as possible in the longer cage windows 19, the length X1 of these cage windows 19 being determined by the amount of bending over which is necessary for the balls To be able to use 14 in the shorter cage window 18.

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Abstract

Gleichlaufgelenk in Form eines Gelenkbahngelenkes mit den Merkmalen - ein Gelenkaussenteil (12), das eine erste Längsachse und axial zueinander entgegengesetzt liegend eine Anschlussseite und eine Öffnungsseite hat und das äussere Kugelbahnen (22) aufweist: ein Gelenkinnenteil, welches eine zweite Längsachse und Anschlussmittel für eine zur Öffnungsseite des Gelenkaussenteils (12) weisende Welle hat und das innere Kugelbahnen (23) aufweist, die äusseren Kugelbahnen (22) und die inneren Kugelbahnen (23) bilden Bahnpaare (22, 23) miteinander, die jeweils Kugeln aufnehmen, jeweils über dem Umfang benachbarte Bahnpaare (221, 231) haben Mittellinien der äusseren und inneren Kugelbahnen, die bei übereinstimmenden Längsachsen in zueinander parallelen und zu den Längsachsen symmetrischen Ebenen liegen; ein Kugelkäfig sitzt zwischen Gelenkaussenteil (12) und Gelenkinnenteil ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster, die jeweils Kugelpaare von benachbarten in parallelen Ebenen liegenden Bahnpaaren aufnehmen, auf, die Umfangslänge von zweiten Käfigfenstern (18) für zweite Kugelpaare (14) ist kleiner, als die Umfangslänge von ersten Käfigfenstern für erste Kugelpaare.

Description

Twin-Ball-Gelenk mit verbessertem Kugelkäfig
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk in Form eines Twin-Ball-Gelenks. Solche Gelenke haben die folgenden Merkmale
- ein Gelenkaußenteil, das eine erste Längsachse L12 und axial zueinander entgegengesetzt liegend eine Anschlußseite und eine Öffnungsseite hat und das äußere Kugelbahnen aufweist,
- ein Gelenkinnenteil, welches eine zweite Längsachse L13 und Anschlußmittel für eine zur Öffnungsseite des Gelenkaußenteils weisende Welle hat und das innere
Kugelbahnen aufweist,
- die äußeren Kugelbahnen und die inneren Kugelbahnen bilden Bahnpaare miteinander, die jeweils Kugeln aufnehmen,
- jeweils über dem Umfang benachbarte Bahnpaare haben Mittellinien der äußeren und inneren Kugelbahnen, die bei übereinstimmenden Längsachsen L12, L13 in zueinander parallelen und zu den Längsachsen symmetrischen Ebenen E, E1 liegen.
- ein Kugelkafig sitzt zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster, die jeweils Kugelpaare von benachbarten in parallelen Ebenen liegenden Bahnpaaren aufnehmen, auf.
Bei der Montage von Festgelenken ist es üblich, zunächst Gelenkaußenteil, Kugelkäfig und Gelenkinnenteil ineinander einzusetzen und danach die Kugeln unter sogenanntem Überbeugen des Gelenks, d. h. Abwinkein von Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil zueinander in einem solchen Maße, daß jeweils ein Käfigfenster des auf den halben Beugewinkels zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil geführten Käfigs aus dem Gelenkaußenteil austritt. Bei diesem Überbeugen verschieben sich bereits montierte Kugeln, die nicht in der Beugeebene und nicht in einer Ebene durch die Achse des Kugelkäfigs, die senkrecht zur Beugeebene steht, liegen in Um- fangsrichtung in ihren Käfigfenstern. Je größer hierbei der Beugewinkel, um so größer muß die Umfangslange der entsprechenden Käfigfenster sein. Durch Verlängerung der Käfigfenster reduziert sich die Breite der Stege zwischen den Kafigfenstern. Dies hat eine Reduzierung der Festigkeit des Käfigs zur Folge. Dies ist unerwünscht.
Aus der DE 42 34 488 C1 ist bereits bekannt, für ein Gleichlauffestgelenk, dessen Bahnpaare in Radialebenen liegen und sich übereinstimmend in Richtung zur Öffnung des Gelenkaußenteils erweitern, einen Käfig vorzuschlagen, der sich in einer Radialebene gegenüberliegende Käfigfenster mit einer ersten geringeren Umfangslange und mit ihren Mitten außerhalb dieser Radialebene und einer dazu senkrechten Ebene liegende Käfigfenster einer zweiten größeren Umfangslange aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Gleichlaufge- lenke in der Form von Twin-Ball-Gelenken vorzuschlagen, bei denen der Käfig eine erhöhte Festigkeit aufweist. Die Lösung hierfür besteht darin, daß der Kugelkäfig umfangsverteilte Käfigfenster aufweist, die jeweils Kugelpaare von benachbarten in parallelen Ebenen E, E' liegenden Bahnpaaren aufnehmen, und daß die Umfangslange X2 von zweiten Kafigfenstern für zweite Kugelpaare kleiner ist, als die Umfangslange X1 von ersten Käfigfenstern für erste Kugelpaare. Dies erlaubt eine Montage, bei der zuerst nacheinander erste Kugelpaare in den ersten Käfigfenstern montiert werden und anschließend nacheinander zweite Kugelpaare in den zweiten Käfigfenstern montiert werden. Zur Montage dieser zweiten Kugelpaare in den zweiten Kafigfenstern ist eine geringe Umfangslange der entsprechenden Käfigfenster erforderlich, als für die Bewegung der ersten Kugelpaare in den ersten Käfigfenstern während dieser Montage der zweiten Kugelpaare. Hierdurch und durch die Halbierung der Fensterzahl auf die halbe Kugelzahl und durch die Ausrichtung benachbarter Bahnpaare auf zueinander parallele Ebenen E, E' ist eine Verbreiterung der Stege zwischen den Kugelfenstern und damit eine Erhöhung der Käfigfestigkeit gegeben.
Das Gelenkaußenteil kann an der Anschlußseite einen Gelenkboden mit einem Anschlußzapfen aufweisen oder auch eine Flanschfläche mit einer weiteren der ersten Öffnung gegenüberliegenden zweiten Öffnung. Die Vorteile der Erfindung erschließen sich insbesondere bei Gelenken mit großer Kugelzahl, d. h. mit acht oder mit zehn Kugeln, bei denen die Stegbreite bei Gelenken nach dem Stand der Technik besonders reduziert ist. Die Erfindung ist dabei be- vorzugt auf Gelenke mit einer durch vier teilbaren Kugelzahl anwendbar. Zur Anordnung der ersten Bahnpaare und der zweiten Bahnpaare für Gelenke mit verschiedenen Kugelzahlen wird auf die folgende Zeichnungsbeschreibung verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk im Längsschnitt;
Figur 2 zeigt ein Gelenk nach Figur 1 im Querschnitt durch den Kugelkäfig a) gemäß der Erfindung b) nach dem Stand der Technik;
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in verschiedenen Montagephasen a) in Seitenansicht b) in Axialansicht auf die Gelenköffnung c) in Seitenansicht auf den Kugelkäfig und das Gelenkinnenteil d) in Axialansicht auf den Kugelkäfig und das Gelenkinnenteil.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk 11 im Längsschnitt, an dem ein Gelenkaußenteil 12 mit einem Boden 20 und einer Gelenköffnung 21 sowie ein Gelenkinnenteil 13 mit einer Innenöffnung 28 für einen darin einzuführenden Wellenzapfen erkennbar sind. Am Boden 20 des Gelenkaußenteils ist ein Wellenzapfen 27 ange- setzt. Der gezeigte Schnitt liegt parallel zu den Längsachsen L12 des Gelenkaußenteils und L13 des Gelenkinnenteils, wie später noch zu erkennen sein wird. In diesem Schnitt sind äußere Kugelbahnen 22ι, 222 im Gelenkaußenteil 12 und innere Kugelbahnen 23ι, 232 im Gelenkinnenteil 13 zu unterscheiden. Diese bilden jeweils Bahn- paare 22ι, 23ι, 22 , 232, in denen Kugeln 14ι, 142 laufen. Die Bahnpaare erweitern sich in der Gelenkmittelebene EM, in der die Kugelmittelpunkte bei übereinstimmen- .den Längsachsen L12, L13 liegen, von der Öffnung 21 zum Boden 20 hin. Eine zur Gelenkmittelebene EM spiegelsymmetrische Ausführung der Kugelbahnen im Verhältnis zu den hier gezeigten Kugelbahnen ist in gleicher Weise denkbar. Die Kugeln werden von einem Kugelkäfig 16 in einer gemeinsamen Ebene gehalten, wobei diese hier mit der Gelenkmittelebene EM übereinstimmt. Die Kugeln werden dabei von Fenstern im Kugelkäfig 16 aufgenommen, von denen hier erste Fenster 18ι, 182 erkennbar sind.
Die beiden Darstellungen der Figur 2 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. In Darstellung a) ist ein Gelenk gemäß der Erfindung, in Darstellung b) ein Gelenk nach dem Stand der Technik gezeigt. Die gezeigte Querschnittsebene entspricht jeweils der Schnittebene B-B aus Figur 1.
Es sind auch hier am Gelenk 11 das Gelenkaußenteil 12 und das Gelenkinnenteil 13 mit äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen erkennbar, in denen jeweils Kugelpaare aufgenommen sind. Zwischen den Gelenkbauteilen ist der Kugelkäfig 16 mit Käfigfenstern erkennbar. Die in den Darstellungen eingezeichnete Schnittebene A-A ist zugleich eine der Ebenen Ei, Ei', in der die Mittellinien von Bahnpaaren verlaufen, die die Kugeln 14, 14' von zweiten Kugelpaaren aufnehmen. Die Ebenen Ei, E2 liegen jeweils senkrecht zur Zeichnungsebene, d. h. parallel und symmetrisch zu den Längsachsen L12, L13 bei übereinstimmenden Längsachsen. Im Gegensatz zu dem Gelenk nach dem Stand der Technik gemäß Darstellung b), bei dem die Um- fangslänge sämtlicher Käfigfenster 18 untereinander gleich groß ist und damit auch die Stegbreite A1 der Stege 17 zwischen den einzelnen Käfigfenstern untereinander gleich und stark reduziert ist, sind beim Gelenk gemäß der Erfindung nach der Darstellung a) erste Käfigfenster 18 mit einer Umfangslange X1 und ersten Kugelpaaren 14, 14' und zweite Kafigfenster 19 mit einer kleineren Umfangslange X2 und zweiten Kugelpaaren 15, 15' zu erkennen. Wie noch nachstehend erläutert wird, werden zuerst die längeren Käfigfenster 19 mit der Umfangslange X1 mit ersten Kugeln 15 bestückt, anschließend die zweiten Käfigfenster 18 mit der geringeren Umfangslange X2 mit zweiten Kugeln 14. Durch die Reduzierung der Umfangslange der Käfigfen- ster 18 nimmt jeweils die Umfangslange der Stege einseitig zu, so daß sich eine Stegbreite A1 > A2 ergibt. Dieser Zuwachs findet jeweils einseitig an jedem der hier gezeigten Stege statt, so daß die Festigkeit des Käfigs insgesamt gleichmäßig erhöht ist.
In Figur 3 ist in verschiedenen Ansichten und Darstellungen die letzte Phase der Gelenkmontage dargestellt, bei der das Gelenkinnenteil 13 und der Kugelkäfig 16 gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 abgebeugt sind, wobei die Situation des sogenannten Überbeugens dargestellt ist, bei der ein Käfigfenster derart aus dem Gelenkaußenteil austritt, daß die Kugeln 14 in die Käfigfenster 18 und in die inneren Kugelrillen 23 eingesetzt werden können. Das hier austretende Käfigfenster ist ein zweites Käfigfenster 18 mit geringerer Umfangslange X2. Wie in Darstellung c) erkennbar, verschieben sich beim Überbeugen des Gelenks die bereits montierten ersten Kugeln 15 in den längeren Käfigfenstern 19 bis zum Anschlag, wobei die Länge X1 dieser Käfigfenster 19 durch das Maß des Überbeugens bestimmt wird, das notwendig ist, um die Kugeln 14 in die kürzeren Käfigfenster 18 einsetzen zu können. Wie in Darstellung b) zu erkennen ist, ist zum unmittelbaren Einsetzen der Kugeln 14 in die Käfigfenster 18 und die inneren Kugelrillen 23, die nahe der Beugeebene liegen, nur die geringe Länge X2 der Käfigfenster 18 erforderlich. Vor dem hier gezeig- ten abschließenden Montageschritt sind die gegenüberliegenden Kugeln 14 in ihre Käfigfenster 18 in gleicher weise eingesetzt worden. Dem vorausgesetzt sind in zwei ersten Montageschritten unter Überbeugen die ersten Käfigfenster 19 in gleicher Weise mit Kugeln 15 bestückt worden, wobei die Umfangslange der zu diesem Zeitpunkt noch unbestückten zweiten Käfigfenster 18 für diese Montageschritte keine Bedeutung hat.
Twin-Ball-Gelenk mit verbessertem Kugelkäfig
Bezugszeichenliste
11 Gelenk
12 Gelenkaußenteil
13 Gelenkinnenteil
14 Kugel
16 Käfig
17 Steg
18 Fenster
19 Fenster
20 Boden
21 Öffnung
22 äußere Kugelbahn
23 innere Kugelbahn
27 Wellenzapfen
28 Innenöffnung

Claims

Twin-Ball-Gelenk mit verbessertem KugelkäfigPatentansprüche
1. Gleichlaufgelenk in Form eines Gelenkbahngelenkes mit den Merkmalen - ein Gelenkaußenteil (12), das eine erste Längsachse (L12) und axial zueinander entgegengesetzt liegend eine Anschlußseite und eine Öffnungsseite hat und das äußere Kugelbahnen (22) aufweist, - ein Gelenkinnenteil (13), welches eine zweite Längsachse (L13) und Anschlußmittel für eine zur Öffnungsseite des Gelenkaußenteils (12) weisende Welle hat und das innere Kugelbahnen (23) aufweist, - die äußeren Kugelbahnen (22) und die inneren Kugelbahnen (23) bilden Bahnpaare (22, 23) miteinander, die jeweils Kugeln (14, 15) aufnehmen, -jeweils über dem Umfang benachbarte Bahnpaare (22ι, 23ι, 22ι', 23ι') haben Mittellinien der äußeren und inneren Kugelbahnen, die bei übereinstimmenden Längsachsen (L12, L13) in zueinander parallelen und zu den Längsachsen symmetrischen Ebenen (E, E') liegen. - ein Kugelkäfig (16) sitzt zwischen Gelenkaußenteil (12) und Gelenkinnenteil (13) ein und weist umfangsverteilte Käfigfenster (18, 19), die jeweils Kugelpaare (14, 14', 15, 15') von benachbarten in parallelen Ebenen (E, E') liegenden Bahnpaaren aufnehmen, auf, - die Umfangslange (X2) von zweiten Käfigfenstern (18) für zweite Kugelpaare (14, 14') ist kleiner, als die Umfangslange (X1) von ersten Käfigfenstern (19) für erste Kugelpaare (15, 15').
2. Gelenk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslange (X1) der ersten Käfigfenster (19) auf das zur Montage der zweiten Kugeln (14, 14') erforderliche Maß beschränkt ist.
3. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk eine gerade Anzahl von zumindest acht Kugeln (14, 15) aufweist.
4. Verfahren zur Montage eines Gelenks nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die ersten Kugelpaare (15, 15') durch die ersten Käfigfenster (19) am überbeugten Gelenk nacheinander eingesetzt werden und danach die zweiten Kugelpaare (14, 14') durch die zweiten Käfigfenster (18) am jeweils überbeugten Gelenk nacheinander eingesetzt werden.
PCT/EP2004/006360 2003-08-18 2004-06-12 Twin-ball gelenk mit verbessertem kugelkäfig WO2005026567A1 (de)

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