DE10201169A1

DE10201169A1 - Gleichlauffestgelenk mit verbesserter Käfiganordnung

Info

Publication number: DE10201169A1
Application number: DE2002101169
Authority: DE
Inventors: Erik Harry Meyer; Joachim H Proels
Original assignee: GKN Automotive Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: US20010046901A1; DE10201169B4; JP2002250360A; US6461244B2

Abstract

Die Erfindung betrifft axial feste Gleichlaufdrehgelenke. Ein axial festes Gleichlaufdrehgelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil, einen Kugelkäfig sowie eine Mehrzahl von Kugeln. Der Kugelkäfig ist zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil angeordnet und umfaßt Fenster, in denen jeweils Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen. Zumindest zwei sich gegenüberliegende Fenster sind breiter als die Stege des Gelenkaußenteils, um die Aufnahme der Stege während der Montage zu ermöglichen. Der Käfig umfaßt im wesentlichen kugelförmige Innen- und Außenflächen, die mit den Stegflächen des Gelenkinnenteils bzw. des Gelenkaußenteils zusammenwirken. Der Kugelkäfig umfaßt ferner zumindest eine Freistellnut zwischen zumindest einem benachbarten Fensterpaar, wodurch der Umfang der Kugelkäfigaußenfläche im Bereich der Nut reduziert wird. Die Nut ist zumindest so breit wie einer der Stege des Gelenkaußenteils, um das Einführen des Kugelkäfigs in das Gelenkaußenteil zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig um 90 DEG um eine Querachse gegenüber der Achse des Gelenkaußenteils während der Montage gedreht ist.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft axial feste Gleichlaufdreh gelenke und insbesondere ein axial festes Gleichlaufdrehgelenk der Art, die folgende Bauteile umfaßt: (1) ein Gelenkaußenteil von hohler Konfiguration, das eine Rotationsachse her und im Innenraum eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen äußeren Bahnen aufweist, die umfangsverteilt um die Achse an geordnet sind und sich in Meridianebenen bezüglich der Achse erstrecken, wobei Stege zwischen den Bahnen ausgebildet und einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgeführt sind, wobei die Stege radial nach innen weisende Flächen aufweisen; (2) ein im Gelenkaußenteil angeordnetes Gelenkinnenteil mit einer Rotati onsachse, wobei das Gelenkinnenteil an seiner Außenseite eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen innerer Bahnen aufweist, deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken und die den Bahnen des Gelenk außenteils zugewandt sind und ihnen paarweise gegenüberliegen, wobei Stege zwischen den Bahnen auf dem Gelenkinnenteil defi niert sind und radial nach außen weisende Flächen aufweisen; (3) eine Mehrzahl von Kugeln, die jeweils in einem Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen im Gelenkaußenteil und Gelen kinnenteil zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet ist; und (4) einen Kugelkäfig mit einer ringförmi gen Konfiguration, der zwischen den Gelenkteilen angeordnet ist und Fenster aufweist, in denen die jeweiligen Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in ei ner gemeinsamen Ebene liegen, wobei der Käfig Außen- und In nenflächen aufweist, die jeweils mit den Stegflächen des Ge lenkaußenteils bzw. des Gelenkinnenteils zusammenwirken, um den Käfig und die Gelenkteile axial in Position zu halten.

In Gelenken dieser Art ist die Konfiguration der Bahnen im Ge lenkinnenteil und im Gelenkaußenteil und/oder die Konfigura tion der Innen- und Außenflächen des Käfigs so, daß die ge meinsame Ebene, in der die Mittelpunkte der Kugeln liegen, bei Gelenkbeugung den Winkel zwischen den Rotationsachsen der Ge lenkteile im wesentlichen halbiert.

Es gibt verschiedene Gelenktypen der genannten Art, die sich untereinander u. a. bezüglich der Anordnung und Konfiguration der Bahnen in den Gelenkteilen und/oder den Innen- und Außen flächen des Käfigs unterscheiden, wobei die gemeinsame winkel halbierende Ebene, wie oben beschrieben, gesteuert wird, wo durch dem Gelenk Gleichlaufeigenschaften im Betrieb verliehen werden. Die Gemeinsamkeit dieser verschiedenen Gelenktypen ist jedoch, daß der Käfig durch das Zusammenwirken der äußeren Kä figfläche mit den Stegflächen, die der Käfigfläche gegenüber liegen, im Gelenk axial in Position gehalten wird.

Die Außenfläche des Käfigs und die kooperierenden Stegflächen des Gelenkaußenteils sind im allgemeinen kugelförmig. Wenn das Gelenk Drehmoment überträgt, verursachen die im Gelenk wirken den Kräfte (d. h. Kugelaustreibungskräfte), daß der Käfig zu einem Ende des Gelenks hin gedrängt wird, wobei das betreffen de Ende von der jeweiligen Richtung des Versatzes der Bahnen im Gelenkinnenteil und im Gelenkaußenteil von der gemeinsamen Ebene bei ungebeugtem Gelenk abhängig ist. Um die Normalkräf te, die auf den Käfig als Ergebnis dieser Kugelaustreibungs kräfte einwirken, zu verringern, sollte das Maß an kugelförmi ger Umhüllung des Käfigs durch die Stege des Gelenkaußenteils so groß wie möglich sein, um den Käfig besser abzustützen. Je mehr jedoch die Stege des Gelenkaußenteils die kugelige Außen fläche des Käfig kugelförmig umgeben, desto schwieriger wird es, den Kugelkäfig in das Gelenkaußenteil einzuführen. In ei nem scheibenförmigen Gleichlauffestgelenk, bei dem das Gelenk außenteil an beiden Enden offen ist, wird der Käfig von dem Ende aus eingebaut, das dem Ende gegenüberliegt, zu dem der Käfig durch die Kugelaustreibungskräfte gedrängt wird, wenn es im gebeugten Zustand unter Last betrieben wird. Die Montage des Käfigs im Gelenkaußenteil wird typischerweise entweder durch Käfigeinbaukerben, die in einem Steg oder einem Paar von Stegen des Gelenkaußenteils vorgesehen sind, oder durch einen ausreichend vergrößerten Bohrungsdurchmesser des Gelenkaußen teils ermöglicht, damit der Kugelkäfig in das Gelenkaußenteil eingeführt werden kann.

In einem Monoblock-Gleichlauffestgelenk, dessen Gelenkaußen teil glockenförmig und mit einem geschlossenen Ende ausgebil det ist, muß der Käfig von der offenen Seite des Gelenkaußen teils eingebaut werden. Um die Montage des Käfigs im Gelenkau ßenteil durchzuführen, muß wiederum der Bohrungsdurchmesser des Gelenkaußenteils ausreichend vergrößert sein, um den Ein bau zuzulassen und/oder es müssen Einbaukerben in zumindest einem sich gegenüberliegenden Paar von Gelenkaußenteilstegen vorgesehen sein, damit der Käfig eingeführt werden kann. Weder die eine noch die andere Methode erbringt zufriedenstellende Resultate, da beide Einbaumethoden das Maß an kugelförmiger Umhüllung reduzieren, das für die Abstützung des Käfigs zur Verfügung steht. Dadurch entstehen höhere Flächenbelastungen für die kooperierenden Flächen des Gelenkaußenteils und des Käfigs, wodurch es aufgrund erhöhter Reibung zu vermehrter Hitzeentwicklung kommt.

Gegenstand der Erfindung

Dementsprechend ist es ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleichlauffestgelenk mit einer verbesserten Käfigmontage möglichkeit bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufga ben durch ein axial festes Gleichlaufdrehgelenk gelöst, das ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil, einen Kugelkäfig so wie eine Mehrzahl von Kugeln umfaßt. Das Gelenkaußenteil ist von hohler Konfiguration, weist eine Rotationsachse auf und umfaßt eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen äu ßeren Bahnen, die umfangsverteilt um die Achse im Innern des Gelenkaußenteils angeordnet sind und deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse erstrecken, sowie Stege, die zwischen den genannten Bahnen definiert und einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgeführt sind und nach innen gerichtete Flächen aufweisen. Das Gelenkinnenteil ist im Gelenkaußenteil angeordnet, weist eine Rotationsachse auf und umfaßt eine Mehrzahl von zumindest teilweise bogenförmigen in neren Bahnen auf der Außenseite des Gelenkinnenteils, deren Mittellinien sich in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse des Gelenkinnenteils erstrecken und die unter Bildung von Paaren den Bahnen im Gelenkaußenteil gegenüberliegen, so wie Stege, die zwischen den Bahnen auf dem Gelenkinnenteil de finiert sind und radial nach außen gerichtete Flächen aufwei sen. Je eine Kugel der Mehrzahl von Kugeln ist in einem Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen im Gelenkaußenteil und Ge lenkinnenteil zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenk teilen angeordnet. Der Kugelkäfig ist zwischen dem Gelenkin nenteil und dem Gelenkaußenteil angeordnet und umfaßt Fenster, in denen die Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen. Zumindest zwei sich gegenüberliegende Fenster sind breiter als die Stege des Gelenkaußenteils, um eine Aufnahme von Stegen während der Montage zu ermöglichen. Der Käfig weist im wesentlichen kugel förmige Innen- und Außenflächen auf, die mit den Stegflächen am Gelenkinnenteil bzw. Gelenkaußenteil zusammenwirken.

Der Kugelkäfig umfaßt ferner zumindest eine Freistellnut zwi schen zumindest einem Paar von benachbarten Fenstern, wodurch der Umfang der Kugelkäfigaußenfläche im Bereich der Nut redu ziert wird. Die Nut ist zumindest so breit wie einer der Stege des Gelenkaußenteils, um ein Einführen des Kugelkäfigs in das Gelenkaußenteil zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig um eine Querachse um 90° gegenüber der Achse des Gelenkaußenteils ge dreht wird. Gemäß einer Ausführung ist die zumindest eine Nut eine Ringnut, die um den Umfang der Käfigaußenfläche verläuft. Gemäß einer anderen Ausführung umfaßt die zumindest eine Nut zwei Nuten, deren Mittellinien symmetrisch zur mittleren Ebene des Käfigs liegen und deren Abstand der Breite der Stege des Gelenkaußenteils entspricht.

Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie die kugelförmige Umhüllung der Außenfläche des Käfigs durch die Stege des Gelenkaußenteils maximiert. Weitere Vor teile der Erfindung werden beim Studium der folgenden detail lierten Beschreibung und der zugehörigen Ansprüche sowie an hand der beiliegenden Zeichnungen deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die Ausführungen verwiesen, die in den beiliegenden Zeich nungen genauer dargestellt sind und unten anhand von Beispie len der Erfindung erläutert werden.

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 eine Stirnansicht eines Gleichlauffestgelenks gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in der Richtung des Pfeils A in Fig. 2;

Fig. 2 ein Längsschnitt des Gelenks nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Käfigelements ge mäß einer erfindungsgemäßen Ausführung;

Fig. 4 ein Längsschnitt eines Gelenkaußenteils durch die Längsachse des Gelenkaußenteils und eines Kugelkäfigs gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung während der Montage;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Gelenkaußenteils und des Kugelkäfigs nach Fig. 4 während der Montage;

Fig. 5A einen Ausschnitt des Gelenkaußenteils und des Käfigs nach Fig. 5 während der Montage;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer alternativen er findungsgemäßen Ausführung eines Käfigs; und

Fig. 7 einen Ausschnitt eines Gelenkaußenteils und des Kä figs nach Fig. 6 während der Montage.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Fig. 1 und 2 werden zusammen beschrieben. Fig. 1 ist eine Stirnansicht in der Richtung des Pfeils A von Fig. 2 von einem erfindungsgemäßen Gleichlauffestgelenk gemäß einer er sten Ausführung. Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das Gelenk von Fig. 1 entlang der Linie 2-2 der Fig. 1. Die wichtigsten Bauteile des Festgelenks sind ein Gelenkaußenteil 10, ein Ge lenkinnenteil 11, ein Käfig 12 und eine Mehrzahl von Drehmo ment übertragenden Kugeln 13.

Das Gelenkaußenteil 10 ist ein hohles, glockenförmiges Bauteil mit einem offenen Ende 14 und einem geschlossenen Ende 16, von dem aus sich eine Hohlwelle 17 erstreckt. Die Rotationsachse des Gelenkaußenteils 10 ist mit 18 bezeichnet. Im Innern des Gelenkaußenteils 10 ist eine Mehrzahl von umfangsverteilten bogenförmigen äußeren Bahnen 20 vorgesehen, die in gleichen Winkeln um die Rotationsachse 18 verteilt sind und deren Mit tellinien in Meridianebenen liegen, die die Achse 18 enthal ten. Zwischen den Bahnen 20 im Gelenkaußenteil sind Stege 22 definiert, die einstückig mit dem Gelenkteil ausgebildet sind und radial nach innen gerichtete Flächen aufweisen. Das ge schlossene Ende 16 des Gelenkaußenteils 10 kann entweder ein stückig als Teil des Gelenkaußenteils ausgebildet oder ange schweißt sein.

Das Gelenkinnenteil 11 ist an seiner Außenfläche mit einer An zahl von bogenförmigen inneren Bahnen 24 versehen, deren Mit tellinien in Meridianebenen liegen, die die Rotationsachse 26 des Gelenkinnenteils enthalten, die im dargestellten axial ge streckten, d. h. nicht gebeugten Zustand des Gelenks mit der Achse 18 zusammenfällt. Die inneren Bahnen 24 liegen den äuße ren Bahnen 20 unter Bildung von Paaren gegenüber. Zwischen den Bahnen 24 weist das Gelenkinnenteil Stege 28 auf, die einstüc kig mit dem Gelenkinnenteil 11 ausgeführt sind und radial nach außen gerichtete Flächen aufweisen. Das Gelenkinnenteil 11 ist ein ringförmiges Bauteil, das zur Drehmoment übertragenden Aufnahme einer Antriebswelle 32 mit einer Keilnutenbohrung 30 versehen ist. Selbstverständlich können das Gelenkinnenteil 11 und die Antriebswelle einstückig ausgeführt sein oder durch andere Mittel als eine Keilwellenverbindung, z. B. durch Schweißen, miteinander verbunden sein.

In dem in Fig. 2 gezeigten Längsschnitt haben die Bahnen 20, 24 eine bogenförmige Konfiguration und die Krümmungs mittelpunkte dieser Bögen sind axial voneinander im Gelenk versetzt, so daß die Bahnen jedes Paares sich voneinander ent fernen, wenn sie sich dem offenen Ende 14 des Gelenkaußenteils 10 nähern. Jedes Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen 20, 24 nimmt jeweils eine Drehmoment übertragende Kugel 13 auf. Die Mittelpunkte der Kugeln 13 liegen in einer gemeinsamen Ebene 19. Die versetzte Konfiguration der Bahnen 20, 24 in den Gelenkteilen 10, 11 bewirkt bei Gelenkbeugung in bekannter Weise, daß die gemeinsame Ebene 19, d. h. die winkelhalbierende Ebene in Fig. 2, den Winkel zwischen den Rotationsachsen 18, 26 des Gelenkaußenteils 10 bzw. des Gelenkinnenteils 11 hal biert, wodurch das Gelenk Gleichlaufeigenschaften erhält.

Der Käfig 12 ist ein ringförmiges Bauteil, das zwischen dem Gelenkinnenteil 11 und dem Gelenkaußenteil 10 eingesetzt ist. Es weist eine Mehrzahl von Öffnungen oder Fenstern 34 auf, die jeweils die Kugeln 13 so einzeln aufnehmen, daß die Mittel punkte der Kugeln in der gemeinsamen Ebene 19 liegen.

Der Käfig hat eine im allgemeinen kugelförmige Außenfläche 36, die die radial nach innen weisenden Flächen der Stege 22 zwi schen den Bahnen 20 des Gelenkaußenteils 10 berührt. Der Käfig weist auch eine im allgemeinen kugelförmige Innenfläche 38 auf, die mit den radial nach außen weisenden Flächen der Stege 28 zwischen den Bahnen 24 des Gelenkinnenteils 11 zusammen wirkt.

Während des Betriebs des Gelenks wirken Kräfte auf die Kugeln und damit auch auf den Käfig ein, die den Käfig 12 in Richtung zum offenen Ende 14 des Gelenkaußenteils 10 drängen. Auf diese Weise wirkt die Käfigaußenfläche 36 auf die ihr zugewandten Flächen der Stege 22 des Gelenkaußenteils primär in dem mit der Ziffer 21 bezeichneten Bereich direkt anschließend an das offene Ende 14 des Gelenkaußenteils 10 ein. In dem gezeigten Gelenk ist der Versatz der Bahnen im Gelenkinnenteil 11 in Richtung zum geschlossenen Ende 16 des Gelenkaußenteils 10, während der Versatz der Bahnen im Gelenkaußenteil 10 in Rich tung des offenen Endes 14 des Gelenkaußenteils 10 geht. Da durch wirkt die Käfiginnenfläche 38 auf die ihr zugewandten Flächen der Stege 28 des Gelenkinnenteils primär in dem mit der Ziffer 23 bezeichneten Bereich direkt anschließend an das geschlossene Ende 16 des Gelenkaußenteils 10 ein. Die Richtung des Versatzes der Bahnen 20, 24 kann jedoch umgekehrt werden, wodurch sich die Stellen der in Kontakt kommenden Flächenab schnitte der Käfigaußenfläche 36 und der Käfiginnenfläche 38 zu gegenüberliegenden Positionen verschieben würden.

Die Flächen der Stege 22, 28 sind vorzugsweise teilkugelig ausgeführt und bilden Teile einer Kugel, deren Mittelpunkt auf der Rotationsachse 18 des Gelenkaußenteils 10 bzw. der Rotati onsachse 20 des Gelenkinnenteils 11 liegt. Die Stegflächen können jedoch auch als Rotationsflächen eines kreisförmigen Bogens um die genannten Achsen ausgebildet sein, jedoch ohne, daß der Mittelpunkt des Bogens auf den Achsen liegt. In einer weiteren Anordnung ist der Bogen nicht kreisförmig. Die Stegflächen könnten alternativ durch Rotationsflächen eines Bogens gebildet sein, der vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise kreisförmig um Rotationsachsen, die gegenüber den genannten Achsen 18, 26 versetzt sind, wobei die Ortslinie der Rotationsachsen, bei Betrachtung aller Stegflächen, einen Kreis um die Drehachse bildet. Dem Fachmann ist klar, daß jede Abweichung der Stegflächen von genau teilkugeligen Flächen, deren Mittelpunkte auf den Achsen 18, 26 liegen, gering sein wird.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung der Er findung ist die Käfigaußenfläche 36 freigestellt, wie an der mit der Ziffer 40 bezeichneten Stelle angedeutet ist. Die Freistellung 40 erfolgt in der Form einer Umfangsnut um den Äquator des Käfigs 12. Die Breite der Nut 40 verläuft beider seits der Kugelebene 19 und ihre Mittellinie liegt, wie in Fig. 2 gezeigt, in der Kugelebene 19.

In Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Käfigs 12 der Fig. 1 und 2 dargestellt. Der in Fig. 3 gezeigte Käfig 12 umfaßt sechs Fenster 34 zur Aufnahme der jeweiligen Kugeln. Zwischen den Fenstern 34 befindet sich jeweils ein Stegab schnitt 44, in welchem die Nut 40 ausgebildet ist, um den ma ximalen Umfang der Käfigaußenfläche zu verringern und die Ein führung des Käfigs in das Gelenkaußenteil zu erleichtern. Ob wohl die Nut 40 so dargestellt ist, daß sie sich um den gesam ten Umfang des Käfigs 12 erstreckt, können ihre Vorteile be reits zum Tragen kommen, wenn nur die Dicke eines Stegab schnitts 44 verringert wird, anstelle aller. Aus Herstellungs gründen und zur Wahrung des Gleichgewichts kann es jedoch vor zuziehen sein, die Nut 40 über den gesamten Umfang durch Pro filwalzen oder Drehen des Käfigs auszubilden.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt des Gelenkaußenteils 10 und eine axiale Ansicht des Käfigs 12 im Teilschnitt während der Montage. Auf diese Weise wird der Kugelkäfig in einer Position dargestellt, in der er um eine seiner Querachsen 50 um 90° ge dreht und entlang seiner Achse gegenüber der Mittelachse 18 des Gelenkaußenteils verschoben ist. Die Stege 22 des Gelenk außenteils umfassen die Führungsflächen für die kugelige Au ßenfläche 36 des Kugelkäfigs 12. Die Außenfläche 36 des Kugel käfigs 12 ist durch die Fenster 34 und die Nut 40 unterbro chen.

Wie vorstehend erwähnt, wird die kugelige Umhüllung der kuge ligen Außenfläche 36 des Käfigs 12 durch die Stege 22 des Ge lenkaußenteils maximiert, um den Halt des Käfigs während des Betriebs weitestmöglich zu vergrößern. Je größer die kugelige Umhüllung, desto kleiner ist jedoch der Bohrungsdurchmesser D₁, der durch die Öffnung definiert ist, die von sich gegenüber stehenden Stegen 22 im Gelenkaußenteil 10 gebildet wird. Das Verhältnis zwischen der Öffnung des Bohrungsdurchmessers D₁ der Stege 22 und dem Durchmesser des Kugelkäfigs D₂ ist: D₂ größer als D₁. Aus diesem Grund kann der Käfig 12 nicht axial in das Gelenkaußenteil 10 eingeführt werden. Daher wird zu Montage zwecken eine Kante 60 eines Steges 22 in den nach vorn weisen den Abschnitt 62 eines der Käfigfenster 34 eingeführt und dann der Kugelkäfig 12 in das Gelenkaußenteil 10 eingeführt, wobei gleichzeitig eine Verschiebe- und Drehbewegung ausgeführt wird, so daß die gegenüberliegende Kante 64 in das gegenüber liegende Käfigfenster 66 eingeführt wird. Auf diese Weise be wirkt die Nut 40 eine Verringerung des Abstands D₃, so daß D₃ geringer ist als D₁, wodurch das Einführen des Käfigs 12 in das Gelenkaußenteil 10 ermöglicht wird. Wenn der Käfig 12 in die Gelenkaußenteilöffnung 14 eintritt, wird er auf die Mittelach se 18 des Gelenkaußenteils zurückgedreht, indem der Käfig um seine Querachse 50 um 90° gedreht und der Käfig 12 gegenüber dem Gelenkaußenteil 20 entlang der Achse 18 des Gelenkaußen teils verschoben wird. Anschließend werden das Gelenkinnenteil und die Kugeln in bekannter Weise eingebaut. Um die Stegkanten 60, 64 in den Käfigfenstern 62, 66 aufnehmen zu können, muß die Fensterbreite jedoch größer sein als die Stegbreite.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Käfigs in Be zug zum Gelenkaußenteil während des Einbauvorgangs darge stellt. Während des Einbaus liegt die Drehachse des Käfigs quer zur Drehachse des Gelenkaußenteils. Wiederum wird die Stegkante 60 eines Steges 22 in den nach vorn weisenden Ab schnitt 62 eines Käfigfensters eingeführt und anschließend das gegenüberliegende Käfigfenster 66 in Richtung zum Gelenkaußen teil 10 so bewegt, daß die gegenüberliegende Stegkante 64 den Stegabschnitt 44 passiert, dessen Dicke durch die Nut 40 ver ringert ist, und in das Käfigfenster 66 eingeführt wird. An diesem Punkt kann der Käfig entlang der Mittelachse des Ge lenkaußenteils vorwärts bewegt und um seine Querachse gedreht werden, um die Stege 22 mit der kugeligen Außenfläche 36 des Käfigs in Kontakt zu bringen. Fig. 5A zeigt ein Detail der Lageverhältnisse zwischen der Nut 40 und der Stegkante 64 wäh rend des Einführens des Käfigs in das Gelenkaußenteil.

In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführung eines Käfigs gezeigt, der in einem erfindungs gemäßen Gleichlauffestgelenk verwendet werden kann. Der Käfig 100 in Fig. 6 umfaßt Freistellabschnitte 102, die es ermögli chen, den Käfig 100 in ein Gelenkaußenteil zwischen gegenüber liegenden Stegen einzuführen, wie in Fig. 7 zu sehen ist. Fig. 7 ist eine Detaildarstellung eines Gelenkaußenteils 110 und des Käfigs 100 der Fig. 6 während der Montage. Wie in Fig. 7 zu sehen ist, ermöglichen die Freistellnuten 102 den Punkten 104, die die Breite des Steges 122 definieren, in das Käfigfenster 134 eingeführt zu werden, das dem Käfigfenster gegenüberliegt, das den gegenüberliegenden (nicht-dargestell ten) Steg aufgenommen hat. Wie in Fig. 7 und Fig. 5 darge stellt, muß die Breite der Nut 40 oder der Abstand zwischen den Freistellabschnitten 102 größer sein als die Breite der Stege, damit die Stege in das Käfigfenster 134 eingeführt wer den können.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Technik um ein neues und verbessertes Gleichlauffestgelenk bereichert wird. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit mehreren Ausführungen beschrieben wird, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf jene Ausführungen beschränkt ist. Beispielsweise ist die verbesserte Käfigkonstruktion auch auf Gleichlauffestgelenke anwendbar, die acht Kugeln anstelle von sechs umfassen. Die verbesserte Käfigkonstruktion ist auch für scheibenförmige Gleichlauffestgelenke verwendbar, bei denen das Gelenkaußen teil an beiden Enden offen ist. Auf diese Weise deckt die Er findung alle Alternativen, Modifikationen und Entsprechungen ab, die im Geist und Umfang der anhängenden Ansprüche enthal ten sind.

Die Erfindung betrifft axial feste Gleichlaufdrehgelenke. Ein axial festes Gleichlaufdrehgelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil, einen Kugelkäfig sowie eine Mehrzahl von Kugeln. Der Kugelkäfig ist zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil angeordnet und umfaßt Fenster, in denen jeweils Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen. Zumindest zwei sich gegenüberliegende Fenster sind breiter als die Stege des Gelenkaußenteils, um die Aufnahme der Stege während der Monta ge zu ermöglichen. Der Käfig umfaßt im wesentlichen kugelför mige Innen- und Außenflächen, die mit den Stegflächen des Ge lenkinnenteils bzw. des Gelenkaußenteils zusammenwirken. Der Kugelkäfig umfaßt ferner zumindest eine Freistellnut zwischen zumindest einem benachbarten Fensterpaar, wodurch der Umfang der Kugelkäfigaußenfläche im Bereich der Nut reduziert wird. Die Nut ist zumindest so breit wie einer der Stege des Gelenk außenteils, um das Einführen des Kugelkäfigs in das Gelenkaußenteil zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig um 90° um eine Querachse gegenüber der Achse des Gelenkaußenteils wäh rend der Montage gedreht ist.

Claims

1. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk, umfassend
ein Gelenkaußenteil von hohler Konfiguration mit einer Ro tationsachse, einer Mehrzahl von zumindest teilweise bo genförmigen äußeren Bahnen, die umfangsverteilt um die ge nannte Achse im Innern des Gelenkaußenteils angeordnet sind und deren Mittellinien in Meridianebenen bezüglich der genannten Achse verlaufen und mit Stegen, die zwischen den genannten Bahnen definiert sind und die einstückig mit dem Gelenkaußenteil ausgeführt sind und nach innen weisen de Stegflächen aufweisen;
ein im Gelenkaußenteil angeordnetes Gelenkinnenteil mit einer Rotationsachse, einer Mehrzahl von zumindest teil weise bogenförmigen inneren Bahnen auf der Außenseite des Gelenkinnenteils, deren Mittellinien in Meridianebenen be züglich der genannten Achse des Gelenkinnenteils verlaufen und die den Bahnen im Gelenkaußenteil unter Bildung von Paaren gegenüberliegen, sowie mit Stegen, die zwischen den Bahnen auf dem Gelenkinnenteil definiert sind und die ra dial nach außen weisende Stegflächen aufweisen;
eine Mehrzahl von Kugeln, die einzeln in jeweils einem Paar von sich gegenüberliegenden Bahnen im Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zur Drehmomentübertragung zwischen den Gelenkteilen angeordnet sind; und
einen Kugelkäfig, der zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil angeordnet ist und Fenster aufweist, in denen die jeweiligen Kugeln so aufgenommen und gehalten werden, daß ihre Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene im Kugelkäfig liegen, wobei zumindest zwei sich gegenüber liegende Fenster breiter sind als die genannten Stege des Gelenkaußenteils, um eine Aufnahme der genannten Stege während der Montage zu ermöglichen, wobei der Käfig im we sentlichen kugelförmige Innen- und Außenflächen aufweist, die mit den Stegflächen am Gelenkinnenteil bzw. Gelenkaußenteil zusammenwirken,
wobei der Kugelkäfig zwischen zumindest einem Paar von be nachbarten Fenstern eine Freistellnut umfaßt, wodurch der Umfang der genannten Kugelkäfigaußenfläche im Bereich der Freistellnut reduziert wird, wobei die genannte Freistell nut zumindest so breit ist, wie einer der genannten Stege des Gelenkaußenteils, um die Einführung des Kugelkäfigs in das genannte Gelenkaußenteil zu ermöglichen, wenn der Ku gelkäfig um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenkaußenteils gedreht wird.

2. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, wobei das Gelenkaußenteil ein glockenförmiges Gehäuse dar stellt, das eine geschlossene Basis und eine Öffnung zum Aufnehmen des genannten Gelenkinnenteils und des Kugelkä figs und der genannten Kugeln aufweist.

3. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 2, wobei das Gelenkaußenteil eine Basis umfaßt, die einstük kig ausgebildet ist und der Öffnung gegenüberliegend vor gesehen ist.

4. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannte Freistellnut eine Ringnut umfaßt, deren Mittellinie in der genannten gemeinsamen Ebene im Kugelkä fig liegt und die eine Breite aufweist, die im wesentli chen gleich der Breite der genannten Käfigfenster ist.

5. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die genannte Freistellnut zwei Ringnuten umfaßt, de ren Mittellinien symmetrisch zu der genannten gemeinsamen Ebene im Kugelkäfig liegen, wobei der Abstand zwischen den Mittellinien der genannten Nuten größer ist als die Breite der genannten Stege des Gelenkaußenteils.

6. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das sechs Kugeln umfaßt.

7. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die bogenförmigen äußeren und inneren Kugelbahnen, die jeweils die sich gegenüberliegenden Paare von bogen förmigen Bahnen bilden, sich voneinander entfernen, wenn sie sich der genannten Öffnung des genannten Gelenkaußen teils nähern.

8. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk, umfassend
ein Gelenkaußenteil, das als glockenförmiges Bauteil aus gebildet ist und eine Drehachse, eine Basis, eine Öffnung sowie äußere Kugelbahnen aufweist;
ein Gelenkinnenteil, welches eine Nabe bildet und innere Kugelbahnen umfaßt;
einen Kugelkäfig, der zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Gelenkinnenteil eingesetzt ist und umfangsverteilte Käfig fenster umfaßt, wobei jedes der genannten Fenster so aus geführt ist, daß es eine Kugel aufnimmt, wobei die genann ten Käfigfenster die Mittelpunkte der Kugeln in einer Ebe ne halten, die eine Mittelebene des Kugelkäfigs definiert;
wobei die inneren und die äußeren Kugelbahnen Bahnpaare zur Aufnahme jeweils einer Drehmoment übertragenden Kugel bilden;
wobei das Gelenkaußenteil im wesentlichen im Inneren be findliche kugelförmige Führungsflächen für den Kugelkäfig umfaßt, der Kugelkäfig eine äußere kugelförmige Außenflä che aufweist, die in Gleitkontakt mit der Führungsfläche ist und die die axiale Position des genannten Kugelkäfigs sicherstellen; und
wobei der Kugelkäfig eine Freistellnut zwischen zumindest einem Paar von benachbarten Fenstern aufweist, wobei die Mittellinie der genannten Nut auf der genannten Mittel ebene des Kugelkäfig liegt, wobei die genannte Freistell nut zumindest so breit ist, wie ein Steg zwischen benach barten äußeren Kugelbahnen des genannten Gelenkaußenteils, um die Einführung des Kugelkäfigs in das genannte Gelenk außenteil zu ermöglichen, wenn der Kugelkäfig um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenk außenteils gedreht wird.

9. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 8, wobei die genannte Freistellnut eine Ringnut umfaßt, deren Mittellinie in der genannten Mittelebene des Kugelkäfigs liegt und eine Breite aufweist, die im wesentlichen gleich der Breite der genannten Käfigfenster ist.

10. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 8, wobei die genannte Freistellnut zwei Ringnuten umfaßt, de ren Mittellinien symmetrisch zu der genannten Mittelebene des Kugelkäfigs liegen, wobei der Abstand zwischen den Mittellinien der genannten Freistellnuten größer ist, als die Breite eines Bereichs zwischen benachbarten äußeren Kugelbahnen des genannten Gelenkaußenteils.

11. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das sechs Kugeln umfaßt.

12. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die inneren und äußeren Kugelbahnen, die Bahnpaare bilden, sich voneinander entfernen, wenn sie sich der ge nannten Öffnung des genannten Gelenkaußenteils nähern.

13. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Basis einstückig ausgebildet und der Öffnung ge genüberliegend vorgesehen ist.

14. Axial festes Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Basis am Gehäuse befestigt und gegenüber der Öffnung angeordnet ist.

15. Verfahren zur Montage eines axial festen Gleichlaufdrehge lenks, wobei das Gelenk folgendes umfaßt:
ein Gelenkaußenteil, das als glockenförmiges Bauteil aus gebildet ist und eine Drehachse, eine Basis, eine Öffnung sowie äußere Kugelbahnen aufweist;
ein Gelenkinnenteil, das eine Nabe bildet und innere Ku gelbahnen umfaßt, die mit den genannten äußeren Kugelbah nen Bahnpaare bilden;
einen Kugelkäfig, der zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Gelenkinnenteil eingesetzt ist und umfangsverteilte Käfig fenster umfaßt, wobei jedes der genannten Fenster so aus geführt ist, daß es eine Kugel aufnimmt und wobei die ge nannten Käfigfenster die Mittelpunkte der Kugeln in einer Ebene halten, die eine Mittelebene des Kugelkäfigs defi niert; und
eine Mehrzahl von Kugeln, die jeweils in einem Paar von sich gegenüberliegenden Kugelbahnen im Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zur Drehmomentübertragung zwischen den Ge lenkteilen angeordnet ist,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
das Bereitstellen einer ringförmigen Freistellnut, deren Mittellinie in der Mittelebene des Kugelkäfigs liegt, wo bei die genannte Freistellnut zumindest so breit ist, wie ein Bereich zwischen zwei benachbarten äußeren Kugelbahnen des genannten Gelenkaußenteils;
die Positionierung des genannten Kugelkäfigs, gedreht um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenkaußenteils;
das anschließende Einführen eines Steges des genannten Ge lenkaußenteils in einen nach vorn weisenden Bereich eines Käfigfensters;
das anschließende Eindrehen des genannten Käfigs in Rich tung zum genannten Gelenkaußenteil, so daß ein dem aufge nommenen Steg gegenüberliegender Steg des Gelenkaußenteils in einem entsprechenden gegenüberliegenden Käfigfenster aufgenommen wird;
das anschließende Verschieben des genannten Käfigs in Richtung zum genannten Gelenkaußenteil entlang der genann ten Gelenkaußenteilachse; sowie
das Drehen des genannten Kugelkäfigs um eine Querachse um 90° gegenüber der genannten Achse des Gelenkaußenteils.