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DE10260173A1 - CV Joint - Google Patents

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Publication number
DE10260173A1
DE10260173A1 DE2002160173 DE10260173A DE10260173A1 DE 10260173 A1 DE10260173 A1 DE 10260173A1 DE 2002160173 DE2002160173 DE 2002160173 DE 10260173 A DE10260173 A DE 10260173A DE 10260173 A1 DE10260173 A1 DE 10260173A1
Authority
DE
Germany
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ball
constant velocity
track
velocity joint
joint according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2002160173
Other languages
German (de)
Inventor
Gerhard Kaiser
Gregor Schaaf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE2002160173 priority Critical patent/DE10260173A1/en
Priority to PCT/EP2003/013750 priority patent/WO2004059184A1/en
Publication of DE10260173A1 publication Critical patent/DE10260173A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
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Abstract

Ein Kugelgleichlaufgelenk für ein Kraftfahrzeug umfaßt ein Außenteil, das an seiner Innenseite Laufbahnen aufweist, ein Innenteil (3), das in dem Außenteil angeordnet ist und an seiner Außenseite Laufbahnen (5) aufweist, welche den Laufbahnen des Außenteils gegenüberliegen, wobei jeweils eine Laufbahn (5) an dem Außenteil und an dem Innenteil (3) ein Laufbahnpaar bilden, und Kugeln, die in den Laufbahnpaaren aufgenommen sind, wobei eine Kugel (6) zumindest an einer Kugel-Laufbahn (4, 5) über mindestens eine Kontaktstelle abgestützt ist. Entlang des Verlaufs der Kugel-Laufbahn (4, 5) wird die Schmiegung der Kugel-Laufbahn (4, 5) an der bzw. den Kontaktstellen enger oder weiter, d. h. der Krümmungsradius des Laufbahnprofilquerschnitts an den beiden Kontaktstellen nimmt ab bzw. zu. Durch die Variation der Schmiegung kann die Lebensdauer und Bruchfestigkeit erhöht werden. Weiterhin wird die Funktionalität bei großen Beugewinkeln des Gelenks verbessert. Das Kugelgleichlaufgelenk ist zudem einfach und kostengünstig herstellbar.A ball constant velocity joint for a motor vehicle comprises an outer part which has raceways on its inside, an inner part (3) which is arranged in the outer part and has raceways (5) on its outside which are opposite the raceways of the outer part, each with a raceway ( 5) form a pair of raceways on the outer part and on the inner part (3), and balls which are accommodated in the raceway pairs, a ball (6) being supported at least on one ball raceway (4, 5) via at least one contact point. Along the course of the ball track (4, 5), the osculation of the ball track (4, 5) at the contact point or contact points becomes narrower or wider, i.e. H. the radius of curvature of the track profile cross section at the two contact points increases or decreases. By varying the osculation, the lifespan and breaking strength can be increased. Furthermore, the functionality is improved at large flexion angles of the joint. The ball constant velocity joint is also easy and inexpensive to manufacture.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgleichlaufgelenk umfassend ein Außenteil, das an seiner Innenseite Kugel-Laufbahnen aufweist, ein Innenteil, das in dem Außenteil angeordnet ist und an seiner Außenseite Kugel-Laufbahnen aufweist, welche den Kugel-Laufbahnen des Außenteils gegenüberliegen, wobei jeweils eine Kugel-Laufbahn an dem Außenteil und an dem Innenteil ein Laufbahnpaar bilden, und Kugeln, die in den Laufbahnpaaren aufgenommen sind, wobei eine Kugel zumindest an einer Kugel-Laufbahn über mindestens eine Kontaktstelle abgestützt ist.The invention relates to a Ball constant velocity joint comprising an outer part, which on its inside Has ball raceways, an inner part that in the outer part is arranged and on its outside Has ball raceways which are opposite the ball raceways of the outer part, each with a ball track on the outer part and on the inner part form a pair of tracks, and balls that are included in the pairs of tracks are, wherein a ball at least on a ball track via at least one contact point supported is.

Derartige Kugelgleichlaufgelenke werden beispielsweise in Gelenkwellen von Kraftfahrzeugen eingesetzt und sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.Such constant velocity ball joints are used, for example, in drive shafts of motor vehicles and are generally known from the prior art.

Für eine einwandfreie Funktion des Gelenks ist die Kraftübertragung zwischen den Laufbahnen des Innenteils und den Laufbahnen des Außenteils über die Kugeln von besonderer Bedeutung. Bei elliptischen oder gotischen Laufbahnen bestehen zwischen der Laufbahn und einer Kugel jeweils zwei Kontaktstellen. Im Betrieb wird je nach Momentenrichtung bzw. Drehrichtung nur eine der Kontaktstellen belastet, woraus eine erhebliche mechanische Beanspruchung der Laufbahnen resultiert.For A perfect function of the joint is the power transmission between the raceways of the inner part and the raceways of the outer part via the Balls of special importance. For elliptical or Gothic Career paths exist between the career path and a ball each two contact points. Depending on the direction of torque or Direction of rotation only loaded one of the contact points, resulting in a significant mechanical stress on the raceways results.

Die Lage und Größe der Kontaktstellen üben dabei einen merklichen Einfluß auf die Bruchfestigkeit und Lebensdauer des Gleichlaufgelenks aus. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, daß bei einer Gelenkbeugung die durch das Drehmoment auftretenden Kräfte ungleichmäßig auf die Kugeln verteilt werden. Folglich ergeben sich bei jeder Umdrehung unter Beugung Positionen mit größerer und geringerer Belastung.The location and size of the contact points practice a noticeable influence on the breaking strength and life span of the constant velocity joint. in this connection particular attention must be paid to that at a Joint flexion unevenly affects the forces caused by the torque the balls are distributed. Consequently, with every revolution bending positions with larger and smaller Burden.

Die Erfindung beabsichtigt, ein Kugelgleichlaufgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch eine hohe Lebensdauer und Bruchfestigkeit auszeichnet.The invention contemplates a constant velocity ball joint to create the kind mentioned above, which is characterized by a high Excellent durability and breaking strength.

Diese Aufgabe wird durch ein Kugelgleichlaufgelenk mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, das eine variable Schmiegung der Kugel-Laufbahnen an die Kugeln aufweist.This task is accomplished through a constant velocity ball joint solved with the features of claim 1, the variable osculation the ball raceways on the balls.

Gemäß der Erfindung wird entlang des Verlaufs einer Kugel-Laufbahn die Schmiegung der Kugel-Laufbahn an der bzw. den Kontaktstellen enger oder weiter, d. h. der Krümmungsradius des Laufbahnprofilquerschnitts an den beiden Kontaktstellen nimmt ab bzw. zu.According to the invention is along the osculation of the ball track in the course of a ball track closer or farther at the contact point (s), d. H. the radius of curvature of the career profile cross section at the two contact points from or to.

Durch eine gezielte Veränderung bzw. Variation der Schmiegung an den höher belasteten Positionen läßt sich die Größe und Lage der Kontaktstellen beeinflussen und dadurch die Lebensdauer und Bruchfestigkeit steigern. So kann über den Laufbahnverlauf jeweils die optimale Druckfläche bzw. Flächenerpressung in der Laufbahn eingestellt werden. Dies bedeutet gegenüber heute bekannten Laufbahnen mit konstanter Querschnittskontur eine deutliche Verbesserung.Through a targeted change or variation of the osculation at the higher stressed positions can be the size and location of the contact points and thereby affect the service life and breaking strength increase. So can the course of the career, the optimal printing area or blackmail in the career can be set. This means compared to the careers known today a significant improvement with a constant cross-sectional contour.

Dabei kann eine variable Schmiegung allein am Außenteil, allein am Innenteil oder aber auch am Innenteil und am Außenteil vorgesehen werden. Möglich ist weiterhin, lediglich einen Teil der Laufbahnen des Außenteils bzw. des Innenteils mit einer variablen Schmiegung zu versehen.It can be a variable osculation alone on the outer part, only on the inner part or also on the inner part and on the outer part be provided. Possible is furthermore, only part of the raceways of the outer part or the inner part with a variable osculation.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Schmiegung entlang des Verlaufs der Kugel-Laufbahn kontinuierlich enger oder weiter. Dies ist fertigungstechnisch vorteilhaft.According to an advantageous embodiment the osculation along the course of the ball track continuously tighter or wider. This is advantageous in terms of production technology.

Jedoch kann in einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung – unabhängig von einem kontinuierlich enger oder weiter werdenden Schmiegungsverlauf – an Kontaktstellen mit größeren Betriebslasten ein größerer Krümmungsradius als an Kontaktstellen mit geringeren Betriebslasten vorgesehen sein.However, in a further advantageous embodiment - regardless of a continuously narrowing or widening of the osculation - at contact points with larger operating loads larger radius of curvature than provided at contact points with lower operating loads.

Vorzugsweise ist der Krümmungsradius des Laufbahnprofilquerschnitts eine von der Umschlingung φ der jeweiligen Kugel durch die jeweilige Laufbahn abhängige Funktion. Dies ermöglicht über die Variation der Schmiegung eine Belastungsverminderung in kritischen Bereichen mit geringer Umschlingung. Bei einer kleineren Umschlingung φ kann beispielsweise ein größerer Krümmungsradius gewählt werden.The radius of curvature is preferred of the track profile cross section one of the wrap φ of the respective Ball depending on the respective career. This enables over the variation osculation reduces stress in critical areas with little wrap. With a smaller wrap φ, for example a larger radius of curvature to get voted.

Nach einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung wird der Krümmungsradius des Laufbahnprofilquerschnitts über den Verlauf der Kugel-Laufbahn am Außenteil von der Einschubseite des Innenteils zu der gegenüberliegenden Seite größer, d. h die Schmiegung nimmt ab bzw. wird weiter.After another advantageous one Design is the radius of curvature of the career profile cross section the course of the ball track on the outer part from the insertion side of the inner part to the opposite Page larger, d. h the osculation decreases or continues.

Für die Herstellung der Laufbahnen, die beispielsweise elliptisch oder gotisch ausgebildet sein können, lassen sich herkömmliche Fertigungsverfahren verwenden. Beispielsweise ist es möglich, die Laufbahnen mit variabler Schmiegung durch einen spanenden Bearbeitungsvorgang herzustellen. Infrage kommen hier vor allem gängige Fräs- und/oder Schleifverfahren. Weiterhin ist es möglich, Kugellaufbahnen mit variierender Schmiegung fertigzuschmieden.For the production of the raceways, for example elliptical or can be gothic, can be conventional Use manufacturing processes. For example, it is possible to run the tracks with variable osculation through a machining process manufacture. Above all, common milling and / or grinding processes come into question. Farther Is it possible, Pre-forged ball raceways with varying osculation.

Selbstverständlich kann eine variable Schmiegung jedoch auch bei kreisbogenförmigen Laufbahnen vorgesehen werden.Of course, a variable osculation however, also in the case of raceways in the shape of an arc be provided.

Prinzipiell kann für eine Kugel, die über zwei Kontaktstellen gegen eine Laufbahn abgestützt ist, der Kontaktwinkel α zur Mittelachse der Laufbahn über den Verlauf der Laufbahn konstant bleiben.In principle, for a ball, the above two contact points are supported against a raceway, the contact angle α to the central axis the career over the course of the career remains constant.

Es ist jedoch auch möglich, für eine weitere Belastungs- und Funktionsoptimierung die variable Schmiegung mit einer Variation des Kontaktwinkels α zu kombinieren. So kann zusätzlich der Kontaktwinkel α einer Kugel entlang der Kugellaufbahn variiert werden, wobei dieser vorzugsweise eine von der Kugelumschlingung φ abhängige Funktion ist.However, it is also possible to and function optimization the variable osculation with a variation of the contact angle α combine. So in addition the contact angle α one Ball can be varied along the ball track, preferably this a function dependent on the ball wrap φ is.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß auch der Kontaktwinkel α einen deutlichen Einfluß auf die Lebensdauer und Bruchfestigkeit des Gelenkes aufweist. Durch die von der Umschlingung abhängige Gestaltung des Kontaktwinkels α läßt sich die mechanische Belastung im jeweiligen Bereich der Laufbahn weiter optimieren, so daß die Druckfestigkeit erhöht und die Lebensdauer verlängert wird. Zudem wird die Kräfteverteilung im Gelenk vorteilhaft beeinflußt.It has been shown that the Contact angle α has a significant influence on the life and breaking strength of the joint. The design of the contact angle α, which is dependent on the wrap, allows the mechanical load in the respective region of the track to be further optimized, so that the pressure resistance is increased and the service life is extended. In addition, the distribution of forces in the joint is advantageously influenced.

Die Erfindung ermöglicht weiterhin die Kombination von fertiggeschmiedeten und spanend hergestellten Laufbahnen bzw. Gelenkkomponenten in einem Gelenk.The invention further enables the combination of forged and machined raceways or Joint components in one joint.

Die im Kugelkontakt gegenüberliegenden Kontaktwinkel α am Innen- und Außenteil sind zweckmäßigerweise aufeinander abgestimmt.The contact angles α on the inside and outer part are convenient coordinated.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention is explained below of an embodiment shown in the drawing. The Drawing shows in:

1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kugelgleichlaufgelenks mit variabler Schmiegung nach der Erfindung, 1 2 shows a spatial representation of an exemplary embodiment of a ball constant velocity joint with variable osculation according to the invention,

2 eine räumliche Darstellung des Außenteils des Kugelgleichlaufgelenks mit Blick auf einige der Kugel-Laufbahnen, 2 a spatial representation of the outer part of the ball constant velocity joint with a view of some of the ball raceways,

3 eine Querschnittsansicht des Laufbahnprofils entlang der Linie III-III in 2, 3 a cross-sectional view of the career profile along the line III-III in 2 .

4 eine Querschnittsansicht des Laufbahnprofils entlang der Linie IV-IV in 2, 4 a cross-sectional view of the career profile along the line IV-IV in 2 .

5 eine Querschnittsansicht des Laufbahnprofils entlang der Linie V-V in 2, 5 a cross-sectional view of the career profile along the line VV in 2 .

6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Schmiegungskehrwerts rk/r in Abhängigkeit der Umschlingung φ der Kugel, 6 1 shows a diagram to illustrate the osculation value r k / r as a function of the wrapping φ of the ball,

7 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines variierenden Kontaktwinkelverlaufs entlang einer Laufbahn für eine Abwandlung des Kugelgleichlaufgelenks nach den 1 bis 6, und in 7 a diagram illustrating a varying contact angle curve along a track for a modification of the ball constant velocity joint according to the 1 to 6 , and in

8 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Kontaktwinkels α in Abhängigkeit der Umschlingung φ der Kugel für die Abwandlung des Kugelgleichlaufgelenks mit variierendem Kontaktwinkelverlauf. 8th a diagram illustrating the contact angle α as a function of the wrap φ of the ball for the modification of the ball constant velocity joint with a varying contact angle.

Das in 1 beispielhaft dargestellte Kugelgleichlaufgelenk 1 umfaßt ein Außenteil 2 und ein Innenteil 3. Sowohl das Außenteil 2 als auch das Innenteil 3 sind an ihren zueinander weisenden, radialen Seiten mit Laufbahnen 4 bzw. 5 versehen, welche jeweils paarweise eine Kugel 6 aufnehmen. Dabei kann das Innenteil 3, das hier eine Aufnahme 7 für eine Welle aufweist, gegenüber dem Außenteil 2 verschwenkt werden. Das Außenteil 2 nach dem Ausführungsbeispiel besitzt eine glockenartige, das Innenteil 3 umschließende Form und weist einen Wellenansatz 8 auf.This in 1 Ball constant velocity joint shown as an example 1 includes an outer part 2 and an inner part 3 , Both the outer part 2 as well as the inner part 3 are on their mutually facing, radial sides with raceways 4 respectively. 5 provided, each in pairs a ball 6 take up. The inner part 3 , this is a recording 7 for a shaft, opposite the outer part 2 be pivoted. The outer part 2 according to the embodiment has a bell-like, the inner part 3 enclosing shape and has a wave approach 8th on.

Zudem ist ein Käfig 9 zwischen dem Außenteil 2 und dem Innenteil 3 vorgesehen, der Fenster zur Aufnahme der Kugeln 6 und gegebenenfalls auch zur Führung derselben aufweist.There is also a cage 9 between the outer part 2 and the inner part 3 provided the window for receiving the balls 6 and possibly also for guiding the same.

Wie 1 zeigt, bilden jeweils eine Laufbahn 4 bzw. 5 an der Innenseite des Außenteils 2 und an der Außenseite des Innenteils 3 ein Laufbahnpaar. Dabei sind die Laufbahnen derart ausgestaltet, daß die zugehörigen Kugeln 6 über zwei Kontaktstellen P1 und P2 gegen die jeweilige Laufbahn 4 bzw. 5 abgestützt sind. Dies ist insbesondere bei elliptischen und gotischen Laufbahnen der Fall.How 1 shows, each form a career 4 respectively. 5 on the inside of the outer part 2 and on the outside of the inner part 3 a pair of careers. The raceways are designed such that the associated balls 6 via two contact points P 1 and P 2 against the respective career 4 respectively. 5 are supported. This is particularly the case with elliptical and Gothic careers.

Die Laufbahnen 4 bzw. 5 sind mit variabler Schmiegung ausgebildet. Dies bedeutet, daß entlang des Verlaufs der Kugel-Laufbahnen die Schmiegung der Kugel-Laufbahnen 4 bzw. 5 an die jeweilige Kugel 6 an den beiden Kontaktstellen P1 und P2 enger oder weiter wird. In den 3 bis 5, die Laufbahnprofilquerschnitte einer ausgewählten Laufbahn 4 an dem Außenteil 2 an verschiedenen Stellen entlang der Laufbahn 4 zeigen, ist dies anhand der Krümmungsradien ra, rb und rc zu erkennen. Dabei bedeutet ein kleinerer Krümmungsradius eine engere Schmiegung, ein größerer Krümmungsradius hingegen eine weitere Schmiegung an den Kontaktstellen P1 und P2. Da die Krümmungsradien ra, rb und rc größer als der Kugelradius rk sind, liegt der jeweilige Krümmungsmittelpunkt Ma, Mb bzw. Mc außerhalb des Kugelmittelpunkts Mk.The careers 4 respectively. 5 are designed with variable osculation. This means that the osculation of the ball raceways along the course of the ball raceways 4 respectively. 5 to the respective ball 6 becomes narrower or wider at the two contact points P 1 and P 2 . In the 3 to 5 , the career profile cross sections of a selected career 4 on the outer part 2 at various points along the career 4 show, this can be seen from the radii of curvature r a , r b and r c . A smaller radius of curvature means a closer osculation, a larger radius of curvature, on the other hand, a further osculation at the contact points P 1 and P 2 . Since the radii of curvature r a , r b and r c are larger than the sphere radius r k , the respective center of curvature M a , M b and M c lies outside the sphere center M k .

Aus der Abfolge der 3 bis 5 ist zu erkennen, daß die Schmiegung entlang des Verlaufs der Kugel-Laufbahn 4 in einer Richtung kontinuierlich enger wird. Dies ist jedoch nicht zwingend. Vielmehr wird der Verlauf des Krümmungsradius entlang der Kugel-Laufbahn 4 derart gewählt, daß an den Kontaktstellen mit größeren Betriebslasten ein größerer Krümmungsradius als an Kontaktstellen mit geringeren Betriebslasten vorgesehen ist. In den meisten Fällen werden sich jedoch die Stellen größter Belastung im Bereich großer Beugungswinkel, d. h. am Laufbahnende befinden.From the order of the 3 to 5 it can be seen that the osculation along the course of the ball track 4 continuously narrowing in one direction. However, this is not mandatory. Rather, the course of the radius of curvature along the ball track 4 chosen such that a larger radius of curvature is provided at the contact points with larger operating loads than at contact points with lower operating loads. In most cases, however, the places of greatest stress will be in the area of large diffraction angles, ie at the end of the track.

So liegt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der kleinste Krümmungsradius rc für die Laufbahnen 4 des Außenteils 2 an der Einschubseite des Innenteils 3. Von dort ausgehend nimmt der Radius bis zum gegenüberliegenden Ende der Laufbahn kontinuierlich zu, so daß gilt ra > rb > rc > rk. Auf der Seite der größten Belastung ergibt sich damit eine verhältnismäßig weite Schmiegung, wodurch die in diesem Bereich entstehenden Kontaktstellen mit dem über die eigentliche Berührfläche hinausgehenden Spannungsbereich selbst bei einer dort geringeren Umschlingung φ noch von der Laufbahn aufgenommen werden können. Die Laufbahnkante bleibt unbeschädigt.In the embodiment shown here, the smallest radius of curvature r c is for the raceways 4 of the outer part 2 on the insertion side of the inner part 3 , From there, the radius increases continuously to the opposite end of the track, so that r a > r b > r c > r k . On the side of the greatest load, this results in a comparatively wide osculation, which means that the contact points that arise in this area with the tension area that extends beyond the actual contact surface can still be absorbed by the raceway even with a lower wrap φ there. The edge of the track remains undamaged.

Der Krümmungsradius ra, rb, rc des Laufbahnprofilquerschnitts ist hier eine von der Umschlingung φ der jeweiligen Kugel 6 abhängige Funktion ist. 6 zeigt beispielhaft den Verlauf des Schmiegungskehrwertes r/rk, d.h. das Verhältnis von Laufbahnradius r zu Kugelradius rk in Abhängigkeit der Umschlingung φ. Bei einer kleineren Umschlingung φ0 liegt größerer Laufbahn-Krümmungsradius ra, rb, rc, bei größerer Umschlingung φmax hingegen ein kleinerer Laufbahn-Krümmungsradius ra, rb, rc vor.The radius of curvature r a , r b , r c of the track profile cross section is here one of the wrap φ of the respective ball 6 dependent function is. 6 shows, by way of example, the course of the osculation value r / r k , ie the ratio of raceway radius r to ball radius r k as a function of the wrap φ. With a smaller loop φ 0 there is a larger raceway radius of curvature r a , r b , r c , but with a larger wrap φ max there is a smaller raceway radius of curvature r a , r b , r c .

Eine variable Schmiegung in entsprechender Art und Weise ist außerdem an den Laufbahnen 5 des Innenteils 3 vorgesehen.A variable osculation in a corresponding manner is also on the raceways 5 of the inner part 3 intended.

Es ist jedoch auch möglich, lediglich die Laufbahnen 4 des Außenteils 2 oder die Laufbahnen 5 des Innenteils 3 mit einer variablen Schmiegung auszustatten.However, it is also possible to use only the raceways 4 of the outer part 2 or the careers 5 of the inner part 3 to be equipped with a variable osculation.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist für sämtliche Kontaktstellen P1 bzw. P2 einer Laufbahn 4 bzw. 5 der Kontaktwinkel α über den Verlauf der Laufbahn 4 bzw. 5 konstant.In the embodiment shown here, all contact points P 1 or P 2 have a career 4 respectively. 5 the contact angle α over the course of the career 4 respectively. 5 constant.

Unter dem Kontaktwinkel α wird hier der Winkel zwischen der Mittelachse A des Laufbahnprofilquerschnitts zu der jeweiligen Kontaktstelle P1 oder P2 verstanden.The contact angle α is understood here to mean the angle between the central axis A of the track profile cross section to the respective contact point P 1 or P 2 .

In einer Abwandlung des vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiels ändert sich der Kontaktwinkel α entlang der Laufbahn 4 bzw. 5. Zur Optimierung der mechanischen Beanspruchung des Gleichlaufgelenks 1 bestimmt sich der Kontaktwinkel α als mathematische Funktion α = f(φ) der Umschlingung φ der jeweiligen Kugel 6 durch die jeweilige Laufbahn 4 bzw. 5, da die Umschlingung bzw. der Umschlingungswinkel φ sich entlang der Laufbahn 4 bzw. 5 verändert. Die Variation des Kontaktwinkels α kann weiterhin dazu genutzt werden, die Kräfteverteilung im Gelenk 1 zu beeinflussen.In a modification of the exemplary embodiment explained above, the contact angle α changes along the track 4 respectively. 5 , To optimize the mechanical stress on the constant velocity joint 1 The contact angle α is determined as a mathematical function α = f (φ) of the wrapping φ of the respective ball 6 through the respective career 4 respectively. 5 , because the wrap or wrap angle φ is along the track 4 respectively. 5 changed. The variation of the contact angle α can also be used to distribute the forces in the joint 1 to influence.

8 zeigt die Abhängigkeit des Kontaktwinkels α von dem Umschlingungswinkel φ beispielhaft als linear ansteigende Funktion α = c1?φ + c2. Jedoch sind hierbei auch andere Funktionsverläufe mit steigender Charakteristik denkbar. 8th shows the dependence of the contact angle α on the wrap angle φ by way of example as a linearly increasing function α = c 1 ? φ + c 2 . However, other functional profiles with increasing characteristics are also conceivable here.

An dem Außenteil 2 der in den 1 bis 5 dargestellten Grundform kann beispielsweise in Richtung der Längserstreckung der Laufbahn 4 bzw. 5, d. h. in Abhängigkeit des Längserstreckungsparameters x der in 7 anhand der durchgezogenen Linie 11 dargestellte Verlauf des Kontaktwinkels α vorgesehen werden, wenn die Umschlingung φ im Mittelbereich der Laufbahn am größten ist.On the outer part 2 the one in the 1 to 5 The basic shape shown can be, for example, in the direction of the longitudinal extension of the track 4 respectively. 5 , ie depending on the longitudinal extension parameter x of the in 7 based on the solid line 11 shown course of the contact angle α are provided when the wrap φ is greatest in the central region of the raceway.

Es ist jedoch auch möglich, den Kontaktwinkelverlauf auf den Krümmungsradius des Laufbahnquerschnittes abzustimmen. Beispielsweise kann bei kleineren Radien r ein kleinerer Kontaktwinkel α gewählt werden, um bei einer starken Gelenkbeugung Verformungen an der Laufbahnkante zu vermeiden. Es gilt dann α = f(φ, r).However, it is also possible to Contact angle course on the radius of curvature of the career cross-section. For example, with smaller ones Radii r a smaller contact angle α can be chosen to be at a strong Joint flexion to avoid deformation on the raceway edge. It then α = f (φ, r).

Die Laufbahnen 4 bzw. 5 lassen sich durch herkömmliche Fertigungsverfahren herstellen. Geeignet sind insbesondere Fräs- und Schleifverfahren. Weiterhin ist es möglich, entweder an dem Außenteil 2 oder an dem Innenteil 3 fertiggeschmiedete Laufbahnen zu verwenden und mit einem Gegenstück zu kombinieren, dessen Laufbahnen spanend hergestellt sind.The careers 4 respectively. 5 can be manufactured using conventional manufacturing processes. Milling and grinding processes are particularly suitable. It is also possible to either on the outer part 2 or on the inner part 3 use forged raceways and combine them with a counterpart whose raceways are machined.

Damit ergibt sich ein Kugelgleichlaufgelenk, das einerseits eine hohe Lebensdauer und hohe Bruchfestigkeit aufweist, sich andererseits jedoch einfach und kostengünstig herstellen läßt.This results in a constant velocity ball joint that on the one hand has a long service life and high breaking strength, on the other hand, it can be produced simply and inexpensively.

Durch die variable Schmiegung über den gesamten Verlauf der Kugel-Laufbahnen kann die Druckellipse an den Kontaktstellen der jeweiligen Belastung optimal angepaßt werden.Due to the variable osculation over the The pressure ellipse can be applied to the entire course of the ball raceways Contact points can be optimally adapted to the respective load.

Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Formgebung der Laufbahnen eine Funktionsverbesserung erzielt. Insbesondere wird bei starken Beugewinkeln unter hoher Last die Gefahr der Verklemmung des Gelenks verringert.In addition, the shape according to the invention the careers achieved a functional improvement. In particular there is a risk of jamming at strong flexion angles under high load of the joint is reduced.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf das erläuterte Ausführungsbeispiel und die beschriebenen Abwandlungen beschränkt, sondern umfaßt vielmehr alle in den Patentansprüchen angegebenen Kugelgleichlaufgelenke.However, the invention is not based on that explained embodiment and the described modifications are limited, but rather include all in the claims specified constant velocity ball joints.

11
KugelgleichlaufgelenkCV Joint
22
Außenteilouter part
33
Innenteilinner part
44
Laufbahn des Außenteilscareer of the outer part
55
Laufbahn des Innenteilscareer of the inner part
66
KugelBullet
77
Wellenaufnahmeshaft mount
88th
Wellenansatzshaft extension
99
KäfigCage
1111
Kontaktwinkelfunktion in Abhängigkeit des Längserstreckungsparameters xContact angle function dependent on of the longitudinal extension parameter x
1212
Kontaktwinkelfunktion in Abhängigkeit der UmschlingungContact angle function dependent on the wrap
αα
Kontaktwinkelcontact angle
φφ
Umschlingung bzw. Umschlingungswinkelwrap or wrap angle
AA
Mittelachse des Laufbahnprofilquerschnittscentral axis of the career profile cross section
Mi M i
MittelpunktFocus
P1 P 1
Kontaktstellecontact point
P2 P 2
Kontaktstellecontact point
ra r a
Krümmungsradiusradius of curvature
rb r b
Krümmungsradiusradius of curvature
rc r c
Krümmungsradiusradius of curvature
rk r k
Kugelradiusspherical radius

Claims (12)

Kugelgleichlaufgelenk, insbesondere zum Einbau in ein Kraftfahrzeug, umfassend: – ein Außenteil (2), das an seiner Innenseite Kugel-Laufbahnen (4) aufweist, – ein Innenteil (3), das in dem Außenteil (2) angeordnet ist und an seiner Außenseite Kugel-Laufbahnen (5) aufweist, welche den Kugel-Laufbahnen (4) des Außenteils (2) gegenüberliegen, wobei jeweils eine Kugel-Laufbahn (4, 5) an dem Außenteil (2) und an dem Innenteil (3) ein Laufbahnpaar bilden, und – Kugeln (6), die in den Laufbahnpaaren aufgenommen sind, wobei eine Kugel (6) zumindest an einer Kugel-Laufbahn (4, 5) über mindestens eine Kontaktstelle (P1, P2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Verlaufs der Kugel-Laufbahn (4, 5) die Schmiegung der Kugel-Laufbahn (4, 5) an der bzw. den Kontaktstellen (P1, P2) enger oder weiter wird, d.h. der Krümmungsradius (ra, rb, rc) des Laufbahnprofilquerschnitts an den beiden Kontaktstellen (P1, P2) ab- oder zunimmt.Ball constant velocity joint, in particular for installation in a motor vehicle, comprising: an outer part ( 2 ), which has ball raceways on the inside ( 4 ), - an inner part ( 3 ) that in the outer part ( 2 ) is arranged and on its outside ball raceways ( 5 ), which the ball raceways ( 4 ) of the outer part ( 2 ) face each other, each with a ball raceway ( 4 . 5 ) on the outer part ( 2 ) and on the inner part ( 3 ) form a pair of careers, and - balls ( 6 ), which are included in the pairs of tracks, one ball ( 6 ) at least on a ball track ( 4 . 5 ) is supported via at least one contact point (P1, P2), characterized in that that along the course of the ball track ( 4 . 5 ) the osculation of the ball track ( 4 . 5 ) at the contact point (s) (P 1 , P 2 ) becomes narrower or wider, ie the radius of curvature (r a , r b , r c ) of the track profile cross section at the two contact points (P 1 , P 2 ) increases or decreases. Kugelgleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiegung entlang des Verlaufs der Kugel-Laufbahn (4, 5) kontinuierlich enger oder weiter wird.Ball constant velocity joint according to claim 1, characterized in that the osculation along the course of the ball raceway ( 4 . 5 ) is getting narrower or wider. Kugelgleichlaufgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Kontaktstellen (P1, P2) mit größeren Betriebslasten ein größerer Krümmungsradius (ra, rb, rc) als an Kontaktstellen (P1, P2) mit geringeren Betriebslasten vorgesehen ist.Ball constant velocity joint according to claim 1 or 2, characterized in that a larger radius of curvature (r a , r b , r c ) is provided at contact points (P 1 , P 2 ) with larger operating loads than at contact points (P 1 , P 2 ) with lower operating loads is. Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Krümmungsradius (ra, rb, rc) des Laufbahnprofilquerschnitts eine von der Umschlingung φ der jeweiligen Kugel (6) durch die jeweilige Laufbahn (4, 5) abhängige Funktion ist, insbesondere derart, daß bei einer kleineren Umschlingung φ ein größerer Krümmungsradius ((ra, rb, rc) vorliegt.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radius of curvature (r a , r b , r c ) of the track profile cross section is one of the wrap φ of the respective ball ( 6 ) through the respective career ( 4 . 5 ) is a dependent function, in particular in such a way that with a smaller wrap φ there is a larger radius of curvature ((r a , r b , r c ). Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (ra, rb, rc) des Laufbahnprofilquerschnitts über den Verlauf der Kugel-Laufbahn (5) am Außenteil (2) von der Einschubseite des Innenteils (3) zu der gegenüberliegenden Seite größer wird, d. h. die Schmiegung abnimmt.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 4, characterized in that the radius of curvature (r a , r b , r c ) of the track profile cross section over the course of the ball track ( 5 ) on the outer part ( 2 ) from the insertion side of the inner part ( 3 ) increases on the opposite side, ie the osculation decreases. Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Laufbahn (4, 5) eine elliptische oder gotische Laufbahn ist.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ball raceway ( 4 . 5 ) is an elliptical or Gothic career. Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Laufbahn (4, 5) eine kreisbogenförmige Laufbahn ist.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ball raceway ( 4 . 5 ) is an arc-shaped track. Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Laufbahn (4, 5) mit variabler Schmiegung durch einen spanenden Bearbeitungsvorgang hergestellt, insbesondere gefräst und/oder geschliffen ist.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ball raceway ( 4 . 5 ) with variable osculation made by a machining process, in particular milled and / or ground. Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Laufbahn (4, 5) mit variabler Schmiegung fertiggeschmiedet ist.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ball raceway ( 4 . 5 ) is forged with variable osculation. Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für eine über zwei Kontaktstellen (P1, P2) gegen eine Kugel-Laufbahn (4, 5) abgestützte Kugel (6) der Kontaktwinkel a zur Mittelachse (A) der Laufbahn über den Verlauf der Kugel-Laufbahn (4, 5) konstant ist.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 9, characterized in that for a ball raceway (via 1 contact points (P 1 , P 2 )) ( 4 . 5 ) supported ball ( 6 ) the contact angle a to the central axis (A) of the track over the course of the ball track ( 4 . 5 ) is constant. Kugelgleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für eine über zwei Kontaktstellen (P1, P2) gegen eine Kugel-Laufbahn (4, 5) abgestützte Kugel (6) der Kontaktwinkel α entlang der Kugellaufbahn (4, 5) variiert und eine von der Umschlingung φ der jeweiligen Kugel (6) durch die jeweilige Laufbahn (4, 5) abhängige Funktion ist.Ball constant velocity joint according to one of claims 1 to 9, characterized in that for a ball raceway (via 1 contact points (P 1 , P 2 )) ( 4 . 5 ) supported ball ( 6 ) the contact angle α along the ball track ( 4 . 5 ) varies and one of the wrapping φ of the respective ball ( 6 ) through the respective career ( 4 . 5 ) dependent function. Kugelgleichlaufgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktwinkel α mit abnehmender Umschlingung φ kleiner wird.Ball constant velocity joint according to claim 11, characterized characterized in that the Contact angle α with decreasing Wrap φ smaller becomes.
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