DE3134272A1

DE3134272A1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE3134272A1
Application number: DE19813134272
Authority: DE
Inventors: Sobhy Labib Dipl.-Ing. 5210 Troisdorf Girguis
Original assignee: Girguis sobhy Labib dipl-Ing
Current assignee: Girguis sobhy Labib dipl-Ing
Priority date: 1981-08-29
Filing date: 1981-08-29
Publication date: 1983-03-10
Also published as: US4533339A; IT8222847A1; JPH0357334B2; IT1152371B; JPS5842833A; FR2512141B1; GB2106218B; IT8222847A0; FR2512141A1; DE3134272C2; GB2106218A

Description

Sobhy Labib Girguis
Magdalenenstraße 19
5210 Troisdorf-Oberlar

Gleichlaufdrehgelenk

Die Erflindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem hohlen AuSenteil, an dessen Innenfläche Bahnen angebracht sind, einem im AuQenteil befindlichen Innenteil, an dessen Außenfläche korrespondierende Bahnen vorgesehen sind, Kugeln, welche jeweils in einer Bahn des Außen- und Innenteiies zur Drehmomentübertragung aufgenommen sind, einem in dem Raum zwischen Außen- und Innenteil angeordneten Käfig, der die Kugeln durch Fenster in der homokinetischen bzw. Kugelebene hält, wobei der Käfig eine kugelige Steuerfläche zum Außenteil und eine hohlkugelige Steuerfläche zum Innenteil aufweist, deren Mittelpunkte auf beiden Seiten und in gleichem Abstand zur Kugelebene liegen.

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Bei einem bekannten als Festgelenk ausgestalteten Gleichlaufdrehgelenk der vorbeschriebenen Bauart (US-PS 2 046 584) wird die kugelige Steuerfläche des Käfigs in einer hohlkugeligen Fläche des Außenteils und die kugelige Außenfläche des Innenteiles in der hohlkugeligen Steuerfläche des Käfigs geführt« Die Steuerflächen erstrecken sich auf beiden Seiten der ihren Mittelpunkt enthaltenden Radialebene. Bei dieser Ausführung muß das Verhältnis zwischen dem Abstand der Mittelpunkte der Steuerflächen von der Kugelebene und dem Radius der Kugelmittelpunkte - genannt Offset - sehr klein gehalten werden,, um eine angemessene minimale Bahntiefe innerhalb des Winkelbereiches des Gelenkes sowohl im Innen- als auch im Außenteil zu sichern.

Ein kleiner Offset hat jedoch erhebliche negative Auswirkungen auf die Ausführung und Funktion des Gelenkes. So wird z.B. eine sehr enge Passung zwischen den Gelenkteilen erforderlich, die die Herstellkosten stark beeinflußt, und die gegen eine Mindestspielpassung für die Wärmedehnung steht. Ferner werden die Steuerkräfte durch die damit vorliegenden kleinen Hebelarme entsprechend erhöht. Dadurch werden der Käfig, die Kugeln und die Bahnen höher belastet und die Gebrauchsdauer des Gelenkes wird stark herabgesetzt.

Vergrößert man hingegen den Offset, so müssen die minimalen Bahntiefen verringert werden, so daß wiederum die Kugeln und Bahnen und infolgedessen auch der Käfig stark belastet werden bzw. die mögliche Drehmomentübertragung kleiner wird. Größere minimale Bahntiefen erlauben dagegen auch größere Beugewinkel des Gelenkes.

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Weiterhin ist bei dieser Ausführung erforderlich, damit der Zusammenbau des Innenteiles im Käfig ermöglicht wird, daß der Käfig längere, eckige Fenster aufweist, um das Innenteil um 90° verdreht im Käfig einzufädeln. Dadurch wird der Käfig rotationsasymmetrisch geschwächt. Beim Zusammenbau dieses Gelenkes, nachdem das Innenteil im Käfig und der Käfig im AuQenteil eingebaut sind, muß das Innenteil beim Einsetzen der Kugeln um etwa 90° zum Außenteil gebeugt werden. Bei diesen Gelenken ist es daher stets notwendig, daß das Innenteil als ein hohles Teil ausgebildet wird, das über eine Keilwellenverzahnung oder dergleichen mit der Welle verbunden wird. Da sowohl die Keilwellenverzahnung als auch die Wandstärke des Innenteiles dem vollen Drehmoment entsprechend dimensioniert werden müssen, wird daher bei einem vorgegebenen Bauraum des Gelenkes die Größe der Kugeln und damit das von der Kugel abhängige, zu übertragende Drehmoment begrenzt.

Bei einem weiteren bekannten als Schiebegelenk ausgeführten Gleichlaufdrehgelenk der obengenannnten Bauart (DT-PS 1 297 415) wird die kugelige Steuerfläche des Käfigs in einer hohlzylindrischen Fläche des Außenteiles und die kugelige Außenfläche des Innenteiles in der hohlkugeligen Steuerfläche des Käfigs geführt. Die Steuerflächen des Käfigs sind symmetrisch ausgebildet. Um eine axiale bajonettartige Montage des Innenteiles im Käfig zu ermöglichen, wird eine zylindrische Senkbohrung an einem Ende des Kugelkäfigs bis in die Käfigfenster "vorgesehen, deren Durchmesser größer ist, als der Außendurchmesser des Innenteiles. Die Abhängigkeit des Offsets zu der minimalen Bahntiefe ist ebenfalls grundsätzlich gegeben. Die Bahntiefe wird weiterhin dadurch vermindert,

daG der maximale Durchmesser der Senkbohrung und somit der AuQendurchmesser des Innenteiles von der Lage und von der radialen Bewegung der Kugeln im Käfigfenster begrenzt wird. Vergrößert man den Offset, so wird die radiale Bewegung der Kugeln im Käfigfenster erhöht und die minimale Bahntiefe weiterhin reduziert.( siehe hierzu DT-PS 2 164 431). Die dadurch unvermeidlich hohen Steuerkräfte führen bei dieser Gelenkbauart zu einem hohen Verschleiß der kugeligen Steuerfläche des Käfigs, da hier eine Linienberührung zum AuQenteil vorhanden ist. Der Käfigverschleiß an dieser Stelle verursacht ein Übersteuern der homokinetischen Ebene mit der Folge der Überbeanspruchung der Bahnen und der beschleunigten Verkürzung der Gebrauchsdauer der Gelenke. Daher kann das Gelenk in der Praxis nur bei relativ niedrigem Beugewinkel eingesetzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Gelenken vorhandenen Nachteile zu verbessern, insbesondere eine Erhöhung der Gebrauchsdauer und/ oder eine Erweiterung der zulässigen Beugewinkel vorzugsweise mit axial montierbaren Innenteilen zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Ausbildung des Käfigs und somit des Innenteiles und/oder Außenteiles in dem übrigen von der Steuerfläche nicht in Anspruch genommenen Raum derart frei gestaltet werden,

daß die Bahntiefe in dem sonst beim Stande der Technik abnehmenden Bereich größer gemacht wird.

In Ausgestaltung der Erfindung kann das Innenteil in dem genannten Bereich beispielsweise zylindrisch oder kegelig ausgebildet sein, wodurch entsprechend die minimale Bahntiefe erhöht werden kann. Bei Beibehaltung der Bahntiefe kann der Offset umgekehrt erheblich vergrößert werden. Die Verbesserung des Offsets und/oder der Bahntiefenverhältnisse kann für den jeweiligen Einsatz stufenlos beliebig optimiert werden.

Der Erfinder ging bei der Lösung der gestellten Aufgabe von der Erkenntnis aus, daß die Steuerflächen nicht im ganzen Bereich durch das zu übertragende Drehmoment belastet werden. Handelt es sich um eine Steuerung mit Flächenberührung, so bringt die Verkleinerung der Steuerflächen keineswegs eine schädliche Erhöhung der Flächenpressung, da nämlich nur die von der Kugelebene abgewandten Flächen grundsätzlich durch das Drehmoment belastet werden. Handelt es sich um eine Linienberührung (Schiebegelenk'), so wird die Flächenpressung von der Quasihalbierung der Steuerfläche auch nicht geändert, da wiederum nur die von der Kugelebene abgewandte Fläche tatsächlich in Anspruch genommen wird. Vielmehr ist hier die Reduzierung der Flächenpressung durch die Vergrößerung des Offsets· bzw. Hebelarmes und/oder die Vergrößerung der minimalen Bahntiefen und die dadurch verursachte Reduzierung der inneren Belastungskräfte des Gelenkes maßgebend. Die Gebrauchsdauer steigt mit der Reduzierung der Belastung etwa zur dritten Potenz.

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Bei Gleichlaufgelenken, welche zusätzlichen Axialkräften unterworfen sind, oder bei denen durch Ungenauigkeifcen, Unregelmäßigkeiten oder ähnliches eine axiale Sicherung erforderlich wird, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Innenteil zum Käfig und/oder der Käfig zum Außenteil und/oder das Innen- zum Außenteil in der entgegengesetzten Richtung der Steuerflächen axial fixiert ist.

Die axiale Fixierung kann somit unabhängig von den Steuerflächen mit dem Vorteil gestaltet werden, daß diese entsprechend der zu erwartenden axialen Beanspruchung des Gelenkes hinsichtlich Intensität und Häufigkeit optimal ausgelegt werden kann.

So kann z.B. die axiale Fixierung kraftschlüssig durch spiralförmig verlaufende Bahnen oder federnde Elemente gebildet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die axiale Fixierung formschlüssig durch Begrenzungsflächen, welche zu den Steuerflächen konzentrisch verlaufen, gebildet wird.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die axiale Fixierung im Sinne der Aufgabenstellung als Hilfssteuerung für die Hauptsteuerung des Gelenkes derart benutzt, daß die Steuerflächen in einem Abstand von der durch ihren Mittelpunkt verlaufenden Radialebene beginnen. Hierdurch wird die Gestaltung des Gelenkes noch verbessert. Die axiale Fixierung bewirkt eine nach außen gerichtete Kraft und drückt damit die Kugelflächen weiter nach außen, wodurch die Steuerflächen noch etwas verkürzt werden können.

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Wird eine Fixierung durch federnde Elemente vorgesehen, so drückt diese das Innenteil beispielsweise spielfrei in die hohlkugelige Steuerfläche des Käfigs und verbessert somit die Steuerung. Durch die axiale Federkraft wird der Kontaktpunkt zwischen Hohlkugelfläche Und Innenteil weiter von der homokinetischen Ebene entfernt.

Die spiralförmig verlaufenden Bahnen eines Gleichlaufqelenkfceilea bedingen ja entgegengerichtete spiralförmig verlaufende Bahnen im anderen Teil. Die sich kreuzenden Bahnen bringen, wie an sich bekannt, eine zusätzliche Steuerung mit sich und erzeugen weiterhin eine drehmomentabhängige Axialkraft, die die axiale Fixierung des Gelenkes übernehmen kann.

Bei einer formschlüssigen Fixierung geschieht diese im Prinzip ebenfalls außerhalb des Hauptbelastungsbereiches der Kugelbahnen, weshalb diese freizügiger und zuverlässiger ausgelegt werden können.

Von Vorteil ist es , wenn der Käfig - wie an sich bekannt im Außenteil bajonettartig fixiert ist, und wenn die der Kugelebene zugewandte Seite im Bereich des Innenteiles eine Zylinderform mit einem Radius aufweist, der mindestens genauso groß ist, wie der größte Durchmesser des Innenteiles und wenn das Innenteil derart ausgebildet ist, daß es nur in gestreckter Lage montierbar ist. Hierzu kann das Innenteil eine kegeliche Fläche aufweisen. Bei dieser Ausführung wird zunächst der Käfig im Außenteil montiert. Es kann sich hier um ein Fest- oder Schiebegelenk handeln. Dann werden die Kugeln vom Käfiginneren durch die Käfigfenster in die Außenteilbahnen plaziert. Anschließend wird das Innenteil axial montiert.

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Bei einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Käfig - wie an sich bekannt - im Außenteil bajonettartig fixiert ist, und daß die der Kugelebene zugewandte Seite im Bereich des Innenteiles mit Nuten versehen ist, deren Abstand von der Drehachse des Innenteiles mindestens so groß ist, wie der größte Durchmesser des Innenteiles, wobei die Nuten der Umfangsform bzw. den Stegen des Innenteiles korrespondierend entsprechen= Die Montage erfolgt dann in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben» Die Nuten liegen dabei im Bereich der Stege zwischen den Käfigfensterno Die axiale Fixierung wird erreicht, sobald das Gelenk gebeugt wird»

Eine Erweiterung dieser Fixierung im Bereich von 0 kann dadurch erreicht werden, daß die Nuten in Umfangsrichtung versetzt in einem Abstand zu den Stegen des Käfigs angeordnet sind, der größer ist, als die Hälfte der Differenz zwischen Fensterlänge und Kugeldurchmesser. Hier wird die Montage in der vorgeschilderten Weise ausgeführt, lediglich muß der Käfig beim Hereindrücken des Innenteiles aus seiner Mittellage in eine Drehrichtung gegen die Kugeln, jedoch im elastischen Bereich des Gelenkes verdreht werden.

Die Ausführung eines Schiebegelenkes wird nach der Erfindung, wie an sich bekannt, dadurch vollzogen, daß die hohlzylindrische Fläche des Außenteiles dam Schiebeweg entsprechend lang ausgeführt ist, und daß die Bahnen in ihrer Hauptrichtung achsparallel oder schraubenförmig verlaufen«

In Fortsetzung der Trfindungsgedanken im Zusammenhang mit einem Festgelenk und im Sinne der Optimierung der Bahntiefen bei gleichzeitiger Reduzierung der Herstellkosten wird vorgeschlagen, daß die Radien der Bahnachsen eines Gelenkteiles, etwa ausgehend von der Kugelebene, in ihrer Hauptrichtung parallel zur Hauptachse im Bereich der Steuerflächen <. dieses Gelenkteiles verlaufen, dagegen im^anderen Bereich stetig abnehmen, und daß die Bahnen des anderen Gelenkteils von der Kugelebene betrachtet spiegelbildlich dazu ausgeführt sind.

Hierdurch wird im Bereich des Beugewinkels die Bahntiefe, dort wo sie reichlich vorhanden ist, zugunsten der Stellen reduziert, an denen die Bahntiefe ihr Minimum darstellt. Ferner werden die Bahnen im Innen- und Außenteil unterschnittfrei, so daß deren Herstellung in axialem Umformverfahren, wie Kaltfließpressen oder Sintern sowie durch elektrolytische Abtragung möglich wird.

Nachfolgend sind prinzipmäßig anhand der Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 Axialschnitt durch ein Festgelenk bekannter Bauart in gebeugter Lage zur schematischen Darstellung der Spiel- und Belastungsverhältnisse.

Fig. 2 Skizze zur Erläuterung der Lage der Belastung der Steuerflächen.

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Fig. 2a Skizze zur Erläuterung der Lage und Intensität der Belastung der Steuerflächen eines Käfigs nach der Erfindung.

Fig. 3 Halbschnitt eines Gelenkes nach der Erfindung mit einem kegeligen Innenteil.

Fig. 4 Haibschnitt eines Gelenkes nach der Erfindung mit einem zylindrischen Innenteil.

Fig. 5 Halbschnitt eines Gelenkes nach der Erfindung mit axialen Käfigfixierungen zum Außen- und Innenteil <>

Fig. 6 Halbschnitt eines Festgelenkes nach der

Erfindung, wobei das Innen- zum Außenteil axial fixiert ist.

Fig. 7 Halbschnitt eines Schiebegelenkes nach der Erfindung, wobei das Innenteil zum Käfig formschlüssig axial fixiert ist.

Fig« 8 Halbschnitt eines Festgelenkes mit kreisförmigen Bahnen nach der Erfindung.

Fig. 9 Wie Fig. 8, wobei beide Steuerflächen des Käfigs nach der Erfindung ausgeführt sind.

Fig. 10 Halbschnitt eines Festgeleneks nach der Erfindung mit Unterschnittfreien Bahnen.

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Fig. 1 zeigt Außenteil 1, Innenteil 2, Käfig 3, Kugeln 4, Senkbohrung 31, achsparallele Bahnen 41 und 42 im Außenteil und im Innenteil und Käfigfenster 43» Die Spielverhältnisse im Gelenk sind übertrieben, um die Darstellung zu verdeutlichen. AA ist die Drehachse des Außenteiles, II ist die Drehachse des Innenteiles und KK die Drehachse des Käfigs. (K ist der Mittelpunkt der kugeligen Steuerfläche des Käfigs, 0_ der Mittelpunkt der hohlkugeligen Steuerfläche. A'A' ist die Querebene des Außenteiles durch 0,.. K¹K¹ ist die. Kugelmittelpunktsebene,die als homokinetische oder Kugelebene bezeichnet wird. Z ist der Kreuzungspunkt der Achsen AA und II sowie der Kugelebene und ist das kinematische Beugezentrum des Gelenkes.

Wird das Gelenk mit einem Drehmoment belastet, so wird der Käfig mit einem Kippmoment beaufschlagt (siehe hierzu DT-PS 23 23 822), welches den Käfig in einer bestimmten axialen Ebene um Z herum kippt in Richtung des Kippmomentes bzw. in Richtung des Pfeiles M„. Der Käfig stützt sich mit seinen Steuerflächen an den korrespondierenden Flächen der Außen- und Innenteile an zwei Punkten ab. Diese Punkte,mit P. und P_ dargestellt, müssen jeweils in den Ebenen A¹A¹ und I¹I' liegen, da diese Ebenen rechtwinkelig zu den effektiven Hebelarmen ZO^ und Z0_ sind. Diese Ebenen, nämlich dort wo der Käfig sich abstützt, liegen bei dem Gelenk in gestreckter Lage parallel zu der Kugelebene und entfernen sich von der Kugelebene bei zunehmendem Beugewinkel. Demnach wird nur die der Kugelebene abgewandte Seite der Steuerungsflächen durch dan Drehmoment bzw. durch das Kippmoment beaufschlagt. Die andere Seite der Steuerflächen dient dort wo Axialkräfte aufzunehmen sind der axialen Fixierung. Sie beansprucht jedoch den wichtigsten Teil des Gelenkraumes, nämlich den Teil, in dem die Drehmomentübertragung am häufigsten oder überhaupt vorkommt.

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Um das Bild zu ergänzen sei erwähnt, daß durch das Kippmoment des Käfigs sich das Innenleil zum Außenteil, je nach Spielverhältnisse und Bahnformen, exzentrisch stellt, so daß die Kugeln im Drehbereich der Käfigabstützung mehr Spiel und in dem gegenüberliegenden Bereich weniger Spiel erfahren- Sie stützen sich an Punkten F₁ und F„ der Laufbahnen 41 und 42 ab.

Fig. 2 zeigt eine rein schematische Darstellung von Fig.1, wobei die Bezeichnungen von Fig. 1 übernommen worden sind. Hier ist der Käfig in unbelastetem Zustand dargestellt. Bei einer Drehmomentbelastung bewegt sich der Käfig in Pfeilrichtung M₁, um Z herum, so daß die Punkte P₁ und P„ jeweils auf dem Außen- und Innenteil anschlagen. Handelt es sich um ein Schiebegelnk mit einem hohlzylindrischen Außenteil, so ändert sich der Berührungspunkt P. nicht.

Fig. 2a zeigt den Käfig 3 im Halbschnitt, wobei die Steuerflächen 35 und 31 nach der Erfindung ausgeführt sind. Die Mittelpunkte O₁ und 0~ der Steuerflächen 35 und 31 liegen auf der Käfigachse KK in gleicher Entfernung von der Kugelebene K¹K¹. Wie ersichtlich sind Steuerflächen 31 bzw. 35 nur jeweils - ausgehend von der Linie I¹I' bzw. A¹A' - auf der von der Kugelebene K¹K' abgewandten Seite vorhanden₅ die alleine belastet werden. Die der Kugelebene K¹K' zugewandte Seite 31' des Käfigs weist einen größeren Abstand vom Mittelpunkt O₂ auf, als der Radius der Steuerfläche 31. Die der Kugelebene K¹K' zugewandte Seite 35' hingegen weist einen kleineren Abstand vom Mittelpunkt 0. auf,, als der Radius der Steuerfläche 35. Der Kurvenverlauf der genannten Seiten 31' und

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35' nach dem Stand der Technik ist gestrichelt mit 31" und 35" dargestellt. Wie leicht erkennbar^läßt sich damit die minimale Bahntiefe deutlich erhöhen und/oder der Offset, d.h. der Abstand der Mittelpunkte O₁ und 0_ von der Kugelebene K ¹K',vergrößern.

Die dargestellten Strahlen 0, 1, 2, 3, 4 von O₁ und 0_ durch die jeweiligen Steuerflächen 35 und 31 stellen die Lage der Käfigbelastung, z.B. bei Beugewinkeln von 0°, 10°, 20°, 30° und 40° dar. Bei einem konstanten Drehmoment steigt das Kippmoment in erster Annäherung proportional zum Beugewinkel. Wird die Stützkraft demnach in Richtung der Strahlen auf den Steuerflächen aufgetragen, so erzielt man zumindest trendmäßig den Verlauf der Stützkraft mit P. und Ρ_τ· Aus dieser Darstellung ist ebenfalls ersichtlich, daß nicht nur die Hälfte der Steuerflächen beaufschlagt wird, sondern je höher die Belastungen, desto weiter liegt der Belastungspunkt von der Kugelebene entfernt.

Fig. 3 zeigt Außenteil 1 und Innenteil 2, zwischen denen Käfig 3 gesteuert wird. Die hohlkugelige Steuerfläche 31 läuft bis zur Symmetrieebene I¹O₂* wobei O₂ der Mittelpunkt dieser Steuerfläche ist. Anschließend ist die Fläche 30 zylindrisch ausgeführt. Das Profil des Innenteiles ist dem Käfiginnenprofil angepaßt, so daß zunächst die kugelige Fläche 21 an der Steuerfläche 31 anliegt und anschließend die kegelige Fläche 22 vorgesehen ist. Der Kegelhalbwinkel entspricht der Hälfte des maximalen Beugewinkels des Gelenkes. Die hohlkugelige Fläche 11 des Außenteils 1 ist ebenfalls bis zur Symmetrieebene A¹O₁

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geführt, anschließend ist die Fläche 12 zylindrisch» Die Käfigsteuerfläche 35 ist ebenfalls kugelig$, anschließend 36 kegelig. Auch hier ist der Kegelhalbwinkel so groß, wie die Hälfte des maximalen Beugewinkels ausgeführt. Zum Vergleich ist hier ebenfalls als strichpunktierte Linie D_T die Kontur des Innenteiles nach den bekannten Bauarten dargestellt. Wie ersichtlich wird durch die Erfindung die mögliche Bahntiefe erheblich verbessert»

Die Kugeln 4 bewegen sich entlang der Bahnen 42 des Innenteiles 2 bei dem maximalen Beugewinkel bis zu den Ebenen L. und L„° Die dargestellten Bahntiefen T. und T„ entsprechen den Ausführungen der bekannten Bauarten zu der Ausführung der Erfindung. Eine Besonderheit dieser Ausführung ist die Tatsache, daß das Innenteil 2 aus dem Käfig 3 nur in gestreckter Lage herauszuziehen ist. Im gebeugten Zustand ist die Achse des Innenteiles zur Achse des zylindrischen Teiles 30 geneigt, weshalb das Innenteil in diesem Zustand nicht mehr herausgezogen werden kann.

In Fig. 4 läuft die hohlkugelige Steuerfläche 31 des Käfigs 3 in eine sich öffende Kegelfläche 32 über. Anschließend ist die Fläche 33 kugelig und konzentrisch mit 31 ausgeführt. Das Innenteil 2 im Bereich 21 ist ebenfalls kugelig bis zur Symmetrieebene I¹O^ ausgebildet, anschließend im Bereich 22 zylindrisch. Die Fläche 23 des Innenteiles ist ebenfalls mit der Steuerungsfläche 31 konzentrisch. Die zylindrische Bohrung 30 des Käfigs ist etwa so groß, wie der AuGendurchmesser 22 des Innenteiles. Auch bei dieser Aus-

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führung ist das Herausziehen des Innenteiles, sobald das Gelenk gebeugt ist, nicht möglich, da sich die Fläche 23 mit 33 abdeckt. Der gestrichelte Verlauf D, entspricht dem Innenteil nach bekannter Bauart. Die Kugeln laufen ihren Bahnen entlang bis zu den Ebenen L₁ und L_ bei maximalem Beugewinkel. T₁ wäre die Bahntiefe bei der bekannten Bauart, T_ ist die Bahntiefe nach dieser Ausführung der Erfindung. Je größer der Offset oder der Beugewinkel, je größer ist der Unterschied zwischen T₁ und T .

In Fig. 5 ist das Innenprofil des Käfigs 3 ähnlich wie Fig. 3 ausgebildet und besteht aus Hohlkugelfläche 31 mit Mitte 0„, tangierender Kegelflache 32 und anschließendem Zylinder 33. Die Kugelfläche 21 des Innenteiles 2 mit Mitte 0„ läuft bis zur Symmetrieebene 1¹O₂ anschließend folgt die zylindrische Fläche 22 und dann die Kugelfläche 23 mit Mitte 0„. An der zylindrischen Fläche 33 des Käfigs 3 ist ein Fixierstück 6 angebracht und befestigt. Die hohlkugelige Fläche 61 des Fixierstückes hat ebenfalls 0„ als Mittelpunkt und liegt an der Kugelfläche 23 des Innenteiles an. Dadurch wird das Innenteil 2 zum Käfig 3 axial fixiert. Die axiale Fixierung geschieht außerhalb der Belastungszone der Bahnen und Kugeln im Innenteil. Das Fixierstück 6 ,kann als federndes Element oder starr, je nach Anforderung, ausgebildet werden. Der mittlere Winkel zwischen der Fixierfläche 61, 0_ und I' ist durch diese Auslegung größer als der entsprechende Winkel bei den bekannten Bauarten, so daß die durch eine Axialkraft erzeugte Radialkomponente,genannt Sprengkraft, kleiner wird und der Käfig 3 somit weniger belastet wird. Die kugelige Steuerfläche 35 des Käfigs 3 hat den Offsetpunkt O₁

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als Mitte. Tangierend dazu verläuft die Fläche 36 als Kegelfläche und anschließend folgt die Fläche 37 ebenfalls kugelig mit Mitte 0..„ Auch hier ist das Fixierstück 5 an der Planfläche 13 des Außenteiles befestigt. Die Hohlkugelfläche 51 des Fixierstückes 5 liegt an der Fläche 37 zur form- oder kraftschlüssigen Fixierung des Käfigs an. Hier ist die Sprengkraftwirkung einer Axialkraft auch geringer, als im Falle der bekannten Bauarten.

Die strichpunktierte Kontur eines kugelig ausgebildeten Innenteiles nach dem Stand der Technik ist mit D„ dargestellt. Die strichpunktierte Kontur D. eines hohlkugelig ausgebildeten Auienteiles entspricht ebenfalls den bekannten Bauarten bei der jeweils dargestellten Offsetgröße. Es ist auch ohne nähere Erläuterung ersichtlich, daß ein Käfig mit diesen Konturen so gut wie nicht machbar wäre, unabhängig von der reduzierten Bahntiefe am Innenteil.

In Fig. 6 ist ein Festgelenk, dargestellt, bei dem der Käfig 3 mit seiner außenkugeligen Fläche 350 in der hohlkugeligen Fläche 11 des Außenteiles 1 geführt ist. Die gestrichelte Linie 39 entspricht achsparallelen Nuten am Käfig 3 im Bereich der Fenstermitten, welche bei der bajonettartigen Montage des KMfigs 3 im Außenteil 1 erforderlich sind (siehe z.B. DT-AS 21 14 536). Die Innenkontur des Käfigs 3 weist die hohlugelige STeuerfläche 31 auf, welche zur Symmetrieebene O₇I¹ verläuft. Anschließend folgt die Kegelfläche 32 und die konzentrische Kugelfläche 33. Im dickeren Teil des

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Käfigs ist ein Hohlzylinder 34 zur axialen Einführung des Innenteiles 2 vorgesehen. Die Kontur des Innenteiles besteht aus Außenkugel 21, Zylinder 22 und anschließender Kugelfläche 23, die hauptsächlich zur Fixierung des Innenteiles dient. An der Planfläche 13 des Außenteiles 1 ist ein Fixierstück 5 befestigt, welches eine Hohlkugelfläche 51 im Bereich der Drehachse aufweist, die den gleichen Durchmesser wie die Hohlkugslflache 11 des Außenteiles 1 besitzt. Hier wird die Fixierung zwischen Innen- und Außenteil durch das Fixierstück 7 vorgenommen, das eine hohlkugelige Fläche 72 aufweist, welche an der Fixierfläche 23 des Innenteiles anliegt und eine Kugelfläche 71, welche an der Hohlkugelfläche 51 des Fixierstückes 5 oder bei Beugewinkel ebenfalls an der Hohlkugelfläche 11 des Außenteiles anliegt. Der Außendurchmessser 73 des Fixierstückes 7 ist an den hohlzylindrischen Durchmesser 34 des Käfigs 3 angepaßt. Für die Montage werden die Kugeln nach Einbau des Käfigs im Außenteil von innen durch ihre Fenster in die Bahnen des Außenteiles 41 geführt, dann folgt das Innenteil 2, , das Fixierstück 7 und anschließend das Fixierstück 5. ' Die Kugeln 4 bewegen sich entlang der Bahnen 42 des Innenteiles 2 bei maximalem Beugewinkel bis Ebene L- und L„.

Der in Fig. 7 dargestellte Käfig 3 entspricht im Prinzip dem Käfig in Fig. 5, jedoch ist die Fixierfläche 33 einteilig mit dem Käfig ausgeführt. Zur Montage des Innenteiles im Käfig sind axiale Nuten 34 im Fixierteil 300 vorgesehen, welche sich im Bereich der Fenstermitten des Käfigs befinden, so daß eine bajonettartige Montage erforderlich wird. Danach werden die Kugeln 4

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von außen durch die Käfigfenster 4: in die Bahnen 42 des Innenteiles 2 gedruckt und anschließend wird das Ganze in das Außenteil 1 eingeführt„

Fig» 8 zeigt ein Festgelenk, bei dem die Bahnen 41 des Außenteiles 1 und 42 des Innenteiles 2 kreisförmig mit Mittelpunkt 0 ausgebildet sind. Die hohlkugelige Steuerfläche 31 des Käfigs 3 ist nach der Erfindung asymmetrisch ausgebildet. Die Fixierfläche 33,ist ebenfalls an der dicken Seite des Käfigs vorgesehen. Zur Montage des Innenteiles im Käfig sind Nuten 302 am Käfigumfang vorgesehen, welche dem Profil des Innenteiles entsprechen» In Drehrichtung des Käfigs sind die Nuten außerhalb der Stegebenen angebracht, so daß die axiale Montage des Innenteiles nur beim Verdrehen des Käfigs möglich ist. Man kann den Käfig in Rotationsrichtung zum Außenteil 1 verdrehen, soweit wie die Länge der Käfigfenster 43 dies erlaubte Belastet man den Käfig mit einem Drehmoment im Bereich der elastischen Verformung des Gelenkes, so kann er weiterhin um einige lOOstel bis einige 10tel mm verdreht werden. Genau in dieser Position sind die Nuten 302 angebracht, so daß das Innenteil 2 im Käfig 3 montierbar ist. In der Praxis wird das Innenteil 2 axial montiert, bis daß die Flanken der Bahnen 42 das Verdrehen des Käfigs übernehmen. Sobald sich das Innenteil 2 in seiner Endlage befindet, springt der Käfig um das Maß der elastischen Verformung zurück und verhindert das Austreten des Innenteiles. Die Nuten 302 sollen in der Drehrichtung versetzt werden, entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Käfigs, in welche er bei Belastung durch Reibung und Spiele wandert. Ausklinkmechanismen oder Dreharretierungen des Käfigs 3 zu den Kugeln 4 sind nach diesem Prinzip ebenfalls einsetzbar,,

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Fig. 9 entspricht Fig. 8 weitgehend mit folgenden Unterschieden: Die kucjelige Steuerfläche 35 des Käfigs 3 liegt an der hohlkugeligen Fläche 11 des Außenteiles

1 an. Axiale Fixierflächen 13 im Außenteil und 36 im Käfig sind ebenfalls vorgesehen. Durch diese Maßnahme erhöht sich die minimale Bahntiefe der Bahnen 41 im Außenteil im Bereich des maximalen Beugewinkels gekennzeichnet durch Ebene L,.. Die unterbrochene Linie D. wäre ansonsten die Kontur des Außenteiles nach den bekannten Bauarten. Diese Maßnahme ist hier insofern sinnvoll, als die Bahntiefe dort, wo sie einen minimalen Wert im Bereich des Beugewinkels darstellt, vergrößert wird. Das gilt ebenfalls für das Innenteil 2:. Im anderen maximalen Winkelbereich L„ sind die Bahntiefen ohnehin qrößer. Die Fixierung des Innenteiles

2 zum Käfig 3 erfolgt hierdurch ein ringförmiges Fixierstück 6, welches an der Einführöffnung 34 des Käfigs nach dem Zusammenbau wahlweise durch Schweißen, Kleben, Gewinde usw. fixiert wird. Diese Lösung stellt bezüglich der Außenkugelfläche des Käfigs 3 die kinematische Umkehrung zu den bisher beschriebenen Lösungen dar. In diesem Falle wird nämlich der Außendurchmesser der Steuerfläche 35 des Käfigs 3 entsprechend reduziert, wodurch die Bahntiefe im Außenteil erhöht werden kann.

Eine weitere Optimierung der Bahntiefen wird aus Fig. 10 ersichtlich. Hier sind die Bahnen 412 und 411 des Außenteiles 1 unterschiedlich ausgeführt. Die Bahnen 412 sind kreisförmig mit Mittelpunkt 0 als Zentrum, wogegen 411 achspa i-allel verlaufen. Wie an sich bekannt, müssen demnach die Bahnachsen des Innenteiles 2 spiegelbildlich ausgeführt werden, wobei die Kugel-

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ebene OK¹ die Spiegelebene darzustellen hat. Danach wird die Bahnhälfte 422 des Innenteiles ebenfalls mit dem Mittelpunkt 0 ausgebildet₉ während anschließend die Bahnhälfte 421 achsparallel verläuft.

Durch die Ausführung der geraden Bahnhälfte 411 im Außenteil 1 und 421 im Innenteil 2 wird eine Optimierung zu den vollkreisförmigen Bahnen wie folgt erreicht. Die Bahntiefe der Halbbahn 421 im Bereich der hohlkugeligen Steuerfläche 31 des Käfigs 3 wird reduziert, allerdings dort, wo sie bei der Vollkreisausführung (Fig.9) übermäßig vorhanden war. Dagegen im Bereich der Halbbahnen 411 wird die Bahntiefe durch die achsparallelen Bahnen vergrößert_s wo es gilt, eine höhere Ausgeglichenheit der Bahnen und eine höhere Leistung des Gelenkes zu erreichen. Der Bahnverlauf muß keineswegs einer Gesetzmäßigkeit wie «reisform oder Gerade folgen. Es ist zunächst eine Frage der Herstellmöglichkeit. Die dargestellte Ausführung in Fig. 10 soll einem unterschnittfreien und herstellfreundlichen Bahnverlauf entsprechen. Für die Montage des Innenteiles 2 im Käfig 3 sind hier Nuten 301 vorgesehen, welche sich im Bereich der Stege zwischen den Käfigfenstern befinden. Ein Fixierstück 60 ist für die axiale Fixierung bei 0° Beugewinkel vorgesehen. Es wird ebenfalls axial montiert und besteht aus Noppen 62, welche die Nuten im KMfig ausfüllen. Die Noppen haben hohlkugelige Innenflächen 61, die sich an die Fixierflächen 23 des Innenteiles 2 anlegen. Der zweite Teil 63 des Fixierstückes 60 ist ringförmig und dient grund-

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sätzlich zur Halterung und gegebenenfalls Führung der Noppen. Der Teil 63 kann aber auch zwischen den Noppen ausgenommen werden und im Extremfall aus mehreren Teilstücken bestehen. Grundsätzlich genügt nur eine Noppe. Zur axialen Sicherung wird hier ein Sicherungsring 65 in einer entsprechenden Nut des Käfigs 3 eingebaut.

Leersei

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gleichlaufdrehgelenk mit einem hohlen Außenteil, an dessen Innenflächen Bahnen Eingebracht sind, einem im Außenteil befindlichen Innenteil, an dessen Außenfläche korrespondierende Bahnen vorgesehen sind, Kugeln, weihe jeweils in einer Bahn des Außen- und Innenteiles zur Drehmomentübertragung aufgenommen sind, einem in dem Raum zwischen Außen- und Innenteil angeordneten Käfig, der die Kugeln durch Fenster in der homokinetischen bzw. Kugelebene hält, wobei der Käfig eine kugelige Steuerfläche zum AuQenteil und eine hohlkugelige

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Steuerfläche zum Innenteil aufweist, deren Mittelpunkte auf beiden Seiten und in gleichem Abstand zur Kugelebene liegen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (35., 31) zum Außenteil (1) und/ ι oder Innenteil (2), ausgehend von der durch ihren Mittelpunkt (CL, 0«) verlaufenden Radialebene (A¹A', A¹O-; I'I'f I'CL·), im wesentlichen an der von der Kugelebene (K¹K¹,K¹O) abgewandten Seite ausgebildet sind, und daß die der Kugelebene (K¹K¹, K¹O) zugewandte Seite (31, 30, 32) im wesentlichen im Bereich des Innenteiles (2) einen größeren Abstand vom Mittelpunkt (0„) der Steuerfläche (31) aufweist als der Radius der Steuerfläche (31) und/ oder die der Kugelebene (K¹K¹, K¹O) zugewandte Seite (35') im wesentlichen im Bereich des Außenteiles (1) einen kleineren Abstand vom Mittelpunkt (O₁) der Steuerfläche (35) aufweist als der Radius der Steuerfläche (35).

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kugelebene (K¹K¹, K¹O) zugewandte Seite im Bereich des Innenteiles (2) zylindrisch ausgebildet ist.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kugelebene (K¹K¹, K¹O) zugewandte Seite im Bereich des Innenteiles (2) kegelig ausgebildet ist.

4. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (2) zum Käfig (3) und/oder der
Käfig (3) zum Außenteil (1) und/oder das Innenteil (2) zum Außenteil (1) in der entgegengesetzten Richtung der Steuerflächen (35₉ 31)
axial fixiert ist.

5. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Fixierung kraftschlüssig durch spiralförmig verlaufende Bahnen gebildet ist»

6. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Fixierung kraftschlüssig durch federnde Elemente gebildet ist.

7. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Fixierung formschlüssig durch BegrenzungsflMchen (33_f 61, 51, 71, 72, 13), welche zu den Steuerflächen (35, 31) konzentrisch verlaufen, gebildet ist.

8. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Fixierung als Hilfssteuerung derart
ausgebildet ist_s daß dadurch die Steuerflächen
(35, 31) erst in einem Abstand von der durch
ihren Mittelpunkt (O₁, O₂) verlaufenden Radialebene (A¹A¹, A¹O₁; I¹I¹, I¹O₂) beginnen»

9. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) - wie an sich bekannt - im Außenteil (1) bajonettartig fixiert ist, und daß die der Kugelebene (K¹K', K¹O) zugewandte Seite im Bereich des Innenteiles (2) eine Zylinderform mit einem Radius aufweist, der mindestens genauso groß ist, wie der größte Durchmesser des Innenteiles und daß das Innenteil derart ausgebildet ist, daß es nur in gestreckter Lage montierbar ist.

10. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (2) im Bereich der der Kugelebene (K¹K¹, K¹O) zugewandten Seite eine kegelige Fläche (22) aufweist.

11. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) - wie an sich bekannt - im Außenteil (1) bajonettartig fixiert ist, und daß die der Kugelebene (K¹K¹, K¹O) zugewandte Seite im Bereich des Innenteiles (2) mit Nuten (302) versehen ist, deren Abstand von der Drehachse des Innenteiles (2) mindestens so groß ist, wie der größte Durchmesser des Innenteiles (2), wobei die Nuten (302) der Umfangsform bzw. den Stegen des Innenteiles korrespondierend entsprechen.

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12. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (34) in Umfangsrichtung versetzt in einem Abstand zu den Stegen des Käfigs(3) angeordnet sind, der größer ist, als die Hälfte der Differenz zwischen Fensterlänge und Kugeldurchmesser.

13» Gleichlaufdrehgelenk als Schiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 - 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische Fläche (12) des Außenteiles (1) dem Schiebeweg entsprechend lang ausgeführt ist, und daß die Bahnen (41, 42) in ihrer Hauptric'htung achsparallel oder schraubenförmig verlaufen.

14o Gleichlaufdrehgelenk als Festgelenk nach einem der Ansprüche 1 - 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der Bahnachsen (421) eines Gelenkteiles (2), etwa ausgehend von der Kugelebene (K¹O), in ihrer Hauptrichtung parallel zur Hauptachse im Bereich der Steuerflächen (31) dieses Gelenkteiles verlaufen, dagegen im anderen Bereich stetig abnehmen, und daß die Bahnen (411, 412) des anderen Gelenkteiles (1) von der Kugelebene betrachtet spiegelbildlich dazu ausgeführt sind.