DE3619683A1

DE3619683A1 - Kugelgleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE3619683A1
Application number: DE19863619683
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich Dipl In Welschof
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1986-06-11
Publication date: 1987-12-17
Also published as: JPS62297542A

Description

Die Erfindung betrifft Kugelgleichlaufgelenke mit einem Gelenkaußenteil, einem Gelenkinnenteil, und in einem Ku gelkäfig gehaltenen drehmomentübertragenden Kugeln. Bei Kugelgleichlaufgelenken ist es üblich, daß sich unter dem Gesichtspunkt günstiger Beugewinkel und geringstmöglicher Bearbeitungsvorgänge die Kugelbahnen im inneren Gelenk körper und im äußeren Gelenkkörper im Längsschnitt in bezug auf den Kugelmittelpunkt bei ungebeugtem Gelenk auf ihrer gesamten Länge symmetrisch verhalten. Bei redu zierten Ansprüchen bezüglich des Gelenkbeugewinkels re duziert sich entsprechend die axiale Länge der Gelenkteile bzw. die Länge der bearbeiteten Kugelbahnbereiche.

Die Bearbeitung der Kugelbahnen erfolgt bei bekannten Gelenken in der Regel mechanisch, insbesondere durch Schleifen, oder durch spanlose Umformung, wobei unter Vermeidung übermäßigen Aufwandes nur hinterschnittfreie Kugelbahnen im Gelenkaußenteil bzw. gleichsinnig achs abstandsverminderte Kugelbahnen im Gelenkinnenteil möglich sind.

Ein Nachteil bei der Herstellung von Gelenken mit durch Umformung hergestellten hinterschnittfreien Kugelbahnen liegt darin, daß aufgrund relativ schlechter Maßhaltigkeit eine Klassifizierung der Gelenkteile vor der Montage erfolgen muß. Selbst danach ergeben sich noch innerhalb einer bestimmten Bandbreite schwankende Toleranzen. Ein Schleifen oder auch nur ein Nachschleifen zumindest eines der hinterschnittfreien bzw. gleichsinnig achsabstands verminderten Gelenkteile stößt andererseits auf erhebliche Schwierigkeiten, da die genannten Bahnverläufe nicht mit zu rechtfertigendem Aufwand darzustellen sind, da sie in der Regel aus Kreisbögen und Geraden zusammengesetzt sind.

Ausgehend von den vorstehenden Problemen liegt der vor liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgleich laufgelenk zu schaffen, bei dem zum einen die Zahl der mechanischen Bearbeitungsvorgänge gegenüber der Herstel lung von Gelenken mit ausschließlich mechanisch herge stellten Kugellaufbahnen reduziert ist und zum anderen mechanische Bearbeitungsvorgänge, soweit sie erforderlich werden, vereinfacht und leichter darstellbar werden. Eine weitergehende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Gleichlaufdrehgelenken in Großserie zur Verfügung zu stellen, das bei vertretbarem, im Vergleich zu bisherigen Verfahren reduziertem Aufwand eine Reduzie rung der Toleranzen der Gelenke ermöglicht.

Die Lösung besteht zum einen in einem Kugelgleichlaufgelenk der eingangs genannten Art, das sich dadurch auszeichnet, daß die außerhalb der bei Beugung des Gelenks beaufschlag ten Kugelbahnen liegenden Bahnausläufe des inneren Gelenk körpers und des äußeren Gelenkkörpers im Längsschnitt von einander in bezug auf den Kugelmittelpunkt bei ungebeugtem Gelenk in unsymmetrischer Weise voneinander abweichen. Eine weitergehende Lösung besteht in einem Verfahren, bei dem erstens die Kugelbahnen einschließlich der Bahnaus läufe des einen Gelenkkörpers hinterschnittfrei durch spanlose Umformung erzeugt werden, und zweitens die Kugel bahnen einschließlich der Bahnausläufe der anderen Gelenk körper durch einen Schleifvorgang, insbesondere kreisbo genförmig, unter schwenkender Bewegung des Gelenkkörpers dargestellt werden.

Hiermit ist erfindungsgemäß die Möglichkeit gegeben, eines der Gelenkteile, sei es Gelenkaußenteil oder Gelenkinnen teil in einem spanlosen Verfahren hinterschnittfrei herzu stellen, wodurch die Fertigungs- und Werkzeugkosten ge senkt werden können, und insbesondere bei Verzicht auf ex treme Beugungswinkel das entsprechende zweite Gelenkteil, sei es Gelenkinnenteil oder Gelenkaußenteil, im Bereich der Kugelbahnen auf einer einfachen Schleifvorrichtung fertigzustellen, die insbesondere keine komplizierten Bahnformen erzeugen muß, da bei feststehendem Werkzeug das Werkstück um einen festen Mittelpunkt geschwenkt werden kann.

Die Bahnform des durch spanlose Umformung erzeugten Ge lenkteils kann im Längsschnitt in bevorzugter Weise aus einem kreisbogenförmigen und sich daran anschließenden geraden Abschnitt bestehen, während die Bahnform des mechanisch bearbeiteten Gelenkteils im Längsschnitt vor zugsweise rein kreisbogenförmig verlaufen kann. Zur Re duzierung der Toleranzen bei gleichzeitiger Reduzierung der Fertigungskosten kann nach einem bevorzugten Verfahren zu jedem spanlos fertiggestellten Gelenkteil individuell ein maßgenaues, mechanisch bearbeitetes Gelenkteil herge stellt werden. Die spanlos umgeformten Gelenkteile können beispielsweise Fertigungsserien entnommen werden, für die bei Bedarf von größeren Gelenkbeugewinkeln Gegenteile mit über der gesamten Länge symmetrischen Bahnverläufen nach komplizierteren Herstellungsverfahren wahlweise gefertigt werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Figuren verdeutlicht.

Fig. 1 zeigt ein Gelenk mit hinterschnittfreien Kugelbah nen im Gelenkaußenteil und beidseitig achsabstands verminderten kreisbogenförmigen Kugelbahnen im Ge lenkinnenteil

Fig. 2 zeigt ein Gelenk mit im Längsschnitt stetig ge krümmten Kugelbahnen im Gelenkaußenteil und aus einem geraden und einem gekrümmten Abschnitt be stehenden Kugelbahnen im Gelenkinnenteil.

Fig. 1 zeigt ein Gelenk, bestehend aus Gelenkaußenteil 1, Gelenkinnenteil bzw. Kugelnabe 2, Kugelkäfig 3 sowie von diesem geführten Kugeln 4. Das Gelenkaußenteil 1 ist zur Wellenanschlußseite hin geschnitten dargestellt, das Ge lenkinnenteil 2 weist Verzahnungs- und Befestigungsmittel für einen nicht dargestellten Wellenzapfen auf. Die im oberen Halbschnitt dargestellten Kugelbahnen 5 im Gelenk außenteil 1 sind von der Öffnungsebene 6 dieses Teils aus betrachtet hinschnittfrei, nämlich teilweise als Kreisbo gen mit einem gegenüber dem Gelenkmittelpunkt M in einer axial in einer ersten Richtung versetzten Ebene liegenden Mittelpunkt ausgeführt und damit besonders für eine span lose Umformung geeignet. Die Kugelbahnen 7 des Gelenkin nenteils 2 hingegen sind im Bahngrund kreisbogenförmig mit beidseitig von einem Punkt größter Achsferne ausgehend gekrümmten Verlauf mit gegenüber dem Gelenkmittelpunkt M in einer axial in der Gegenrichtung versetzten Ebene lie genden Krümmungsmittelpunkt gestaltet und sind damit in bevorzugter Weise durch spanabhebende Bearbeitung, beson ders durch Schleifen unter schwenkender Bewegung des Werk stückes, darzustellen. Die genannten Bahnformen beziehen sich jeweils auf den im oberen Halbschnitt dargestellten Bahngrund. Es ist ersichtlich, daß Symmetrie zwischen den Bahnen in bezug auf die Kugelmittelpunkte Z in der darge stellten gestreckten Gelenkstellung nur über einen Teil bereich der Kugelbahnen 5 und 7 besteht.

In Fig. 2 ist in im wesentlichen übereinstimmender Dar stellung zur Fig. 1 ein Gelenk, bestehend aus Gelenkau ßenteil 1, Gelenkinnenteil 2, Kugelkäfig 3 und drehmo mentübertragenden Kugeln 4 gezeigt. In diesem Falle ist die Kugelbahn 7 im Gelenkinnenteil 2 von der Außenebene 8 des Gelenkinnenteils 2 aus betrachtet hinterschnittfrei dargestellt. Der Bahngrund besteht hierbei aus einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt in einer ersten gegenüber dem Gelenkmittelpunkt M axial versetzten Ebene liegt, sowie aus einer tangential daran anschließenden Geraden. Hierdurch ist die Darstellung der Kugelbahnen 7 im Gelenk innenteil 2 in günstiger Weise durch spanloses Umformen möglich. Demgegenüber ist die Kugelbahn 5 im Gelenkau ßenteil 1 bezogen auf den Bahngrund ausschließlich durch einen Kreisbogen dargestellt, dessen Krümmungsmittelpunkt in einer in bezug auf den Gelenkmittelpunkt M entgegen gerichtet zur ersten versetzten Ebene liegt. Sich an den Kreisbogen beidseitig anschließende Einstiche erzeugen Unstetigkeiten und sind somit nicht Bestandteil der Ku gelbahn 5. Auch hier ist ersichtlich, daß Symmetrie der Bahnen in bezug auf die Kugelmittelpunkte Z in der dar gestellten gestreckten Stellung des Gelenkes nur über einen Teilbereich der Kugelbahnen 5 und 7 bestehen.

Grundsätzlich wäre im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auch eine spanlose Fertigung der Kugelbahn 5 im äußeren Gelenkkörper 1 möglich, zur Einhaltung der gewünschten Toleranzen sind jedoch auch hier, wie beim Ausführungs beispiel nach Fig. 1 die Kugelbahnen eines der Gelenk teile, nämlich die des Gelenkaußenteils 1 mit den aus schließlich kreisbogenförmigen Laufbahnen durch schlei fende Bearbeitung herzustellen.

Bezugszeichenliste 1 Gelenkaußenteil
2 Gelenkinnenteil, Kugelnabe
3 Kugelkäfig
4 Kugeln
5 Kugelbahn (1)
6 Öffnungsebene
7 Kugelbahn (2)
8 Außenebene
M Gelenkmittelpunkt
Z Kugelmittelpunkt

Claims

1. Kugelgleichlaufgelenk mit einem Gelenkaußenteil, einem Gelenkinnenteil, und in einem Kugelkäfig gehaltenen drehmomentübertragenden Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der bei Beugung des Gelenks beauf schlagten Kugelbahnen liegenden Bahnausläufe des inneren Gelenkkörpers und des äußeren Gelenkkörpers im Längsschnitt voneinander in bezug auf die Kugelmittel punkte Z bei ungebeugtem Gelenk in unsymmetrischer Wei se von einander abweichen.

2. Kugelgleichlaufgelenk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination eines Gelenkaus senteils mit im Längsschnitt einschließlich der Bahn ausläufe axial hinterschnittfreien, insbesondere aus Geraden und Bögen zusammengesetzten Kugelbahnen und eines Gelenkinnenteils mit im Längsschnitt einschließ lich der Bahnausläufe axial beidseitig achsabstands verminderten, insbesondere ausschließlich kreisbögen förmigen Kugelbahnen (Fig. 1).

3. Kugelgleichlaufgelenk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination eines Gelenkau ßenteils mit im Längsschnitt einschließlich der Bahn ausläufe axial hinterschnittfreien, insbesondere rein kreisbogenförmigen Kugelbahnen und eines Gelenkinnen teils mit im Längsschnitt einschließlich der Bahnaus läufe axial monoton achsabstandsverminderten, insbeson dere aus Geraden und Bögen zusammengesetzten Kugel bahnen (Fig. 2).

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen eines der Gelenkkörper im Längs schnitt aus einem stetig gekrümmten, insbesondere kreisbogenförmigen und einem tangential anschließenden geraden Abschnitt bestehen.

5. Gelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hinterschnittfreien zusammengesetzten Kugel bahnen des Gelenkaußenteils bzw. des Gelenkinnenteils durch spanlose Umformung erzeugt sind.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen des Gelenkinnenteils im Längs schnitt stetig gekrümmt, insbesondere kreisbogenförmig verlaufen.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisbogenförmigen Kugelbahnen des Gelenkinnen teils bzw. des Gelenkaußenteils durch mechanische Be arbeitung, insbesondere durch Schleifen erzeugt sind.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der symmetrische Bereich der Kugelbahnen im Längs schnitt einen Mittenwinkel von ca. 20°, d.h. beidseitig 10° von einer radialen Ebene aus, beträgt.

9. Herstellungsverfahren für Gleichlaufgelenke in Groß serien, dadurch gekennzeichnet, daß

1. die einschließlich der Bahnausläufe im Längsschnitt hinterschnittfreien Kugelbahnen des einen Gelenkkörpers durch spannlose Umformung erzeugt werden, und
2. die einschließlich der Bahnausläufe im Längsschnitt stetig gekrümmten, insbesondere kreisbogenförmigen Kugelbahnen des anderen Gelenkkörpers durch Schleifen unter schwenkender Bewegung des Gelenkkörpers dargestellt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß

3. nach der Ausformung der spanlos umgeformten Kugelbahnen des einen Gelenkkörpers diese individuell vermessen werden und
4. die Kugelbahnen des jeweils anderen Gelenkkörpers individuell zu einem vermessenen Gelenkkörper maßgenau passend mechanisch bearbeitet werden.