WO2004059184A1 - Ball-shaped homeocinetic joint - Google Patents
Ball-shaped homeocinetic joint Download PDFInfo
- Publication number
- WO2004059184A1 WO2004059184A1 PCT/EP2003/013750 EP0313750W WO2004059184A1 WO 2004059184 A1 WO2004059184 A1 WO 2004059184A1 EP 0313750 W EP0313750 W EP 0313750W WO 2004059184 A1 WO2004059184 A1 WO 2004059184A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- ball
- raceway
- constant velocity
- joint according
- track
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
- F16D3/20—Universal 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
- F16D3/22—Universal 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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
- F16D3/223—Universal 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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
- F16D3/20—Universal 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
- F16D3/22—Universal 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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
- F16D3/223—Universal 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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
- F16D2003/22309—Details of grooves
Definitions
- the invention relates to a ball constant velocity joint comprising an outer part which has ball raceways on its inside, an inner part which is arranged in the outer part and has ball raceways on its outside which are opposite the ball raceways of the outer part, one in each case Ball-raceway form a pair of raceways on the outer part and on the inner part, and balls which are accommodated in the raceway pairs, wherein a ball is supported on at least one ball-raceway via at least one contact point.
- Such constant velocity ball joints are used, for example, in drive shafts of motor vehicles and are generally known from the prior art.
- the power transmission between the raceways of the inner part and the raceways of the outer part via the balls is of particular importance for the proper functioning of the joint.
- there are two contact points between the track and a ball In elliptical or Gothic careers, there are two contact points between the track and a ball. Depending on the direction of the torque or direction of rotation, only one of the contact points is loaded during operation, which results in considerable mechanical stress on the raceways.
- the invention intends to create a constant velocity ball joint of the type mentioned, which is characterized by a long service life and resistance to breakage.
- a constant velocity ball joint with the features of claim 1, which has a variable osculation of the ball raceways on the balls.
- the osculation of the ball raceway becomes narrower or wider along the course of a ball raceway, ie the radius of curvature of the raceway profile cross section at the two contact points increases or decreases.
- the size and position of the contact points can be influenced by a targeted change or variation of the osculation at the more heavily loaded positions, thereby increasing the service life and breaking strength.
- the optimal pressure area or surface blackmail in the career can be set over the course of the career. This means a significant improvement compared to today's known raceways with constant cross-sectional contours.
- variable osculation can be provided only on the outer part, only on the inner part or also on the inner part and on the outer part. It is also possible to provide only part of the raceways of the outer part or the inner part with a variable osculation.
- the osculation becomes narrower or wider along the course of the ball track. This is advantageous in terms of production technology.
- a larger radius of curvature can be provided at contact points with greater operating loads than at contact points with lower operating loads, regardless of a continuously narrowing or widening curve.
- the radius of curvature of the track profile cross section is preferably a function dependent on the wrap ⁇ of the respective ball through the respective track. By varying the osculation, this enables a reduction in stress in critical areas with little wrap. With a smaller wrap ⁇ , for example, a larger radius of curvature can be selected.
- the radius of curvature of the track profile cross section increases over the course of the ball track on the outer part from the insertion side of the inner part to the opposite side, i. h the osculation decreases or continues.
- Conventional manufacturing processes can be used to produce the raceways, which can be elliptical or Gothic, for example.
- variable osculation can also be provided for circular raceways.
- the contact angle ⁇ to the central axis of the track can remain constant over the course of the track for a ball which is supported against a track via two contact points.
- variable osculation with a variation of the contact angle ⁇ for further load and function optimization.
- the contact angle ⁇ of a ball can be varied along the ball track, which is preferably a function dependent on the ball wrap ⁇ .
- the contact angle ⁇ also has a significant influence on the lifespan and breaking strength of the joint.
- the design of the contact angle ⁇ 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.
- the distribution of forces in the joint is advantageously influenced.
- the invention further enables the combination of completely forged and machined raceways or joint components in one joint.
- Figure 1 is a spatial representation of an embodiment of a
- Figure 2 is a spatial representation of the outer part of the ball constant velocity joint
- Figure 3 is a cross-sectional view of the track profile along the line III-III in
- Figure 4 is a cross-sectional view of the track profile along the line IV-IV in
- Figure 5 is a cross-sectional view of the track profile along the line V-V in
- Figure 6 is a diagram illustrating the osculation r k / r in
- Figure 7 is a diagram illustrating a varying
- Figure 8 is a diagram illustrating the contact angle ⁇ in
- the ball constant velocity joint 1 shown by way of example in FIG. 1 comprises an outer part 2 and an inner part 3. Both the outer part 2 and the inner part 3 are provided on their mutually facing radial sides with raceways 4 and 5, which each receive a ball 6 in pairs.
- the inner part 3, which here has a receptacle 7 for a shaft, can be pivoted relative to the outer part 2.
- the outer part 2 according to the embodiment has a bell-like shape that surrounds the inner part 3 and has a shaft extension 8.
- a cage 9 is provided between the outer part 2 and the inner part 3, which has windows for receiving the balls 6 and possibly also for guiding them.
- each raceway 4 and 5 form a pair of raceways on the inside of the outer part 2 and on the outside of the inner part 3.
- the raceways are designed such that the associated balls are supported 6 via two contact points Pi and P 2 against the respective raceway 4 and 5 respectively. This is particularly the case with elliptical and Gothic careers.
- the raceways 4 and 5 are designed with variable osculation. This means that the osculation of the ball raceways 4 and 5 on the respective ball 6 at the two contact points P 1 and P 2 becomes narrower or wider along the course of the ball raceways.
- FIGS. 3 to 5 which show career profile cross sections of a selected career 4 on the outer part 2 at different locations along the career 4, this can be seen from the radii of curvature r a , r 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 ⁇ and P 2 .
- the smallest radius of curvature r c for the raceways 4 of the outer part 2 is on the insertion side of the inner part 3. Starting from there, the radius increases continuously to the opposite end of the raceway, so that r a > r b > r c > r k . On the side of the greatest load, this results in a comparatively wide osculation, as a result of which the contact points that arise in this area with the ones that go beyond the actual contact surface Tension range can still be absorbed by the raceway even with a lower wrap ⁇ there. The edge of the track remains undamaged.
- the radius of curvature r a , r b , r c of the cross-sectional profile of the raceway here is a function dependent on the wrap ⁇ of the respective ball 6.
- FIG. 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 ⁇ .
- a smaller wrap ⁇ 0 there is a larger raceway radius of curvature r a , r b , r c , with a larger wrap ⁇ max, on the other hand, a smaller raceway curvature radius r a , r b , r c .
- a variable osculation in a corresponding manner is also provided on the raceways 5 of the inner part 3.
- the contact angle ⁇ is constant over the course of the race 4 or 5 for all contact points P 1 or P 2 of a race 4 or 5.
- the contact angle ⁇ 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 .
- the contact angle ⁇ changes along the raceway 4 or 5.
- the variation of the contact angle ⁇ can also be used to influence the distribution of forces in the joint 1.
- ⁇ c ⁇ ⁇ + c 2 .
- FIGS. 1 to 5 show the course of the contact angle ⁇ shown in FIG. 7 with the solid line 11 if the wrap ⁇ is greatest in the middle of the raceway.
- the raceways 4 and 5 can be produced by conventional manufacturing processes. Milling and grinding processes are particularly suitable. Furthermore, it is possible to use either forged raceways on the outer part 2 or on the inner part 3 and to combine them with a counterpart whose raceways are machined.
- the pressure ellipse at the contact points can be optimally adapted to the respective load.
- the shape of the raceways according to the invention improves the function. In particular, at strong flexion angles under high loads, the risk of the joint becoming jammed is reduced.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Kugelgleichlaufgelenk CV Joint
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 has ball raceways on its inside, an inner part which is arranged in the outer part and has ball raceways on its outside which are opposite the ball raceways of the outer part, one in each case Ball-raceway form a pair of raceways on the outer part and on the inner part, and balls which are accommodated in the raceway pairs, wherein a ball is supported on at least one ball-raceway via at least one contact point.
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.The power transmission between the raceways of the inner part and the raceways of the outer part via the balls is of particular importance for the proper functioning of the joint. In elliptical or Gothic careers, there are two contact points between the track and a ball. Depending on the direction of the torque or direction of rotation, only one of the contact points is loaded during operation, which results in considerable mechanical stress on the raceways.
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 position and size of the contact points have a noticeable influence on the breaking strength and service life of the constant velocity joint. It must be taken into account here in particular that in the case of articulation of the joint, the forces arising from the torque are distributed unevenly over the balls. As a result, positions with higher and lower loads result with each rotation under diffraction.
Die Erfindung beabsichtigt, ein Kugelgleichlaufgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch eine hohe Lebensdauer und Bruchfestigkeit auszeichnet.The invention intends to create a constant velocity ball joint of the type mentioned, which is characterized by a long service life and resistance to breakage.
Diese Aufgabe wird durch ein Kugelgleichlaufgelenk mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, das eine variable Schmiegung der Kugel-Laufbahnen an die Kugeln aufweist. 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.This object is achieved by a constant velocity ball joint with the features of claim 1, which has a variable osculation of the ball raceways on the balls. According to the invention, the osculation of the ball raceway becomes narrower or wider along the course of a ball raceway, ie the radius of curvature of the raceway profile cross section at the two contact points increases or decreases.
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.The size and position of the contact points can be influenced by a targeted change or variation of the osculation at the more heavily loaded positions, thereby increasing the service life and breaking strength. In this way, the optimal pressure area or surface blackmail in the career can be set over the course of the career. This means a significant improvement compared to today's known raceways with constant cross-sectional contours.
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.A variable osculation can be provided only on the outer part, only on the inner part or also on the inner part and on the outer part. It is also possible to provide 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 becomes narrower or wider along the course of the ball track. 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, a larger radius of curvature can be provided at contact points with greater operating loads than at contact points with lower operating loads, regardless of a continuously narrowing or widening curve.
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 of the track profile cross section is preferably a function dependent on the wrap φ of the respective ball through the respective track. By varying the osculation, this enables a reduction in stress in critical areas with little wrap. With a smaller wrap φ, for example, a larger radius of curvature can be selected.
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. 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 fertig zu schmieden.According to a further advantageous embodiment, the radius of curvature of the track profile cross section increases over the course of the ball track on the outer part from the insertion side of the inner part to the opposite side, i. h the osculation decreases or continues. Conventional manufacturing processes can be used to produce the raceways, which can be elliptical or Gothic, for example. For example, it is possible to produce the raceways with variable osculation by machining. Above all, common milling and / or grinding processes come into question. It is also possible to finish forging ball tracks with varying osculation.
Selbstverständlich kann eine variable Schmiegung jedoch auch bei kreisbogenförmigen Laufbahnen vorgesehen werden.Of course, variable osculation can also be provided for circular raceways.
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, the contact angle α to the central axis of the track can remain constant over the course of the track for a ball which is supported against a track via two contact points.
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 combine the variable osculation with a variation of the contact angle α for further load and function optimization. For example, the contact angle α of a ball can be varied along the ball track, which is preferably a function dependent on the ball wrap φ.
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 also has a significant influence on the lifespan 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 fertig geschmiedeten und spanend hergestellten Laufbahnen bzw. Gelenkkomponenten in einem Gelenk.The invention further enables the combination of completely 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 opposite contact angles α in the ball contact on the inner and outer part are expediently coordinated with one another.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: Figur 1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einesThe invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing. The drawing shows in: Figure 1 is a spatial representation of an embodiment of a
Kugelgleichlaufgelenks mit variabler Schmiegung nach der Erfindung,Ball constant velocity joint with variable osculation according to the invention,
Figur 2 eine räumliche Darstellung des Außenteils des Kugelgleichlaufgelenks mitFigure 2 is a spatial representation of the outer part of the ball constant velocity joint
Blick auf einige der Kugel-Laufbahnen,Look at some of the ball raceways,
Figur 3 eine Querschnittsansicht des Laufbahnprofils entlang der Linie lll-lll inFigure 3 is a cross-sectional view of the track profile along the line III-III in
Figur 2,Figure 2,
Figur 4 eine Querschnittsansicht des Laufbahnprofils entlang der Linie IV-IV inFigure 4 is a cross-sectional view of the track profile along the line IV-IV in
Figur 2,Figure 2,
Figur 5 eine Querschnittsansicht des Laufbahnprofils entlang der Linie V-V inFigure 5 is a cross-sectional view of the track profile along the line V-V in
Figur 2,Figure 2,
Figur 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Schmiegungskehrwerts rk/r inFigure 6 is a diagram illustrating the osculation r k / r in
Abhängigkeit der Umschlingung φ der Kugel,Dependence of the wrapping φ of the ball,
Figur 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines variierendenFigure 7 is a diagram illustrating a varying
Kontaktwinkelverlaufs entlang einer Laufbahn für eine Abwandlung des Kugelgleichlaufgelenks nach den Figuren 1 bis 6, und inContact angle course along a track for a modification of the ball constant velocity joint according to Figures 1 to 6, and in
Figur 8 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Kontaktwinkels α inFigure 8 is a diagram illustrating the contact angle α in
Abhängigkeit der Umschlingung φ der Kugel für die Abwandlung des Kugelgleichlaufgelenks mit variierendem Kontaktwinkelverlauf.Dependency of the wrap φ of the ball for the modification of the ball constant velocity joint with varying contact angle.
Das in Figur 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. 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.The ball constant velocity joint 1 shown by way of example in FIG. 1 comprises an outer part 2 and an inner part 3. Both the outer part 2 and the inner part 3 are provided on their mutually facing radial sides with raceways 4 and 5, which each receive a ball 6 in pairs. The inner part 3, which here has a receptacle 7 for a shaft, can be pivoted relative to the outer part 2. The outer part 2 according to the embodiment has a bell-like shape that surrounds the inner part 3 and has a shaft extension 8. In addition, a cage 9 is provided between the outer part 2 and the inner part 3, which has windows for receiving the balls 6 and possibly also for guiding them.
Wie Figur 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 Pi und P2 gegen die jeweilige Laufbahn 4 bzw. 5 abgestützt sind. Dies ist insbesondere bei elliptischen und gotischen Laufbahnen der Fall.As FIG. 1 shows, each raceway 4 and 5 form a pair of raceways on the inside of the outer part 2 and on the outside of the inner part 3. The raceways are designed such that the associated balls are supported 6 via two contact points Pi and P 2 against the respective raceway 4 and 5 respectively. 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 P^ und P2 enger oder weiter wird. In den Figuren 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, r und rc zu erkennen. Dabei bedeutet ein kleinerer Krümmungsradius eine engere Schmiegung, ein größerer Krümmungsradius hingegen eine weitere Schmiegung an den Kontaktstellen P^ 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 raceways 4 and 5 are designed with variable osculation. This means that the osculation of the ball raceways 4 and 5 on the respective ball 6 at the two contact points P 1 and P 2 becomes narrower or wider along the course of the ball raceways. In FIGS. 3 to 5, which show career profile cross sections of a selected career 4 on the outer part 2 at different locations along the career 4, this can be seen from the radii of curvature r a , r 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 ^ 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 Figuren 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.It can be seen from the sequence of FIGS. 3 to 5 that the osculation along the course of the ball raceway 4 is continuously narrowing in one direction. However, this is not mandatory. Rather, the course of the radius of curvature along the ball raceway 4 is selected 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 in the area of large diffraction angles, i. H. are at the end of the career.
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 exemplary embodiment shown here, the smallest radius of curvature r c for the raceways 4 of the outer part 2 is on the insertion side of the inner part 3. Starting from there, the radius increases continuously to the opposite end of the raceway, so that r a > r b > r c > r k . On the side of the greatest load, this results in a comparatively wide osculation, as a result of which the contact points that arise in this area with the ones that go beyond the actual contact surface Tension range 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. Figur 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 cross-sectional profile of the raceway here is a function dependent on the wrap φ of the respective ball 6. FIG. 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 wrap φ 0 there is a larger raceway radius of curvature r a , r b , r c , with a larger wrap φ max, on the other hand, a smaller raceway curvature radius 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 provided on the raceways 5 of the inner part 3.
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 provide only the raceways 4 of the outer part 2 or the raceways 5 of the inner part 3 with a variable osculation.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist für sämtliche Kontaktstellen P^ bzw. P2 einer Laufbahn 4 bzw. 5 der Kontaktwinkel α über den Verlauf der Laufbahn 4 bzw. 5 konstant.In the exemplary embodiment shown here, the contact angle α is constant over the course of the race 4 or 5 for all contact points P 1 or P 2 of a race 4 or 5.
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 raceway 4 or 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 wrap φ of the respective ball 6 the respective track 4 or 5, since the wrap or the wrap angle φ changes along the track 4 or 5. The variation of the contact angle α can also be used to influence the distribution of forces in the joint 1.
Figur 8 zeigt die Abhängigkeit des Kontaktwinkels α von dem Umschlingungswinkel φ beispielhaft als linear ansteigende Funktion α= c^φ +c2. Jedoch sind hierbei auch andere Funktionsverläufe mit steigender Charakteristik denkbar. An dem Außenteil 2 der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Grundform kann beispielsweise in Richtung der Längserstreckung der Laufbahn 4 bzw. 5, d. h. in Abhängigkeit des Langserstreckungsparameters x der in Figur 7 anhand der durchgezogenen Linie 11 dargestellte Verlauf des Kontaktwinkels α vorgesehen werden, wenn die Umschlingung φ im Mittelbereich der Laufbahn am größten ist.FIG. 8 shows the dependence of the contact angle α on the wrap angle φ as an example as a linearly increasing function α = c ^ φ + c 2 . However, other functional profiles with increasing characteristics are also conceivable here. On the outer part 2 of the basic shape shown in FIGS. 1 to 5, for example in the direction of the longitudinal extension of the raceway 4 or 5, ie depending on the longitudinal extension parameter x, the course of the contact angle α shown in FIG. 7 with the solid line 11 can be provided if the wrap φ is greatest in the middle 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 match the course of the contact angle to the radius of curvature of the raceway cross section. For example, a smaller contact angle α can be selected for smaller radii r, in order to avoid deformations on the raceway edge in the event of strong joint flexion. 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 fertig geschmiedete Laufbahnen zu verwenden und mit einem Gegenstück zu kombinieren, dessen Laufbahnen spanend hergestellt sind.The raceways 4 and 5 can be produced by conventional manufacturing processes. Milling and grinding processes are particularly suitable. Furthermore, it is possible to use either forged raceways on the outer part 2 or on the inner part 3 and to 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, which on the one hand has a long service life and high breaking strength, but on the other hand is easy and inexpensive to manufacture.
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 entire course of the ball raceways, the pressure ellipse at the 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 of the raceways according to the invention improves the function. In particular, at strong flexion angles under high loads, the risk of the joint becoming jammed 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. B EZUG SZE I C H E N LISTEHowever, the invention is not limited to the exemplary embodiment explained and the modifications described, but rather encompasses all of the ball constant velocity joints specified in the patent claims. B EZUG SZE ICHEN LIST
1 Kugelgleichlaufgelenk1 ball constant velocity joint
2 Außenteil2 outer part
3 Innenteil3 inner part
4 Laufbahn des Außenteils4 outer part raceway
5 Laufbahn des Innenteils5 inner raceway
6 Kugel6 bullet
7 Wellenaufnahme7 wave recording
8 Wellenansatz8 shaft approach
9 Käfig9 cage
11 Kontaktwinkelfunktion in Abhängigkeit des Langserstreckungsparameters x11 Contact angle function depending on the longitudinal extension parameter x
12 Kontaktwinkelfunktion in Abhängigkeit der Umschlingung α Kontaktwinkel φ Umschlingung bzw. Umschlingungswinkel12 Contact angle function depending on the wrap α contact angle φ wrap or wrap angle
A Mittelachse des LaufbahnprofilquerschnittsA Central axis of the profile section
Mi MittelpunktWed center
PT KontaktstelleP T contact point
P2 Kontaktstelle ra Krümmungsradius rb Krümmungsradius rc Krümmungsradius rk Kugelradius P 2 contact point r a radius of curvature r b radius of curvature r c radius of curvature r k sphere radius
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10260173.9 | 2002-12-20 | ||
| DE2002160173 DE10260173A1 (en) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | CV Joint |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2004059184A1 true WO2004059184A1 (en) | 2004-07-15 |
Family
ID=32667528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2003/013750 Ceased WO2004059184A1 (en) | 2002-12-20 | 2003-12-05 | Ball-shaped homeocinetic joint |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10260173A1 (en) |
| WO (1) | WO2004059184A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004090365A1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-10-21 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Constant velocity joint and assembly method |
| EP2758683A4 (en) * | 2011-09-23 | 2016-09-28 | Gkn Driveline North America | High angle constant velocity joint and boot |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001016500A1 (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-08 | Gkn Automotive Gmbh | Constant velocity ball-and-groove joint |
| US20020022528A1 (en) * | 2000-05-19 | 2002-02-21 | Toru Nakagawa | Constant velocity universal joint |
| WO2003056198A1 (en) * | 2001-12-25 | 2003-07-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Constant velocity joint |
-
2002
- 2002-12-20 DE DE2002160173 patent/DE10260173A1/en not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-12-05 WO PCT/EP2003/013750 patent/WO2004059184A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001016500A1 (en) * | 1999-08-30 | 2001-03-08 | Gkn Automotive Gmbh | Constant velocity ball-and-groove joint |
| US20020022528A1 (en) * | 2000-05-19 | 2002-02-21 | Toru Nakagawa | Constant velocity universal joint |
| WO2003056198A1 (en) * | 2001-12-25 | 2003-07-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Constant velocity joint |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004090365A1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-10-21 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Constant velocity joint and assembly method |
| EP2758683A4 (en) * | 2011-09-23 | 2016-09-28 | Gkn Driveline North America | High angle constant velocity joint and boot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10260173A1 (en) | 2004-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19933875B4 (en) | Linear roller bearing for transmitting torques | |
| DE102007059378A1 (en) | Rolling element for tripod joint, has spring elements between housing inner body and housing parts fixed to housing parts opposite to housing inner body to press rolling body against associated tracks of joint outer part | |
| DE10027105C2 (en) | roller bearing | |
| DE102019131024A1 (en) | Roller bearing arrangement | |
| EP2912328B1 (en) | Lightweight joint for transmitting rotational movements | |
| EP1286070B1 (en) | Tripod joint | |
| EP1685332B1 (en) | Constant velocity joint with inclined ball tracks | |
| DE3417160A1 (en) | LINEAR SLIDING BEARING | |
| EP1896742B1 (en) | Constant-velocity fixed joint | |
| WO2004059184A1 (en) | Ball-shaped homeocinetic joint | |
| EP2964970B1 (en) | Constant velocity joint | |
| DE102009013038B4 (en) | Tripod joint roller and tripod joint | |
| DE60018144T2 (en) | rolling | |
| WO2010009697A1 (en) | Drive system for an infinitely variable transmission of a motor vehicle | |
| WO2008122523A1 (en) | Roller wheel bearing unit | |
| DE102017101038B4 (en) | Axial bearing for mounting a steering knuckle and steering knuckle bearing arrangement with the axial bearing | |
| EP1819942B1 (en) | Gear mechanism | |
| EP1286072B1 (en) | Tripod joint | |
| DE102009017181A1 (en) | Constant velocity joint has outer joint part with straight ball tracks designed at inner circumference of outer joint part, where central axes of ball tracks are inclined arranged towards longitudinal axis of outer joint part | |
| DE102010051353B4 (en) | Constant velocity fixed joint and method for producing a constant velocity fixed joint | |
| DE102015223125B4 (en) | Bearing with two polygon bearings and a two-stage stiffness characteristic | |
| DE102007059379B4 (en) | Constant velocity joint | |
| EP2378150A2 (en) | Tripod joint | |
| WO2024125714A1 (en) | Joint outer part for a tripod-type slip joint, and tripod-type slip joint | |
| DE102005027516A1 (en) | Bicycle pedal has two sets of conical needle bearings both directed towards the pedal mid-point |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CN JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR |
|
| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Country of ref document: JP |