WO2006122618A2

WO2006122618A2 - Gelenk mit vergrössertem öffnungswinkel

Info

Publication number: WO2006122618A2
Application number: PCT/EP2006/003482
Authority: WO
Inventors: Heiko Harnischfeger
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-04-15
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2007-11-13
Also published as: WO2006122618A3; CN101218447A; DE102005023035A1; US20090269129A1

Abstract

Gleichlaufdrehgelenk 11 mit einem Gelenkaußenteil 12 mit äußeren Kugelbahnen 19, einem Gelenkinnenteil 15 mit inneren Kugelbahnen 20, drehmomentübertragen- den Kugeln 21 , die in Paaren aus einander zugeordneten äußeren und inneren Kugelbahnen 19, 20 gehalten sind, und einem Kugelkäfig 23, der die Kugeln 21 in Käfigfenstern 22 aufnimmt und in einer gemeinsamen Mittelebene hält, wobei die Bahnverläufe der einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen 19 und inneren Kugelbahnen 20 spiegelsymmetrisch zur Mittelebene des Gleichlaufdrehgelenks sind, wo- bei an einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen 19, 20 an jeweils zumindest einem axialen Endabschnitt 34 die Bahnform derart gestaltet ist, daß eine bei Gelenkbeugung in diesen axialen Endabschnitt 34 eintretende Kugel 21 zwischen den einander zugeordneten äußeren und inneren Kugelbahnen 19, 20 von der Drehmomentübertragung freigestellt ist.

Description

Gelenk mit vergrößertem Öffnungswinkel

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkaußenteil mit äußeren Kugelbahnen, einem Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen, drehmoment- übertragenden Kugeln, die in Paaren aus einander zugeordneten äußeren und inneren Kugelbahnen gehalten sind, und einem Kugelkäfig, der die Kugeln in Käfigfenstern aufnimmt und in einer gemeinsamen Mittelebene K hält, wobei die Bahnverläufe der einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen spiegelsymmetrisch zur Mittelebene K des Gleichlaufdrehgelenks sind. Die genannte Spiegelsymmetrie der Bahnverläufe bezieht sich auf die Längsmittellinien der Kugelbahnen, die dem Weg der Kugelmittelpunkte in den Kugelbahnen entsprechen. Als Beugeebene des Gleichlaufdrehgelenks wird die Ebene bezeichnet, die durch die sich schneidenden Längsachsen des Gelenkaußenteils und des Gelenkinnenteils aufgespannt wird. Diese beiden Längsachsen schließen den Beugewinkel ein, der durch die Mittelebene K halbiert wird.

Gelenke der hiermit genannten Art werden als Kugelfestgelenke insbesondere in der Art ausgeführt, daß die Kugelbahnen über dem Umfang ungleichmäßig beabstandet sind, so daß zwischen benachbarten Kugelbahnen Stege mit unterschiedlicher Breite entstehen. Die jeweils paarweise benachbarten Bahnpaare verlaufen hierbei in zueinander parallelen Ebenen, wobei die zwischen den Kugelbahnen dieser Bahnpaare liegenden Stege diejenigen mit der geringeren Breite darstellen. Weiter können hierbei die in diesen Bahnpaaren gehaltenen benachbarten Kugeln in jeweils einem gemeinsamen Käfigfenster gehalten werden. Gelenke dieser Art werden von der An- melderin als „Twin-Ball-Gelenke" bezeichnet. Unabhängig von der vorgenannten speziellen Bahnform werden bei Drehmomentbelastung von Kugelfestgelenken die Flanken der Kugelbahnen im wesentlichen durch die Kugeln auf Pressung beansprucht. Die größten Belastungen ergeben sich hierbei bei gebeugtem Gelenk an den Flanken von Kugelbahnen, die in oder nahe der Beu- geebene liegen, wobei die Kugeln in diesem Zustand auf die axialen Enden der Kugelbahnen einwirken. Besonders, wenn sich die Kugeln mit ihren Kugelanlagepunkten den Bahnkanten am offenen Ende der Kugelbahnen nähern, kann es an den Bahnkanten zum Abplatzen des gehärteten Materials kommen. Dies gilt besonders für die Verhältnisse am Gelenkaußenteil, an dem die Kugelbahnen durch einen inne- ren Öffnungskonus in der Öffnung des Gelenkaußenteils im Vergleich zu entsprechenden Kugelbahnen am Gelenkinnenteil verkürzt sind. Dieser Öffnungskonus ist erforderlich, um bei Gelenkbeugung Bewegungsfreiheit für eine Einsteckwelle zu geben, die mit dem Gelenkinnenteil verbunden ist. Je größer der Öffnungskonus ist, um so dicker kann die Einsteckwelle ausgeführt werden, um die Festigkeit zu erhö- hen, oder um so größer kann der maximale Öffnungswinkel des Gelenks ausgelegt werden. Die gewünschte Vergrößerung des Öffnungskonus verstärkt dabei die Gefahr von Schäden an den Bahnkanten an den axialen Enden der äußeren Kugelbahnen auf der Öffnungsseite des Gelenksaußenteils.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gelenke der genanten Art dahingehend zu verbessern, daß die Schadensgefahr an den axialen Enden der Kugelbahnen reduziert wird. Die Lösung hierfür besteht darin, daß an zumindest einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen an jeweils zumindest einem axialen Endabschnitt die Bahnform derart gestaltet ist, daß eine bei Gelenkbeugung in diesen axialen Endabschnitt eintretende Kugel zwischen den einander zugeordneten äußeren und inneren Kugelbahnen von der Drehmomentübertragung freigestellt wird, d. h. von einem gleichzeitigen Kontakt mit sich diagonal zur Kugel gegenüberliegenden Bahnflanken der inneren und äußeren Kugelbahnen freigestellt wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird sichergestellt, daß in den Flankenbereichen, in denen ursprünglich Bruchgefahr an den Endkanten der Kugelbahnen entstehen könnte, durch die relative Abweichung der miteinander zusammenwirkenden Endbereiche der äußeren und inneren Kugelbahnen bzw. durch das Abweichen des Endbereiches der einen Kugelbahn von einer zum entgegengesetzten Endbereich der je- weils anderen Kugelbahn passenden Form der Kugeleingriff aufgehoben wird und die Drehmomentbelastung entfällt. Hierbei wird die Drehmomentbelastung auf Kugeln und Bahnpaare übertragen, die außerhalb der Beugeebene liegen und in denen dadurch die Kugeln weiter von den Bahnkanten an den offenen Bahnenden entfernt sind. Die Gefahr des Kantenausbruchs der Kugelbahnen wird somit nicht durch eine Änderung der Festigkeit, sondern durch eine geänderte Belastungsverteilung unter den einzelnen Kugeln und Bahnpaaren erfindungsgemäß gelöst.

In vorteilhafter Weise kann dadurch ein Öffnungskonus am Gelenkaußenteil verwen- det werden, der praktisch mit dem Kugelkontaktpunkt einer in der Beugeebene liegenden Kugel an der Bahnflanke zusammenfällt, da die Bahnflanke in diesem Bereich nur noch eine Führungsfunktion für die Kugel übernimmt, nicht jedoch unter Drehmomentbelastung steht. Dies bedeutet, daß ein innerer Öffnungskonus in der Öffnung des Gelenkaußenteils höchstens so groß ist, daß die Konusfläche vom Ku- gelkontaktpunkt der Kugeln an den Bahnflanken der äußeren Kugelbahnen bei maximaler Beugung erreicht wird, nicht jedoch von diesem überschritten wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß an einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen der Bahnverlauf der axialen Endabschnitte im Verhält- nis zu einem theoretischen Bahnverlauf, der spiegelsymmetrisch zum Bahnverlauf der jeweils zugeordneten inneren oder äußeren Kugelbahnen ist, vertieft ausgeführt ist. Dies ist insbesondere fertigungstechnisch günstig, da die Werkzeuge zur spanenden Bearbeitung der Kugelbahnen ohne Abänderung eingesetzt werden können, wobei nur die Steuerungskurven verändert werden müssen.

Nach einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß an einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen der Bahnquerschnitt der axialen Endabschnitte im Verhältnis zu einem theoretischen Bahnquerschnitt, der die Kugeln mit dem Bahnquerschnitt der jeweils zugeordneten inneren oder äußeren Kugelbahnen spielfrei aufnehmen würde, erweitert ausgeführt ist. Dies kann erreicht werden, indem zueinander symmetrische Bahnverläufe der äußeren oder inneren Kugelbahnen mit einem ersten Werkzeug mit gleichen Steuerungskurven bearbeitet werden, jedoch jeweils der zumindest eine Endabschnitt einer der Arten von äußeren oder inneren Kugel- bahnen mit einem größeren Werkzeug nachbearbeitet wird.

Nach einer speziellen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kugelbahnen in einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen im Längsschnitt S-förmig verlaufen und der axiale Endabschnitt an der anderen Art der Kugelbahnen in Form eines geraden tangentialen Auslaufs vertieft ist. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß das Gelenkaußenteil einseitig von einem Boden verschlossen ist und der axiale Endabschnitt jeweils am der Öffnung zugewandten Ende der äußeren Kugelbahnen oder am dem Boden zugewandten Ende der inneren Kugelbahnen ausgeführt ist.

Bei einer Anwendung auf sogenannte Scheibengelenke, deren Gelenkaußenteil Öffnungen an beiden axialen Enden hat, kann der Erfindungsgedanke auf jeweils beide Endbereiche der betroffenen Kugelbahnen angewandt werden.

Eine nachstehend auch anhand der Zeichnungen dargestellte Gelenkbauform zeichnet sich dadurch aus, daß die Kugelbahnen über dem Umfang ungleichmäßig beabstandet sind, so daß zwischen benachbarten Kugelbahnen Stege unterschiedlicher Breite entstehen. Hier ist vorgesehen, daß jeweils zumindest zwei Kugeln in einem gemeinsamen Käfigfenster angeordnet sind und die Stege geringerer Breite zwi- sehen Kugelbahnen von Kugeln liegen, die in einem gemeinsamen Käfigfenster angeordnet sind. Speziell wird vorgeschlagen, daß acht Kugeln vorgesehen sind, die in vier Käfigfenstern angeordnet sind. Hierbei ist vorgesehen, daß jeweils die Kugelbahnen, die von einem Steg geringerer Breite getrennt sind, in zueinander parallelen Ebenen E1 , E2 verlaufen.

Hiermit ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Merkmale auf ein „Twin-Ball- Gelenk" mit S-förmigem Verlauf der Kugelbahnen mit insgesamt acht Bahnen von Kugelbahnen beschrieben, wie es in der Praxis zur Anwendung kommt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in Vergleich mit dem Stand der Technik sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben. Figur 1 zeigt ein Twin-Ball-Gelenk nach dem Stand der Technik in gestrecktem Zustand a) in axialer Ansicht b) im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A-A nach Darstellung a);

Figur 2 ein Twin-Ball-Gelenk nach dem Stand der Technik in abgebeugtem Zustand a) in axialer Ansicht b) im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A-A nach Darstellung a);

Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Twin-Ball-Gelenk in gestrecktem Zustand a) in axialer Ansicht b) im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A-A nach Darstellung a);

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Twin-Ball-Gelenk in abgebeugter Stellung a) in axialer Ansicht b) im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A-A nach Darstellung a);

Figur 5 zeigt Einzelheiten aus Figur 4b) in vergrößerter Darstellung;

Figur 6 zeigt das Gelenkaußenteil nach Figur 4b) als Einzelheit a) in axialer Ansicht b) im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A-A nach Darstellung a).

Die beiden Darstellungen der Figur 1 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist ein sogenanntes Twin-Ball-Gelenk gezeigt, bei welchem die Längsverläufe jeweils benachbarter Bahnpaare durch zueinander parallele Ebenen bestimmt sind. Bei insgesamt acht über dem Umfang verteilten Kugeln sind jeweils zwei Paare von parallelen Ebenen als geometrische Orte der Mittellinien der Bahnen erkennbar. Zwei der Ebenen E1 , E2 sind durch strichpunktierte Linien markiert, die symmetrisch zu einer ersten Radialebene R1 liegen. Eine zweite Radialebene R2 liegt senkrecht zu dieser, ohne daß die dazu parallelen Ebenen der zugeordneten Kugelbahnen angezeigt wären. Das Gleichlaufdrehgelenk 11 umfaßt ein Gelenkaußenteil 12 mit einem angeformten Boden 13, dem die Gelenköffnung 14 axial gegenüberliegt. Im Gelenk- außenteil 12 liegt ein Gelenkinnenteil 15 mit einer Einstecköffnung 16, in der eine Innenverzahnung 17 zur Drehmomenteinleitung und eine Ringnut 18 zur axialen Sicherung einer Einsteckwelle erkennbar sind. Das Gelenkaußenteil 12 umfaßt Paare von äußeren Kugelbahnen 19-ι, 19₂; das Gelenkinnenteil 15 umfaßt Paare von inne- ren Kugelbahnen 20i, 20-₂. Die Mittellinien dieser Bahnpaare liegen in den Ebenen E1 , E2 und den zur Radialebene R2 parallelen Ebenen. Die Bahnpaare nehmen jeweils Kugeln 21₁, 21₂ auf. Die Kugeln werden in Käfigfenstern 22 eines Kugelkäfigs 23 paarweise aufgenommen, wie sich in dem versetzten Schnitt A-A in Darstellung b) in der unteren Bildhälfte erkennen läßt. In diesem Teil der Darstellung ist auch er- kennbar, daß der Kugelkäfig 23 mit seiner Außenfläche 31 in einer kugeligen Innenfläche 24 des Gelenkaußenteils 12 geführt ist, in der die äußeren Kugelbahnen 19 eingeformt sind, und daß die Innenfläche 32 des Kugelkäfigs auf einer kugeligen Außenfläche 25 des Gelenkinnenteils 15 geführt ist. Wie sich aus der Umfangsvertei- lung der Kugeln nach Darstellung a) ersehen läßt, wechseln sich jeweils schmalere Stege 26 zwischen Paaren von Kugelbahnen am Gelenkinnenteil mit breiteren Stegen 27 zwischen benachbarten Kugelbahnen am Gelenkinnenteil 15 ab. Sinngemäß gilt das gleiche für das Gelenkaußenteil 12, wo sich schmalere Stege 28 zwischen Paaren von Kugelbahnen mit breiteren Stegen 29 zwischen benachbarten Kugelbahnen abwechseln. Die Öffnung 14 des Gelenkaußenteils 12 ist durch einen Öff- nungskonus 30 erweitert, der zurückliegende Bahnkanten 33 an den Enden der äußeren Kugelbahnen 19 definiert. Die Kugelbahnen 19, 20 haben im Längsverlauf jeweils S-förmige Mittellinien, die hier nicht dargestellt sind, und einen dementsprechend S-förmig verlaufenden Bahngrund. Die Bahnmittellinien und damit im weiteren Sinne auch die erkennbaren Bahngrundlinien sind im Gelenkaußenteil 12 und im Ge- lenkinnenteil 15 symmetrisch zu einer die Kugelmitten enthaltenden Mittelebene K. Im Gelenkinnenteil 15 sind die Bahnen 20 zur Gelenköffnungsseite 14 hin nach außen gekrümmt, wobei die Bahnkrümmung zum Gelenkboden 13 hin sich in ihr Gegenteil verkehrt.

In Figur 2 sind gleiche Einzelheiten wie in Figur 1 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Das Gelenkinnenteil 15 ist hierbei gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 um einen Beugewinkel abgewinkelt, der durch die Längsachse L₁₂ des Gelenkaußenteils 12 und die Längsachse Li₅ des Gelenkinnenteils 15 eingeschlossen wird. Der Beugewinkel wird durch die Mittelebene K halbiert, die die Kugelmittelpunkte enthält. Die Längsachsen U₂, Li₅ spannen die Beugeebene auf, die der Ebene Ri entspricht. Die Mittelebene K, die durch den Kugelkäfig 23 und die Lage der Mittelpunkte der Kugeln 21 vorgegeben wird, halbiert diesen Beugewinkel. In der Schnittebene B-B, die parallel und nah benachbart zur Gelenkbeugeebene liegt, hat sich die in der oberen Bildhälfte gezeigte Kugel 21 a stark an den Öffnungskonus 30 angenähert. Sie ist im drehmomentübertragenden Eingriff mit dem öffnungsseitigen Endabschnitt der äußeren Kugelbahn 19a und dem gelenkbodenseitigen Endabschnitt der inneren Kugeinbahn 20a. Aufgrund der Form des Öffnungskonus 30 liegt der Kugelkontaktpunkt der Kugel 21 mit der Bahnflanke sehr nahe an der Bahnkante 33 (Öffnungskante) der äußeren Kugelbahn 19a, so daß die Gefahr von Kantenausbrüchen besteht. Die in der unteren Bildhälfte dargestellte Kugel 21 b hat sich in der äußeren Kugelbahn 19b an deren bodenseitiges Ende bewegt, während sie in der zugeordneten inneren Kugelbahn 20b im öffnungssei- tigen Endbereich gehalten ist. Der Kugelkontaktpunkt an der Bahnflanke in der äußeren Kugelbahn 19b ist hierbei von dem funktionalen Ende der äußeren Kugelbahn weit entfernt. Diese endet im übrigen nicht in einer freien Bahnkante, sondern geht in einen Bahnauslauf über. Die Kugelkontaktpunkte der Kugeln an den Bahnflanken beider inneren Kugelbahnen 20a, 20b sind etwa gleich weit von den offenen Bah- nenden entfernt, wobei der entsprechende axiale Abstand größer ist, als im Fall der oberen Kugel 21 a im Verhältnis zur äußeren Kugelbahn 19a, da die inneren Kugelbahnen 20a, 20b an beiden Enden unbeeinträchtigt von Endkonusformationen sind. Vielmehr enden sie an radialen Stirnflächen des Gelenkinnenteils 15.

Die beiden Darstellungen der Figur 3 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist ein erfindungsgemäßes Twin-Ball-Gelenk gezeigt, bei welchem die Längsverläufe jeweils benachbarter Bahnpaare durch zueinander parallele Ebenen bestimmt sind. Bei insgesamt acht über dem Umfang verteilten Kugeln sind jeweils zwei Paare von parallelen Ebenen als geometrische Orte der Mittellinien der Bahnen erkennbar. Zwei der Ebenen E1 , E2 sind durch strichpunktierte Linien markiert, die symmetrisch zu einer ersten Radialebene R1 liegen. Eine zweite Radialebene R2 liegt senkrecht zu dieser, ohne daß die dazu parallelen Ebenen der zugeordneten Kugelbahnen angezeigt wären. Das Gleichlaufdrehgelenk 11 umfaßt ein Gelenkaußenteil 12 mit ei- nem angeformten Boden 13, dem die Gelenköffnung 14 axial gegenüberliegt. Im Gelenkaußenteil 12 liegt ein Gelenkinnenteil 15 mit einer Einstecköffnung 16, in der eine Innenverzahnung 17 zur Drehmomenteinleitung und eine Ringnut 18 zur axialen Sicherung einer Einsteckwelle erkennbar sind. Das Gelenkaußenteil 12 umfaßt Paare von äußeren Kugelbahnen 19i, 19₂; das Gelenkinnenteil 15 umfaßt Paare von inneren Kugelbahnen 20i, 2O₂. Die Mittellinien dieser Bahnpaare liegen in den Ebenen E1 , E2 und den zur Radialebene R2 parallelen Ebenen. Die Bahnpaare nehmen jeweils Kugeln 2I₁, 212 auf. Die Kugeln werden in Käfigfenstern 22 eines Kugelkäfigs 23 paarweise aufgenommen, wie sich in dem versetzten Schnitt A-A in Darstellung b) in der unteren Bildhälfte erkennen läßt. In diesem Teil der Darstellung ist auch erkennbar, daß der Kugelkäfig 23 mit seiner Außenfläche 31 in einer kugeligen Innenfläche 24 des Gelenkaußenteils 12 geführt ist, in der die äußeren Kugelbahnen 19 eingeformt sind, und daß die Innenfläche 32 des Kugelkäfigs auf einer kugeligen Außenfläche 25 des Gelenkinnenteils 15 geführt ist. Wie sich aus der Umfangsvertei- lung der Kugeln nach Darstellung a) ersehen läßt, wechseln sich jeweils schmalere Stege 26 zwischen Paaren von Kugelbahnen am Gelenkinnenteil mit breiteren Stegen 27 zwischen benachbarten Kugelbahnen am Gelenkinnenteil 15 ab. Sinngemäß gilt das gleiche für das Gelenkaußenteil 12, wo sich schmalere Stege 28 zwischen Paaren von Kugelbahnen mit breiteren Stegen 29 zwischen benachbarten Kugel- bahnen abwechseln. Die Öffnung 14 des Gelenkaußenteils 12 weist einen Öffnungskonus 30 auf, der zusammen mit den Bahnquerschnitten zurückgesetzte Bahnkanten 33 an den offenen Bahnenden der äußeren Kugelbahnen 19 definiert. Die Kugelbahnen 19, 20 haben im Längsverlauf jeweils weitgehend S-förmige Mittellinien, die hier nicht dargestellt sind, und einen dementsprechend weitgehend S-förmig verlaufen- den Bahngrund. Die Bahnmittellinien und damit im weiteren Sinne auch die erkennbaren Bahngrundlinien sind über einen erheblichen axialen Bereich im Gelenkaußenteil 12 und im Gelenkinnenteil 15 symmetrisch zu einer die Kugelmitten enthaltenden Mittelebene K. Im Gelenkinnenteil 15 sind die Bahnen 20 zur Gelenköffnungsseite 14 hin nach außen gekrümmt, wobei die Bahnkrümmung zum Gelenkboden 13 hin sich zunächst in ihr Gegenteil verkehrt und dann in einen Endabschnitt 34 übergeht, der die Form einer sich tangential an den gekrümmten Bereich anschließenden Gerade hat. Diese verläuft achsparallel und hat keine Entsprechung in dem öffnungsseitigen Endabschnitt der äußeren Kugelbahn 19, der bis zur Bahnkante 33 kontinuierlich gekrümmt ist.

In Figur 4 sind gleiche Einzelheiten wie in Figur 3 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Das Gelenkinnenteil 15 ist hierbei gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 um einen Beugewinkel abgewinkelt, der durch die Längsachse Li₂ des Gelenkaußenteils 12 und die Längsachse Li₅ des Gelenkinnenteils 15 eingeschlossen wird. Der Beugewinkel wird durch die Mittelebene K halbiert, die die Kugelmittelpunkte enthält. Die Längsachsen L₁₂, L₁₅ spannen die Beugeebene auf, die der Ebene Ri entspricht. Die Mittelebene K, die durch den Kugelkäfig 23 und die Lage der von diesem in der Mittelebene gehaltenen Kugeln vorgegeben wird, halbiert diesen Beugewinkel. In der Schnittebene B-B, die parallel und nah benachbart zur Gelenkbeugeebene liegt, hat sich die in der oberen Bildhälfte gezeigte Kugel 21 a stark an den Öffnungskonus 30 angenähert. Sie ist dadurch aus einem drehmomentübertragenden Eingriff mit dem öffnungsseitigen Endab- schnitt der äußeren Kugelbahn 19a und dem gelenkbodenseitigen Endabschnitt 34 der inneren Kugelbahn 20a herausgenommen, daß zwischen den Mittellinien beider Endabschnitte keine Spiegelsymmetrie in Bezug auf die Mittelebene K gegeben ist. Dadurch hat die Kugel 21a in dem Bahnpaar radiales Spiel und dadurch auch Um- fangsspiel. Aufgrund der Form des Öffnungskonus liegt der Kugelkontaktpunkt der Kugel 21 a mit der Bahnflanke sehr nahe an der Bahnkante 33 (Öffnungskante) der äußeren Kugelbahn 19a, die jedoch völlig von Kugelkräften entlastet ist. Die spielfreie Drehmomentübertragung wird von den übrigen Kugeln wahrgenommen. Die in der unteren Bildhälfte dargestellte Kugel 21 b hat sich in der äußeren Kugelbahn 19b an deren bodenseitiges Ende bewegt, während sie in der zugeordneten inneren Ku- gelbahn 20b im öffnungsseitigen Endbereich drehmomentübertragend gehalten ist. Die Mittellinien dieser Endbereiche sind symmetrisch zur Mittelebene K. Der Kugelkontaktpunkt an der Bahnflanke in der äußeren Kugelbahn 19b ist hierbei von dem funktionalen Ende der äußeren Kugelbahn weit entfernt. Diese endet im übrigen nicht in einer freien Bahnkante, sondern geht in einen Bahnauslauf 35 über. Die Kugelkon- taktpunkte der Kugeln an den Bahnflanken beider inneren Kugelbahnen 2Oa₁ 20b sind etwa gleich weit von den offenen Bahnenden entfernt, wobei der entsprechende axiale Abstand größer ist als im Fall der oberen Kugel 21 a im Verhältnis zur Bahnkante 33 der äußeren Kugelbahn 19a, da die inneren Kugelbahnen an beiden Enden bis zu radialen Stirnflächen des Gelenkinnenteils reichen.

In Figur 5 ist deutlich erkennbar, daß das öffnungsseitige Ende der äußeren Kugelbahn 19a bis zum Öffnungskonus 30 den S-förmigen Bahnverlauf fortsetzt, der in diesem Bereich nach innen konvex ist, während der damit zusammenwirkende bo- denseitige Endabschnitt 34 der inneren Kugelbahn 20a vom symmetrischen Verlauf abweichend in Form einer sich tangential an das verkürzte S anschließenden Gerade vertieft ist. Hierdurch entsteht ein radiales Spiel X, wobei willkürlich angenommen wird, daß sich die Kugel 21 a unter Fliehkrafteinfluß nach außen bewegt. Da eine Drehmomentübertragung über die Bahnflanken erfolgt, bedeutet dies gleichzeitig, daß die Kugel 21a aus der an die Kugel im Querschnitt weitgehend angepaßten Bahn 20a radial nach oben herausgehoben wird, so daß sie von einer Drehmomentübertragung freigestellt wird. Hierdurch kann sich der Kugelanlagepunkt an der Bahnflanke der äußeren Kugelbahn 19a bis an die offene Bahnkante 33 annähern, die durch den Öffnungskonus 30 und den Bahnquerschnitt definiert ist, ohne daß Bruchgefahr für die Bahnkante 33 besteht. Wesentlich für diesen Effekt ist die Freistellung der Kugel von der gleichzeitigen Anlage an diagonal gegenüberliegenden Bahnflanken der Kugelbahnen 19a, 20a. Das bedeutet, daß beispielsweise auch die innere Kugelbahn 20a S-förmig bis zur Bodenseite weitergeführt sein könnte und die äußere Kugelbahn 19a am Öffnungsende gegenüber dem gezeigten Bahnverlauf vertieft ausgeführt sein könnte. Ebenso ist verständlich, daß anstelle der Vertiefung des Endabschnittes einer der Bahnen auch eine Querschnittserweiterung einer der Kugelbahnen treten könnte, um die Kugel in der Beugeebene aus einer Drehmomentübertragung herauszunehmen, während von der Beugeebene weiter entfernte Kugeln in ihren Paaren aus inneren und äußeren Kugelbahnen spielfrei drehmomentübertragend zwischen den Bahnflanken geführt sind.

In Figur 6 ist das Gelenkaußenteil 12 nach den Figuren 3 und 4 als Einzelteil im versetzten Schnitt A-A dargestellt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Auf die vorhergehenden Beschreibungen wird insoweit Bezug genommen. Der axiale Abstand zwischen der Mittelebene K und dem Austritt des Bahngrundes der äußeren Kugelbahnen 19 in den Öffnungskonus 30 ist mit Y bezeichnet. Dieses Maß kann gemäß der Erfindung gegenüber Gelenken nach dem Stand der Technik gemäß der Erfindung minimiert werden.

Bezugszeichenliste

11 Gleichlaufdrehgelenk

12 Gelenkaußenteil

13 Boden

14 Öffnung

15 Gelenkinnenteil

16 Einstecköffnung

17 Innenverzahnung

18 Ringnut

19 äußere Kugelbahn

20 innere Kugelbahn

21 Kugel

22 Käfigfenster

23 Kugelkäfig

24 Innenfläche (12)

25 Außenfläche (15)

26 schmaler Steg (15)

27 breiter Steg (15)

28 schmaler Steg (12)

29 breiter Steg (12)

30 Öffnungskonus

31 Außenfläche (23)

32 Innenfläche (23)

33 Bahnkante (19)

34 Endabschnitt

35 Bahnauslauf

Claims

Patentansprüche

1. Gleichlaufdrehgelenk (11) mit einem Gelenkaußenteil (12) mit äußeren Kugelbahnen (19), einem Gelenkinnenteil (15) mit inneren Kugelbahnen (20), dreh- momentübertragenden Kugeln (21), die in Paaren aus einander zugeordneten äußeren und inneren Kugelbahnen (19, 20) gehalten sind, und einem Kugelkäfig (23), der die Kugeln (21) in Käfigfenstern (22) aufnimmt und in einer gemeinsamen Mittelebene K hält, wobei die Bahnverläufe der einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen (19) und inneren Kugelbahnen (20) spiegelsymmetrisch zur Mittelebene K des Gleichlaufdrehgelenks sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß an einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen (19, 20) an jeweils zumindest einem axialen Endabschnitt (34) die Bahnform derart gestaltet ist, daß eine bei Gelenkbeugung in diesen axialen Endabschnitt (34) eintretende Kugel (21) zwischen den einander zugeordneten äußeren und inneren Kugelbahnen (19, 20) von der Drehmomentübertragung freigestellt ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß an einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen (19, 20) der Bahnverlauf der axialen Endabschnitte (34) im Verhältnis zu einem theoretischen Bahnverlauf, der spiegelsymmetrisch zum Bahnverlauf der jeweils zugeordneten inneren oder äußeren Kugelbahnen ist, vertieft ausgeführt ist.

3. Gelenk nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß an einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen (19, 20) der Bahnquerschnitt der axialen Endabschnitte (34) im Verhältnis zu einem theoretischen Bahnquerschnitt, der die Kugeln mit dem Bahnquerschnitt der jeweils zugeordneten inneren oder äußeren Kugelbahnen spielfrei aufnehmen würde, erweitert ausgeführt ist.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kugelbahneπ einer Art der äußeren und inneren Kugelbahnen (19, 20) S-förmig verlaufen und der axiale Endabschnitt (34) der anderen Art der Kugelbahnen (20, 19) in Form eines geraden Auslaufs vertieft ist.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gelenkaußenteil (12) einseitig von einem Boden (13) verschlossen ist und der axiale Endabschnitt am der Öffnung (14) zugewandten Ende der äußeren Kugelbahnen (19) oder am dem Boden (13) zugewandten Ende der inneren Kugelbahnen (20) ausgeführt ist.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen (19, 20) über dem Umfang ungleichmäßig beabstandet sind, so daß zwischen benachbarten Kugelbahnen Stege (26, 27, 28, 29) unterschiedlicher Breite entstehen.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils zumindest zwei Kugeln (21 -i, 21₂) in einem gemeinsamen Käfigfenster (22) angeordnet sind und die Stege (26, 28) geringerer Breite zwischen Kugelbahnen (20i, 2O₂) von Kugeln liegen, die in einem gemeinsamen Käfigfenster (22) angeordnet sind.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß acht Kugeln (21₁, 21₂) vorgesehen sind, die in vier Käfigfenstern (22) angeordnet sind.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils die Kugelbahnen (19, 20), die von einem Steg (26, 28) geringerer Breite getrennt sind, in zueinander parallelen Ebenen E1 , E2 verlaufen.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Öffnungskonus (30) in der Öffnung (14) des Gelenkaußenteils höchstens so groß ist, daß die Konusfläche vom Kugelkontaktpunkt der Kugeln (21) an den Bahnflanken der äußeren Kugelbahnen (19) bei maximaler Beugung erreicht wird.