DE4222205C2

DE4222205C2 - Kugelgleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE4222205C2
Application number: DE4222205A
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich Welschof
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2012-07-08
Also published as: JPH0650351A; ES2063709B1; KR960016599B1; FR2693521B1; FR2693521A1; ES2063709A2; ES2063709R; KR940002516A; DE4222205A1; US5531643A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkaußenteil mit umfangsverteilten im wesentlichen längsver laufenden innenliegenden Kugelbahnen, einem Gelenkinnenteil mit umfangsverteilten im wesentlichen längsverlaufenden außenliegen den Kugelbahnen, wobei sich die Kugelbahnen im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil paarweise gegenüberliegen, jeweils ge meinsam eine drehmomentübertragende Kugel aufnehmen und an der Steuerung der Kugeln auf die winkelhalbierende Ebene beteiligt sind, einem Käfig, der in umfangsverteilten Fenstern die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene hält und beim Abwinkeln der Drehach sen von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zueinander auf die winkelhalbierende Ebene führt, wobei die Mittellinien der je weils einander zugeordneten Kugelbahnen im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil bei koaxialen Achsen und übereinstimmenden Mittelebenen der Gelenkaußen- und -innenteile in den jeweiligen Mittelebenen einen von Null abweichenden Winkel zur Längsrichtung bilden.

Die genannten Gelenke können Festgelenke sein, die nur eine Abwinkelung der Achsen, jedoch keine axiale Verschiebung der Mittelebenen von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zueinander zulassen. Die genannten Gelenke umfassen jedoch auch Verschiebe gelenke, bei denen eine Verschiebung der Mittelebenen von Ge lenkaußenteil und Gelenkinnenteil zueinander möglich ist.

Neben der angesprochenen unmittelbaren Steuerung der Kugeln auf die winkelhalbierende Ebene durch die Ausgestaltung der Bahnen kann zusätzlich auch eine mittelbare Steuerung der Kugeln auf diese Ebene durch den Käfig erfolgen. Dies setzt voraus, daß Käfigführungsflächen am Gelenkaußenteil und am Gelenkinnenteil, insbesondere durch axialen Versatz ihrer Krümmungsmittelpunkte so ausgebildet sind, daß bei Abwinkelung der Achsen des Gelenk außenteils und des Gelenkinnenteils gegeneinander Steuerkräfte unmittelbar in den Käfig eingeleitet werden. Diese Art der Steuerung ist jedoch nicht notwendigerweise bei den hier betrof fenen Gelenken gegeben.

Die Steuerung der Kugeln durch die Bahnen erfolgt bei Festgelen ken der genannten Art in der Regel und bei Verschiebegelenken der genannten Art notwendigerweise durch eine geringe Abweichung der Längsverläufe der Bahnen von der absolut achsparallelen Ausführung derart, daß die Bahnen im Gelenkaußenteil und/oder im Gelenkinnenteil in Projektion auf die Drehachsen entgegengesetz te Winkel mit denselben bilden, so daß sich die jeweils einander zugeordneten beiden Bahnen, die gemeinsam eine Kugel aufnehmen, kreuzen. In der Regel handelt es sich hierbei um gleichgroße entgegengesetzte Winkel der jeweils miteinander zusammenwirken den Bahnen im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil (DE-AS 25 11 447, GB 962 455). Dies gilt auch für Bahnen, die nicht gerade oder schraubenförmig, sondern in anderer Weise räumlich gekrümmt sind (DE-GM 19 25 052). Findet bei einem derartigen Gelenk eine Abwinkelung der Drehachsen der beiden Gelenkteile gegeneinander statt, so wandert die Schnittstelle der Bahnen, in deren Bereich die Kugel gehalten ist, in axialer Richtung bezüglich eines jeden der beiden Gelenkteile und führt damit den Käfig auf die winkelhalbierende Ebene. Aufgrund der Einstellung des Käfigs auf die winkelhalbierende Ebene und damit einer Abwinkelung des Käfigs sowohl zum Gelenkaußenteil wie zum Gelenkinnenteil findet aufgrund einfacher geometrischer Verhältnisse eine relative Umfangsbewegung der Kugeln gegenüber dem Käfig bei diesen Bewe gungen statt. Die die Kugeln in einer Ebene haltenden Käfigfen ster müssen daher eine bestimmte Umfangslänge haben. Je größer die bestimmungsgemäßen Beugewinkel eines Gelenkes sind, um so größer ist die erforderliche Fensterlänge der Käfigfenster in Umfangsrichtung. Die hierbei zwischen den Fenstern verbleibenden Stege werden dadurch reduziert, so daß die Bruchfestigkeit des Käfigs abnimmt.

Bei Festgelenken der genannten Art kann die Steuerung der Kugeln auf die winkelhalbierende Ebene daneben auch auf einem Kreu zungswinkel der Bahnmittellinien der einander zugeordneten Bah nen, die gemeinsam eine Kugel aufnehmen, im Längsschnitt beru hen. Hierbei sind die Bahnmittellinien im Längsschnitt spiegel symmetrisch zu einer Mittelebene ausgeführt und haben beispiels weise den Verlauf von Kreisbögen mit zu dieser Mittelebene axial entgegengesetzt versetzten Krümmungsmittelpunkten (DE-GM 66 06 865). Die Ausgestaltung der Käfigfenster erfordert aus den oben bereits genannten Gründen ebenfalls eine bestimmte Umfangslänge, durch die der Käfig geschwächt wird. Darüber hinaus besteht ein Problem darin, daß in den jeweils axialen Endbereichen bei der artigen Gelenken keine ausreichende Bahntiefe sichergestellt werden kann, so daß die Bahnen bei abgebeugtem Gelenk und in die axialen Endbereiche ausgewanderten Kugeln nur noch begrenzte Umfangskräfte aufnehmen, so daß entsprechende Kräfte zusätzlich vom Käfig aufgefangen werden müssen. Hierdurch wird die Festig keitsgrenze des Käfigs ebenfalls in ungünstiger Weise herabge setzt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kugelgleichlaufdrehgelenk der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die auf den Kugelkäfig ausgeübten Kräfte reduziert werden und damit die Belastbarkeit des Käfigs unter Drehmoment bei gebeugtem Gelenk steigt.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Winkel zwischen Mit tellinien der jeweils einander zugeordneten Kugelbahnen im Ge lenkaußenteil und im Gelenkinnenteil bei koaxialen Achsen und übereinstimmenden Mittelebenen der Gelenkaußen- und -innenteile Winkel und der Längsrichtung sich beidseitig von den jeweiligen Mittelebenen zu ihren axialen Enden hin verringern.

Die Angabe der relativen Stellungen von Achsen und Mittel ebenen von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zueinander umfaßt hierbei in Bezug auf Festgelenke eine Doppelbestim mung des gestreckten Gelenks, während sie in Bezug auf Verschiebegelenke das gestreckte Gelenk in der Mittelposi tion des möglichen Verschiebeweges definiert.

Hiermit wird erreicht, daß bei gebeugtem Gelenk die Bahnen insbesondere in der Beugungsebene im Bereich großer Winkel keine Steuerkräfte mehr auf die Kugeln ausüben, sobald die die nahezu oder vollständig parallel zueinander verlaufen den Endabschnitte erreicht haben, so daß sich die Steuer kräfte reduzieren und insgesamt verringerte Kräfte auf den Käfig ausgeübt werden. In den Bahnen, die außerhalb der Beugungsebene liegen, ist dabei immer ein relativ großer Steuerwinkel der Bahnen vorhanden, der Steuerkräfte auf die jeweiligen Kugeln ausübt.

Bei Verschiebegelenken entspricht im Betrieb ein großer Verschiebeweg in der Regel auch einem großen Beugewinkel, so daß auch bei großen Verschiebewegen die Funktion der Käfigsteuerung auf den halben Verschiebeweg trotz abneh mendem Steuerwinkel sichergestellt ist.

Nach einer ersten günstigen Ausgestaltung, die fertigungs technisch einfach herstellbar ist, verlaufen die Mittel abschnitte der Bahnen an jedem einzelnen der beiden Ge lenkbauteile jeweils gleichsinnig geneigt, d. h. im we sentlichen parallel zueinander.

Nach einer zweiten bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die Bahnen an jedem einzelnen der beiden Gelenkbautei le über dem Umfang abwechselnd jeweils in einem unter schiedlichen Neigungswinkel ausgeführt sind. Dies ist für die Wirksamkeit der Steuerungsmechanismen günstiger.

Die Bahnen können bezüglich ihrer Tiefe so ausgeführt werden, daß sie nach Art von Schraubengängen über ihre Gesamtlänge konstanten Abstand von der jeweiligen Dreh achse haben, wobei die Endabschnitte dann achsparallel sind. Abweichend davon ist es jedoch auch möglich, die Bahnen nach Art von windschiefen Tangenten an einen in der Mittelebene des Gelenks liegenden Kreis auszubilden. Hier bei ist der jeweilige Abstand zur Drehachse nicht kon stant, während an den Endabschnitten die Parallelität zur Drehachse wiederum gegeben sein kann.

Die Bahnverläufe können aus geraden Teilabschnitten gebildet sein. Dies kann fertigungstech nisch günstig sein. Es sind jedoch auch stetige Winkel änderungen möglich, die zu entsprechend stetigen Änderun gen der Belastungsverhältnisse am Käfig führen. Hiermit werden Belastungsstöße vermieden. Es sind hierbei ver schiedene Kurvenverläufe jeweils von der Mittelebene aus gehend möglich, z. B. Kurven, die Hyperbel-, Parabel-, Ellipsen- oder Kreisfunktionen folgen.

Weitere vorteilhafte Abwandlungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1a zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk in einem Längsschnitt mit im Längsschnitt kreisbogenförmig en Kugelbahnen, bei dem beispielhaft eine Kugel bahn auf dem hinter der Schnittebene liegenden Umfang des Gelenkinnenteils mit gestrichelten Linien in radialer Sicht dargestellt ist;

Fig. 1b zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk nach Fig. 1a in einem Längsschnitt, bei dem ein mittlerer Bereich des Gelenkinnenteils weggebrochen ist und beispielhaft eine mit der Kugelbahn nach Fig. 1a zusammenwirkende Kugelbahn in radialer Sicht dar gestellt ist;

Fig. 2a zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk in einem Längsschnitt mit im Längsschnitt achsparallel verlaufenden Kugelbahnen, bei dem beispielhaft eine Kugelbahn auf dem hinter der Schnittebene liegenden Umfang des Gelenkinnenteils mit gestri chelten Linien in radialer Sicht dargestellt ist;

Fig. 2b zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk nach Fig. 2a in einem Längsschnitt, bei dem ein mittlerer Bereich des Gelenkinnenteils weggebrochen ist und beispielhaft eine mit der Kugelbahn nach Fig. 2a zusammenwirkende Kugelbahn in radialer Sicht dar gestellt ist;

Fig. 3a zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk in einem Längsschnitt mit im Längsschnitt zur einen offenen Seite des Gelenkaußenteils hinterschnittfreien Kugelbahnen, bei dem beispielhaft eine Kugelbahn auf dem hinter der Schnittebene liegenden Umfang des Gelenkinnenteils mit gestrichelten Linien in radialer Sicht dargestellt ist;

Fig. 3b zeigt ein erfindungsgemäßes Festgelenk nach Fig. 3a in einem Längsschnitt, bei dem ein mittlerer Bereich des Gelenkinnenteils weggebrochen ist und beispielhaft eine mit der Kugelbahn nach Fig. 3a zusammenwirkende Kugelbahn in radialer Sicht dar gestellt ist;

Fig. 4a zeigt ein erfindungsgemäßes Verschiebegelenk in einem Längsschnitt mit im Längsschnitt achsparal lel verlaufenden Kugelbahnen, bei dem beispielhaft eine Kugelbahn auf dem hinter der Schnittebene liegenden Umfang des Gelenkinnenteils mit gestri chelten Linien in radialer Sicht dargestellt ist;

Fig. 4b zeigt ein erfindungsgemäßes Verschiebegelenk nach Fig. 4a in einem Längsschnitt, bei dem ein mittle rer Bereich des Gelenkinnenteils weggebrochen ist und beispielhaft eine mit der Kugelbahn nach Fig. 4a zusammenwirkende Kugelbahn in radialer Sicht dargestellt ist.

Fig. 5a zeigt Mittellinien eines Paares einander zuge ordneter Bahnen im Gelenkinnenteil und Gelenk außenteil in radialer Projektion auf die Mittel achse, wobei die Bahnen aus Geradenabschnitten bestehen.

Fig. 5b zeigt Mittellinien eines Paares einander zuge ordneter Bahnen im Gelenkinnenteil und Gelenk außenteil in radialer Projektion auf die Mittel achse, wobei die Mittellinien aus Kurvenabschnit ten mit sich stetig ändernder Krümmung, z. B. einer Hyperbel, Parabel oder Ellipse bestehen.

Fig. 5c zeigt Mittellinien eines Paares einander zuge ordneter Bahnen im Gelenkinnenteil und Gelenk außenteil in radialer Projektion auf die Mittel achse, wobei die Mittellinien aus Kreisbögen bestehen.

In den Fig. 1a und 1b, die nachstehend gemeinsam be schrieben werden, ist jeweils ein Festgelenk dargestellt, an dem die folgenden Einzelheiten erkennbar sind: ein Gelenkaußenteil 11 mit umfangsverteilten innenliegenden Kugelbahnen 12; die Achse des Gelenkaußenteils ist mit A₁₁, die Mittelebene mit E₁₁ bezeichnet; ein dazu koaxial angeordnetes Gelenkinnenteil 13 mit außenliegenden Kugelbahnen 14; die Achse des Gelenkinnenteils ist mit A₁₃, die Mittelebene mit E₁₃ bezeichnet; die Kugel bahnen 12, 14 sind sich paarweise zugeordnet und nehmen jeweils gemeinsam eine drehmomentübertragende Kugel 15 auf. Diese Kugeln werden von einem zwischen Gelenkaußen teil und Gelenkinnenteil liegenden Kugelkäfig 16, der in den Bahnen entsprechender Umfangsverteilung angeordnete Fenster 17 hat, in einer Ebene E gehalten. Der Käfig 16 wird mit seiner äußeren und seiner inneren Oberfläche in innenkugeligen Führungsflächen 18 im Gelenkaußenteil und aufaußenkugeligen Führungsflächen 19 am Gelenkinnenteil, die jeweils von den Bahnen unterbrochen sind, geführt. Die entsprechenden Gegenflächen 20 auf der Außenseite des Käfigs und 21 auf der Innenseite des Käfigs sind ebenfalls kugelabschnittsförmig.

Die Bahnen verlaufen im Längsschnitt, wie in der oberen Bildhälfte erkennbar, in Form von Kreisbögen um den Mit telpunkt M des Gelenkes, der im Schnittpunkt der Achsen A₁₁, A₁₃ von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil, die bei gestrecktem Gelenk koaxial liegen, und der Mittelebene E, die durch die Kugelmitten vorgegeben ist, liegt. Die Mittellinien M₁₁, M₁₃ der Bahnen verlaufen parallel zum Bahngrund durch die Kugelmitten und sind im Längs schnitt nicht eingezeichnet.

In Fig. 1a ist im Bereich der Achsen mit gestrichelten Linien eine außenliegende Bahn 14′ auf der Rückseite des Gelenkinnenteils dargestellt, die erkennen läßt, daß die Bahnen nicht streng in Längsrichtung verlaufen. Vielmehr ist erkennbar, daß die Mittellinie M₁₄ dieser Bahn aus drei Geradenabschnitten besteht und die entsprechende Achse A₁₃ des Gelenkinnenteils nur in der Mittelebene E₁₃ schneidet und mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegengesetzten Winkel bilden, der an den Enden der Bahnen zu Null wird.

In Fig. 1b ist ein mittlerer Teil des Gelenkinnenteils 13, der die zuvor genannte Bahn 14′ enthält, vollkommen weggebrochen. In radialer Ansicht ist eine innenliegende Bahn 12′ im Gelenkaußenteil 11 erkennbar. Deren Mittel linie M₁₂ besteht ebenfalls Projektion aus drei Geradenabschnitten und schneidet die entsprechende Achse A₁₁ des Gelenkaußenteils ebenfalls nur in der Mittelebene E₁₁ und bildet in radialer Projektion mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegen gesetzten Winkel; auch hier wird der Winkel zwischen der Mittellinie M₁₂ und der Achse A₁₁ an den axialen Enden der Bahnen zu Null.

In den Fig. 2a und 2b, die nachstehend gemeinsam be schrieben werden, ist jeweils ein Festgelenk dargestellt, an dem die folgenden Einzelheiten erkennbar sind: ein Gelenkaußenteil 31 mit umfangsverteilten innenliegenden Kugelbahnen 32; die Achse des Gelenkaußenteils ist mit A₃₁, die Mittelebene mit E₃₁ bezeichnet; ein dazu koaxial angeordnetes Gelenkinnenteil 33 mit außenliegenden Kugelbahnen 34; die Achse des Gelenkinnenteils ist mit A₃₃, die Mittelebene mit E₃₃ bezeichnet; die Kugel bahnen 32, 34 sind sich paarweise zugeordnet und nehmen jeweils gemeinsam eine drehmomentübertragende Kugel 35 auf. Diese Kugeln werden von einem zwischen Gelenkaußen teil und Gelenkinnenteil liegenden Kugelkäfig 36, der in den Bahnen entsprechender Umfangsverteilung angeordnete Fenster 37 hat, in einer Ebene E gehalten. Der Käfig 36 wird mit seiner äußeren und seiner inneren Oberfläche in innenkugeligen Führungsflächen 38 im Gelenkaußenteil und auf außenkugeligen Führungsflächen 39 am Gelenkinnenteil, die jeweils von den Bahnen unterbrochen sind, geführt. Die entsprechenden Gegenflächen 40 auf der Außenseite des Käfigs und 41 auf der Innenseite des Käfigs sind ebenfalls kugelabschnittsförmig.

Die Bahnen verlaufen im Längsschnitt, wie in der oberen Bildhälfte anhand des Bahngrundes erkennbar, in Form von geraden parallel zu den Achsen A₃₁, A₃₃ von Gelenk außenteil und Gelenkinnenteil, die bei gestrecktem Gelenk koaxial liegen. Die Mittellinien M₃₁, M₃₃ der Bahnen verlaufen parallel zum Bahngrund durch die Kugelmitten und sind im Längsschnitt nicht eingezeichnet.

In Fig. 2a ist im Bereich der Achsen mit gestrichelten Linien eine außenliegende Bahn 34′ auf der Rückseite des Gelenkinnenteils dargestellt, die erkennen läßt, daß die Bahnen nicht streng in Längsrichtung verlaufen. Vielmehr ist erkennbar, daß die Mittellinie M₃₄ dieser Bahn aus drei geraden Abschnitten besteht und die entsprechende Achse A₃₃ des Gelenkinnenteils nur in der Mittelebene E₃₃ schneidet und mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegengesetzten Winkel bildet, der an den Enden der Bahn zu Null wird.

In Fig. 2b ist ein mittlerer Teil des Gelenkinnenteils 33, der die zuvor genannte Bahn 34′ enthält, vollkommen weggebrochen. In radialer Ansicht ist eine innenliegende Bahn 32′ im Gelenkaußenteil 31 erkennbar. Deren Mittel linie M₃₂ besteht ebenfalls aus drei geraden Abschnitten und schneidet die entsprechende Achse A₃₁ des Gelenkaußenteils ebenfalls nur in der Mittelebene E₃₁ und bildet in radialer Projektion mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegen gesetzten Winkel; auch hier wird der Winkel zwischen der Mittellinie M₃₂ und der Achse A₃₁ an den axialen Enden der Bahn zu Null.

In den Fig. 3a und 3b, die nachstehend gemeinsam be schrieben werden, ist jeweils ein Festgelenk dargestellt, an dem die folgenden Einzelheiten erkennbar sind: ein Gelenkaußenteil 51 mit umfangsverteilten innenliegenden Kugelbahnen 52; die Achse des Gelenkaußenteils ist mit A₅₁, die Mittelebene mit E₅₁ bezeichnet; ein dazu koaxial angeordnetes Gelenkinnenteil 53 mit außenliegenden Kugelbahnen 54; die Achse des Gelenkinnenteils ist mit A₅₃, die Mittelebene mit E₅₃ bezeichnet; die Kugel bahnen 52, 54 sind sich paarweise zugeordnet und nehmen jeweils gemeinsam eine drehmomentübertragende Kugel 55 auf. Diese Kugeln werden von einem zwischen Gelenkaußen teil und Gelenkinnenteil liegenden Kugelkäfig 56, der in den Bahnen entsprechender Umfangsverteilung angeordnete Fenster 57 hat, in einer Ebene E gehalten. Der Käfig 56 wird mit seiner äußeren und seiner inneren Oberfläche in innenkugeligen Führungsflächen 58 im Gelenkaußenteil und auf außenkugeligen Führungsflächen 59 am Gelenkinnenteil, die jeweils von den Bahnen unterbrochen sind, geführt. Die entsprechenden Gegenflächen 60 auf der Außenseite des Käfigs und 61 auf der Innenseite des Käfigs sind ebenfalls kugelabschnittsförmig.

Die Bahnen verlaufen im Längsschnitt, wie in der oberen Bildhälfte anhand des Bahngrundes erkennbar, in Form von Kreisbögen um den Mittelpunkt M des Gelenkes, mit an schließenden geraden parallel zu den Achsen A₅₁, A₅₃ von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil, die bei gestreck tem Gelenk koaxial liegen. Der Mittelpunkt M der Mittel ebene liegt in E, die durch die Kugelmitten vorgegeben ist. Die Mittellinien M₅₁, M₅₃ der Bahnen verlaufen parallel zum Bahngrund durch die Kugelmitten und sind im Längsschnitt nicht eingezeichnet.

In Fig. 3a ist im Bereich der Achsen mit gestrichelten Linien eine außenliegende Bahn 54′ auf der Rückseite des Gelenkinnenteils dargestellt, die erkennen läßt, daß die Bahnen nicht streng in Längsrichtung verlaufen. Vielmehr ist erkennbar, daß die Mittellinie M₅₄ dieser Bahn aus drei geraden Abschnitten besteht und die entsprechende Achse A₅₃ des Gelenkinnenteils nur in der Mittelebene E₅₃ schneidet und mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegengesetzten Winkel bilden, der an den Enden der Bahnen zu Null wird.

In Fig. 3b ist ein mittlerer Teil des Gelenkinnenteils 53, der die zuvor genannte Bahn 54′ enthält, vollkommen weggebrochen. In radialer Ansicht ist eine innenliegende Bahn 52′ im Gelenkaußenteil 51 erkennbar. Deren Mittel linie M₅₂ besteht ebenfalls aus drei geraden Abschnitten und schneidet die entsprechende Achse A₅₁ des Gelenkaußenteils ebenfalls nur in der Mittelebene E₅₁ und bildet in radialer Projektion mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegen gesetzten Winkel; auch hier wird der Winkel zwischen der Mittellinie M₅₂ und der Achse A₅₁ an den axialen Enden der Bahnen zu Null.

In den Fig. 4a und 4b, die nachstehend gemeinsam be schrieben werden, ist jeweils ein Verschiebegelenk darge stellt, an dem die folgenden Einzelheiten erkennbar sind: ein Gelenkaußenteil 71 mit umfangsverteilten innenliegen den Kugelbahnen 72; die Achse des Gelenkaußenteils ist mit A₇₁, die Mittelebene mit E₇₁ bezeichnet; ein dazu koaxial angeordnetes Gelenkinnenteil 73 mit außenliegenden Kugelbahnen 74; die Achse des Gelenkinnenteils ist mit A₇₃, die Mittelebene mit E₇₃ bezeichnet; die Kugelbah nen 72, 74 sind sich paarweise zugeordnet und nehmen je weils gemeinsam eine drehmomentübertragende Kugel 75 auf. Diese Kugeln werden von einem zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil liegenden Kugelkäfig 76, der in den Bahnen entsprechender Umfangsverteilung angeordnete Fenster 77 hat in einer Ebene E gehalten. Der Käfig 76 wird mit sei ner äußeren kugeligen Oberfläche 80 in einer innenzylin drischen Führungsfläche 78 im Gelenkaußenteil gehalten und geführt. Das Gelenkinnenteil ist gegenüber dem Gelenkaußen teil axial verschiebbar, wobei der Käfig sich auf den hal ben Verschiebeweg einstellt. Hierbei ist eine außenkuge lige Anschlagfläche 79 am Gelenkinnenteil vorgesehen, die mit einer innenkugeligen Anschlagfläche 81 am Käfig zu sammenwirkt.

Die Bahnen verlaufen im Längsschnitt, wie in der oberen Bildhälfte anhand des Bahngrundes erkennbar, in Form von Geraden parallel zu den Achsen A₇₁, A₇₃ von Ge lenkaußenteil und Gelenkinnenteil, die bei gestrecktem Gelenk koaxial liegen. Die Mittellinien M₇₁, M₇₃ der Bahnen verlaufen parallel zum Bahngrund durch die Kugel mitten und sind im Längsschnitt nicht eingezeichnet.

In Fig. 4a ist im Bereich der Achsen mit gestrichelten Linien eine außenliegende Bahn 74′ auf der Rückseite des Gelenkinnenteils dargestellt, die erkennen läßt, daß die Bahnen nicht streng in Längsrichtung verlaufen. Vielmehr ist erkennbar, daß die Mittellinie M₇₄ dieser Bahn in radialer Projektion die entsprechende Achse A₇₃ des Gelenkinnenteils in der Mittelebene E₇₃ schneidet und mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegengesetzten Winkel bildet, der an den Enden der Bahn zu Null wird.

In Fig. 4b ist ein mittlerer Teil des Gelenkinnenteils 73, der die zuvor genannte Bahn 74′ enthält, vollkommen weggebrochen. In radialer Ansicht ist eine innenliegende Bahn 72′ im Gelenkaußenteil 71 erkennbar. Die Mittellinie M₃₂ schneidet die entsprechende Achse A₃₁ des Gelenk außenteils ebenfalls in der Mittelebene E₇₁ und bildet in radialer Projektion mit dieser einen von Null abweichenden zu beiden Seiten entgegengesetzten Winkel. Auch hier geht der Winkel zwischen der Bahnmittellinie M₇₂ und der Achse A₇₁ an den axialen Enden der Bahn zu Null über.

In allen vorherstehenden Ausführungen verlaufen die Bahnen in jeweils einem der Gelenkbauteile, d. h. Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil, untereinander gleichsinnig in jeweils auf dem Umfang verschobener Winkelposition.

In den Fig. 5a bis 5c sind jeweils die Mittelachsen A₉₁, A₁₁₁, A₁₃₁ und Mittelebenen E₉₁, E₁₁₁, E₁₃₁ eines Gelenkaußenteils und die Mittelachsen A₉₃, A₁₁₃, A₁₃₃ und Mittelebenen E₉₃, E₁₁₃, E₁₃₃ eines Gelenkinnenteils in zueinander koaxialer bzw. über einstimmender Lage dargestellt, während die entsprechenden Gelenkbauteile nur durch gestrichelte Seitenkanten mar kiert sind. In radialer Projektion sind jeweils die Mittelachsen und die Mittellinien M₉₂, M₉₄, M₁₁₂, M₁₁₄ und M₁₃₂, M₁₃₄ einander zugeordneter Bahnen im Gelenk außenteil und im Gelenkinnenteil dargestellt, die eine gemeinsame Kugel aufnehmen.

In Fig. 5a verlaufen die Mittellinien in Form von zuein ander symmetrischen geraden Abschnitten. Die Abschnitte unmittelbar zu beiden Seiten der Mittelebenen bilden je weils mit den Achsen einen größeren Winkel als die zu den Enden der Bahn hin gelegenen Abschnitte, die einen deut lich kleineren, wenn auch immer nach von Null abweichenden Winkel mit den Achsen bilden.

In Fig. 5b verlaufen die Mittellinien M₁₁₂, M₁₁₄ einander zugeordneter Bahnen nach einem Kurvenverlauf mit sich stetig ändernder Krümmung. Auch hierbei sind die Winkel zwischen den Mittellinien und den Achsen unmittel bar benachbart zu den Mittelebenen größer als an den Enden der Bahnen.

In Fig. 5c sind die Mittellinien M₁₃₂, M₁₃₄ einander zugeordneter Bahnen dargestellt, die aus Kreisabschnitten bestehen, wobei die Mittelpunkte der entsprechenden Kreis abschnitte der Mittellinie M₁₃₂ mit Z₁₃₂ und Z_132′, sowie die Mittelpunkte der Kreisabschnitte der Mittellinie M₁₃₄ mit Z₁₃₄ und Z_134′, bezeichnet sind. Gegenüber den Achsen weist auch hiernach die Mittellinie jeweils unmittelbar benachbart zu den Mittelebenen einen größeren Winkel auf als an den Enden der Bahn.

Claims

1. Kugelgleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkaußenteil (11, 31, 51, 71) mit umfangsverteilten im wesentlichen längsver laufenden innenliegenden Kugelbahnen (12, 32, 52, 72), einem Gelenkinnenteil (13, 33, 53, 73) mit umfangsverteil ten im wesentlichen längsverlaufenden außenliegenden Kugel bahnen (14, 34, 54, 74), wobei sich die Kugelbahnen im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil paarweise gegenüber liegen, jeweils gemeinsam eine drehmomentübertragende Kugel (15, 35, 55, 75) aufnehmen und an der Steuerung der Kugeln auf die winkelhalbierende Ebene beteiligt sind, einem Käfig (16, 36, 56, 76), der in umfangsverteilten Fenstern (17, 37, 57, 77) die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene E hält und beim Abwinkeln der Drehachsen A₁₁, A₃₁, . . ., A₁₂, A₃₂, . . . von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil zueinander auf die winkelhalbierende Ebene führt, wobei die Mittellinien (M₁₁, . . .; M₁₃ . . .) der jeweils einander zugeordneten Kugelbahnen im Gelenkaußenteil (11, 31, 51, 71) und im Gelenkinnenteil (13, 33, 53, 73) bei koaxialen Achsen (A₁₁, . . . ; A₁₃, . . .) und übereinstimmenden Mittelebenen (E₁₁, . . .; E₁₃, . . .) der Gelenkaußen- und -innenteile (11, . . .; 31, . . .; 13, 33, . . .) in den jeweiligen Mittelebenen (E₁₁, . . .; E₁₃, . . .) einen von Null abweichenden Winkel zur Längsrichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel zwischen den Mittellinien (M₁₁, . . .; M₁₃ . . .) der jeweils einander zugeordneten Kugelbahnen im Gelenk außenteil (11, 31, 51, 71) und im Gelenkinnenteil (13, 33, 53, 73) bei koaxialen Achsen (A₁₁, . . .; A₁₃, . . .) und über einstimmenden Mittelebenen (E₁₁, . . .; E₁₃, . . .) der Gelenk außen- und -innenteile (11, 31, . . ; 13, 33, . . .) und der Längsrichtung sich beidseitig von den jeweiligen Mittel ebenen (E₁₁, . . ., E₁₃ . . .) zu ihren axialen Enden hin ver ringern.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei koaxialen Achsen (A₁₁, . . .; A₁₃ . . . und über einstimmenden Mittelebenen (E₁₁, . . .; E₁₃ . . .) der Gelenk außen- und -innenteile (11, 31, . . .; 13, 33, . . .) die Win kel zwischen den Mittellinien (M₁₁, . . .; M₁₃ . . .) der ein ander zugeordneten Bahnen (12, 22, . . .; 14, 34, . . .) im Gelenkaußenteil (11, 31, 51, 71) und im Gelenkinnenteil (13, 33, 53, 73) und der Längsrichtung über der axialen Länge stetig ändern.

3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei koaxialen Achsen (A₁₁, . . .; A₁₃ . . .) und über einstimmenden Mittelebenen (E₁₁, . . .; E₁₃ . . .) der Gelenk außen- und -innenteile (11, 31, . . ., 13, 33, . . .) die Ver läufe der Mittellinien (M₁₁, . . .; M₁₃ . . .) der einander zugeordneten Bahnen (12, 22, . . .; 14, 34, . . .) im Gelenk außenteil (11, 31, 51, 71) und im Gelenkinnenteil (13, 33, 53, 73) spiegelsymmetrisch zur Längsrichtung verhalten.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verläufe der Mittellinien der Bahnen im Gelenkau ßenteil und/oder im Gelenkinnenteil beidseitig von den jeweiligen Mittelebenen einer Hyperbel-, Parabel- oder Ellipsen- oder Kreisfunktion im Verhältnis zur Längsrich tung folgen (Fig. 5b, Fig. 5c).

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelabschnitte der Bahnen nahe den Mittelebenen Mittellinien haben, die als Schraubenlinien mit kon stantem Abstand zur jeweiligen Achse des Gelenkaußen- oder -innenteils verlaufen.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelabschnitte der Bahnen nahe den Mittelebenen Mittellinien haben, die geradlinig als sogenannte Tangentenbahnen verlaufen.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien M₁₂, M₁₄ der Bahnen (12, 14) in einem Längsschnitt betrachtet in einem Kreisbogen mit jeweils einem in der Mittelebene E₁₁, E₁₃ liegenden Krümmungsmittelpunkt M verlaufen (Fig. 1).

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien M₅₂, M₅₄ der Bahnen (52, 54) in einem Längsschnitt betrachtet in übereinstimmendem Sinne axial hinterschnittfrei gekrümmt verlaufen (Fig. 3).

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien (M₃₂, M₃₄; M₇₂, M₇₄) in einem Längsschnitt betrachtet achsparallel verlaufen, wobei das Gelenk als Festgelenk oder als Verschiebe gelenk ausgeführt sein kann (Fig. 2, Fig. 4).