DE69228805T2

DE69228805T2 - Homokinetisches universalgelenk sowie herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69228805T2
Application number: DE69228805T
Authority: DE
Inventors: Werner Krude
Original assignee: GKN Automotive Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2012-02-08
Also published as: EP0571551A4; WO1992014943A1; EP0571551A1; JPH086758B2; US5167584A; JPH05509386A; DE69228805D1; EP0571551B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Gleichlaufdrehgelenke. Insbesondere betrifft die Erfindung Gleichlaufdrehgelenke sowie ein Verfahren für ihren Zusammenbau, durch welche der Vorgang des Zusammenbaus erleichtert und eine haltbarere Konstruktion bereitstellt wird.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Gleichlaufdrehgelenke sind im Stand der Technik sehr bekannt und werden in Bereichen benutzt, wo die Übertragung einer Drehbewegung mit konstanter Geschwindigkeit gewünscht oder erforderlich ist. Gleichlaufdrehgelenke bestehen typischerweise aus einem Innenlaufring, einem Außenlaufring, einem Käfig, der zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring eingesetzt ist, sowie einem Satz von Antriebskugeln, die durch den Käfig umfangsverteilt zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring gehalten werden.
Der Innenlaufring ist typischerweise ringförmig ausgebildet und weist eine Außenfläche auf, die eine axial verkürzte Kugel ist. Die Außenfläche weist eine Mehrzahl von axial ausgerichteten Kugelbahnen auf, die gleichmäßig auf dem Umfang verteilt sind. Jedes Paar von Kugelbahnen bildet einen Steg zwischen sich, dessen äußere radiale Fläche die äußere Kugelform des Innenlaufrings bildet.
Die Innenfläche des Innenlaufrings ist im allgemeinen so geformt, daß sie eine Keilwelle oder ein sonstiges geeignetes Bauteil aufnimmt, das Drehbewegung übertragen kann.
Der Außenlaufring ist ebenfalls typischerweise ringförmig, um den Innenlaufring aufzunehmen. Die Innenfläche des Außenlaufrings ist kugelförmig ausgebildet und mit Kugelbahnen versehen, die in Anzahl und Anordnung den Kugelbahnen des Innenlaufrings entsprechen. Jedes Paar von benachbarten Kugelbahnen bildet einen Steg zwischen sich, dessen innere radiale Fläche die innenkugelige Form des Außenlaufrings bildet. Die Außenfläche des Außenlaufrings ist typischerweise durch den Freiraum beschränkt, in dem er eingesetzt ist.
Der Käfig ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und mit Fenstern versehen, die mit den Kugelbahnen des Innenlaufrings und des Außenlaufrings korrespondieren. In jedem Fenster ist eine Antriebskugel eingesetzt, die gleichzeitig in eine Kugelbahn des Innenlaufrings und in eine Kugelbahn des Außenlaufrings eingreift.
In der Praxis sind der Innenlaufring und der Außenlaufring typischerweise an benachbarten Enden einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle montiert. Während des Betriebs wird der Käfig dynamisch ausgerichtet, so daß er eine Stellung einnimmt, bei der die Ebene der Antriebskugeln den Winkel halbiert, der durch die sich schneidenden Wellen gebildet wird. Der Punkt, in dem die Ebene der Antriebskugeln die Käfigachse schneidet, kann als die theoretische Gelenkmitte bezeichnet werden.
Um einen leichten Einbau des Innenlaufrings zu gewährleisten, ist es im Stand der Technik bekannt, ein oder mehrere Käfigfenster in Umfangsrichtung zu verlängern, um einen Steg des Innenlaufrings aufzunehmen, wie es im US-Patent Nr. 1 916 442 von Rzeppa gelehrt wird. Bei dieser Anordnung wird die Innenlaufringachse senkrecht zur Käfigachse positioniert und ein Steg des Innenlaufrings in das verlängerte Fenster eingeführt. Das ergibt genügend Spiel, um den diametral entgegengesetzten Steg in den Käfig einführen zu können. Der Innenlaufring kann so positioniert werden, daß er mittig im Käfig angeordnet ist, und dann um 90 Grad gedreht werden, bis Innenlaufring und Käfig koaxial zueinander sind.
Ein wesentlicher Nachteil bei dieser Ausführung liegt in der reduzierten Umfangsbreite der Zwischenbereiche zwischen dem verlängerten Fenster und benachbarten Fenstern des Käfigs. Die schmaleren Zwischenbereiche verringern die Festigkeit und Lebensdauer des Käfigs und damit der Anordnung.
Außerdem kann die Anordnung erst zusammengebaut werden, nachdem festgestellt worden ist, welches oder welche Fenster verlängert sind, und erst dann kann der Innenlaufring durch dieses Fenster eingeführt werden.
Andere im Stand der Technik haben auf verschiedene Art und Weise versucht, die resultierende Belastung zu verringern, die auf den Käfig ausgeübt wird. US-Patent 3 324 682 von Bendler lehrt einen Innenlaufring mit axial verengtem Steg. Der verengte Steg ermöglicht es, die Länge des verlängerten Fensters im Vergleich zum Stand der Technik zu verringern. Bendler lehrt weiter, daß es sehr nachteilig sei, alle Stege des Innenlaufrings zu verengen, da dies die Berührungsfläche zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring stark reduzieren würde. Diese Einschränkung verkomplizierte jedoch die Herstellung und den Zusammenbau, weil es erforderlich wurde, nur einen oder zwei verengte Stege herzustellen und dann mußt festgestellt werden, welcher Steg verengt ist, bevor der Zusammenbau beginnen konnte. Ferner ist ersichtlich, daß Bendlers Lösung noch immer eine Schwächung des Käfigs bewirkte, auch wenn sie geringer war, als im Stand der Technik.
US-Patent 3 412 480 von Cull ging das Problem dadurch an, daß er den Käfigabschnitt nächst den verlängerten Fenstern vergrößerte. Cull behielt die verlängerten Fenster bei, aber vergrößerte die axiale Breite des äußeren axialen Rahmens der verlängerten Fenster. Der äußere axiale Rahmen ist der Teil des Käfigs, der die Fenster am axialen Ende nächst der Welle, die mit dem Innen laufrings in Eingriff ist, umschließt. Die Belastung des Käfigs, die durch die in Richtung des äußeren axialen Rahmens gedrängten Antriebskugeln entsteht, wird dadurch verringert. Auch bei dieser Konfiguration wäre es erforderlich, festzustellen, welches Fenster verlängert ist, bevor der Zusammenbau beginnen kann.
Ein alternatives Verfahren zur Erleichterung des Zusammenbaus, das im US-Patent 4 156 353 von Welschof gelehrt wird, umfaßte die Verringerung des Durchmessers des Innenlaufrings zu einem axialen Ende hin. Die Durchmesserreduzierung ließ die Stege des Innenlaufrings sich verjüngen, wodurch die Notwendigkeit entfiel, die Käfigfenster zu verlängern. Dieses Verfahren reduziert allerdings die Lagerfläche zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring. Dieses Ergebnis ist ebenso wenig wünschenswert, wie das von Bendler.
Schließlich lehrte das US-Patent 4 275 531 von Welschof nicht den Einbau des Innenlaufrings in den Käfig, sondern den Einbau des Käfigs in den Außenlaufring. Welschofs Lehre bestand darin, den Außendurchmesser des axialen Endes des Käfigs in Richtung zur Welle des Außenlaufrings zu verkleinern. Auf diese Weise konnte das Käfigende mit dem kleineren Durchmesser zuerst in den Außenlaufring eingeführt werden, um den Zusammenbau zu erleichtern, während der Wandabschnitt, auf dem die Antriebskugeln aufliegen, d. h. das axiale Ende in Richtung zur Welle des Innenlaufrings, weiterhin ungeschwächt bleibt. Dieses Verfahren betraf jedoch nicht den Einbau des Innenlaufrings in den Käfig und verbesserte diesen folglich auch nicht.
Aus der DE 26 06 752 A1 ist ein Gleichlaufdrehgelenk bekannt, dessen Konstruktion folgende Schritte umfaßt:
- Bereitstellung eines im wesentlichen ringförmigen Innenlaufrings mit einer Laufringdrehachse, wobei der genannte Innenlaufring eine zu der genannten Laufringdrehachse konzentrische Außenfläche, eine Mehrzahl von umfangsverteilten Kugelbahnen, die in der genannten Außenfläche parallel zu der genannten Laufringdrehachse vorgesehen sind, sowie eine Mehrzahl von Kanten aufweist, die am Übergang jeder der genannten Kugelbahnen zu der genannten Außenfläche ausgebildet sind;
- Bereitstellung eines im wesentlichen ringförmigen Käfigs mit einer Käfigdrehachse, wobei der genannte Käfig eine Innenfläche aufweist, die mit der genannten Außenfläche des genannten Innenlaufrings zusammenwirkt, sowie eine Außenfläche, wobei der genannte Käfig eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Fenstern aufweist, deren Anzahl der Zahl der Kugelbahnen entspricht, die in der Außenfläche des genannten Innenlaufrings vorgesehen sind, wobei die genannten gleichmäßig beabstandeten Fenster radial die Innenfläche und die Außenfläche des Käfigs durchdringen, wobei der genannte Käfig eine erste kreisförmige Öffnung an einem Ende aufweist, die konzentrisch mit der genannten Käfigdrehachse ist, sowie eine zweite kreisförmige Öffnung am anderen Ende, die damit konzentrisch ist, wobei beide genannten kreisförmigen Öffnungen einen kleineren Durchmesser aufweisen, als der Durchmesser des genannten Innenlaufrings.
Das offenbarte Verfahren zum Einbau des genannten Innenlaufrings in den genannten Käfig umfaßt die folgenden Schritte:
- Ausrichtung des genannten Innenlaufrings, so daß die genannte Laufringdrehachse im wesentlichen senkrecht zur genannten Käfigdrehachse steht, wobei der genannte Innenlaufring sich nächst der genannten ersten kreisförmigen Öffnung des genannten Käfigs befindet,
- Einführen des genannten Innenlaufrings in den Käfig, und
- Drehen des genannten Innenlaufrings innerhalb des Käfigs um eine Achse, die normal zu einer Ebene ist, die durch die genannte Käfigdrehachse und die genannte Laufringdrehachse gebildet wird, bis die genannte Laufringdrehachse im wesentlichen koaxial zu der genannten Käfigdrehachse ist.
Um das Einführen des genannten Innenlaufrings in den Käfig mit im wesentlichen senkrechter Ausrichtung der Laufringdrehachse gegenüber der Käfigdrehachse zu ermöglichen, ist eine der genannten kreisförmigen Öffnungen des Käfigs mit zwei diametral angeordneten Aussparungen versehen. Die Aussparungen verringern die Festigkeit des Käfig.
Aus dem oben Gesagten wird verständich, daß eine ausgeprägte Notwendigkeit besteht, ein Gleichlaufdrehgelenk sowie ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Gleichlaufdrehgelenks zu schaffen, die gleichzeitig einen haltbaren Käfig bereitstellen und den Prozeß des Zusammenbaus erleichtern.
Dementsprechend ist ein Gleichlaufdrehgelenk und ein verbessertes Verfahren zum Zusammenbau eines Gleichlaufdrehgelenks nötig, das den Einbau des Innenlaufrings in den Käfig ermöglicht, aber nicht eine Reduzierung der Umfangsbreite der Zwischenbereiche zwischen benachbarten Käfigfenstern oder eine bedeutende Reduzierung der Steglagerfläche des Innenlaufrings erforderlich macht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Gleichlaufdrehgelenk und ein Verfahren zum Zusammenbau eines Gleichlaufdrehgelenks bereit, bei welchen es nicht erforderlich ist, die Breite der Zwischenbereiche zwischen benachbarten Käfigfenstern zu reduzieren.
Die Erfindung schlägt ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem kleineren Gelenkbauraum und besseren Fähigkeiten zur Drehmomentübertragung vor.
Diese Erfindung gewährleistet, daß eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren ein Innenlaufringelement verwenden, dessen Konstruktion den Einbau des Innenlaufrings in den Käfig erleichtert, ohne die Haltbarkeit des Innenlaufrings nachteilig zu beeinträchtigen.
Gemäß den bevorzugten Ausführungen dieser Erfindung werden diese und andere Ziele und Vorteile wie folgt erreicht.
Erfindungsgemäß wird ein Gleichlaufdrehgelenk nach den Ansprüchen 1 und 5 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau des Innenlaufrings und Käfigs eines Gleichlaufdrehgelenk nach den Ansprüchen 7, 11 und 12 bereitgestellt. Das Gleichlaufdrehgelenk umfaßt ein Innenlaufringelement, ein Käfigelement, ein Außenlaufringelement und Antriebskugeln.
Das Innenlaufringelement ist im wesentlichen ringförmig. Das Innenlaufringelement weist vorzugsweise eine gerade Anzahl von Kugelbahnen auf, die axial auf seiner Außenfläche angeordnet sind. Jedes Paar von benachbarten Kugelbahnen bildet zwischen sich einen Steg. Zwei axiale Kanten sind nächst jeder Kugelbahn ausgebildet, wo die Kugelbahn mit der Außenfläche der zwei benachbarten Stege zusammentrifft. Diese Axialkanten können nachbearbeitet sein, z. B. indem sie mit einem Radius oder einer Kantenfase versehen werden, um ein Absplittern und Abbrand zu verringern.
Ein Innenlaufring mit einer geraden Anzahl von Kugelbahnen weist einen ersten Durchmesser auf, der an symmetrisch gegenüberliegenden Paaren von Axialkanten gemessen wird, die von diametral sich gegenüberliegenden Kugelbahnen gebildet werden. Dieser Innenlaufring weist einen zweiten Durchmesser auf, der gebildet wird, wenn zumindest ein Paar von symmetrisch sich gegenüberliegenden Axialkanten mit einer spielerzeugenden Fase versehen ist. Als Folge ist der zweite Durchmesser kleiner als der erste Durchmesser.
Zufriedenstellende Ergebnisse können auch durch Anordnungen erzielt werden, die eine ungerade Anzahl von Kugelbahnen umfassen. Ein solcher Innenlaufring weist einen ersten Durchmesser auf, der zwischen der Außenfläche eines Stegs und dem Paar von Axialkanten der Kugelbahnen gemessen wird, das dem Steg diametral gegenüberliegt. Solch ein Innenlaufring weist einen zweiten Durchmesser auf, der entsteht, wenn eines der Paare von Axialkanten mit einer spielerzeugenden Fase versehen ist. Wiederum ist der zweite Durchmesser kleiner als der erste Durchmesser.
Der Käfig ist ebenfalls im wesentlichen ringförmig. Eine Anzahl von Fenstern, die der Anzahl der Kugelbahnen des Innenlaufrings entspricht, ist zur Aufnahme der Antriebskugeln vorgesehen. Die Fenster durchdringen die ringförmige Wand des Käfigs und sind gleichmäßig um den Käfigumfang verteilt. Der Käfig weist eine kreisförmige Öffnung auf, die kleiner ist als der erste Durchmesser des Innenlaufrings. Die kreisförmige Öffnung ist jedoch gleich groß oder größer als der zweite Durchmesser des Innenlaufrings. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, den Innenlaufring im Käfig einzusetzen, wenn der Innenlaufring koaxial zum Käfig angeordnet ist. Durch Positionieren des Innenlaufrings neben dem Käfig, so daß die Achse des Innenlaufrings senkrecht zur Käfigachse ist, kann jedoch der Innenlaufring durch die kreisförmige Öffnung des Käfigs eingesetzt werden, wenn der zweite und kleinere Durchmesser des Innenlaufrings durch die kreisförmige Öffnung eingeführt ist.
Bei einer geraden Anzahl von Fenstern und Kugelbahnen und zwei symmetrisch gegenüberliegenden Paaren von Axialkanten mit spielerzeugenden Fasen kann der Innenlaufring leicht soweit in den Käfig eingeführt werden, bis etwa gleich große Abschnitte des Innenlaufrings aus gegenüberliegenden Seiten des Käfigs herausragen. Dann erfolgt ein Drehen des Innenlaufrings um circa 90 Grad um eine Achse, die normal zu einer Ebene ist, die durch die Laufringachse und die Käfigachse gebildet wird, bis der Innenlaufring koaxial zur Mittelachse der Käfiganordnung ist. Dadurch wird der Innenlaufring im Käfig eingeschlossen, und es entsteht eine Anordnung aus Käfig und Innenlaufring.
Bei einer geraden Anzahl von Fenstern und Kugelbahnen und nur einem symmetrisch gegenüberliegenden Paar von Axialkanten mit einer spielerzeugenden Fase kann der Innenlaufring in den Käfig eingesetzt werden, indem zuerst der Steg in den Käfig eingeführt wird, der der Axialkante mit der spielerzeugenden Fase diametral gegenüberliegt. Durch Anschlagen dieses Steges an der Innenkugelfläche des Käfigs kann dann die gegenüberliegende Axialkante ebenfalls durch Schwenken in den Käfig eingeführt werden. Der Innenlaufring kann sodann weiter in den Käfig eingeführt werden, bis etwa gleich große Abschnitte des Innenlaufrings aus gegenüberliegenden Seiten des Käfigs herausragen. Da der zweite Durchmesser des Innenlaufrings kleiner ist als die kreisförmige Öffnung des Käfigs, paßt der zweite Durchmesser in den Käfig, wenn der Innenlaufring um 90 Grad um eine Achse gedreht wird, die normal zu einer Ebene ist, die durch die Innenlaufringachse und die Käfigachse gebildet wird, bis der Innenlaufring vollständig innerhalb des Käfigs angeordnet ist und koaxial mit dem Käfig ist.
Der Außenlaufring ist ebenfalls im wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist eine Anzahl von Kugelbahnen auf, die auf seiner Innenfläche angeordnet sind und deren Anzahl der Anzahl von Fenstern und inneren Kugelbahnen entspricht. Jedes Paar von benachbarten Kugelbahnen bildet zwischen sich einen Steg. Der Innendurchmesser des Außenlaufrings entspricht dem Abstand zwischen den diametral sich gegenüberliegenden Stegen.
Die inneren und äußeren Kugelbahnen und die Käfigfenster nehmen zusammen die Antriebskugeln auf, die das Drehmoment zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring übertragen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es ein Erfindungsmerkmal, daß die spielerzeugenden Fasen an den Axialkanten der Innenlaufringkugelbahnen einen Durchmesser entstehen lassen, der kleiner ist als der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung des Käfigs. Der geringere Durchmesser läßt die Notwendigkeit für ein verlängertes Fenster und axial verengte Stege entfallen. Ferner ist es bei einer geraden Anzahl von Fenstern und Kugelbahnen und spielerzeugenden Fasen an beiden Paaren von symmetrisch sich gegenüberliegenden Axialkanten nicht erforderlich, zuerst einen Steg des Innenlaufrings in den Käfig einzuführen, um den Innenlaufring im Käfig einzubauen, wodurch der Zusammenbau weiter vereinfacht wird.
Zusätzlich besteht ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß die Eliminierung der verlängerten Fenster und der axial verengten Stege die daraus resultierende geschwächte und weniger beständige Anordnung des Standes der Technik vermeidet. Andere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden nach einem Studium ihrer detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt eines Gleichlaufdrehgelenks gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Innenlaufrings des Gleichlaufdrehgelenks nach Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt des Käfigs von Fig. 1 gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt einen Teilquerschnitt des Innenlaufrings von Fig. 2, der gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung in den Käfig von Fig. 3 eingeführt ist;
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 4 dargestellten Innenlaufrings und Käfigs;
Fig. 6 zeigt einen Teilquerschnitt des Innenlaufrings und Käfigs von Fig. 5;
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Innenlaufrings gemäß einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 zeigt einen Teilquerschnitt des Innenlaufrings von Fig. 7, der in den Käfig von Fig. 3 gemäß einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung eingeführt wird;
Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht des Innenlaufrings gemäß einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 zeigt einen Teilquerschnitt des Innenlaufrings von Fig. 9, der gemäß einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung in den Käfig von Fig. 3 eingeführt wird; und
Fig. 11 zeigt einen Teilquerschnitt der Käfig-Innenlaufring- Anordnung von Fig. 6, die gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung in einen Außenlaufring eingesetzt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Gleichlaufdrehgelenk 10, wie es in Fig. 1 zu sehen ist, bereitgestellt, das einen Innenlaufring 12, einen Käfig 14, einen Außenlaufring 16 sowie eine vorbestimmte Anzahl von Antriebskugeln 18 umfaßt. Der Innenlaufring 12 und der Außenlaufring 16 sind jeweils mit einer Welle 20 bzw. 22 verbunden, die die zu übertragende Drehbewegung liefern. Die Stellung des Käfigs 14 während des Betriebs ist ebenfalls dargestellt, wobei die Ebene der aufgenommenen Antriebskugeln 18 den Winkel halbiert, der durch den Schnitt der Wellen 20 und 22 im theoretischen Gelenkmittelpunkt 23 gebildet wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Innenlaufring 12 im wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist eine Drehachse 13 auf. Eine Außenfläche 26 des Innenlaufrings ist eine axiale verkürzte Kugel. Der Innenlaufring 12 weist eine vorbestimmte Anzahl von Kugelbahnen 24 auf, die in der Außenfläche 26 parallel zur Drehachse 13 angeordnet sind. Jedes Paar von benachbarten Kugelbahnen 24 bildet einen Steg 25 zwischen sich, dessen äußere radiale Fläche die Außenfläche 26 des Innenlaufrings 12 definiert. Ferner sind Axialkanten 28 dort ausgebildet, wo die Kugelbahnen 24 und die Außenfläche 26 aufeinandertreffen.
Für Fig. 2 weist der Innenlaufring eine gerade Anzahl von Kugelbahnen 24 auf. Der Innenlaufring 12 hat einen ersten Durchmesser 27, der an Paaren von diametral gegenüberliegenden Axialkanten 28 gemessen wird. Beide Paare von Axialkanten 28 eines Paares von diametral sich gegenüberliegenden Kugelbahnen 24 sind angefast, um symmetrisch gegenüberliegende spielerzeugende Fasen 30 bereitzustellen. Die spielerzeugenden Fasen 30 erzeugen einen zweiten Außendurchmesser 31, der kleiner ist als der erste Außendurchmesser 27.
Wie in Fig. 3 zu sehen, ist der Käfig 14 im wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist eine Drehachse 15 auf. Eine Innenfläche 34 und eine Außenfläche 36 des Käfigs sind axial verkürzte Kugelflächen. Der Durchmesser der Innenfläche 34 ist gleich groß oder geringfügig größer als der Durchmesser der Außenfläche 26 des Innenlaufrings 12. Der Käfig 14 weist eine Anzahl von Fenstern 38 auf, die seine Ringwand durchdringen, wobei die Anzahl der Fenster der Anzahl der Kugelbahnen 24 im Innenlaufring 12 entspricht. Eine erste kreisförmige Öffnung 32 im Käfig ist kleiner als der erste Außendurchmesser 27 des Innenlaufrings 12, aber gleich groß oder größer als der zweite Durchmesser 31 des Innenlaufrings 12. Eine zweite kreisförmige Öffnung 33 ist kleiner als der zweite Durchmesser 31 des Innenlaufrings 12.
Fig. 4 illustriert, wie der Innenlaufring 12 so ausgerichtet wird, daß seine Drehachse senkrecht zur Drehachse 15 des Käfigs 14 ist, um den zweiten Durchmesser 31 durch die erste kreisförmige Öffnung 32 des Käfigs 14 hindurchzuführen. Der Innenlaufring 12 wird in den Käfig eingeführt, bis ein etwa ein gleich großer Abschnitt des Innenlaufrings 12 aus beiden Seiten des Käfigs 14 herausragt.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der in Fig. 4 gezeigten Anordnung. Diese Ansicht zeigt die Durchmesseranpassung zwischen den spielerzeugenden Fasen 30 und der ersten kreisförmigen Öffnung 32 des Käfigs 14, die erzielt wird, und die ein Einsetzen des Innenlaufrings 12 in den Käfig 14 erlaubt.
Wie in Fig. 6 zu sehen ist, wird der Innenlaufring 12 dann um etwa 90 Grad um eine Achse gedreht, die normal zu einer Ebene ist, die durch die Drehachsen 13 und 15 gebildet wird, bis seine Drehachse 13 koaxial zur Drehachse 15 des Käfigs 14 ist, wodurch eine Käfig-Innenlaufring-Anordnung 40 entsteht. Die kugelförmig ausgebildete Außenfläche 26 des Innenlaufrings 12 liegt jetzt an der Innenfläche 34 des Käfigs 14 an.
Fig. 7 zeigt eine erste alternative Ausführung des Innenlaufrings 112, der eine vorbestimmte Anzahl von Kugelbahnen 124 aufweist. Jedes Paar von benachbarten Kugelbahnen 124 bildet einen Steg 125 zwischen sich. In dieser Ausführung ist nur ein Paar von Axialkanten, die symmetrisch einer Ebene 117 gegenüberliegen, die eine Drehachse 113 schneidet, mit spielerzeugenden Fasen 130a und 130b versehen. Ein erster Außendurchmesser 127 wird zwischen den symmetrisch gegenüberliegenden Axialkanten 128 gemessen und ein zweiter Durchmesser 131 zwischen den symmetrisch gegenüberliegenden spielerzeugenden Fasen 130a und 130b gemessen.
Wie in Fig. 8 zu sehen ist, muß ein erster Steg 125a, der nächst einem Steg 123a mit der spielerzeugenden Fase 130a und diametral gegenüberliegend einem Steg 123b mit spielerzeugender Fase 130b diametral gegenüberliegend angeordnet ist, zuerst in eine erste kreisförmige Öffnung 132 eines Käfigs 113 eingeführt werden und gegen die kugelige Innenfläche 134 stoßen, um den symmetrisch gegenüberliegenden Steg 125b in den Käfig 114 einführen zu können. Von diesem Schritt aus ist das Verfahren zum Zusammenbauen das gleiche, wie das in den Fig. 4 bis 6 dargestellte.
Es ist offensichtlich, daß die Notwendigkeit, spielerzeugende Fasen an beiden Paaren von symmetrisch gegenüberliegenden Axialkanten vorzusehen, wie in Fig. 2 dargestellt ist, nicht nur die Herstellung des Innenlaufrings 12 erleichtert, sondern auch einen Innenlaufring 12 bereitstellt, der symmetrisch um seine Drehachse 13 ausbalanciert ist und aus diesem Grund bei hohen Drehzahlen nicht vibriert. Dies ist jedoch zu Zwecken des Zusammenbaus nicht erforderlich, wie die Ausführung gemäß Fig. 7 zeigt. Der Vorteil nur eines Paares von symmetrisch gegenüberliegenden spielerzeugenden Fasen 130a und 130b liegt in der Verbesserung der Festigkeit des Innenlaufrings 12 während seiner Lebensdauer. Es ist auch wichtig zu bemerken, daß das Ausmaß der Abschrägung der Axialkanten 128 zur Herstellung der spielerzeugenden Fasen 130a und 130b nur insoweit erforderlich ist, als es dem Innenlaufring 12 ermöglicht, durch die kreisförmige Öffnung 132 des Käfigs 114 aufgenommen zu werden.
Die Fig. 9 und 10 stellen eine zweite alternative Ausführung eines Innenlaufrings 212 dar, der eine ungerade Anzahl von Kugelbahnen 224 aufweist. Diese Ausführung erfordert, daß nur eine Axialkante 228 angefast wird, um eine spielerzeugende Fase 230 herzustellen. Ein erster Durchmesser 227 wird zwischen einem ersten Steg 225a und diametral gegenüberliegenden Axialkanten 228 von zweiten Stegen 225b und ein zweiter Durchmesser 231 zwischen dem ersten Steg 225a und der gegenüberliegenden spielerzeugenden Fase 230 gemessen.
Wie in Fig. 10 zu sehen ist, muß der erste Steg 225a, der der spielerzeugenden Fase 230 gegenüberliegt, zuerst durch eine erste kreisförmige Öffnung 232 eines Käfigs 214 in den genannten Käfig 214 eingeführt werden und an die kugelige Innenfläche 234 stoßen, damit der gegenüberliegende Steg 225b, der nicht mit einer spielerzeugenden Fase 230 versehen ist, in den Käfig 214 eingeführt werden kann. Von diesem Schritt aus ist das Verfahren das gleiche wie das in den Fig. 4 bis 6 dargestellte.
Bei allen drei Ausführungen, die in den Fig. 2, 7 und 9 dargestellt sind, kann die Haltbarkeit dadurch erhöht werden, daß die spielerzeugenden Fasen 30, 130 bzw. 230 sich verjüngen. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, werden die inneren Kugelbahnen 24 typischerweise mit einer Verjüngung in Richtung zur Mittelachse 50 des Innenlaufrings 12 von einem hinteren Ende 51 zu einem vorderen Ende 52 des Innenlaufrings 12 vorgesehen. Durch Verringerung des Abschrägungsgrades der spielerzeugenden Fase in Richtung zum hinteren Ende 51, so daß die Abschrägung im wesentlichen am hinteren Ende 51 aufgehört hat, kann eine gleichmäßigere Tiefe der inneren Kugelbahnen 24 erreicht werden.
Die Käfig-Innenlaufring-Anordnung 40, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, kann in den Außenlaufring 16 in jeder konventionellen Weise eingebaut werden. Die resultierende Anordnung ist in Fig. 11 dargestellt. Die Antriebskugeln 18 sind dann entsprechend in den zusammengesetzten Kugelbahnen eingesetzt, um die Anordnung des Gleichlaufdrehgelenks 10 zu vervollständigen.
In der bevorzugten Ausführung besteht ein wesentlicher Vorteil der spielerzeugenden Fasen 30 am Innenlaufring 12 in der Fähigkeit, den Innenlaufring 12 leicht in den Käfig 14 einsetzen zu können, während gleichzeitig ein minimales Durchmesserspiel gegeben ist. Es ist nicht erforderlich, den Einbau durch Einführen eines Stegs 25 in ein Fenster 28 zu beginnen, wie bisher, wodurch folglich die Notwendigkeit entfällt, die Käfigfenster 28 zu verändern, was zu einer Verringerung der Haltbarkeit des Käfigs 14 führte. Es ist auch nicht erforderlich, asymmetrische maschinelle Bearbeitungsschritte während der Herstellung des Käfigs 14 vorzusehen.
Obwohl die Erfindung in Form einer bevorzugten Ausführung beschrieben wird, ist es offensichtlich, daß andere Konfigurationen vom Fachmann verwendet werden können. Ein Beispiel besteht darin, spielerzeugende Radien anstelle von spielerzeugenden Fasen 30 am Innenlaufring 12 vorzusehen. Dementsprechend wird der Umfang der Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Gleichlaufdrehgelenk, umfassend einen Innenlaufring (12, 112) mit einer Drehachse (13, 113), wobei der genannte Innenlaufring (12, 112) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und eine Außenfläche (26) mit einer geraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (24, 124) umfaßt, die axial ausgerichtet darauf angeordnet sind, wobei zwischen jedem benachbarten Paar der genannten geraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (24, 124) ein Steg (25, 123, 125) ausbildet ist, und wobei zwischen jeder genannten geraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (24, 124) und jedem genannten benachbarten Steg (25, 123, 125) eine Axialkante (28, 128) ausgeformt ist, wobei der genannte Innenlaufring (12, 112) einen ersten Außendurchmesser (27, 127) aufweist, die an symmetrisch gegenüberliegenden Axialkanten (28, 128) gemessen ist, wobei zumindest ein sich diametral gegenüberliegendes Paar der genannten geraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (24, 124) zumindest ein symmetrisch gegenüberliegendes Paar von Axialkanten (28, 128) aufweist, die mit spielerzeugenden Fasen (30, 130) versehen sind, wobei die genannten spielerzeugenden Fasen (30, 130) einen zweiten Außendurchmesser (31, 131) bilden, der kleiner ist als der genannte erste Außendurchmesser (27, 127);

einen Käfig (14, 114), der auf den Innenlaufring (12, 112) aufgesetzt ist, wobei der genannte Käfig (14, 114) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und der genannte Käfig (14, 114) eine gerade Anzahl von denselben durchdringenden Fenstern (38) aufweist, wobei die gerade Anzahl von Fenstern (38) der Anzahl der genannten geraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (24, 124) entspricht, wobei die genannten in gerader Anzahl vorhandenen Fenster (38) im wesentlichen gleiche Größe aufweisen, wobei der Käfig (14, 114) eine kreisförmige Öffnung (32, 132) umfaßt, die kleiner ist, als der genannte erste Außendurchmesser (27, 127), wobei die genannte kreisförmige Öffnung gleich groß oder größer ist als der genannte zweite Außendurchmesser (31, 131);

einen Außenlaufring (16), der auf den genannten Käfig (14, 114) aufgesetzt ist, wobei der genannte Außenlaufring (16) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und der genannte Außenlaufring (16) eine Innenfläche aufweist, die eine gerade Anzahl von äußeren Kugelbahnen aufweist, die axial ausgerichtet darin angeordnet sind, wobei die genannte gerade Anzahl von äußeren Kugelbahnen der Zahl der geraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (24, 124) entspricht; und

eine gerade Anzahl von Antriebskugeln (18), die gleichzeitig in die genannte gerade Anzahl von Fenstern (38), die gerade Anzahl von inneren Kugelbahnen (24, 124) und in die genannte gerade Anzahl von äußeren Kugelbahnen eingreifen.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Innenlaufring (12, 112) ein vorderes Ende (52) und ein hinteres Ende (51) aufweist, wobei die in gerader Anzahl vorhandenen inneren Kugelbahnen (24, 124) von dem genannten hinteren Ende (51) zum genannten vorderen Ende (52) hin radial zur genannten Drehachse (13, 113) zusammenlaufen, und daß die Fasen (30, 130) sich dergestalt verjüngen, daß die Fase zum hinteren Ende (51) hin abnimmt und am hinteren Ende (51) im wesentlichen nicht mehr vorhanden ist.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der genannte Innenlaufring (112) die genannten spielerzeugenden Fasen (130) an zwei der genannten Mehrzahl von Kanten (128) aufweist, die auf gegenüberliegenden Sei ten einer durch die Käfigdrehachse (115) hindurchgehenden Ebene (117) angeordnet sind, wobei die genannten spielerzeugenden Fasen (130), die an den genannten zwei der genannten Mehrzahl der Kanten (128) vorgesehen sind, den genannten zweiten Durchmesser (131) des Innenlaufrings (112) definieren.

4. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der genannte Innenlaufring (12) die genannten spielerzeugenden Fasen (30) an zwei Paaren von diametral gegenüberliegenden Kanten der genannten Mehrzahl von Kanten (28) aufweist, wobei die genannten spielerzeugenden Fasen (30), die an den genannten zwei Paaren von diametral gegenüberliegenden Kanten (28) vorgesehen sind, den genannten zweiten Durchmesser (31) des Innenlaufrings (12) definieren.

5. Gleichlaufdrehgelenk, umfassend:

einen Innenlaufring (212), wobei der genannte Innenlaufring (212) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und eine mittige Drehachse (213) aufweist, wobei der genannte Innenlaufring (212) eine Außenfläche umfaßt, wobei diese Außenfläche eine ungerade Anzahl von inneren Kugelbahnen (224) aufweist, die darauf im wesentlichen parallel zu der genannten mittigen Drehachse angeordnet sind, wobei zwischen jedem benachbarten Paar der genannten ungeraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (224) ein Steg (225) ausbildet ist, und wobei zwischen jeder der genannten ungeraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (224) und dem genannten Steg (225) eine axial ausgerichtete Kante (228) ausgebildet ist, wobei der genannte Innenlaufring (212) einen ersten Außendurchmesser (227) aufweist, der an einem ersten Steg (225a) gemessen ist, und ein diametral gegenüberliegendes Paar von axial ausgerichteten Kanten (228) an zweiten Stegen (225b), wobei zumindest eine der axial ausgerichteten Kanten (228) mit einer spielerzeugenden Fase (230) versehen ist, wobei die genannte spielerzeugende Fase (230) und der erste Steg (225a), der der genannten spielerzeugenden Fase (230) diametral gegenüberliegt, einen zweiten Außendurchmesser (231) bilden, wobei dieser zweite Außendurchmesser (231) kleiner ist als der genannte erste Außendurchmesser (227);

einen Käfig (214), der auf den Innenlaufring (212) aufgesetzt ist, wobei der genannte Käfig (214) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, der genannte Käfig (214) eine ungerade Anzahl von denselben durchdringenden Fenstern aufweist, wobei die ungerade Anzahl der Fenstern der Zahl der genannten ungeraden Anzahl von inneren Kugelbahnen (224) entspricht, wobei die genannten, in ungerader Anzahl vorhandenen Fenster im wesentlichen gleiche Größe aufweisen, wobei der Käfig (214) eine kreisförmige Öffnung (232) umfaßt, die kleiner ist, als der genannte erste Außendurchmesser (227), und wobei die genannte kreisförmige Öffnung gleich groß oder größer ist, als der genannte zweite Außendurchmesser (231);

einen Außenlaufring, der auf den genannten Käfig (214) aufgesetzt ist, wobei der genannte Außenlaufring im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und der genannte Außenlaufring eine Innenfläche aufweist, die eine ungerade Anzahl von äußeren Kugelbahnen aufweist, die axial ausgerichtet darin angeordnet sind, wobei die genannte ungerade Anzahl von äußeren Kugelbahnen der Zahl der ungeraden Anzahl der inneren Kugelbahnen (224) entspricht; und

eine ungerade Anzahl von Antriebskugeln, die gleichzeitig in die genannte ungerade Anzahl von Fenstern, die ungerade Anzahl von inneren Kugelbahnen (224) und in die genannte ungerade Anzahl von äußeren Kugelbahnen eingreifen.

6. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Innenlaufring (212) ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, wobei die in der genannten ungeraden Anzahl vorhandenen inneren Kugelbahnen (224) vom genannten hinteren Ende zum genannten vorderen Ende radial zur mittigen Drehachse hin zusammenlaufen werden, und daß die Fase (230) sich dergestalt verjüngt, daß die Fase zum hinteren Ende hin abnimmt und am hinteren Ende im wesentlichen nicht mehr vorhanden ist.

7. Verfahren zum Einbau eines Innenlaufrings in einen Käfig eines Gleichlaufdrehgelenks nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte:

Ausrichten des genannten Innenlaufrings, so daß die genannte Laufringdrehachse im wesentlichen senkrecht zur genannten Käfigdrehachse steht, wobei sich der genannte Innenlaufring nächst der genannten ersten kreisförmigen Öffnung des genannten Käfigs befindet, wobei die spielerzeugende Fase des genannten Innenlaufrings auf einer Seite des genannten Laufrings entgegengesetzt zum Käfig angeordnet ist und de genannte zweite Durchmesser senkrecht zur genannten Käfigdrehachse steht;

Einführen des genannten Innenlaufrings in den Käfig, wobei der genannte zweite Durchmesser des genannten Innenlaufrings, der durch die genannte spielerzeugende Fase gegeben ist, gleich groß oder kleiner ist, als der genannte Durchmesser der genannten ersten kreisförmigen Öffnung des genannten Käfigs, um zu ermöglichen, daß der Innenlaufring in den genannten Käfig eingeführt werden kann, so daß etwa gleich große Abschnitte des genannten Innenlaufrings aus gegenüberliegenden Seiten des genannten Käfigs herausragen; und

Drehen des genannten Innenlaufrings innerhalb des genannten Käfigs um eine Achse, die normal zu einer Ebene liegt, die durch die genannte Käfigdrehachse und die genannte Laufringdrehachse gebildet wird, bis die genannte Laufringdrehachse im wesentlichen koaxial zu der genannten Käfigdrehachse ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die genannte Mehrzahl von Kugelbahnen eine ungerade Anzahl von Kugelbahnen ist, wobei der genannte Einführschritt folgendes umfaßt:

Einführen eines ersten Steges in den Käfig durch die erste kreisförmige Öffnung;

Verschieben des genannten Steges gegen die genannte Innenfläche des genannten Käfigs;

Einführen eines zweiten Steges in den genannten Käfig durch die erste kreisförmige Öffnung; und

Einführen des übrigen Teils des genannten Innenlaufrings in den genannten Käfig, bis gleich große Abschnitte des genannten Innenlaufrings an sich gegenüberliegenden Seiten des genannten Käfigs herausragen.

9. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die genannte Mehrzahl von Kugelbahnen eine gerade Anzahl von Kugelbahnen ist, wobei der genannte Ausrichtungsschritt den genannten Innenlaufring so ausrichtet, daß der genannte zweite Durchmesser mit der genannten ersten kreisförmigen Öffnung entlang der genannten Käfigdrehachse ausgerichtet ist, und wobei der genannte Einführungsschritt folgende Schritte umfaßt:

Einführen eines zweiten Steges in den genannten Käfig durch die erste kreisförmige Öffnung des Käfigs, wobei der genannte erste Steg gegenüber der Innenfläche des genannten Käfigs verschoben wird; und

10. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß der genannte Ausrichtungsschritt den genannten Innenlaufring so ausrichtet, daß der genannte zweite Durchmesser mit der genannten ersten kreisförmigen Öffnung entlang der genannten Käfigdrehachse ausgerichtet ist, und daß der Einführungsschritt den Schritt des axialen Verschiebens des genannten Innenlaufrings entlang der genannten Käfigdrehachse umfaßt, bis gleich große Abschnitte des genannten Innenlaufrings an sich gegenüberliegenden Seiten des genannten Käfigs herausragen.

11. Verfahren zum Zusammenbau einer Käfig-Innenlaufring-Anordnung eines Gleichlaufdrehgelenks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Ausrichten des genannten Innenlaufrings nächst dem genannten Käfig, so daß die genannte Laufringdrehachse im wesentlichen senkrecht zur genannten Käfigdrehachse steht, wobei der genannte Innenlaufring so ausgerichtet ist, daß zumindest ein sich diametral gegenüberliegendes Paar der genannten geraden Anzahl von inneren Kugelbahnen im rechten Winkel zur genannten Käfigdrehachse verläuft, wobei sich das genannte erste Paar von sich gegenüberliegenden Fasen nächst der genannten kreisförmigen Öffnung befindet und das genannte zweite Paar von sich gegenüberliegenden spielerzeugenden Fasen von der genannten kreisförmigen Öffnung wegweist;

Einführen des genannten Innenlaufrings in den Käfig durch die genannte kreisförmige Öffnung bis etwa gleich große Abschnitte des genannten Innenlaufrings an sich gegenüberliegenden Seiten des genannten Käfigs herausragen; und

Drehen des genannten Innenlaufrings um etwa 90 Grad um eine Achse, die normal zu einer Ebene liegt, die durch die genannte Laufringachse und die genannte Käfigdrehachse gebildet wird, bis die genannte Laufringdrehachse koaxial zur genannten Käfigdrehachse ist, wobei der genannte Käfig und der genannte Innenlaufring eine Käfig-Innenlaufring-Anordnung bilden.

12. Verfahren zum Zusammenbau einer Käfig- Innenlaufring-Anordnung eines Gleichlaufdrehgelenks nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Ausrichten des genannten Innenlaufrings, so daß er nächst dem genannten Käfig ist, wobei die genannte Laufringdrehachse des genannten Innenlaufrings im wesentlichen senkrecht zur genannten Käfigdrehachse steht, wobei der genannte Innenlaufring so ausgerichtet ist, daß der genannte zweite Steg und die genannte erste Axialkante nächst der genannten kreisförmigen Öffnung des genannten Käfigs sind und sich quer zu ihr erstrecken, wobei die genannte spielerzeugende Fase von der genannten kreisförmigen Öffnung wegweist;

Einführen des genannten zweiten Steges in den Käfig durch die genannte kreisförmige Öffnung bis der genannte zweite Steg an die genannte Käfiginnenfläche stößt; Einführen der ersten Axialkante in den genannten Käfig; Einführen des genannten Innenlaufrings in den genannten Käfig bis ein etwa gleich großer Anteil des genannten Innenlaufrings an sich gegenüberliegenden Seiten des genannten Käfigs herausragt; und

Drehen des genannten Innenlaufrings um etwa 90 Grad um eine Achse, die normal zu einer Ebene liegt, die durch die genannte Laufringachse und die genannte Käfigdrehachse gebildet wird, wobei der zweite Außendurchmesser folglich durch die genannte kreisförmige Öffnung des genannten Käfig hindurchpaßt, der genannte Innenlaufring deshalb koaxial zum genannten Käfig ist, und der genannte Käfig und der genannte Innenlaufring dabei eine Käfig-Innenlaufring-Anordnung bilden.