DE8709767U1 - Gleichlauffestgelenk - Google Patents

Description

PATENTANWALT

DIPL.-ING. WERNER LORENZ

Fasanenstraße 7
D-7920 Heldenheim

Anmelder

Sobhy Labib Girguis
Magdalenenstr. 19
521OTroisdorf 14

29.06.1987 - hf Akte: GI 1729

GLEICHLAUFFESTGELENK

Oie Erfindung betrifft Gleichleuffestgeienke nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Bei der Drehmomentübertragung eines solchen Gelenkes, z.B. nach US-PS 2 046 584 Fig. 3, werden die Übertragungsteile in der einen Richtung und der Käfig in der anderen Richtung durch die Kugeln axial belastet, so daß sich die Übertragungsteile •m Käfig abstützen, das Innenteil auf der einen und das Außenteil auf der anderen Seite der Kugelebene. Dabei wird die radiale Position des Innenzunri Außenteil von zwei Systemen bestimmt: das übertragungs- und das Zentriersystetil.

Bei der Drehmomentübertragung wird das Innenteil im Außenteil durch die Radi al komponenten der Übertragungskräfte entlang der Kugelebene kraftschlüssig zentriert. Die Position des Innen- zum Außenteil wird somit von der Lagegenauigkeit der Kontaktpunkte des Außen- sowie des Innenteils bestimmt.

fror gebeugten Zustand verschieben sich die Kugeln den Bahnen hin und her entlang, so daß durch die Herstelltoleranzen der Bahnverläufe mit einer periodischen Veränderung der Position des Innen- zum Außenteil zu rechnen ist. Darüberhinaus ist die Belastung der jeweiligen Kugel während ihrer Umkreisung sehr bedeutenden Schwankungen unterworfen, wodurch eine entsprechende Verschiebung der Position des Innen- zum Außenteil hervorgerufen wird. Solche im Prinzip nicht mitrotierenden Schwankungen

sind u.a. ein Produkt des Sekundärmomentes sowie der unterschiedlichen örtlichen Nachgiebigkeiten der Ubertragungsteile an den jeweiligen Kontaktpunkten.

Dos Zentriersystem ist durch die Zentrierflächen des Außenteiles, des Käfigs und des Innenteils gegeben. Durch die Wirkung der Summe der Axial komponente der Übertragungskräfte wird des Innenteil zum Außenteil über den Käfig ebenfalls kraftschlüssig zentriert. Die Position des Innenzitm Außenteil wird hierbei von der Lagegenauigkeit der Zentrlerflächen bestimmt.

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überlagerten Zentriersystemen jeweils definiert und daher überbestimmt. Infolgedessen nimmt das Innenteil (tine dazwischenliegende Position ein, wodurch eine radiale bzw. einseitige Verspannung zwischen dem übertragungs- und Zentriersystem zustande kommt. Die Zentrier- und Über!regungsflachen werden mit zusätzlichen Zwangskräften beaufschlagt und darüberhinaus exzentrisch belastet. Dabei wird die Kugelebene aus ihrer Winkelhalbierenden Ebene verdrangt. Die Qualität des Gelenkes in Hinblick auf Drehmomentübertragung, Reibungsverluste, Lebensdauer und Geräuschentwicklung vermindert sich entsprechend.

Axiale Asymmetrien, z.B. wenn die Bahnen des Außenteiles von der Kugelebene her betrachtet nicht spiegelbildlich zu denen des Innenteiles verlaufen, führen beim gebeugtem Gelenk ebenfalls zu einer solchen Verdrängung der Kugel ebene aus ihrer Soll-Lage und zu einer Verspannung des Gelenkes. Die DE DS 32 33 753 beschreibt Wege zur Reduzierung der axialen Asymmetrien, welche durch Spiele der Zentnerflächen bzw. durh des Eindringen der Kugeln in die Fensterflächen entstehen.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die o.g. Verspannungen der Übertragungs- und Zentriersysteme mit einfachen Mitteln weitgehend zu beheben.

Erfindungsgemeß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Hier liegt der Hauptgedanke der Erfindung zugrunde, daß eine radiale Entkoppelung eines der Übertragungsteile vom Käfig zu einer Entspannung des Gelenkes führt. Es ist dabei vom Prinzip her unerheblich, ob das innen- oder das Außenteil radial entkoppelt wird. Deshalb kann grundsätzlich irgendeine der Zentrierflächen einer Abstützscheibe zugeordnet werden.

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Bei der Ausführung, in der sich das Innenteil beispielsweise auf einer f

Abstützscheite radiaibeweglich bzw. -schwimmend abstützt, wind die Axielkrart vom innenteil über die Abstützscheibe zum Käfig geleitet ist eine Überbestimmung zwischen den Zentnersystemen vorhanden, so versetzt sich das Innenteil zur Abstützscheibe im Bereich des radialen Spieles zwischen dem Innenteil und dem Käfig, um diese Oberbestimmung in radialer Richtung auszugleichen. Beim gestreckten Gelenk können alte Exzentrizitäten der Obertragungs- und Zentrierflachen neutralisiert werden.

Befindet sich das Gelenk in gebeugtem Zustand; so wird der Achsversatz zwischen den Bahnen und der Außenfläche des Innenteiles direkt ausgeglichen. Der Achsversatz zwischen den Bahnen und der Zentrierfläche des Außenteiles wird indirekt kompensiert. Der Achsversatz zwischen den Zentrierflächen des Käfigs wird weitgehendst kompensiert, wobei eine geringfügige axiale Abweichung der Symmetrie der Kugelebene hervorgerufen wird - die Kugeln bleiben aber in einer Winkelhalbierenden Ebene.

Die Wirkung der schwimmenden Anordnung der Abstützscheibe geht beim gebeugten Gelenk weit über den Autsgieich der Radialfehler hinaus, nämlich, daß eine Symmetrieabweichung der Kugelebene ebenfalls weitgehend kompensiert wird. Die Kugelebene bleibt auch hier winkelhalbierend. Die Lastkonzentrationen durch die Verspannung des Gelenkes werden entscheidend abgebaut.

Die Leistung des Gelenkes wird dadurch erheblich gesteigert, u.U. bei gleichzeitiger E nt feine rung der Fertigungstoleranzen bzw bei Verringerung der Herstellkosten. Auf des Schleifen verschiedener Flachen, was sonst fm allgemeinen bei Gelenken dieser Bauart üblich ist, kann beispielsweise verzichtet werden.

Die Ausführung nach Anspruch 2 entspricht der zuvor geschilderten Wirkungsweise, wobei die AbstOtzscnstbs zwischen einer Planflache des Innsntslli und dem Käfig vorgesehen 1st.

Die Funktion der Variante gtmäfi Anspruch 3 1st sinn- und wlrkungegemaß identisch.

Die Funktion der Variante gemäß Anspruch 4 oder 5 sorgen 1Ur eins vsktorislls Kompensation der Exzentrizitäten In Richtung der Kugelebene.

In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist eine Kombination verschiedener Varianten grundsätzlich ebenfalls möglich.

Damit die Zentrierfläche der Abstützscheibe mit der korrespondierenden Zentrierfläche, auch bei größeren Versatzwerten, ihre Zentrierfunktion stets eindeutig bzw. ohne Mitwirkung der mit der Abstützscheibe in Berührung stehenden Teile ausüben können, ist ein entsprechend großes Radialspiel bzw. eine Trennfuge zwischen diesen Teilen vorzusehen (Anspruch 3).

In Weiterbildung der Erfindung kann die Mindestbreite der Trennfug^ in etwa dem maximal zu erwartenden radialen Versatz zwischen den der Trennfuge bildenden Teilen entsprechend ausgeführt werden (Anspruch 7).
Hierbei sind die statistischen Gegebenheiten einer Anwendung in Bezug auf Herstelltoleranzen, Drehmomente, Beugewinkel und Elastizitäten, insbesondere der Außenteile, sinnvollerweise zu berücksichtigen. Eine zu große Trennfuge erweitert zwar die Auslegungsfreiheit des Gelenkes in Hinblick auf den Zusammenbau, z.B. bei der Einfädelung des Innenteiles im Käfig bzw. Einführung des Käfigs im Außenteil, beansprucht aber radialen Raum, der beispielsweise zur Verbesserung der Bahntiefe ausgenutzt werden kann. Eine knapp bemessene Trennfuge kann dazu führen, daß der radiale Ausgleich bei der Summierung von extremen Bedingungen nicht ganz zur Verfugung steht, so daß eine Rest verspannung vorkommen kann, wobei sich beispielsweise die Außenfläche des Innenteils auf die Innenfläche des Käfige geringfügig abstützt.

Die Merkmale des Anspruches &bgr; sind dort anzuwenden, wo der Raum der Kugelbewegung entlang den Bahnen des Innen- oder Außenteils im Bereich der Abstutzscheibe hineingreift, beispielsweise bei einem großen Beugewinkel oder beim Zusammenbau des Gelenkes, um der Bewegung der Kugeln nicht im Wege zu stehen. Daher ist das Verdrehen der Abstützscheibe zum Innen- bzw. zum Außentefl zu begrenzen, jedoch ohne Behinderung ihrer radialen Beweglichkeit.

eine Flöchenberührung der Abstützecheibe mit der jeweiligen Zentrierfläche fuhrt zu einer Optimierung der Flächenpressung. Eine Schmiegung In einer Längeebene führt zu rotetionesymmetriechen Zentrierflächen. Eine Schmiegung In einer Querebene fuhrt zu einer queel mehrfachen Unienberuhrung in Radial ebenen mit einer längeren axialen Überdeckung. Eine allseitige Schmiegung 1st aus der Sicht der Schmierung und der Genauigkeitsanforderung vorteilhafter (Anspruch 9).

Die relative Bewegung der Abstützscheibe auf ihrer korrespondierenden Plenfläche ist an sich gering, dennoch ist die Herabsetzung der Reibkräfte und insbesondere der Bohrreibung zugunsten einer freieren Beweglichkeit und Zentrierung der Teile vorteilhaft (Anspruch 10). Die Abstützscheibe kann z.B. mit Phosphat oder mit Kunststoff beschichtet bzw. imprägniert werden. Die Reibleistung an der Zentrierfleche wird durch die Oberflächenbehandlung, d.h. ohne Mehraufwand zusätzlich reduziert. Außerdem kann dadurch Bohrreibungsrost an ihrer Planfläche leicht verhindert oder reduziert werden.

Die Abstützscheiben werden überwiegend mit Druckspannung beaufschlagt, so daß in Fortsetzung der Erfindungsgedanken ihre Herstellung, z.B. aus faserverstärktem Kunststoff in der Formgebung zweckmäßig und vor allem kostengünstig erscheint (Anspruch 11).

Die Abstützscheibe wird von einer korrespondierenden Zentrierfläche radialschwimmend bzw. völlig unabhängig von dem an ihrer Planfläche angrenzenden Bauteil geführt. Eine zuverlässige bzw. am Kreis allseitig wirkende Führung bis zum maximalen Beugewinkel des Gelenkes ist hier desha^ besonders vorteilhaft und wird durch die an sich bekannten Merkmale des Anspruchs 12 erreicht.

Durch den Verschleiß der Zentrier- und Planflächen sowie durch das Eindringen der Kugeln in die Fensterflächen verschiebt sich das AußenUii, das Innenteil und der Käfig zu der Kugelebene in der einen Richtung, wodurch sich eine Symmetrieabweichung der Kugelebene zu den Bahnen des Außen- bzw. Innenteils ergibt. Die Maßnahmen des Anspruches 13 sorgen dafür, die Symmetrieabweichung der Kugelebene über die Gebrauchsdauer des Gelenkes hinweg zu minimieren. Der Abstand des Mittelpunktes der Bahnen des Innenteils zu der Kugelebene beim neuen Gelenk ist dann kleiner als der des Außentetis, bei der Hälfte der Lebensdauer gleich und am Ende der Lebensdauer größer. Die Möglichkeit des Ausgleiches der Fertigungstoleranzen der verschiedenen axialen funktioneiien Kettenmaße der Gelenkteile ist in einfacher Weise durch die Auswahl der Breite der Abstützscheibe gegeben. Da die Abstützscheibe ohnehin ein selbständiges und auch relativ kostengünstiges Bauteil des Gelenkes ist, ist ihre Herstellung In verschiedenen Brettenkiassen durchaus erschwinglich, so daß durch den Einbau einer Abstützscheibe geeigneter Breite Fertigungstolerarzen oder Verschleiß ausgeglichen werden können.

Durch die Einfügung einer schwimmenden Distanzscheibe (Anspruch 14), stehen mindestens zwei Planflächenpaare zur Verfügung, so daß eine

weitere Optimierung der Gleitpaarung ermöglicht wird, zumal die Distanzscheibe aus einem reibungsgünstigen Material hergestellt werden kann. Ferner können die Distanzscheiben mit unterschiedlichen Wandstärken vorgesehen werden, so daß beim Zusammenbau des Gelenkes und nach Erfassung der axialen Ist-Maße des Außenteils, des Käfigs, des Innenteils und der Abstützscheibe, die dazu passenden Distanzscheiben eingefügt werden können, um eine vorgegebene Lage der Kugelebene zu den Bahnen des Außen- bzw. des Innenteils genau herzustellen.

Bahnen mit einem Mittelpunk auf der Drehachse des jeweiligen Übertragungsteiles werden als kreisförmig bezeichnet. Eine besonders eindrucksvolle Fortsetzung der Erfindungsgedenken besteht darin, daß die Bahnen des jeweiligen Übertragungsteiles nicht kreisförmig verlaufen (Anspruch 15). Extreme Ausführungen solcher Bahnen sind in der US-PS 2 046 584 Fig. 5 gezeigt. Liegen die Bahnen in Meridianebenen und bestehen beispielsweise jeweils aus einer kreisförmigen und einer geraden Strecke, so kann beim gebeugten Gelenk die Situation vorkommen, daß sich einige Kugeln auf den kreisförmigen und die gegenüberliegenden auf den geraden Strecken befinden. Die Neigung der kreisförmigen Bahnen zu der Kugelebene ist in der Regel viel kleiner, als die der geraden Bahnen, wodurch dfe Aufteilung der Übertragungskräfte der Kugeln in radiale und axiale Komponente sehr unterschiedlich wird. Der Achsversatz des Innen- zum Außenteil wird daher, von den geometrischen Genauigkeiten ebenfalls unabhängig, zusätzlich beeinflußt.

Gelenkausführungen nach dem Stand der Technik führen die unterschiedlichen Neigungen der gegenüberliegenden Bahnen zu der Kugelebene leicht dazu, doß eine oder mehrere Kugeln den Kontakt mft ihren Bahnen verlieren, wodurch insgesamt eine kräftige Herabsetzung der Quelltet der Steuerung und übertragung des Gelenkes hervorgerufen wird Im Vergleich zu Gelenken mit kreisförmigen Bahnen. Bei einer Gelenkausführung nach der vorliegenden Erfindung werden die genannten zusätzlichen Nachteile erheblich kompensiert.

Die Bahnen der übertragungstefle !iönnen somit beliebig gerade oder kurvenförmig ausgeführt werden, z.B. unter Berücksichtigung dar Herstell verfahren hinterschnittfrei (Anspruch 16). In Verbindung mit einer Ausführung nach Anspruch 1 oder 15, wobei die Abßtüt28Che1be zum Außenteil radialbeweglich angeordnet ist, kann die Innenfläche de« Außenteils auch beliebig ausgeführt werden, ebenfalls unter Berücksichtigung der Hersteiiyorfehren hinterschnittfrei (Anspruch 17).

Nochfolgend 8tnd prinzfpmäßig anhand der echemotischen Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, ous denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben.

Es zeigt:

Fig. 1 Halblängsschnitt eines Gelenkes noch der Erfindung in gestreckter Loge, wobei eine Abstützscheibe zwischen dem Köf ig und einer Plenfläche des Innentef les vorgesehen 1st.

Fig. la Skizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips des Gelenkes von Flg. 1 zur Kompensierung der Exzentrizitäten der Zentrler- und Übertragungsfifichen.

Fig. Ib Skizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips des Gelenkes von Flg. 1 In gebeugtem Zustand zur Kompensierung der Exzentrizitäten der Zentrier- und Übertragungsflächen.

Fig. Ic Skizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips des Gelenkes von Flg. 1 in gebeugtem Zustand zur Kompensforung von Symmetrieabweichungen der Kugelebene.

Fig. Id Skizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips des Gelenkes von Fig. 1 in gebeugtem Zustand zur Kompensierung von Exzentrizitäten der Konzentriert lochen.

Fig. 2 Längsschnitt eines Gelenkes noch der Erfindung in gebeugter Loge, wobei eine Abstützscheibe zwischen dem Käfig und einer om Außenteil angebrachten Plonfloche vorgesehen ist.

Fig. 2a Skizze zur Erläuterung des Funktionsphnzips des Gelenkes von Fig. 2 zur Kompensierung der Exzentrizitäten der Zentrier- und Übertragungsflächen.

Fig. 3 Holblengsschnitt eines Gelenkes nach der Erfindung In gestreckter Loge, wobei eine Abstützscheibe zwischen dem Außenteil und einer Plonfloche om Käfig vorgesehen ist.

Fig. 3a Skizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips des 6elenkes von Fig. 3 zur Kompensierung der Exzentrizitäten der Zentrier- und Übertrogungsf lachen.

Fig. 4 Heiblängsschnitt eines Gelenkes ' noch der Erfindung in gestreckter Lege, wobei eine Abstützscheibe zwischen dem Innenteil und einer em Käfig engebrochten Plenfläche vorgesehen ist.

Flg. 5 Ansicht einer Abstützscheibe für ein Gelenk ähnlich Fig. 1.
Fig. 6 Halbschnitt einer Abstützscheibe für ein Gelenk ähnlich Flg. 1.

Fia. 1 zeiat ein Gieichiauffestaeienk mit zwei Übertroaunasteiien

WV W WW

bestehend aus einem Außenteil 12, einem Innbnteil 56, einem Käfig 34, einer Anzahl von Kugeln 70 und einer Abstützscheibe 50. Der Käfig 34 wird mit seiner Zentrierflache 3' in der Zentrierfläche 2' des Außenteiles 12 schwenkbor zentriert. Die Abstützscheibe 50 wird mit ihrer Zentrierfläche 5' In der Zentrierfläche 4' des Käfigs 34 schwenkbar zentriert und steht ferner mit ihrer Plenfläche 500 mit der Planfläche 560 des Innenenteiies 56 in Berührung. Die Fenster 340 des Käfigs 34 halten die Mittelpunkte 7 der Kugeln 70 in einer Winkelhalbierenden Kugelebene &THgr;, welche die Drehachse des Gelenkes 6-6 im Gelenkmittelpunkt O kreuzt. Die Mittelpunkte 2, 3,4 und 5 der Zentrierflächen 2', 3', 4' und 5' sind mit dem Gelenkmittelpunkt O identisch dargestellt. Zwecks Drehmomentübertragung greifen die Kugeln 70 in die Bahnen &Ggr; und 6' des Innen- bzw. des Außenteiles ein. Die sog. kreisförmigen Bahnen &Ggr; und 6' sind an sich jeweils torusförmig mit einem elliptischen Querschnitt angenommen, wobei die Mittelpunkte 1 bzw. 6 ihrer kreisförmigen in Meridianebenen befindlichen Bohnochsen 10 bzw. 60 auf der Drehachse G-G des Gelenkes liegen und weisen gleiche Abstände zur Kugelebene &thgr; auf. Die Kontaktpunkte 100 bzw. 600 der Kugeln 70 mit den Bahnen &Ggr; bzw. 6' liegen auf den Belastungsebenen 1-7 bzw. 6-7 und befinden sich auf der linken Seite der Kugel ebene &THgr;.

Durch die Neigung der Bohnen &Ggr; und 6' zu der Kugelebene &thgr; bzw. durch die Lage der Kontaktpunkte 100 und 600 zerlegt sich die Übertregungskraft zwischen der jeweiligen Kugel 70 und Bohnen &Ggr; bzw. 6' in einer Umfengssowie in einer Radial- und einer Axiolkroftkomponente. Die Summe der Axiaikreftkomponemten bzw. Axiaikröfte drückt die Übertragungsteile 12 und 56 nach links und den Käfig 34 nach rechts. Dabei zentriert sich der Käfig 34 im Außenteil 12 über die Zentrierflechen 2' und 3'; des Innenteil 56 übertrögt die Axiolkroftkomponente weiter ouf die Abstützscheibe 50, weiche sich im Käfig 34 über die Zentrierflächen 5' und 4' abstützt.

Die radiale Position der Abstützscheibe 50 zum Außenteil 12 ist von den Exzentrizitäten der Zentrierflache 2' zum Außenteil 12 und der Zentherfläche 3' zu der Zentrierflache 4' des Käfigs 34 abhängig und wird somit von der Höhe und Richtung dieser Exzentrizitäten bestimmt.

Durch die Rodfolkomponente der Übertragungskräfte wird des Innen- 56 zum Außenteil 12 entlang der Kugelebene &thgr; im Sinne eines Spannsystems kraftschlüssig zentriert. Die Position des Innen-zum Außenteil ist somit hauptsächlich von den Teilungs- und Konzentrizitötsfehlern der jeweiligen Bohnen &Ggr; bzw. 6' zueinander und zu dem jeweiligen Übertragungsteil 12 bzw 56 sowie von der Ebenheit der Fensterflächen 71 abhängig.

Noch dieser Ausführung der Erfindung sind des Innenenteil 56 und die Abstützscheibe 50 zueinander radialbeweglich angeordnet, so daß sowohl das Innenentefl 56 als auch die Abstützscheibe 50 voneinander unabhängig, die durch die jeweiligen Exzentrizitäten vorbestimmten Positionen einnehmen können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, mit Ausnahme der zwischen ihren Planflächen 500 und 560 etwa befindlichen Reibkräften. Dadurch werden die Übertragungskräfte der einzelnen Kugeln 70 bei den gegebenen Teilungs- und Konzentrizitötsfehier der jeweiligen Bohnen &Ggr; bzw. 6' zueinander sowie etwaige Planabweichungen der Kugelebene 8 ausgleichend optimiert. Tritt ein Verschleiß, z.B. an höher betasteten oder an weicheren Bahnen oder Fensterflächen auf, so stellt sich die Position des Innenenteiies 56 dementsprechend ein - ebenfalls kräfteausgleichend bzw. kroftschlüssig.

Dadurch wird die Übertragungsfähigkeit des Gelenkes von der Höhe der radialen Ungenauigkeiten der verschiedenen Funktionsflöchen des Gelenkes unabhängig optimiert. Das bedeutet, daß Achsversatzwerte zwischen den Bahnen &Ggr; und der Zentnerfläche 2' des Außenteiles 12 sowie zwischen den Zentrierf lachen 3' und 4' des Käfigs 34 eis auch zwischen der Außenfläche 561 und den Bahnen 6' des Innenteiles 56 durch die allseitige radiale Beweglichkeit der Abstützscheibe 50 zum Innenenteil 56 beim gestreckten Gelenk völlig neutralisiert werden.

Die Breite der Abstützscheibe 50 kann die Entfernung des Mittelpunktes 5 der Zentherfläche 5' zu dem Mittelpunkt 6 der Bahnen 6' bestimmen. Wird die Breite der Abstützscheibe 50, beispielsweise durch Klassifizierung oder durch Distanzscheiben 50a (in Fig. 6 gestrichelt dargestellt) beim Zusammenbau des Gelenkes und noch Erfossung der axialen Ist-Maße der Funktionsflöchen festgelegt, so konn eine gewünschte relative Lage der

Kugelebene &thgr; zu den Mittelpunkten 1 bzw. 6 hergestellt werden, z.B doß die Kugelebene &thgr; den Abstond 1-6 Idealerweise halbiert. Diese Symmetrie wird jedoch vor allem durch den Verschleiß der Zentrierflächer» 273', der Zentrler- und Planflächen 5/4' und 560/500 sowie durch die plastischen Verformungen der Fensterflachen 71 durch die Kugeln 70 gestört, wobei das Außenteit 12, das Innenteil 56 sowie der Käfig 34 weiterhin von der Kugelebene &thgr; nach links wandern. Verschiebt sich das Außenteil 12, das Innenteil 56 und der Käfig 34 dadurch, bei der Hälfte der Lebensdauer jeweils zum Beispiel um die Durchschnittswerte X mm, Y mm sowie Z mm so verkleinert sich der Abstond des Mittelpunktes 1 zur Kugelebene &thgr; um (X+Z) mm, wobei der Abstand des Mittelpunktes 6 zur Kugelebene 8 sich um (Y* Z) mm vergrößert. Um die Symmetrie-Abweichung der Kugelebene &bgr; über die gesamte Lebensdauer zu minimieren, können diese Versetzwerte bei neuen Gelenken kompensiert werden. Zunächst wäre die Kugelebene &bgr;, bedingt durch die Bestimmung der axialen Loge der Fensterflächen 71, um den Betrag Z mm links vom Mittelpunkt 3/4 der Zentriert lochen 3' und 4' zu versetzen, so doß bei der Halbzeit die Übereinstimmung der Kugelebene mit den Mittelpunkten 3/4 bzw. O erreicht wird. Ferner wäre die Breite der Abstutzscheibe 50 so festzulegen, doß der Abstond 6-5 um (X⁺Z) mm kleiner als der Abstand 1-2 ist, so doß bei der Halbzeit der Lebensdauer die Abstände 0-6 bzw. 0-1, wie in Fig. 1 dargestellt, gleich werden.

Man kann aber auch nach einer gewissen Laufzeit durch die Breite einer neuen Abstützscheibe 20 oder durch entsprechende Distanzscheiben 50a (s. Fig. 6) die Mittigkeit der Kugelebene B wieder herstellen bzw. optimieren.

Die Abstützscheibe 50 ist mit Ausnehmungen 501 versehen, welche den Bohnen 6' etwo gegenüberstehen, um die Kugeln 70 bei großen Beugewinkeln, insbesondere beim Zusammenbau des Gelenkes nicht zu behindern. Um ein Verdrehen der Abstützscheibe 50, dos durch Erschütterungen bei Wechsellosten durch dos Verdrehen des Käfigs oder durch einseitige Reibmomente vorkommen kenn, ist eine Verzahnung 502 vorgesehen. Die verzahnte Bohrung 562 des Innenteiles 56 ist für den Anschluß en einer verzahnten Welle (nicht gezeigt) dargestellt. Die Verlängerung dieser verlohnten Welle greift in die Verzahnung 502 ein, jedoch mit ausreichendem Radialspiel, um die radiale Beweglichkeit der Abstützscheibe 50 zum Innenenteil 56 wirken zu lossen. Die Breite der Trennfuge 9 zwischen der Außenfläche 561 und der Zentrierfläche 4' ist hier für grobe Toleranzen so bemessen, daß diese Flächen sich beim maximalen rodioien Versatz des Innenteiles 56 zu der Abstützscheibe 50 nicht zu berühren brauchen. Diese Breite kann ober auch bei einer genaueren

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Herstellung oder geringerer Beanspruchung des Gelenkes normalen Spiel Verhältnissen, z.B. ein Tausendstel des Durchmessers entsprechen,

Bei einem Gelenk nach dem Stand der Technik wird das Innenteil mit seiner Außenfläche, welche als Zentrierfleche dient, unmittelbar in der inneren Zentrierfleche des Käfigs um den Gelenkmittelpunkt schwenkbar zentriert In Anlehnung an die Kinematik der Ausführung von Fig. 1, so wird demnach beim Stand der Technik die Abstützscheibe 50 mit dem innenteil 56 quasi einteilig ausgeführt, zumindest zum Innenteil radial unverschiebbar gehalten. Dadurch wird die radiale Position des Innen- zum Außenteil von den zwei übergelogerten Zentriersystemen überbestimmt, so daß beide Systeme gegeneinander wirkenden Zwangskräften und Lastkonzentrationen unterworfen sind.

In Fig. la wird das Gelenk nach Fig. 1 in gestreckter Lage mit einem Gelenk nach dem Stand der Technik bezüglich der Wirkung der Exzentrizitäten verglichen. Die gemeinsame Drehachse 22/33 der Zentrierflächen 2' und 3' ist um den angenommenen Betrag Vk von der gemeinsamen Drehachse 44/55 der Zentrierflächen 4' und 5' versetzt dargestellt. Vk entspricht somit dem Achsversatz der Zentrierflächen 3' uno 4' zueinander. Die Mitte'punkte 1 und 6 sind jeweils mit einem angenommenen radialen Achsversatz Va und Vj zu der Drehochse 22 und 55 festgelegt und befinden sich jeweils in einer radialen Ebene A und J. Die Mittelpunkte 1 und 6 sind ferner gleich entfernt von der Winkelhalbierenden Ebene 8h, so daß eine axiale Asymmetrie nicht gegeben ist. Die Zeichnungsebene entspricht einer Meridfanebene. In den senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden Meridianebenen 11 und 66 können sich Bahnachsen von weiteren Bahnen befinden, z.B. bei einem B-Kugel Gelenk oder durch die Rotation

Fur eine zwangsfreta Übertragung eines Drehmomentes mußten sich dte Bahnochsen Ql Itr korrespondierenden Bahnen auf einer Ebene, vorzugsweise auf der Winkelhalbierenden Ebene Bh kreuzen Durch den dargestellten Versetz der Mittelpunkte 1 und 6 kreuzen sich die in der Zeichnungeebene befindlichen Bahnachsen 10 und 60 zunächst jeweils In 7f und bilden tine •chtefe Ebene Bf, dorthin wo sich die dazugehörigen Kugeimitteipunkte 7 bzw die Kugelebene &thgr; begeben mußten. Die 90° versetzten, In den Meridtanebenen 11 bzw. 66 befindlichen Bahnochsen kreuzen steh offensichtlich nicht. Wird de· ßelennk mit Drehmoment belastet, eo nähern eich die Meridfanebenen 11 und 66 und zwingen die Drehachsen 22 und 33 sowie 44 und 55 auseinander, mit der Folge, daß die Radialspiele zwischen

den Zentrierflechen 2* und 3' sowie zwischen 4' und 5' oberhalb der Drehachse GG (s. Fig. 1) zumindest teilweise - von der Höhe der Exzentrizitäten und Spiele abhängig - aufgebraucht werden. Die Normelkräfte erhöhen sich entsprechend. Die Bahnen 1'und 6', die Fensterflächen 71 sowie die Zentrierflächen 2', 3', 4' und 5' werden sonnt radial einseitig überlastet.

Durch die Möglichkeit der radialen Verschiebung zwischen dem Innenteil 56 und der Abstützscheibe 50 bzw. zwischen den Bahnen 6' und -der Zentrierfläche 5' kann sich der Mittelpunkt 6 in der radialen Ebene J bewegen (zweidimensional) und begibt sich durch die Wirkung der Radialkräfte in 6g. Infolgedessen verschiebt sich die Meridianebene 66 in 66g, dabei werden die Versatzwerte Vj ♦ Vk ♦ Ve ausgeglichen bzw. kompensiert. Die neuen Bohnochsen 60g kreuzen sich mit den Bahnachsen 10 des Außenteils jeweils in 7g. Die Kugelebene 8 ist mit der Winkelhalbierenden Ebene Bh identisch.

In Fig. Ib wird das Gelenk nach Fig. 1 mit einem Gelenk nach dem Stand der Technik, jedoch in gebeugtem Zustond ebenfalls verglichen. Die Drehachse 55 der Zentrierfläche 5' der Abstützscheibe 50 wird um die Hälfte des Beugewinkels B/2 in Uhrzeigersinn gebeugt, die Drehachse 22 der Zentrierfleche 2' des Außenteiles 12 auch um B/2 in der Gegenrichtung. Es wird angenommen, zunächst zur Vereinfachung der Darstellung, daß die Zentrierflachen 3' und 4' des Käfigs 34 konzentrisch verlaufen. Somit wären die Drehochsen 33 und 44 der Zentrierflächen 3' und 4' identisch. Die Drehachsen 22 und 55 der Zentrierflächeen 2' und 5' kreuzen sich mit der gemeinsamen Drehachse 33/44 bei O auf der Winkelhalbierenden Ebene 8h. Der Mittelpunkt 1 und die Meridianebene 11 werden mit einem angenommenen Achsversatz Ve zu der Drehachse 22 dargestellt, der Mittelpunkt 1 liegt auf der radioien Ebene A. Der Mittelpunkt 6 und die Meridfanebene 66 werden mit einem angenommenen Achsversatz Vj zu der Drehachse 55 festgelegt, der Mittelpunkt 6 liegt auf der radialen Ebene J. Eine axiale Asymmetrie der Ebenen A und J ist nicht vorhanden. Die Winkelhalblerende Ebene 8h ist zu den Ebenen A und J auch winkelheibierend.

Ist eine radioie Verschiebung zwischen dem Mittelpunkt 6 der Bahnacheen 60 und der Drehachse 55 der Zentriert loche 5' nicht gegeben, so entsteht eine Überbestimmung im Gelenk. Die durch die versetzten Mittelpunkte 1 und 6 gezeichneten Bahnachsen 10 und 60 kreuzen sich jeweils in 7f und

bilden elfte schiefe Ebene 8f. Die Meridionebenen 11 und 66 kreuzen sich in 7m, dorthin wo sich die in diesen Meridienebenen 11 und 66 befindlichen Kugelmittelpunkte begeben sollten. Die Loge des Kreuzungspunktes 7m liegt sogar außerhalb der schiefen Ebene 6f, so daß eine mehrfoche Verzerrung der Kugelebene S und die Überlastung des Gelenkes zustande kommt.

Durch die Möglichkeit der radialen Verschiebung zwischen dem Innenteil 560 und der Zentrierfleche 5' kann sich der Mittelpunkt 6 in der radialen Ebene J verschieben (zweidimensional) und begibt sich durch die Wirkung der Radiaikräfte in 6g, wobei - dank des Spiegelbildes der Ebene A zu J sich die Mittelpunkte 1 und 6g auch gleich entfernt von der Winkelhalbierenden Ebene 8h befinden. Der Versatz Vj wird direkt in der Ebene J eusgeglichen, der Versatz Va spiegelbildlich kompensiert. Die Bahnachsen 10 und 60g kreuzen sich jeweils nunmehr in 7g, so daß die Kugelebene 8 mit der homokinetischen bzw. Winkelhalbierenden Ebene 8h identisch ist. Der versetzte Kreuzungspunkt 7n der Meridianebenen 11 und 66g liegt nunmehr auch auf der Winkelhalbierenden Ebene 8.

Es ist von geringer Bedeutung, ob die Planflache 550 des Innenteiles 56 sehr genau radial ausgeführt ist. Ein Planschlag führt zwar dazu, daß die Ebene J hin und her taumelt, mit der Folge, daß sich der Abstand des Mittelpunktes 6g zu der Kugelebene 8 verändert. Dies kann aber durch die Anordnung der Abstützscheibe 50 weltgehend korrigiert werden, wie nachstehend dargestellt.

In Fortsetzung der Fig.Ib dient dis Fig. Ic dozu, die korrigierende Wirkung der Abstützscheibe auf axiale Symmetrieabweichungen der Kugelebene &bgr; eines Gelenk nach Fig. 1 in gebeugtem Zustand zu erläutern Zum besseren Verständnis werden radiale Exzentnzitötsfehler außer acht gelassen - die Meridianebenen 11 und 66 sind mit den Drehachsen 22 und 55 der Zentrlerflächen 7 und 5' jeweils identisch. Die Drehachsen 22 und 55 kreuzen sich mit der gemeinsamen Drehachse 33/44 der Zentrierflächen 3' und 4' in O. Der Abstand der Mittelpunkte 1 vom Gelenkmittelpunkt O ist kleiner als der des Mittelpunktes 6.

Bei einem Gelenk nach dem Stand der Technik kreuzen sich die gezeichneten Bahnachsen 10 und 60 jeweils In 7f, wodurch sich eine schiefe Ebene 8f bildet, Eine Verkrampfung des Gelenkes wird dadurch hervorgerufen, ahnlich wie bei Rodi el fehlern. Bei dem Gelenk nach der vorliegenden Erfindung kann sich der Mittelpunkt 6 auf der Ebene J zweidimensional

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bewegen (hier zur Eriöuterung nur in der Zeichnungsebene) und nimmt die Position 6g ein, um einer Zwangslage auszuweichen, wobei sich die Mittelpunkte 6g und 1 ouf gleicher Höhe befinden. Die Bahnachsen IO und 60g kreuzen sich jeweils in 7g, wodurch sich eine oxiol versetzte ober roüiol verlaufende und somit Winkelhalbierende Ebene 6g bildet. Die verschobene Mehdianebene 66g kreuzt sich mit der Meridionebene 11 in 7n, allerdings ouf der Ebene Bg. Die Ebene Bg liegt im vorliegenden Foil ouf der linken Seite der Winkelhalbierenden Ebene Bh, so doß die jeweiligen Kugelmittelpunkte 7e der Kugeln 70 auf der Winkelhalbierenden Ebene 8h einen gleichen Abstond zur Ebene Bg aufweisen und mit einem Drehspiel zu den korrespondierenden Bohnen &Ggr; und 6'behaftet werden. Durch ein geringfügiges Drehmoment des Innen- 56 zum Außenteil 12 kommen alle Kugeln 70 zum Tragen.

In weiterer Fortsetzung der Fig. Ib dient die Fig. Id dazu, den zusätzlichen Einfluß einer (radialen) Exzentrizität der Zentrierflächen 3' und 4' des Käfigs 34 separat zu durchleuchten, auch wenn diese in der Praxis in engen Grenzen kostengünstig einheitbor ist. Die Drehochsen 33 und 44 sind mit einem Achsversotz Vk dargestellt. Die Drehochsen 22 und 33 kreuzen sich auf der Winkelhalbierenden Ebene 8h in 2/3, die Drehachsen 44 und 55 in 4/5. Die Abstände 1-2/3 und 6-4/5 sind gleich. Die Maridienebene 11 und 66 sind jeweils mit den Drehochsen 22 und 55 identisch.

Bei einem Gelenk nach dem Stand der Technik kreuzen sich die gezeichneten Bahnachsen 10 und 60 jeweils in 7f, wobei sich die schiefe Ebene 8f bildet, wodurch die Überbestimmung der Zentrier- und Übertragungssysteme herausgefordert wird, zumal sich die Kreuzungspunkte 7m der in den Meiidienebenen 11 bzw. 66 befindlichen Bahnachsen außerhalb der schiefen Ebene Bf befindet. Bei dem Gelenk nach der vorliegenden Erfindung kenn sich die Maridienebene 66 mit dem Mittelpunkt 6 entlang der Ebene J bewegen und die Positionen 66g und 6g einnehmen, wobei die Mittelpunkte 6g und 1 auf gleicher Höhe stehen, jedoch mit einer Abstandedifferenz zu der Winkelhalbierenden Ebene Bh von F = Vk &khgr; tan B/2 Die von den Mittelpunkten I und 6g gezeichneten Bahnechsen to und 60g kreuzen eich Jeweils in 7g, wodurch sich eine radfei verlaufende und somit Winkelhalbierende Ebene Bg bildet. Auch hier Hegen die Kreuzungspunkte 7n der In den Meiidianebenen 11 und 66g befindlichen Bahnochsen auf der Ebene Bg. Öle Ebene Bg Hegt allerdings im vorliegenden Foil um einen Betrog von F/2 rechts der Kugelebene B, so daß die Kugeln 70 mit Ihren Kugfintitte!- punkten 7e in den Bahnen 1' und 6' jeweils mit einer Vorspannung behaftet

werden. Durch ein geringfügiges Drehspiel zwischen den Bohnen &Ggr; und 6' und den Kugeln 70 kenn diese Vorspannung vermieden werden. Bei einem geringfügigen Drehmoment wird diese Vorspannung ohnehin aufgehoben.
Das in der Fig. 2 gezeigte Gleichlauffestgelenk weist im Vergleich mit dem von Fig. 1 folgende unterschiedliche bzw. anders gelagerte Merkmale auf. Hler wird das Innenteil 56 mit seiner Zentrierf loche 5' in der ZentrierftAche 4' des Kftfigs 34 um den Gelenkmtttelpunkt 0 unmittelbar schwenkbor zentriert. Der KAfIg 34 wird mit seiner Zentrierfloche 3' in der Zentrierf! ft ehe 2' der Abstützscheibe 20 um den Geienkmftteipunkt O schwenkbar geführt, wobei die Abstützscheibe 20 mit ihrer Pionfloche 200 mit der Planflfiche 120 des am Außenteil 12 angebrachten Halterings 121 in Berührung steht und zu diesem rodfolschwimmend ongeordnet ist Der HeHering 1211st om Außenteil 12 fixiert. Für die freie Beweglichkeit der Kugeln 70 ihren Bahnen &Ggr; entlang sind Ausnehmungen 201 In der Abstützscheibe 20 und 1211 im Haltering 121 vorgesehen. Die Abstützscheibe 20 und der Holt erring 121 sind gegen Verdrehen zum Außenteil 12 gesichert (nicht gezeigt).

Beim gebeugten Gelenk der vorliegenden Ausführung wird die radiale Position der Übertregungstelle 12 und 56 zueinander durch ein« Reihe von zusätzlichen Faktoren beeinflußt, im Vergleich zum Belenk in gestreckter Loge. Zunöchst bewegen sich die Kugeln 70 hin und her den Bohnen &Ggr; bzw. 6' entlang und sind dadurch unterschiedlichen Ungenauigkeiten periodisch (pro Umdrehung) unterworfen. Ferner unterschiedlich ist der radiale Abstand der jeweiligen Kugeln 70 von der jeweiligen Drehochse des Außen-12 bzw. des Innenteiles 56 sowie die örtliche Elastizität zumindest des Außenteiles 12, so doß ein Unterschied der Übertrogungskröfte der einzelnen Kugeln 70 zustonde kommt. Dorüberhinous kommt die Wirkung des Sekundörmomentes hinzu, dos um die Winkelhalbierende Achse erzeugt wird, wodurch diametral gegenüberliegende Kugeln schräg abseits der Zeichnungsebene unterschiedlich belostet werden.

Ein weiterer Foktor mit einer besonderen Wirkung ist der Verlouf der Bohnen &Ggr; und 6', weiche im vorliegenden Foil nicht vollständig kreisförmig ausgebildet sind, bzw. kreisförmige Strecken Ir bzw. 6r mit Ihren Mittelpunkten 1 bzw 6 sowie geradlinige Strecken Is bzw. 6s oufweisen. Die Neigung der Bahnstrecken Is und 6s zu der Kugelebene &bgr; im Bereich der oberen Kugel 70 bzw. om oberen Totpunkt ist größer, als die der Bahnstrecken Ir und 6r im Bereich der unteren Kugel 70 bzw. om unteren Totpunkt, so doß die Übertrogungskröfte asymmetrisch aufgeteilt werden, wodurch die Exzentrizität des Außen- zum Innenteil zusätzlich beeinflußt wird.

Die roUtöle Position der AbstOtzscheibe 20 zum lnnenteii 56 1st von den Exzentrizitäten der Zentrlerfleche 5' zum Innenteil 56 und der Zentrierfiftche 3' zu der Zentrierfläche 4' des Käfigs 34 entlang der Kugelebene &thgr; obhöngig und wird somit von der Höhe und Loge dieser Exzentrizitäten bestimmt.

Noch dieser Ausführung der Erfindung 1st dos Außenteil 12 und die Abstützscheibe 20 zueinander rodi el schwimmend ungeordnet, so doß dos Außenteil 12 ois euch die Abstützscheibe 20 voneinander unabhängig die durch die jeweiligen Exzentrizitäten vorbestimmten Positionen wait at&t nehanrt einnehmen

Die Zentriefläche 3' des Käfigs 34 hot einen allseitigen bzw. kreisförmigen Kontakt mit der Zentrierfläche 2' der Abstützscheibe 20 dadurch, doß sich die Zentrlerfläche 3' in gestreckter Lege des Gelenkes auf beiden Seiten der Zentrlerfleche 2' um den halben moximoien Beugewinkel erstreckt.

Die ausgleichende Wirkung der Abstützscheibe 20 ist grundsätzlich

vergleichbar mit der der Abstützscheibe 50 der Fig. 1. Fig. 2b soll dennoch $

die unterschiedliche Wirkung der nicht kreisförmigen Bonn verlaufe |

aufzeigen. Die Drehochse 22 der Zentrierflache 2' der Abstützscheibe 20

kreuzt sich mit der Drehochse 55 der Zentrierfläche 5' und der |

gemeinsamen Drehechse 33/44 der Zentrierf lochen 3' und 4' auf der }·

Winkelhalbierenden Ebene 8h in O. Die auf den Meridienebenen 11 und 66

liegenden Mittelpunkte 1 und 6 der Bahnstrecken Ir und 6r sind zu den

Drehachsen 22 und 55 gegensätzlich versetzt dargestellt und befinden sich

jeweils in der Radi al ebene A und J, welche zueinender, von der winkel hol bierenden Ebene Bh her gesehen, spiegelbildlich verlaufen. Von den Mittelpunkten 1 und 6 ausgehend, kreuzen sich die geraden

Bohnochsenstrecken 10s und 60s und die kreiförmigen Bahnochsenstrecken

1Or und 6Or jeweils in 7sf und 7rf. Durch die unterschiedlichen Neigungen der Behnachsenstrecken zueinender ist der Abstand des oberen

Kreuzungspunktes 7sf von der Winkelhalbierenden Ebene Bh kleiner, ois der

des unteren Kreuzungspunktes 7rf. Auch wenn sich der Mittelpunkt 7 der oberen Kugel 70 mit der Kugelebene B bis zum oberen Kreuzungspunkt 7sf gegen die Zentrierkröfte bis zur Ebene Bf hereusschwenken ließe, so wäre der untere Mittelpunkt 7u noch weit entfernt von den Achsstrecken 1Or und 6Or, d.h. daß die untere Kugel 70 noch Spiel zu den Bahnstrecken Ir und 6r hätte, so doß die im Bereich des unteren Totpunktes befindlichen Kugeln 70 sehr leicht von der Drehmomentübertragung ausgeschlossen werden können.

Dies führt zu einer weiteren aber merklichen Herabsetzung der Übertrogungsquolitöt des Gelenkes. Die Bohnochsen auf den Merfdionebenen 11 und 66 kreuzen sich in 7m, ebenfalls weit entfernt von einer angepaßten Kugelebene.

Durch die relative radiale Bewegungsfreiheit des Außenteiles 12 zu der Abstützscheibe 20 wird der Nochteil der nicht kreisförmigen Bohnen ausgleichend kompensiert, auch unter Berücksichtigung der unterschiedlichen radialen Komponenten der Übertrogungskräfte. Der Mittelpunkt 1 verschiebt sich zu Ig, die Meridienebene 11 zu 11g. Die gezeichneten Bohnachsstrecken 60s und lOsg sowie 6Or und lOra kreuzen sich nunmehr jeweils in 7sg und 7rg und liegen ouf der Winkelhalbierenden Ebene Bh. Die 90° dazu versetzten Bohnochsen, welche in den fieridionebenen 11g und 66 liegen, kreuzen sich in 7n, ebenfalls ouf der winkel hol bierenden Ebene Bh.

Zusammengefaßt, werden die negativen Einflüsse der radialen und/oder oxidiert Fehler durch ein on sich recht einfaches Teil weitgehendst behoben, unabhängig davon, ob es sich um Fertigungstoleronzen oder Verschleiß handelt, oder um Wirkungen von asymmetrischen Belastungen durch Bahnveriöuf e, Elostizitöten oder gor Sekundärmomente.

Die dadurch erziel boren Leistungsvorteile sind erheblich und können in der proktischen Anwendung unterschiedlich ousgenützt werden. Zunächst sind weitgehend größere Toleranzen einsetzbar und somit die Reduzierung der Herstellkosten möglich. In Anlehnung on Fig. 2 gilt dies insbesondere für die Kexzentrizität der Bahnen &Ggr; zu der Innenfläche 121 des Außenteiles 12 - wobei die Innenfläche 121 keine genaue Bearbeitung erfahren braucht sowie der Bohnen 6' zu der Zentrierfläche 5' des Innenteiles 56. Bei den Gelenken noch dem Stand der Technik müssen diese Flächen mit einer sehr hohen Genauigkeit hergestellt bzw. in der Regel geschliffen werden, wobei das Schleifen zusätzliche geschliffene Bezugsflächen erforderlich macht.

Ferner ist eine Verbesserung der Übertragungskapazität in Bezug ouf dos statische Drehmoment und die Gebrouchsdouer oder eine relevante Erhöhung des Beugewinkels in Dauerbetrieb möglich. Durch die Entkrampfung der Übertragung ist eine spürbare Verminderung des Mittelwertes, vor allem auch der Streubreite der Erwärmung gegeben, wodurch einfachere Schmiermittel und Faltenbalge verwendet werden können. Durch die geringe Wärmeentwicklung können die Gelenke auch problemloser in anderen Aggregaten eingebaut werden, z.B. in Kraftfahrzeug-Radlagem.

Desweiteren, durch die genauere Steuerung, verbessert sich die Funktionstüchtigkeit und die Laufruhe des Gelenkes erheblich, so &ß ein erhöhter Fahrkomfort erzielt wird; und nicht zuletzt wird der Einsatz von Bahnen mit nichtkreisförmigen Strecken, wodurch u.a. die Erhöhung des maximalen Beugewinkels ermöglicht wird, ohne nennenswerte negative Wirkung auf die Gelenkleistung geboten.

Flg. 3 zeigt ein weitere Geienkousführung noch der Erfindung, weiche 1p Anlehnung on Fig. 1 folgende besonderen Merkmale aufweist. Hier wird dos Innenteii 56 mit seiner Zentri «rf loche 5' in der Zentrierfläche 4' des Käfigs 34 um den Gelenkmittelpunkt O unmittelbar schwenkbor geholten. Dos Außenteil 12 wird mit seiner Zentrierf loche 2' über die Zentrierf loche 3' der Abstützscheibe 30 um den Gelenkmittelpunkt O schwenkbar geführt, wobei die Abstützscheibe 30 mit ihrer Plonflöche 300 mit der Pionflöche 340 des Köfigs 34 in Berührung steht und zu diesem rodiolbeweglich ausgebildet ist.

Noch dieser Ausführung der Erfindung ist der Käfig 34 und die Abstützscheibe 30 zueinander radialschwimmend angeordnet, so daß ein Achsversatz der Außenfläche 341 zu der inneren Zentrierfleche 4' des Käfigs 34 ausgeglichen wird. In gestreckter Lage ties Gelenkes werden olle Versatzwerte ausgeglichen bzw. voll kompensiert. In bebeugtem Zustand werden die Achsversatzwerte zwischen den Bahnen &Ggr; und der Zentrierfläche 2' des Außenteiles sowie zwischen den Bahnen 6' und der Zentrierfläche 5' des Innenteiles 56 vektorieil in Richtung der Planflächen 300/340 bzw. in Richtung der Kugelene B kompensiert. Die Kugelebepe B bleibt dabei winkeihoibierend.

Dieses wird in Fig. 3o bezogen ouf dos Gelenk in Fig. 3 dargestellt. Die Drehachsen 33 und 44 der Zentrierflächen 3' *er Abstützscheibe 30 und 4' des Käfigs 34 sind um den angenommenen Betrag ihrer Exzentrizität Vk voneinander entfernt. Die Drehochsen 22 und 33 der Zentrierflächen 2' und 3' kreuzen sich in 2/3 ouf der Winkelhalblerenden Ebene 8h, die Drehachsen 44 und 55 (dicker dargestellt) der Zentrierf lochen 4' und 5' kreuzen sich in 4/5 auf der Winkelhalbierenden Ebene Bh ebenfalls.

Die Mittelpunkte 1 und 6 der Bahnen &Ggr; und 6' befinden sich jeweils stif der Radialebene A und J. Die radiale Verschiebung zwischen der Abstützscheibe 30 und dem Käfig 34 bewirkt, daß sich der Mittelpunkt 1 gemeinsam mit

den Drehachsen 22 und 33 in Richtung der Planflächen 300/340 bzw. in der radialen Ebene K (zweidimensional) versetzt und die Position Ig einnimmt. \

Die Mittelpunkte Ig und 6 lögen in etwa auf gleicher Höhe. Dabei wird der Versatz Vk ausgeglichen, die Versatzwerte Va und Vj werden vektoriell bzw. in Richtung der Ebene K kompensiert. In ähnlicher Weise wie bei der Fig. Id geschildert, kommt auch hier eine Offset-Differenz F = (Oa - Oj) zustande, die etwa (Va + Vj) &khgr; sin B/2 entspricht und welche eine axiale Verschiebung der Kugelebene um F/2 verursacht.

Ei«) besonderer Vorteil des Gelenkes der Fig. 3 ist die Tatsache, daß die Abstützscheibe 30 keine Ausnehmungen und somit keine Einrichtung zur Begrenzung ihrer Verdrehung braucht, und zwar unabhängig von der Höhe dfcs Beugewinkels.

Fig. 4 zeigt ein weitere Gelenkousführung, welche in Anlehnung an Fig. 1 folgende Unterschiede aufweist. Hier wird das Innenteil 56 mit seiner Zentrierilöche 5' in der Zentnerfleche 4' der Abstützscheibe 40 um den Gelenkmittelpunkt 0 schwenkbar geführt, wobei die Abstützscheibe 40 mit ihrer Plenflache 400 mit einer am Käfig 34 angebrachten Planfläche 349 in Berührung steht und zu diesem radialschwimmend angeordnet ist. Die weitere Funktionsbeschreibung und die besonderen Vorteile dieser Ausführung sind mit denen der Ausführung der Flg. 3 prinzipiell vergleichbar.

Fig. 5 zeigt eine Abstutzscheibe 50 mit Ausnehmungen 501 sowie Stegen 510. Die konvexe Zentiierflache 5' 1st kugelförmig ausgebildet. Um ein Verdrehen der Abstutzscheibe 50 zu dem korrespondierenden Innenteil (nicht gezeigt) formschlüssig zu verhindern, sind zwei tiefer gesetzte Zähne 506 mit Jeweils zwei Antchiogflächen 503 und 504 vorgesehen. Die Anschläge wirken mit entsprechenden em Innenteil befindlichen Gegenenechägen (Nuten) mit einen· allseitigen Spiel, demit die Abst-tzscheibe 50 trotz der Drehenschläge radielschwfmmend bzw. redtolDewegiich bleibt. Eine Distenzscheibe mit einer ähnlichen Kontur wie die Abetütrschtibe 50 und aus einem geeigneten Moteriol kann zwischen den Plenflächen 500/560 (Flg. 1) eingefügt werden

Flg. 6 zeigt eine Abstutzschefbe 50 mit Ihrer Plenfläche 500, bei der die Zentrlerflache 5' eine Schmiegung zu der korrespondierenden

Zentnerfläche 4' (gestrichelt dargestellt) aufweist, und zwar im Lengsund im Querschnitt. Die Zentnerfläche 5' besteht aus mehreren Zentrierteilflächen 5k (eine pro Steg 510), weiche jeweils kugelförmig ausgebildet sind, mit einem kleineren Radius Rk als der Radius Rz der Zentrierfläche 4*, so daß quasi mehrere Punktberührungen der Zentnerfläche 4' mit den Zentherteilflächen 5k zustande kommen. Das Durchgangsloch 505 wirkt mit einem kleineren am Innenteil 56 eingelassenen Stift (nicht gezeigt) zur Begrenzung der Verdrehung der Abstützscheibe zum Innenteil.

Die Abstützscheibe 50 kann aus verschiedenen Materialien, wie Gleitlegernverkstoffe oder mit solchen beschichtet oder imprägniert werden. Eine Distanzscheibe 50a (gestrichelt dargestellt) kann auch zwischen der Planfläche 500 und 560 des innenteiis eingesetzt werden. Zwischen den Planflächen 500 und 560 (des Innenteiles) kann man ferner in entsprechenden Taschen Kugeln vorsehen, um eine reibungsarme Planwälzführung herzustellen. Beidseitig ausgeführte Taschen können dozu dienen, das Verdrehen der Abstützscheibe 50 zum Innenteil 56 zu verhindern.

Die Ausführung von Gelenken mit zwei Abstützscheiben, z.B im Sinne der Figuren 1 und 2; oderi und 3; oder 2 und 4 ist an sich möglich, jedoch mit einem etwas erhöhten Aufwand. Die radiale Position des Käfigs beim gestreckten Gelenk ist formschlüssig unbestimmt.

Die Lehre dieser Erfindung ist anhand von Gieichiauffestgeienken mit in Meridienebenen befindlichen Bahnen erläutert worden. Gelenke mit nicht In Meridianebenen befindlichen Bahnen, z.B. mit spiralverlaufenden Bahnen können jedoch In Ähnlicher Welse optimiert werden, wobei eine Abstützscheibe für eine Drehmomentrichtung wirksam ist.

Claims (1)

1. PATENTANWALT FasanenstiaBe 7

   0-7920 Heidenheim

   DIPL.-ING. WERNER LORENZ

   Anmelder

   Sobhg Labib Girguis
   MagdoKenenstr. 19
   521OTroisdorf 14

   29.06.1987 - hf Akte: GI 1729

   Ansprüche

   ßieichlouffsstgelenk mit zwei Übertragungsteilen bestehend aus einem hohlen Außenteil, in dessen Innenfläche Bohnen angebracht sind und einem im Außenteil befindlichen Innenteil, an dessen Außenfläche korrespondierende Bahnen vorgesehen sind, Kugeln welche jeweils in einer Bahn des Außen- und des Innenteils zur Drehmomentübertragung aufgenommen sind, deren Kontaktpunkte zu den Bahnen der Übertragungstelle zumindest in einer Drehmomentrichtung und in der gestreckten Lage des Gelenkes auf einer Seite der Kugelebene liegen, einem in dem Raum zwischen den Übertragungsteilen befindlichen Käfig, welcher durch Fenster die Mittelpunkte der Kugeln in einer Kugelebene hält und welcher zum Außen- und zum Innenteil Ober jeweils ein Zentrierflächenpaar um einen Gelenkmittelpunkt zentriert ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zentrierflächen (2'. 3', 4', 5') einer Abstützscheibe (50,20,30,40) zugeordnet ist, auf der das Innenteil (56), das Außenteil (12) oder der Käfig (34) radialbeweglich abgestutzt ist.

   2. Gleichlauffestgelenk noch Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (50) zwischen der inneren Zentrierfleche (4') des Käfigs (34) und der auf der einen Seite der Kugelebene (&THgr;) befindlichen Plenfläche (560) des innenteils (56) eingefügt ist.

   3. Gleichlauffestgelenk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (20) zwischen der äußeren Zentnerfläche (3') des Käfigs (34) und einer auf der anderen Seite der Kugelebene (&THgr;) dem Außenteil (12) zugeordneten Planfläche (120) eingefügt ist.

   4. Gleichlauf festgelenk mch Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (30) zwischen der inneren Zentnerfläche (2') des Außenteils (12) und der auf der anderen Seite der Kugelebene (&sgr;) befindlichen Planfleche (340) des Käfigs (34) eingefügt ist.

   5. Gleichlauf festgelenk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (40) zwischen der äußeren Zentrierfläche (5') des innenteils (56) und einer auf der einen Seite der Kugelebene (8) dem Käfig (34) zugeordneten Plenfläche (349) eingefügt ist.

   6. Gleichlauf festgelenk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennfuge (9) zwischen den in Berührung mit der Abstutzscheibe (50, 20,30, 40) stehenden Gelenkteilen (56,34,12) vorgesehen ist.

   7. Gieichlouffestgelenk noch Anspruch 6,

   dodurch gekennzeichnet, daß die Mindestbreite dor Trennfuge (9) in etwa dem maximal zu erwartenden radialen Versatz zwischen den der Trennfuge bildenden Teilen entspricht.

   6. G1e*chlouffestge1enk noch Anspruch 2 bzw. 3,

   dodurch gekennzeichnet, daß die Abetutzschef bo (SO bzw. 20) Ausnehmungen (501 bzw. 201) oufweist, welche den jeweiligen Bahnen (6' bzw. &Ggr;) dee Innen- te·», dee Außenteiles (56 bzw, 12) gegenüber stehen, und deß vorzugsweise formechiQesige DrehonscMöge (502, 503,504, 505) zwischen der Abstutzscheihe (30, 20) und dem Innen- bzw Außenieil (56 bzw. 12) vorgesehen sind.

   *^ * S t i -

   Gleichlauf festgeienk noch Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierfläche (5', 2', 3', 4') der Abetötzscheibe (50, 20, 30,40) mit der korrespondierenden Zentrierfiftche (4', 3', 2', 5') eine Schmiegung In Längs- und/oder in Querrichtung aufweist.

   10. Gleichlauf festgelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (50, 20, 30, 40) mit einer rost- bzw. reibungsreduzierenden Beschichtung versehen 1st.

   11. Gleichlauf festgelenk nach Anspruch t,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützscheibe (50, 20, 30, 40) aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften besteht.

   12. Gleichlauffestgelenk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, 6eß sich die mit der Abstützscheibe (50, 20, 30, 40) korrespondierende Zentrierflöche (4', 3', 2', 5) auf beiden Seiten ihrer Berührungsstelle mit der Abstützscheibe (50, 20, 30, 40) um ein Bogenmoß von etwa der Hälfte des maximalen Beugewinkels des Gelenkes (B) erstreckt.

   13. Gleichlauf festgelenk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellage der Kugelebene (8) zu den Bahnen (&Ggr; bzw. 6') des Außen- bzw. des Innenteils (12 bzw. 56) bei der Halbzeit der Gebrauchsdouer des Gelenkes dadurch herstellbar ist, daß beim neuen Gelenk die Kugelebene (8) auf der einen Seite des Gelenkmittelpunktes (0) um den Betrag der Holbzeitbrinellierung der Fensterflächen (71) liegt und/oder daß der Abstand des Mittelpunktes (t bzw. 6) der Bahnen (&Ggr; bzw. 6') des Außen- bzw. Innenteils (12 bzw. 56) zum Gelenkmittelpunkt (O) um einen Betrag vergrößerbar bzw verkleinerbar ist, der dem axialen Versatz durch den Halbzeitverschleiß der zwischen dem Außen- bzw. Innenteil (12 bzw. 56) und dem Käfig (34) befindlichen Zentrier- und Planflechen (2', 3', 4', 5' und 500/560, 200/120, 300/340, 400/349) entspricht.

   14. Gleichlauffestgelenk noch einem der Ansprüche 2 bis 5,
   dodurch gekennzeichnet, doß zwischen der Abstützscheibe (50, 20, 30, 40) und der korrespondierenden Pionfläche ( 560, 120, 340, 349) mindestens eine vorzugsweise rodi öl schwimmend engeordnete Distonzscheibe (5Oo) eingefügt ist.

   15. Gleichlauffestgeienk mit zwei Übertrogungsteiien bestehend ous einem hohlen Außenteil, In dessen Innenfläche Bohnen angebracht sind und einem im Außenteil befindlichen Innenteil, on dessen Außenfläche korrespondierende Bohnen vorgesehen sind, Kugeln welche jeweils In einer Bahn des Außen- und des Innenteils zur Drehmomentübertragung aufgenommen sind, deren Kontaktpunkte zu den Bohnen der Übertrogungsteile zumindest in einer Drehmomentrichtung und in der gestreckten Loge des Gelenkes auf einer Seite der Kugelebene liegen, einem in dem Raum zwischen den Übertragungsteilen befindlichen Käfig, welcher durch Fenster die Mittelpunkte der Kugeln in einer Kugelebene hält und welcher zum Außen- und zum Innenteil über jeweils ein Zentrierflächenpaar um einen Gelenkmittelpunkt zentriert ist, wobei eine der Zentriert lochen einer Abstützscheibe zugeordnet ist, welche zum Außen-, Innenteil oder Käfig radialbeweglich angeordnet ist,

   dodurch gekennzeichnet, daß die Bahnochsen (10 bzw. 60) des Außen- bzw. des Innenteils (12 bzw. 56) zumindest teilweise ous Strecken (10s, 60s) ousgebildet sind, deren Krümmungsmittel punkte abseits der Drehochse (22 bzw. 55) des Außen- bzw. Innenteils (12 bzw. 56) liegen.

   16. Gieichlouffestgelenk noch Anspruch 15,

   dodurch gekennzeichnet, daß die Bohnen (&Ggr; bzw. 6') des Außen- bzw. des Innenteils (12 bzw. 56) hinterschnittfrei ausgebildet sind.

   17. Gleichlauffestgelenk noch 1 oder 15, wobei die Abstützscheibe zum Außenteil rodiolbeweglich angeordnet ist,

   dadurch gekennzeichnet, doß die Innenfläche (125) des Außenteils (12) in Richtung der Abstützscheibe (20) hinterschnittfrei verlauft.