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Patent Searching and Data


Title:
FIXED BALLJOINT WITH TURNED TRACK CROSS-SECTIONS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/028896
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a homocinetic joint in the form of a fixed joint with the following features: a joint outer section (12), with a longitudinal axis and a connection side and an opening side, axially opposed to each other and the outer ball track (221, 222); a joint inner section (13), with a longitudinal axis and connection means for a shaft, facing the opening side of the joint outer section (12) and the inner ball track (231, 232); the outer ball tracks and the inner ball tracks form track pairs (221, 231; 222, 232) together; the track pairs each house a torque-transmitting ball (141, 142); each two adjacent track pairs have outer ball tracks (221, 222), the midlines of which lie on planes (E1, E2), essentially parallel to each other and inner ball tracks (231, 232), the midlines of which lie on planes (E1', E2'), essentially parallel to each other; an annular ball cage (16) sits between the joint outer section (12) and the joint inner section (13) and comprises ball windows (17), distributed around the circumference, each housing the torque-transmitting balls (141,142) of two adjacent track pairs (221, 231; 222, 232); the mid-points (K1, K2) of the balls (141, 142) are retained in the joint mid-plane by the ball cage (16) for a straight joint and run on the bisecting plane between the longitudinal axes on joint deflection; the track cross-section for the outer ball tracks (221, 222) and the inner ball tracks (231, 232) for the corresponding track pair are symmetrical about the symmetry axes (ES1 ES2,), forming the same, opposed angle with the planes (E1, E2, E1', E2') and each having a common point.

Inventors:
SCHWAERZLER PETER (DE)
HARNISCHFEGER HEIKO (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/006090
Publication Date:
March 31, 2005
Filing Date:
June 05, 2004
Export Citation:
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Assignee:
GKN DRIVELINE DEUTSCHLAND GMBH (DE)
SCHWAERZLER PETER (DE)
HARNISCHFEGER HEIKO (DE)
International Classes:
F16D3/2233; F16D3/2237; F16D3/224; (IPC1-7): F16D3/224
Foreign References:
US5685777A1997-11-11
DE10033491A12002-01-31
GB810289A1959-03-11
Attorney, Agent or Firm:
Neumann, Ernst D. (Brandstrasse 10, Siegburg, DE)
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Claims:
Kugelfestgelenk mit gedrehten Bahnquerschnitten Patentansprüche
1. Gleichlaufgelenk in Form eines Festgelenkes mit den Merkmalen : ein Gelenkaußenteil (12), das eine Längsachse L12 und axial zueinander ent gegengesetzt liegend eine Anschlußseite und eine Öffnungsseite hat und das äußere Kugelbahnen (221, 222) aufweist, ein Gelenkinnenteil (13), das eine Längsachse L13 und Anschlußmittel für eine zur Öffnungsseite des Gelenkaußenteils (12) weisende Welle hat und das inne re Kugelbahnen (231, 232) aufweist, die äußeren Kugelbahnen und die inneren Kugelbahnen bilden Bahnpaare (221, 231 ; 222, 232) miteinander, die Bahnpaare nehmen jeweils eine drehmomentübertragende Kugel (141, 142) auf, jeweils zwei benachbarte Bahnpaare haben äußere Kugelbahnen (221, 222), deren Mittellinien in zueinander im wesentlichen parallelen Ebenen (E1, E2) liegen, und innere Kugelbahnen (231, 232), deren Mittellinien in zueinander im wesentlichen parallelen Ebenen (E1', E2') liegen, ein ringförmiger Kugelkäfig (16) sitzt zwischen Gelenkaußenteil (12) und Ge lenkinnenteil (13) und weist umfangsverteilte Käfigfenster (17) auf, die jeweils die drehmomentübertragenden Kugeln (141, 142) zweier benachbarter Bahn paare (221, 231 ; 222,232) aufnehmen, die Mittelpunkte Kl, K2 der Kugeln (141, 142) werden beim gestreckten Gelenk vom Kugelkäfig (16) in der Gelenkmittelebene EM gehalten und be » Gelenk beugung auf die winkelhalbierende Ebene zwischen den Längsachsen L12, L13 geführt, die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen (221, 222) und der inneren Ku gelbahnen (231, 232) eines jeden Bahnpaares sind symmetrisch zu Symme trieachsen (ES1, ES2), die mit den Ebenen (E1, E2, E1', E2') gleich große ent gegengesetzt angetragene Winkel (pi, (P2 bilden und jeweils einen gemeinsa men Punkt (M, M') haben.
2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen (221, 222) und der inneren Kugelbahnen (231, 232) eines jeden Bahnpaares jeweils symmetrisch zu Radi alstrahlen (RS1, RS2) von den Längsachsen (L12, L13) durch die Kugelmitten K1, K2 der drehmomentübertragenden Kugeln (141, 142) des Bahnpaares sind.
3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen (221, 222) und der inneren Kugelbahnen (231, 232) eines jeden Bahnpaares jeweils symmetrisch zu in der Querschnittsebene liegenden Geraden (PS, PS2) sind, die parallel zu Radial strahlen (RS1, RS2) von den Längsachsen L12, L13 durch die Kugelmitten K1, K2 der drehmomentübertragenden Kugeln (141, 142) des Bahnpaares sind und die sich jeweils in einem gemeinsamen Punkt M'mit Abstand zu den Längs achsen L12, L13 schneiden.
4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel (pi, (P2 im Bereich von 0,8... 1,3 (po liegen, wobei 2 (po der Mittel punktswinkel bei gestrecktem Gelenk zwischen Radialstrahlen (RS1, RS2) von den Längsachsen L12, L13 durch die Kugelmitten K1, K2 der Kugeln (14n, 142) zweier benachbarter Bahnpaare (221, 231 ; 222, 232) ist.
5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnmittellinien (M22) der äußeren Kugelbahnen (221, 222) und die Bahnmittellinien (M23) der inneren Kugelbahnen (231, 232) in Ebenen (E1, E2) liegen, die zueinander parallel und parallel zu den Längsachsen (L12, L13) des Gelenks sind und durch die Kugelmitten der Kugeln (141, 142) zweier benach barter Bahnpaare (221, 231 ; 222, 232) verlaufen.
6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnmittellinien (M22) der äußeren Kugelbahnen (221, 222) in ersten Ebenen (E1, E2) und die Mittellinien (M23) der inneren Kugelbahnen (231, 232) in zweiten Ebenen (E1', E2') verlaufen, die jeweils zueinander parallel sind und durch die Kugelmitten der Kugeln (141, 142) zweier benachbarter Bahnpaare (221, 231 ; 222,232) verlaufen und die jeweils vom Gelenkmittelpunkt (M) glei chen senkrechten Abstand haben, wobei sie mit den Längsachsen (L12, L13) gleich große entgegengesetzt gerichtete Kreuzungswinkel (yo, yo') bilden.
7. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungswinkel (yo, Yo') so gewählt sind, daß die räumlichen Steuer winkel (eo, Eo') der Kugelbahnen an den Kugeln (141, 142) bei rechtsdrehender Belastung und bei linksdrehender Belastung gleich groß sind.
8. Gelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Mittelpunktswinkel 2 (po zwischen den Radialstrahlen (RS1, RS2) durch die Kugelmitten K1, K2 der Kugeln (141, 142) zweier benachbarter Bahn paare (221, 231 ; 222, 232) sich der Kreuzungswinkel yo nach der Gleichung yo =. tan (po errechnet, damit die räumlichen Steuerwinkel bei rechtsdrehender Belastung und linksdrehender Belastung am Gelenk gleich groß sind.
9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungswinkel (al, a2) zwischen den Tangenten an die Grundlinien zweier benachbarter Bahnpaare (221, 222 ; 231, 232) sich bei gestrecktem Ge lenk in der Gelenkmittelebene EM jeweils in die gleiche Richtung, insbesonde re zur Anschlußseite des Gelenkaußenteils hin, öffnen. (Twinballgelenk).
10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungswinkel (a1, a2) zwischen den Tangenten an die Bahngrundli nien in der Gelenkmittelebene (EM) zweier benachbarter Bahnpaare (221, 231, 222,232) sich bei gestrecktem Gelenk in der Gelenkmittelebene EM in entge gengesetzter Richtung öffnen. (Gegenbahngelenk).
11. Gelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kugeln (141, 142) zweier benachbarter Bahnpaare (221, 231, 222, 232) bei gestrecktem Gelenk auf verschiedenen Rollkreisradien (PCR) befin den.
12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen (22) und der inneren Ku gelbahnen (23) durch Parabeloder Ellipsenabschnitte oder durch Spitzbögen (gotische Bögen) gebildet werden, die jeweils mit den Kugeln in zwei Punkten Kontakt erzeugen.
13. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen (22) und der inneren Ku gelbahnen (23) durch Kreisabschnitte gebildet werden, deren Krümmungsmit telpunkte mit Abstand zueinander auf dem jeweiligen Radialstrahl (RS1, RS2) bzw. der jeweiligen dazu parallelen Geraden (PS1, PS2) liegen und deren Krümmungsradius größer als der Kugelradius ist und die mit den Kugeln (141, 142) jeweils Kontakt in einem Punkt erzeugen.
Description:
Kugelfestgelenk mit gedrehten Bahnquerschnitten Beschreibung Die Erfindung betrifft Gleichlaufgelenke in Form von Festgelenken mit den Merkma- len : ein Gelenkaußenteil, das eine Längsachse L12 und axial zueinander entgegenge- setzt liegend eine Anschlußseite und eine Öffnungsseite hat und das äußere Kugel- bahnen aufweist, ein Gelenkinnenteil, das eine Längsachse L13 und Anschlußmittel für eine zur Öff- nungsseite des Gelenkaußenteils weisende Welle hat und das innere Kugelbahnen aufweist, die äußeren Kugelbahnen und die inneren Kugelbahnen bilden Bahnpaare miteinan- der, die Bahnpaare nehmen jeweils eine drehmomentübertragende Kugel auf, jeweils zwei benachbarte Bahnpaare haben äußere Kugelbahnen, deren Mittellinien in zueinander im wesentlichen parallelen Ebenen E1, E2 liegen, und innere Kugel- bahnen deren Mittellinien in zueinander im wesentlichen parallelen Ebenen E1', E2' liegen, ein ringförmiger Kugelkäfig sitzt zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil und weist umfangsverteilte Käfigfenster auf, die jeweils die drehmomentübertragenden Kugeln zweier benachbarter Bahnpaare aufnehmen, die Mittelpunkte Kl, K2 der Kugeln werden vom Kugelkäfig beim gestreckten Gelenk in der Gelenkmittelebene EM gehalten und bei Gelenkbeugung auf die winkelhalbie- rende Ebene zwischen den Längsachsen L12, L13 geführt.

Gelenke dieser Art sind beispielsweise aus der DE 44 40 295 C1 bekannt. Bei diesen Gelenken kann Drehmoment jeweils nur von der Hälfte der Kugeln in jeder Drehmo- mentrichtung übertragen werden.

Gelenke ähnlicher Art sind weiterhin aus der DE 100 33 491 A1 bekannt. Hierbei sind die äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen im Querschnitt durch Kreisbö- gen definiert, wobei die jeweilige Symmetrieachse der Kugelbahnquerschnitte in den Ebenen liegt, die die Bahnmittellinien enthalten. Dies führt unter Drehmoment ab- hängig von der Drehmomentrichtung zu ungünstigen Belastungsverhältnissen an den Bahnkanten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gelenke der genannten Art vorzuschlagen, die unter Drehmomentbelastung möglichst günstige Belastungsver- hältnisse unabhängig von der Drehmomentübertragungsrichtung aufweisen.

Die Lösung hierfür liegt in Gelenken der genannten Art, bei denen die Bahnquer- schnitte der äußeren Kugelbahnen und der inneren Kugelbahnen eines jeden Bahn- paares symmetrisch zu Symmetrieachsen ES1, ES2, die mit Ebenen E1, E2, E1', E2' gleich große entgegengesetzt angetragene Winkel (pi, (p2 bilden und jeweils einen gemeinsamen Punkt M, M'haben. Hierbei ist vorgesehen, daß die Winkel (P1, (p2 im Bereich von 0,8... 1,3 (po liegen, wobei 2 (po der Mittelpunktswinkel beim gestreckten Gelenk zwischen Radialstrahlen RS1, RS2 durch die Kugelmitten K1, K2 der Kugeln zweier benachbarter Bahnpaare ist. Die Bedeutung dieser Angabe läßt sich wie folgt näher erklären. Wenn (pi, (p2 gleich (po sind, ergibt es sich, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen und der inneren Kugelbahnen eines jeden Bahnpaares jeweils symmetrisch zu Radialstrahlen RS1, RS2 von den Längsachsen durch die Kugelmitten K1, K2 der drehmomentübertragenden Kugeln des Bahnpaares sind ; wenn (pi, (p2 ungleich (po sind, ergibt es sich, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen und der inneren Kugelbahnen eines jeden Bahnpaares jeweils symme- trisch zu in der Querschnittsebene liegenden Geraden PS1, PS2 sind, die parallel zu den Radialstrahlen RS1, RS2 sind und die sich jeweils in einem gemeinsamen Punkt M'mit Abstand zu den Längsachsen L12, L13 schneiden.

Hiermit wird bei Festgelenken, deren Kugeln in paarweise in im wesentlichen paralle- len Ebenen E1, E2, E1', E2'verlaufenden Kugelbahnen geführt werden, wobei zur Erhöhung der Drehmomentbelastbarkeit jeweils zwei Kugeln in einem Käfigfenster aufgenommen werden, eine verbesserte Krafteinleitung in die Kugelbahnen sicher- gestellt, die unabhängig von der Drehmomentrichtung im wesentlichen gleiche Ver- hältnisse garantiert. Dies ist durch die symmetrische Ausgestaltung der Bahnquer- schnitte jedes Bahnpaares relativ zu den Radialstrahlen RS1, RS2 von der Längs- achse L12, L13 durch die Kugelmitten K1, K2 bzw. relativ zu solchen Radialstrahlen parallelen Geraden PS1, PS2 sichergestellt. Hierbei sind geringe Abweichungen von der strengen Symmetrie im Verhältnis zu den einzelnen Radialstrahlen RS1, RS2 zulässig und gegebenenfalls vorteilhaft, insbesondere dann, wenn die Kugelbahnen mit Werkzeugen gefertigt werden, deren Bewegungsablauf auf definierten Ebenen verlaufen soll, wobei die Werkzeugachsen bevorzugt in sich parallel gehalten wer- den.

Nach einer ersten grundlegenden Ausgestaltungsform ist vorgesehen, daß die Bahnmittellinien M22 der äußeren Kugelbahnen und die Bahnmittellinien M23 der inneren Kugelbahnen in Ebenen E1, E2 liegen, die zueinander parallel und parallel zu den Längsachsen L12, L13 des Gelenks und durch die Kugelmitten der Kugeln zweier benachbarter Bahnpaare verlaufen.

Hierbei wird vorgeschlagen, daß das Gelenk als Twinballgelenk ausgeführt ist, wobei die Öffnungswinkel al, a2 zwischen den Tangenten an die Grundlinien zweier be- nachbarter Bahnpaare sich bei gestrecktem Gelenk in der Gelenkmittelebene EM jeweils in die gleiche Richtung, insbesondere zur Anschlußseite des Gelenkaußen- teils hin, öffnen.

Nach einer zweiten grundlegenden Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß das Gelenk als Gegenbahngelenk ausgeführt ist, wobei die Öffnungswinkel al, a2 zwi- schen den Tangenten an die Bahngrundlinien in der Gelenkmittelebene EM zweier benachbarter Bahnpaare sich bei gestrecktem Gelenk in der Gelenkmittelebene EM in entgegengesetzter Richtung öffnen. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen, daß sich die Kugeln zweier benachbarter Bahnpaare bei gestrecktem Gelenk auf verschiedenen Rottkreisradien PCR befinden.

Nach einer hierzu alternativen weiteren grundlegenden Ausgestaltungsform ist vor- gesehen, daß die Bahnmittellinien l\JI221, M222 der äußeren Kugelbahnen in ersten Ebenen E1, E2 verlaufen, die jeweils zueinander parallel und durch die Kugelmitten der Kugeln zweier benachbarter Bahnpaare verlaufen und die vom Gelenkmittelpunkt M gleichen senkrechten Abstand haben, wobei sie mit Parallelen zu den Längsach- sen L12, L13 Kreuzungswinkel yo bilden, und daß die Bahnmittellinien M231, M232 der inneren Kugelbahnen in zweiten Ebenen E1', E2'verlaufen, die jeweils zueinan- der parallel und durch die Kugelmitten der Kugeln zweier benachbarter Bahnpaare verlaufen und die vom Gelenkmittelpunkt M gleichen senkrechten Abstand haben, wobei sie mit Parallelen zu den Längsachsen L12, L13 Kreuzungswinkel yo'bilden.

Die Winkel yo und yo'sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet, so daß sich ein Kreuzungswinkel yo + Yo'zwischen den Ebenen E1, E2 der äußeren Bahnen und den Ebenen E1', E2'der inneren Bahnen ergibt.

Im Gegensatz zu der eingangs genannten Ausgestaltungsform, bei der sich die räumlichen Steuerwinkel an den Kugeln abhängig von der Richtung der Drehmo- menteinleitung geringfügig verändert, ist es mit der vorstehenden Ausgestaltungs- form möglich, die Abhängigkeit der räumlichen Steuerwinkel £o, £o'an den Kugeln von der Drehmomentübertragungsrichtung auszugleichen. Hierfür wird insbesondere vorgesehen, daß die Kreuzungswinkel yo, Yo'so gewählt sind, daß die räumlichen Steuerwinkel der Kugelbahnen an den Kugeln bei rechtsdrehendem Drehmoment Kro und bei linksdrehendem Drehmoment Ko gleich groß sind.

Hierbei ist weiterhin vorgesehen, daß bei einem Mittelpunktswinkel 2 (po zwischen den Radialstrahlen RS1, RS2 durch die Kugelmitten der Kugeln zweier benachbarter Bahnpaare sich der Kreuzungswinkel yo nach der Gleichung yo= Eo'tan (po errechnet, damit die räumlichen Steuerwinkel bei rechtsdrehendem Drehmoment und linksdre- hendem Drehmoment am Gelenk gleich groß sind.

Wenn die Bahnmittellinien in den achsparallelen Ebenen E1, E2 liegen, ergeben sich aufgrund der Tatsache, daß die Kontaktwinkel 5 für rechtsgerichtetes und linksge- richtetes Drehmoment symmetrisch zum Radialstrahl RS liegen, unterschiedliche räumliche Steuerwinkel für rechtsdrehendes und linksdrehendes Moment. Die räum- lichen Steuerwinkel für die rechtsdrehende Belastung bzw. die linksdrehende Bela- stung sind Kro = Eo-cos (5 + (p) Klo = Eo-cos (5- (po).

Sie sind wegen des +/- (po Einflusses deutlich unterschiedlich.

Durch eine Drehung der Ebenen E1, E2 um eine Hochachse um den Kreuzungswin- kel yo kann erreicht werden, daß die räumlichen Steuerwinkel Kro = Klo gleich wer- den. Dies ist erfüllt für die Bedingung yo = Eo (po.

In einer ersten Ausgestaltungsform der Bahnquerschnitte ist vorgesehen, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen und der inneren Kugelbahnen durch Parabel-oder Ellipsenabschnitte oder durch Spitzbögen (gotische Bögen) gebildet werden, die jeweils mit den Kugeln in zwei Punkten Kontakt erzeugen.

In einer zweiten Ausgestaltungsform der Bahnquerschnitte ist vorgesehen, daß die Bahnquerschnitte der äußeren Kugelbahnen und der inneren Kugelbahnen durch Kreisabschnitte gebildet werden, deren Krümmungsmittelpunkte mit Abstand zuein- ander auf dem jeweiligen Radialstrahl RS1, RS2 bzw. der jeweiligen dazu parallelen Geraden PS1, PS2 liegen und deren Krümmungsradius größer als der Kugelradius ist und die mit den Kugeln jeweils Kontakt in nur einem Punkt erzeugen, der bei Drehmomentfreiheit im Bahngrund liegt.

Figur 1 zeigt an einem erfindungsgemäßen Gelenk die erfindungsgemäßen Merkma- le a) im halben Querschnitt gemäß der Schnittlinie C-C aus Figur 1b b) im versetzten Längsschnitt gemäß der Schnittlinie B-B aus Figur 1 a ; Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk als Twinballgelenk a) in Axialansicht b) im Längsschnitt gemäß den Schnittebenen A-A, B-B aus Figur 2a ; Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk als Gegenbahngelenk a) im Querschnitt durch die Mittelebene EM b) im Längsschnitt gemäß der Schnittebene A-A nach Figur 3a c) im Querschnitt gemäß der Schnittebene B-B nach Figur 3a ; Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk als Gegenbahngelenk in einer alternati- ven Ausführung a) im Querschnitt durch die Mittelebene EM b) in einem Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A-A aus Figur 4a ; Figur 5 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer er- sten Ausführung des Kugelbahnquerschnitts gemäß der Schnittlinie C-C aus Figur 1 b ; Figur 6 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer zweiten Ausführung des Kugelbahnquerschnitts gemäß der Schnittlinie C-C aus Figur 1b ; Figur 7 zeigt das Gelenk nach Figur 1 in abgewandelter Darstellungsform a) im halben Querschnitt gemäß der Schnittlinie C-C aus Figur 2b b) im versetzten Längsschnitt gemäß der Schnittlinie B-B aus Figur 2a ; Figur 8 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gelenk unter Be- zugnahme auf Figur 7 ; Figur 9 zeigt Winkelverhältnisse nach dem Gelenk gemäß Figur 8 in überhöhter Dar- stellung.

Die beiden Darstellungen der Figur 1 werden nachstehend gemeinsam beschrieben.

In Figur 1 ist ein Gleichlauffestgelenk 11 gezeigt, das ein Gelenkaußenteil 12, ein Gelenkinnenteil 13, drehmomentübertragende Kugeln 14 und einen Kugelkäfig 16 umfaßt. Jeweils zwei Kugeln 141, 142 sind in einem gemeinsamen Käfigfenster 17 des Kugelkäfigs aufgenommen. Die Kugeln sind in äußeren Kugelbahnen 221, 222 und inneren Kugelbahnen 231, 232 gehalten, wobei die Kugelbahnen benachbarter Kugeln 141, 142, Bahnpaare 221, 231 ; 222, 232 bilden. Mit RS1 und RS2 sind Radial- strahlen von den Längsachsen L12, L13 durch die Mittelpunkte K1, K2 der Kugeln 141, 142 eingezeichnet. Mit S1 und S2 sind Schnittlinien von Ebenen E1, E2, E1', E2', in denen die Mittellinien der Kugelbahnen liegen, mit der Schnittebene C-C, die an- nähernd als Querschnittsebene durch das Gelenk angesehen werden kann, einge- zeichnet. In diesen Ebenen E1, E2, E1', E2'liegen die Mittellinien der Kugelbahnen.

Diese können als zu den Längsachsen L12, L13 parallele Ebenen oder als mit den Längsachsen L12, L13 einen Kreuzungswinkel bildende, zueinander paarweise par- allele Ebenen ausgeführt sein. Die Kugelbahnen sind jeweils symmetrisch zu Sym- metrieachsen ES1, ES2, die mit Radialebenen R1, R2 gleich große entgegengesetz- te Winkel (pol, @02 bilden und die im vorliegenden Fall mit den Radialstrahlen RS1, RS2 übereinstimmen.

Mit (pou, (po2 ist jeweils der halbe Mittelpunktswinkel zwischen den Radialstrahlen RS1, RS2 durch die Mittelpunkte der Kugeln 141, 142 bezogen auf die Längsachsen L12, L13 bzw. der halbe Öffnungswinkel zwischen den zwei Radialstrahlen RS1, RS2 ein- gezeichnet.

Ohne daß die Gestaltung der Kugelbahnen hier näher erkennbar wäre, soll diese so sein, daß bei rechtsdrehendem Moment auf das Gelenkinnenteil das Kräftepaar FR unter einem Winkel 6 bezogen auf den Radialstrahl RS an der Kugel angreift und bei linksdrehendem Moment auf das Gelenkinnenteil das Kräftepaar FL unter dem gleich großen Winkel ö bezogen auf den Radialstrahl RS an der Kugel angreift. Der An- griffspunkt der Kräfte FR, FL stellt dabei die Kontaktpunkte der Kugelbahnen mit der Kugel unter Drehmoment dar.

In Figur 1b sind zudem Kugelbahnen 222, 223 mit Bahnmittellinien M22, M23 einge- zeichnet, sowie die Tangenten T22, T23 an die Kugelbahngrundlinien in der Ebene C-C.

Parallel zu diesen Tangenten T22, T23 an die Bahngrundlinien laufen Tangenten T22', T23'an die Bahnmittellinien M22, M23, die parallel zu den Tangenten T22, T23 verlaufen und die in Ebenen liegen, die nach obenstehendem parallel zu den Längs- achsen L12, L13 oder jeweils unter einem Winkel zu den Längsachsen L12, L13 lie- gen können.

Die Tangenten T22', T23'an die Bahnmittellinien M22, M23 bilden jeweils Bahnwin- kel Eo mit einer Parallelen L'zu den Längsachsen L12, L13, wobei die diese Bahn- winkel bildenden Tangenten T22', T23'im erstgenannten Fall in der Zeichnungsebe- ne liegen und im speziellen Fall gegenüber der Darstellungsebene unter den Winkeln (po, (po'verschränkt sind.

Die Figuren 2a und 2b werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist ein er- findungsgemäßes Gelenk als Twinballgelenk gezeigt, wobei gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 belegt sind. Auf die dortige Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Hierbei ist erkennbar, daß die Kugelbahnen 221, 231 und 222, 232 zweier benachbarter, in einem gemeinsamen Käfigfenster 17 gehaltener Kugeln 141, 142 gemäß den Schnittebenen A-A und B-B übereinstimmend gestaltet sind. Der hierbei erkennbare übereinstimmende Bahnverlauf gilt für alle Kugelbahnen des Gelenks. Gelenke dieser Art werden von der Anmelderin als Twinballgelenke bezeichnet. Im dargestellten Maßstab sind die Einzelheiten der Bahnquerschnitte nicht im einzelnen erkennbar.

Die einzelnen Darstellungen der Figur 3 werden nachstehend gemeinsam beschrie- ben. Es ist ein erfindungsgemäßes Gelenk als Gegenbahngelenk gezeigt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 belegt. Auf die Beschrei- bung wird insoweit Bezug genommen. Wie anhand der verschiedenen Schnitte zu erkennen ist, weisen die Kugelbahnen 221, 231 von ersten Kugeln 141, die mit zwei- ten Kugeln 142 in einem gemeinsamen Käfigfenster 17 gehalten werden, einen er- sten Öffnungswinkel al zur Gelenköffnung und die zweiten Kugelbahnen 222, 232 dieser zweiten Kugeln 142, die mit den ersten Kugeln 141 in einem gemeinsamen Käfigfenster gehalten sind, einen zweiten Öffnungswinkel az auf, der zum Gelenk- den hin geöffnet ist.

Die hier für die Kugelbahnen eines Bahnpaares gezeigten Verhältnisse gelten ent- sprechend für alle Bahnpaare jeweils zweier benachbarter Kugeln, die in einem ge- meinsamen Käfigfenster gehalten sind. Hierbei wechseln sich erste Bahnpaare und zweite Bahnpaare über dem Umfang abwechseln. Gelenke der hiermit bezeichneten Art werden von der Anmelderin als Gegenbahngelenke bezeichnet.

Die Darstellungen der Figur 4 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Bezüg- lich der in Figur 4 dargestellten Einzelheiten wird auf die Beschreibung der Figur 1 Bezug genommen. In Figur 4a ist eine Schnittlinie A-A eingezeichnet, die durch zwei Kugelmitten K1, K2 der Kugeln 141, 142 zweier benachbarter Bahnpaare verläuft und parallel zu den Längsachsen L12, L13 verläuft. In Figur 4b ist erkennbar, daß die Mittellinien M22 der äußeren Kugelbahnen 221, 222 in Ebenen E1, E2 liegen, die mit der Längsachse L12 einen Winkel yo bilden, während die Mittellinien M23 der inneren Kugelbahnen (231, 232) in zueinander parallelen Ebenen E1', E2'liegen, die mit der Längsachse L13 einen gleich großen, entgegengesetzt angetragenen Winkel y0'bil- den.

In Figur 5 sind zwei benachbarte Bahnpaare 221, 231 ; 222, 232 von zwei in einem Kä- figfenster 17 gehaltenen Kugeln 141, 142 im Querschnitt gezeigt. Die Querschnitts- form der Kugelbahnen ist jeweils symmetrisch zu den Radialstrahlen RS1, RS2, die mit den Bahnquerschnittssymmetrieachsen ES1, ES2 identisch sind. Die Kugel- bahnmittellinien liegen in den Ebenen E1 und E2, die parallel zu Radialebenen R1 sind. Die Querschnittsform jeder Kugelbahn kann parabelartig oder gotisch (aus zwei Kreisbögen mit versetzten Mittelpunkten zusammengesetzt) sein, wobei in jeder der Kugelbahnen Zweipunktkontakt entsteht. Unabhängig von der Gelenkbeugestellung wird ein vorteilhafter Kraftangriffswinkel der vorher genannten Kräftepaare FR si- chergestellt, der sich während der Gelenkbeugung im wesentlichen nicht ändert, so daß kein Auswandern der Kugeln zu den Bahnkanten hin stattfindet.

In Figur 6 sind zwei benachbarte Bahnpaare 221, 23r ; 222, 232 von zwei in einem Kä- figfenster 17 gehaltenen Kugeln 141, 142 im Querschnitt gezeigt. Die Kugelbahnen der Bahnpaare 221, 231 ; 222, 232 sind auch hier symmetrisch zu den Radialstrahlen RS1, RS2, die mit den Bahnquerschnittssymmetrieachsen ES1, ES2 identisch sind.

Die Kugelbahnmittellinien liegen in den Ebenen E1, E2, die parallel zu Radialebenen R1 sind. Die Querschnitte der Kugelbahnen jedes Bahnpaares werden aus Kreisbö- gen gebildet, deren Mittelpunkte M1a, M1i ; M2a, M2i auf dem jeweiligen Radialstrahl RS1, RS2 liegen, wobei die Radien Ra, Ri deutlich größer als der Kugelradius sind.

Hierdurch entsteht bei Drehmomentfreiheit Kontakt der Kugeln 141, 142 mit den Ku- gelbahnen 221, 231, 222, 232 jeweils im Bahngrund.

Die Darstellungen der Figur 7 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 belegt. Auf die vorange- hende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.

In Figur 7a ist der Rollkreisradius PCR nach seinen zwei Komponenten PCRx und PCRy bezüglich der Achsen x senkrecht zur Schnittebene B-B und y parallel zu Schnittebene B-B zerlegt.

In Figur 7b ist die Bewegung der Kugel 142 bei einer Abbeugung des Gelenkinnen- teils 13 gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 nach links um einen Winkel ß gezeigt, wobei sich die Kugel in Bezug auf den Mittelpunkt M um einen Winkel ß/2 gegenüber dem Gelenkaußenteil 12 verschiebt. Hierbei sind die Rollkreisradien PCRy (0) bei gestrecktem Gelenk und PCRy (ß/2) bei um den Winkel ß gebeugtem Gelenk gezeigt.

Aufgrund des Bahnverlaufes ist PCRy (ß/2) größer als PCRy (0).

Für das nicht gebeugte Gelenk ergibt sich damit PCRo = I (PCRX02 + PCRy02) und ein Teilungswinkel (po, wobei sich der Teilungswinkel (p berechnet aus tan (po = PCRxo/PCRyo und für das gebeugte Gelenk entsprechend PCR = AI (PCRX2 + PCRy2) und ein Teilungswinkel (p, wobei sich der Teilungswinkel (p berechnet aus tan (p = PCRx/PCRy.

Da sich längs der Kugelbahnen PCR und (p nur geringfügig ändern, haben auch Bahnen, die mit einem konstanten Winkel (px gegenüber den Längsebenen durch die Radialstrahlen R1 gefertigt werden, die erfindungsgemäß vorteilhafte Krafteinleitung in die Kugelbahnen.

Je nach Drehstellung des Gelenkes und abhängig vom Beugewinkel befindet sich die Kugel längs der Kugelbahn an anderen Stellungen. Unter der Voraussetzung, daß die Kugelbahnen in zueinander parallelen und zu den Längsachse L12, L13 paralle- len Ebenen liegen, ist PCRx hierbei unverändert gleich, während PCRy variieren kann. Damit ändert sich der Winkel (p zwischen der Mittenebene durch die Längs- achsen L12, L13 und die Achse Y und dem Radialstrahl RS aus der Gelenkmitte M durch die Kugelmitte K geringfügig.

Um die erfindungsgemäße Symmetrie der Kugelbahnen exakt aufrechtzuerhalten, müssen die Krümmungsmittelpunkte M1i und M1a bzw. M2i und M2a in Ebenen lie- gen, die durch die Radialstrahlen RS1, RS2 und die Längsachsen L12, L13 aüfge- spannt werden.

Gemäß der hier gezeigten Ausführung liegen daher die Mittelpunkt M1i und M1a je- weils in einer Ebene, die parallel zu den Ebenen liegt, die die Bahnmittellinien enthal- ten. Damit wird zwar die Wirkungslinie (Symmetrieachse des Bahnquerschnittes) nicht mehr in jeder Stellung exakt durch den Gelenkmittelpunkt M gehen, sondern durch einen Mittelpunkt M'. Die Abweichung a zwischen den beiden Ebenen ist hier- bei relativ klein. Sie errechnet sich a = (PCRy (ß)-PCRy (0 »-sin (po und die Abweichung der Symmetrieebene des Kugelbahnquerschnittes zum Radial- strahl beträgt ho~ a/PCR [rad.].

In Figur 8 sind gleiche Einzelheiten wie in Figur 4 mit gleichen Bezugsziffern belegt.

Hierbei ist die Auswirkung der in Figur 7b dargestellten Kugelbewegung bei Gelenk- beugung für die Kugel 141 übernommen worden. Während die Mittellinien der Kugel- bahnen immer in den Ebenen E1, E2 verlaufen, verlagern sich die Symmetrieebenen der Bahnquerschnitte, die nicht mehr durch die zweiten Radialstrahlen RS1, RS2 definiert werden, die sich im Gelenkmittelpunkt M schneiden, sondern durch die dazu parallelen Symmetrieachsen ES1, ES2, die sich im Punkt M'in der Radialebene R1 schneiden. Der Bahnmittelpunkt M1o verlagert sich in der Ebene E1 in den Bahnmittelpunkt M1. Ein Radialstrahl vom Gelenkmittelpunkt M bzw. der Längsachse durch den Bahnmittelpunkt weicht vom Radiaistrahl RS1 um den Winkel ho ab. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten M, M'und Mio, Mi ist mit APCRy bezeichnet.

In Figur 9 sind die Winkelverhältnisse aus Figur 8 in vergrößerter Einzelheit darge- stellt.