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Doppeltes Universalgelenk, insbesondere für den Antrieb der Lenkräder von Kraftfahrzeugen.
Die Erfindung bezieht sich auf doppelte Universalgelenke, mit denen ein Antrieb so übertragen werden kann, dass die Geschwindigkeit gleichbleibt. Solche Gelenke weisen auf der treibenden und getriebenen Welle je einen Gabelarm auf, die durch Kupplungsorgane mit einem Zwischenjoch gekuppelt und durch eine Kugelführung, deren Elemente relativ zueinander verschiebbar sind, verbunden sind. Die Kugelführung hat man vorgesehen, um beim Radeinschlag gleiche Winkeleinschläge der beiden Kardane des doppelten Universalgelenkes zu erhalten, wodurch dem inneren Kardan, das beim Ausgleichsgetriebe angeordnet ist, zwangläufig seine richtige Lage zugewiesen wird.
Die Erfindung zielt darauf ab, die Wirkungsweise von Gelenken dieser Art zu verbessern und sie zur Verwendung für den Antrieb eines zu steuernden Rades eines Kraftfahrzeuges geeignet zu machen.
Gelenke gemäss der Erfindung können aber ganz allgemein zur Übertragung von Drehbewegungen zwischen zwei Wellen, deren Achsen zeitweise zusammenfallen und zeitweise einander unter einem beträchtlichen Winkel schneiden, benutzt werden. Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache und kräftige Konstruktion zu schaffen, bei der die Schmierung der verschiedenen Teile jederzeit in vollkommen zufriedenstellender Weise gewährleistet ist.
Gemäss der Erfindung ist in der Strecklage die Mitte des Kugelgelenkes gegen die Mitte des Joches axial versetzt und nähert sich bei zunehmender Winkelverstellung der Jochmitte. Bei verschiebbar gelagerter Kugel und mit ihrem Gabelarm fest verbundenen Zapfen wird die Anordnung so getroffen, dass die Mitte des Kugelgelenkes in der Richtung gegen den die verschiebbare Kugel tragenden Gabelarm versetzt ist, wenn das Universalgelenk nicht im Winkel verstellt ist. Zweckmässig sind die Kupplungsorgane sternförmig ausgebildet, und das Zwischenjoch weist ebenso wie die Arme der treibenden und getriebenen Welle Gabelform auf.
Das Kugelgelenk ist in bekannter Weise von einem ein Schmiermittel enthaltenden Gehäuse, das in dem Joch untergebracht ist, umschlossen. Vorzugsweise stützt sich das Gehäuse mittels ringförmiger Abschlussstücke auf kugelförmigen Auflagern ab, die auf Wellen sitzen, welche ihrerseits in den Gabelarmen untergebracht sind und das Kugelgelenk tragen. Bei einer Ausführung dieser Art ist eines der kugelförmigen Auflager zweckmässig auf seiner Welle verschiebbar und steht unter einem in der Achsenrichtung wirkenden Federdruck.
Ferner weist die Kugel des Kugellagers zwecks Erleichterung des Einbaues an ihrem Umfang eine Ausnehmung auf, von der eine Flanke nächst einer diametralen Ebene verläuft, so dass die Kugel in die Pfanne (deren Öffnungsdurchmesser kleiner ist als der grösste Durchmesser) eingeführt werden kann und nach Verdrehung um irgendeine diametrale Achse (ausgenommen jene, welche zu der genannten diametralen Ebene senkrecht steht) in der Kugelpfanne festgehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines doppelten Universalgelenkes gemäss der Erfindung, teilweise im Schnitt, welches in die Antriebswelle des Vorderrades eines Kraftfahrzeuges eingeschaltet ist, wobei der Vorderachszapfen und das Lager für die getriebene Welle durch strichpunktierte Linien angedeutet sind. Fig. 2 zeigt ein Kupplungselement in Ansicht von links gemäss Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2. Fig. 4 zeigt das Joch teilweise im Schnitt und Fig. 5 in Ansicht von links nach Fig. 1, wobei einer der Jocharme im Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4 dargestellt ist. Fig. 6 zeigt das
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Kugelgelenk im vergrösserten Massstab teilweise im Schnitt, um den Vorgang beim Zusammenbau zu veranschaulichen.
Nach der dargestellten Ausführungsform endigt die treibende Welle 11 in eine Gabel oder zwei Arme 12, die mit den Armen 13 der getriebenen Welle 14 in einer Ebene liegen. Zwischen die beiden
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benden Welle um 900 versetzt sind, und ein Paar Arme 17, die gegen die Arme 13 der getriebenen Welle um 900 versetzt sind. Das Joch ist mit den beiden Gabeln durch die beiden gleich ausgebildeten Kupplungsorgane 18 gekuppelt.
Jeder der Arme 12, 13, 16 und 17 hat eine Bohrung, in der ein kappenförmiges Einsatzstück 19 untergebracht ist, das durch einen in eine Nut des Armes eingesetzten Sprengring 20 in Stellung gehalten wird. In diesen Einsatzstücken sind die Zapfen 21 des Kupplungsorgans mittels dünner Walzen 22 gelagert. Jeder Zapfen weist eine Bohrung 23 auf, die als Behälter für Öl dient. Der Raum, in dem die Walzen untergebracht sind, ist an der Innenseite durch die flexible Ringdichtung 24 mit der eingesetzten Korkpackung 25 abgeschlossen. Die Ringdichtung stützt sich einerseits an einer am Kupplungsorgan vorgesehenen Schulter 26 und anderseits an dem zugehörigen Gabelarm ab.
Zur Entlastung des Gelenkes sind die getriebene und die treibende Welle gemäss der Erfindung mit Wellen 27, 28 versehen, die die entsprechenden Kupplungsorgane durchsetzen. Am Ende der Welle 27 ist eine Kugel 29 verschiebbar angeordnet, die mit einer an der Welle 28 befestigten Pfanne 30 zusammenwirkt. Diese Kugelgelenkverbindung dient dazu, die treibende und die getriebene Welle in der richtigen Stellung zueinander zu halten. Wenn die Wellen ausgerichtet sind, ist der Mittelpunkt der Kugel, welcher auf der Hauptachse der Welle 27 und auf der strichpunktierten Linie 31 liegt, gegen den auf der strichpunktierten Linie 52 liegenden Mittelpunkt des Joches 15 in der Richtung zur treibenden Welle 11, d. h. in der Richtung zu jener Welle, auf der die Kugel verschiebbar angeordnet ist, ein wenig versetzt.
Wenn die Kugel auf der getriebenen Welle 28 angeordnet wäre, müsste ihr Mittelpunkt bei koaxialen Wellen 27, 28 gegen den Mittelpunkt des Joches 15 in der Richtung zur getriebenen Welle 14 versetzt sein. Die Anordnung ist derart, dass bei vollständig eingeschlagenem Steuerrad, also bei einer Einstellung, in welcher die treibende und getriebene Welle miteinander den grössten Winkel einschliessen, der Mittelpunkt der Kugel ungefähr mit dem des Joches zusammenfällt, d. h. während des Einschlagen bewegt sich die Kugel in der Achsenrichtung entlang der Welle 27 gegen den Joehmittelpunkt zu. Auf diese Weise wird ein einwandfreies Arbeiten des doppelten Universalgelenkes gewährleistet.
Das Kugelgelenk soll gut geschmiert werden ; es ist zu diesem Zwecke in einem Gehäuse 34 eingeschlossen, das im Inneren des Joches untergebracht ist. Dieses Gehäuse kann zwecks bequemen Zusammenbaues aus mehreren Stücken bestehen und hat an seinen Enden Abschlussringe 35 aus Bronze, die mit kugelförmigen Auflagern 36 auf den Wellen 27, 28 zusammenwirken. Eine Packung 37 aus Filz oder anderm Material ist hinter den Abschlussringen in dem Gehäuse 34 angeordnet. Eines dieser kugelförmigen Auflager, u. zw. das auf der Welle 28 angeordnete, ist auf dieser Welle verschiebbar und wird durch den Druck der Feder 38 gegen den Abschlussring gepresst, so dass sich das Gehäuse je nach den verschiedenen Winkelstellungen des Gelenkes verschieben kann.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass der Durchmesser der Öffnung 40 der Kugelpfanne 30 ein wenig kleiner ist als der grösste Durchmesser der Pfanne. Die Kugel 29 hat an ihrem Umfang eineAusnehmung 41, welche sich in diesem Falle theoretisch über ungefähr 1800 erstreckt ; da die Kugel an gegenüberliegenden Seiten bei 42 abgeflacht ist, ist die Bogenlänge der Ausnehmung tatsächlich verkürzt. Eine Flanke 43 der Ausnehmung liegt in einer diametralen Ebene der Kugel. Wenn sich daher die Kugel in der Stellung nach Fig. 6 befindet und die Flanke 43 in die Ebene gebracht wird, in der die Öffnung der Pfanne liegt, kann die Kugel in die Pfanne eingesetzt werden, da die Ausnehmung 41 gerade so tief ist, dass sie das Einsetzen ermöglicht.
Wenn die Kugel sodann um die diametrale Achse 44, zu der die Flanke 43 der Ausnehmung 41 symmetrisch verläuft, z. B. um 900 verdreht wird, wird sie in der Kugelpfanne festgehalten.
Die Kugel bleibt bei Verdrehung um irgendeine ihrer diametralen Achsen in der Pfanne eingeschlossen, ausgenommen jedoch bei Verdrehung um jene Achse, die senkrecht zu der diametralen Ebene, in der die Flanke 43 liegt, steht.
Nach der Fig. 1 ist die Kugel auf der Welle 27 verschiebbar angeordnet. Die Kugel hat eine Bohrung 45, deren Achse in der genannten diametralen Ebene liegt und durch den Kugelmittelpunkt hindurchgeht. Nachdem die Kugel in die Pfanne eingesetzt und um die Achse 44 um 900 verdreht wurde, ist die Achse der Bohrung 45 gleichachsig mit den Hauptachsen der Wellen 27, 28 (angenommen, dass diese koaxial stehen). Die Welle 27 kann sodann in die Bohrung 45 der Kugel eingeführt werden (Fig. 1), wodurch die Kugel in der Pfanne eingeschlossen bleibt.
Das Universalgelenk gemäss der Erfindung ist sehr einfach und kräftig und gegen Verlust von
Schmiermittel gesichert ; es kann daher lange Zeit unkontrolliert in Betrieb stehen.
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