Gelenk zur Verbindung von Wellen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ge lenk zur Verbindung von Wellen, das. insbe- sondere für Kraftfahrzeuge bestimmt ist. Vorteilhaft wird das Gelenk zur Verbindung der Wellenteile angetriebener Lenkräder von Kraftfahrzeugen verwendet.
Es ist ein Gelenk bekannt, bei welchem ein mit der einen Welle verbundener, kugel- fo-rmiger Gelenkkopf und eine mit der an dern Welle verbundene kug-elsehalenförmige Gelenkpfanne unter Zuhilfenahme eines zwi schen dem Gelenkkopf und der Gelenkpfanne liegenden Zwischenringes :
derart miteinander gekuppelt sind, dass. einerseits der Gelenk- kopf *mit dem Zwischenring und anderseits der Zwischenring mit der Gelenkpfanne .durch Mitnehmer verbunden sind, die in Rillen oder Nuten von Einsätzen .geführt werden, welche in dem Gelenkkopf, dem Zwischenring und der Gelenkpfanne drehbar gelagert sind.
Bei einem solchen Gelenk kann der Fall eintreten, @dass, wenn die beiden ge- kuppelten. Wellen in einer gewissen Rich- tung verschwenkt worden sind und nun in entgegengesetzter Richtung wieder zurück- geschwenkt- werden, der Zwischenring, der sich an. einer solchen Schwenkung beteiligt hat,
insbesondere bei grösseren Sohwenkwin- keln, in einer Lage stehen. bleibt, in der er nachteilige Klemmwirkungen hervorrufen kann. Zweck der Erfindung ist, ein Gelenk zu schaffen, bei dem solche Klemmwirkun- gen des: Zwischenringes verhindert werden.
Gemäss der Erfindung ist beim Gelenk der vorgenannten Art ein Führungsorgan für den Zwischenring varges@ehen, -welches einer seits mit dem. Zwischenring und anderseits mit dem :
Gelenkkopf und der Gelenkpfanne in beweglichem Eingriff steht und dadurch den Zwischenring zwangläufig mitnimmt, um die miteinander verbundenen Wellen mit Sicherheit auch um gross-e Winkel ohne Klemmwirkungen gegeneinander verschwen- ken zu können.
Als Führungsorgan ist eine,den Zwischen ring bei der Verschwenkung der Wellen zwangläufig mitnehmende Stange mit kugel förmigen Enden benutzt, die in axialen Boh- rungen in den, Enden, der beiden Wellen so wohl drehbar als auch verschiebbar gelagert sind, während zwischen den Enden der Stange ein kugelförmiger Wulst angeordnet ist, der in einem von einer am Zwischenring vorgesehenen Kugelfläche gebildeten Lager drehbar,
aber nicht verschiebbar gehalten wird.
Es ist bereits ein Gelenk bekannt, bei dem der Gelenkkopf der einen Welle und die Gelenkpfanne der andern Welle ohne Zu hilfenahme eines Zwischenringes durch Mit nehmer (Kugeln) gekuppelt sind, die in meridional verlaufenden Rillen des Gelenk kopfes und der Gelenkpfanne geführt wer den. Bei diesem Gelenk ist. ein zwischen dem Gelenkkopf und der Gelenkpfanne liegender Käfig vorgesehen, welcher die Mitnehmer immer in einer mittleren Winkellage in Be zug auf die Winkellage der Wellen halten soll.
Der Käfig wird dabei zwangläufig von einem Hebel gesteuert, dessen beide Enden als Kugeln ausgebildet sind, von denen die eine in einer Bohrung der einen Welle auf einem federnden Stützlager liegt, während die andere Kugel in einen entsprechend ge formten Sitz in der andern Welle eingreift und von dem federnden Stützlager in den Sitz gedrückt. wird. Ein zwischen den beiden Enden des Hebels vorgesehener kugelförmi ger Teil ist in einer zylindrischen axialen Öffnung des Käfigs verschiebbar geführt.
Dieses Gelenk hat in der Praxis den Nach teil, dass, sich der den Käfig steuernde Hebel schon bei verhältnismässig kleinen Schwenk winkeln der Wellen verklemmen kann, so da.ss die Weiterverschwenkuag der Wellen verhindert wird.
Bei dem Gelenk gemäss der Erfindung ist die den Zwischenring zwangläufig mit nehmende Führungsstange dagegen im Zwi schenring unverschieblich gelagert, so dass bei der Verschwenkung der Wellen aus der G.eradstellung heraus der Kugelwulst auf der Stange immer :
den gleichen Abstand von dem Mittelpunkt des Gelenkes beibehält, während sich die beiden kugelförmigen Enden der Stange in ihren Lagern axial be wegen, indem die in dem Gelenkkopf der einen Welle gelagerte Kugel der Stange sich von dem Gelenkmittelpunkt entfernt. und die in der andern Welle gelagerte Kugel der Stange sich Odem Gelenkmittelpunkt nähert.
Hierdurch wird erfahrungsgemäss erreicht, dass unter Vermeidung irgendwelcher Klemm wirkungen die Wellen bis zu einem Winkel von 40, bis 45 nach beiden Seiten aus der Geradstellung verschwenkt werden können.
In der Zeichnung sind Ausführungs- @beispiele des Gelenkes gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt nach der Linie I-I von Fig. 3 durch ein mit Gleitsteinen als Mitnehmer versehenes Gelenk. wobei die beiden Wellen in unver- schwenkter Lage, das heisst gleichaxig ge zeigt sind; Fig. 2 ist ein ähnlicher Längsschnitt, bei dem aber die beiden Wellen gegeneinander verschwenkt sind;
Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie III-III von Fig. 1 und .gleichzeitig nach der Linie IIF-III' von Fig. 2 Fig. 4 ist ein der Fig. 2 ähnlicher Längs- schnitt durch ein Gelenk, bei .dem als Mit- nehmer Kugeln verwendet sind;
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungs form des Gelenkes in einer .der Fig. ? ent sprechenden Stellung der Wellen, und zwar im Schnitt nach der Linie V-V von Fig. 6; F ig. 6 ist ein Querschnitt :durch dieses Gelenk nach der Linie VI-VI von Fig. 5:
Fig. 7 ist eine schaubildliche Darstellung des Gelenkkopfes und einiger abgenommener Teile davon; Fig. 7a ist eine Draufsicht und Fig. 7b eine Vorderansicht eines Dreh einsatzes des Gelenkkopfes; Fig. 8 ist eine schaubildliche Darstellung des Zwischenringes und einiger abgenom mener Teile davon; Fig. 9 ist eine schaubildliche Darstellung der zur Gelenkpfanne gehörigen Teile.
Beider Ausführungsform nach den Fig.1 bis 3 trägt die eine Welle 1 den kugelförmi gen Gelenkkopf 2 und die andere Welle ,3 die kugelschalenförmige Gelenkpfanne 4. In dem Gelenkkopf 2 sitzen gleichmässig verteilt fünf Einsätze 5, die sich in ihren Lagern drehen können und eine der Oberfläche des Gelenkkopfes 2 entsprechende kugelige Aussenfläche haben.
Jeder drehbare Einsatz 5 weist an seiner Aussenseite eine Nut 6 mit geraden Seitenwänden, und einem zylindri schen, konvex gewölbten Boden auf, in welcher als Mitnehmer wirkende Gleitsteine 7 geführt werden.
Mit dem Gelenkkopf 2 wirkt ein kugel- schalenförmiger Zwischenring 8 zusammen, der eine konkave kugelige Innenfläche und eine konvexe kugelige Aussenfläche hat und welcher den Gelenkkopf vollständig umgibt. An der Innenseite trägt der Zwischienring 8 an den den Einsätzen 5 gegenüberliegenden Stollen in entsprechenden Vertiefungen ähn liche drehbare innere Einsätze 9, die Füh- rungsnuten:
10 aufweisen, so dass, die Mitneh- mergleitsteine 7 zur Hälfte in den Ein sätzen .5 des Gelenkkopfes 2 und zur Hälfte in den zugehörigen Einsätzen 9 des Zwischen- ringes,8 liegen.
Der Zwischenring 8 ist an seiner Aussen- seite mit äussern drehbaren Einsätzen 11 v@r- sehen, die derart verteilt sind, dass sie zwi- schen,den innern Einsätzen 9 liegen (Fig. 3). Mit diesen äussern Einsätzen 11 wirken in ähnlicher Weise auf der Innenseite der Ge lenkpfanne 4 befindliche drehbare Einsätze 12 über Mitnehmergleitsteine 13 zusammen.
Bewegt man den Gelenkkopf 2- oder die Gelenkpfanne 4 in irgendeiner Richtung, so versohieben sich die Gleitsteine 7 und 13 zum Teil nach der einenSeite und zum Teil nach der entgegengesetzten Seite.
Ein wei terer Teil -der Gleitsteine verschiebt sich weniger stark, während sich die zugehörigen Einsätzedrehen. Ein weiterer Teil der Gleit- steine schliesslich verschiebt sich überhaupt nicht, sondern. die Einsätze, in denen diese Gleitsteine liegen:
, drehen sieh um ihre eigene Achse, so dass, also -die Gleitsteine ledig-lieh diese Drehbewegung mitmachen,.
Der Zwischenring 8 ist auf der einen Seite mit einem kappenförmigen Ansatz 14 versehen, der eine kugelige Lagerfläche 15 aufweist, in welcher ein. auf der Führungs- stange 116 vorgesehener kugelförmiger Wulst 17 so gelagert ist, dass. die ,Stange 16 um den Mittelpunkt des Kugelwulstes 17 kippen, sich aber nicht in ihrer Längsrichtung ver schieben kann.
Die Stange 1,6 steht an ihren Enden mit den Wellen 1 und 3 in beweg lichem Eingriff. Das als Kugel ausgebildete Ende 18 der Stange ist in einer axialen Bohrung 19 der Welle 1 und das ebenfalls als Kugel ausgebildete Ende 20 in einer axialen Bohrung 21 der Welle 3 sowohl drehbar als auch verschiebbar gelagert.
Wenn die beiden Wellen gegeneinander verschwenkt werden, das heisst wenn die Welle 1 zum Beispiel aus der in Fig. 1 wiedergegebenen, Geradstellung in die in Fig. 2i dargestellte Winkellage gebracht wird, wird der Zwischenring .8 von der Füh- rungsstange <B>116</B> zwangläufig ohne irgend welche Klemmwirkungen über einen Winkel mitgenommen,
der einen Teil des Schwenk winkels zwischen den Wellen ausmacht. Wie zu ersehen, behält bei den angegebenen La- gerungsverhältnssen,derStange 16 ihr Kipp punkt, das heisst der Mittelpunkt des kugel- förmigen Wulstes 17, bei .der Verschwen- kung der Wellen immer ,die gleiche Ent fernung von dem Gelenkmittelpunkt M bei, während .sich ,
die Kugelenden 18 bezw. 20 in ihren Lagerbohrungen 19 bezw. 21 unbehin- dert drehen und über den ganzen Winkel bereich ,gleichmässig verschieben können.
Die Abstandsverhältnisse der Mittel punkte des Wulstes 17 und der Enden. 1,8 und' 20 untereinander und in bezug auf den Mittelpunkt M des ganzen Gelenkes können derart gewählt sein, dass@ bei der Verschwen- kung ,der Wellen,der ,
Zwischenring etwa um .die Hälfte des Winkels zwischen den Wellen mitgeführt wird und der Mittelpunkt des Wulstes 17 auf einer Kugelfläche wandert, die wenigstens angenähert durch die Mitte zwischen der Aussen- und Innenfläche des Zwischenringes hindurchgeht.
An Stelle von Gsleitsteinen können für die Mitnehmer auch Wälzkörper wie Rollen oder Kugeln verwendet sein, die gegebenen falls noch in besonderen Käfigen ,geführt werden.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Gelenkes mit Mitnehmerkugeln dargestellt. Zwischen dem Gelenkkopf 2 und dem Zwi schenring 8 wird die Kraft durch die Kugeln 7' und zwischen dem Zwischenring 8 und .der Gelenkpfanne 4 durch :die Kugeln ss' übertragen.
Die in zwei Lagen übereinander angeordneten Kugeln 7' und 13' werden, ähnlich wie die Gleitsteine 7 bezw. 13 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3, in den drehbaren Einsätzen in entsprechend geformten Laufrillen geführt. Die Anzahl der Kugeln in jedem drehbaren Einsatz ist von der Grösse des Gelenkes abhängig; in dem dargestellten Beispiel ist angenommen. da.ss in jedem Einsatz drei Kugeln angeord net sind.
Bei dem in den Fi-g. 5 bis 9 .gezeigten Ausführungsbeispiel weist der mit der einen Welle 1' verbundene, kugelförmige Gelenk kopf 2' fünf parallel zur Wellenachse ver laufende Einschnitte 22 auf, und in jedem Einschnitt ist ein drehbarer länglicher Ein satz 5' gelagert.
Wie insbesondere aus den Fig. 7, 7a und 7b ersichtlich, haben diese Ein sätze eine der Oberfläche des Gelenkkopfes entsprechende kugelige Oberfläche 23 und eine ebene Grundfläche 24, aus welcher ein Drehzapfen 25 hervorgeht, mittels dessen der Einsatz in eine Bohrung 26 eingreift, die in dem Gelenkkopf 2' von der Mitte des Ein schnittes 22 aus in Richtung auf den Mittel punkt des Gelenkkopfes verläuft.
Jeder Ein satz 5' hat an seiner Oberseite eine Längs nut 6' mit zylindrisch gewölbter, konvexer Bodenfläche und geraden Seitenflächen, in welcher ein Gleitstein 7" von viereckigem Querschnitt und entsprechend geformten Oberflächen verschiebbar ist.
Die Einsätze 5' haben, von oben gesehen (Fix. 7a), angenähert rhombische Gestalt. Die mittleren Teile 2:7 der Seitenflächen 28 sind Abschnitte eines Kreiszylinders, dessen Durchmesser etwas grösser als die Breite der Einschnitte 22 in dem Gelenkkopf ist.
Mit diesen gebogenen Seitenfläehenteilen 27 greifen die Einsätze 5' in Vertiefungen 29 in den Seitenflächen der Einschnitte 22, des Ge lenkkopfes ein (Fix. 7), so dass die um ihren Zapfen 25 schwenkbaren Einsätze 5' an diesen Stellen auch seitlich geführt werden.
Eine in dem Gelenkkopf 2' vorgesehene zentrale Bohrung 19', die in der Hauptsache zur Aufnahme des einen Kugelendes 18' der Führungestange 16' dient, bildet gleichzeitig einen Kanal für die Zuführung des Schmier mittels zu den Einsätzen 5'.
Um den Gelenkkopf 2' herum befindet sich der Zwischenring 8', der, um ihn über dem Gelenkkopf anordnen zu können, aus in einer senkrecht zu seiner Mittelaxe stehenden und durch .die Mitten seiner Einsätze gehen den Ebene geteilt ist,
wobei die zwei Hälften 8a' und 8b' mittels Bolzen 30 zusammen'- gehalten werden. Die Bolzen dienen gleich zeitig zur Befestigung eines kappenf örmigen Ansatzes 14', welcher eine kugelige Lager- fläche 1'5' für den mittleren Kugelwulst 17' der Führungsstange 16' aufweist.
Damit der Kugelwulst 17' in sein Lager gebracht wer den kann, befindet sich nach Fig. 5 die kugelige Lagerfläche 15' zur Hälfte an dem kappenförmigen Ansatz 14' und zur Hälfte an einem Ring 31;
der mit Hilfe von Nieten 32 oder dergl. an dem kappenförmigen An satz befestigt ist. Dabei haben die Kugel enden 18' und 20' der Führungsstange 16', die in den zylindrisohen Bohrungen 19' und 2'1' des Gelenkkopfes 2' bezw. der zweiten Welle 3' geführt werden, einen kleineren Durchmesser als der Kugelwulst 17', damit sie durch die Öffnungen in dem Ansatz 14' und dem Ring 31 hindurchgehen können.
In dem Zwischenring 8' befinden sich innere Dreheinsätze 9', die mit den Ein sätzen ,5' des Gelenkkopfes 2' zusammen wirken, und äussere Dreheinsätze 11'. Die innern und äussern Einsätze 9' und 11' haben in der Draufsicht einen kreisförmigen Um- riss.
Die innern Einsätze 9' (Fig. 8) haben eine ebene Aussenfläche 33 und eine konkave kugelige Innenfläche 34, in der eine Füh rungsnut 10' mit zylindrisch gewölbter, kon kaver Bodenfläche und geraden Seiten flächen zur Aufnahme des ilfitnehmergleit- steines 7" vorgesehen ist. Die äussern Ein sätze 11' haben eine ebene Innenfläche 35 und eine konvexe kugelige Aussenfläche 36, in der eine Führungsnut 3,7 mit zylindrisch gewölbter,
konvexer Bodenfläche und ge raden Seitenfläohen vorgesehen ist. Bei dem in den Fig. 5 bis 9 wieder gegeben Ausführungsbeispiel des Gelenkes liegen die äussern Einsätze 11' des Zwischen- ringes nicht versetzt zu den innern Ein sätzen 9', wie dies nach Fig. 3 der Fall ist,
sondern sind in. radialer Richtung über den innern Einsätzen angeordnet (Fig. 6), wo- durch,das Zusammensetzen erleichtert wird, ohne jedoch die ,gewünschte Wirkungsweise des Gelenkes im Betrieb zu beeinträchtigen.
Der Zwischenring kann daher mit durch gehenden zylindrischen Bohrungen 38 ver sehen sein (Fig. 8), die innen einen den innern Einsätzen 9' entsprechenden. Durch messer und aussen einen den äussern Ein sätzen 11' entsprechenden grösseren Durch messer haben. Beim Aufbringen der Zwi- schenrringteile auf den Gelenkkopf mit seinen Einsätzen werden zunächst die Gleitsteine 7" eingesetzt,
welche -die Kraftübertragung zwischen dem Gelenkkopf 2' und dem Zwi- sehenring 8' bewirken und welche auf Grund ,der besonderen Ausbildung der Dreheinsätze 5' des Gelenkkopfes länger ausgeführt sein können als im Falle der Ausführungsform nach ,den Fig. 1 bis.
3 (bei welcher sämtliche Einsätze in der Draufsicht kreisrund sind). Dadurch werden die Verschiebebereiche der Gleitsteine, welche für ,die Kraftübertragung zwischen: ,dem Gelenkkopf und dem Zwischen ring in Frage kommen, in vorteilhafter Weise vergrössert.
Danach werden die innern Einsätze 9' des Zwischenringes und schliess: lieh. die äussern Einsätze 1'1' in die Bohrun gen 38 der mittels der Bolzen 30 miteinander vereinigten Hälften des Zwischenringes eingesetzt.
Tiber dem Zwischenring ist die mit :der zweiten Welle 3' verbundene Gelenkpfanne 4' angeordnet, die wie der Zwischen-ring ans zwei mittels Bolzen 39 zusammengehaltenen Teilen besteht, und zwar aus den ringförmi- gen Teilen 4a' und 4b' mit zylindrischer Aussenfläche und kugeliger Innenfläche, wo bei der Teil 4b' mit d er zweiten Welle 3' in einem ;
Stück überreinen kugelschalenförmi- gen Teil 40 verbunden ist.
In der Gelenkpfanne 4' befinden sich die Dreheinsätze 12', ,die in ihrer Ausgestaltung ,den innern Einsätzen 9' des Zwischenringes gleichen und über entsprechend ,
geformte Mitnehmergleitsteine 1Y" mit den äussern Einsätzen 11' .des Zwischenringes zusammen- wirken. Die Einsätze 12' in der Gelenk pfanne 4' sind in zylindrische Bohrungen 41 der Gelenkpfanne eingesetzt, und der ver- bleibende Raum über ihnen ist durch zylin- derlinsenförmige runde Metallkörper 42 ab geschlossen.
Die Teile 4a' und 4b' der Gelenk- pfanne sind aussen von einem Ring 43 um hüllt. Zur Erleichterung der Zentrierung beim Zusammenbau sind die beiden Teile <I>4a'</I> und<I>4b'</I> der Gelenkpfanne, und die beiden Teile ,8a' und 8b' des Zwischenringes an ihren zusammenstossenden Rändern abgesetzt, so dass sie sich überlappen.
Da bei .dem beschriebenen Gelenk die angetriebene Welle immer völlig gleich förmig mit der treibenden Welle umläuft, kann die Abdichtung der offenen Seite des Gelenkes: auf äusserst einfache und sichere Art erfolgen.
Es ,kann nämlich eine Ab- ,diclitungskappe 44, die in üblicher Weise aus Kautschuk oder Leder besteht, mit ihren Rändern sowohl an,der einen Welle als auch an der andern Welle, z. B. mittels Schellen 45, 46 oder dergl., starr befestigt werden.
Es ist auch möglich, an Stelle der in Fig. 5 wiedergegebenen biegsamen Abdichtungs- kappe 44 zwei starre kugelschalenförmige Metallkappen zu verwenden, von denen die eine eine zentrale,Öffnung mit einem Flansch besitzt, mittels dessen sie durch eine Schelle oder dergl. starr mit der einen Welle ver bunden wird, während die andere Kappe eine zentrale Offnung mit einem Flansch be sitzt,
mittels dessen sie durch eine Schelle oder dergl. mit der andern Welle starr ver bunden wird. Bei der Verschwenkung der Wellen würden sich dann die beiden Kappen aufeinander verschieben. Man könnte auch das offene Ende .der ersteren Kappe sich un mittelbar aussen auf der Gelenkpfanne ver- schieben lassen, die in diesem Fall eine ku gelförmige Aussenfläche erhalten würde, wie dies in den Fig. 1 bis 4 zu sehen ist.
Die Drehbarkeit der Einsätze 12' in der Gelenkpfanne 4' kann zum Beispiel dadurch begrenzt werden, dass man in diesen Ein sätzen 12' eine zylindrische Bohrung 4 7 und in den Abschlusskörpern 42 eine zylindrische Bohrung 48 von kleinerem Durchmesser vor sieht und in den übereinanderliegenden Bohrungen eine Kugel 49 anordnet, deren Durchmesser demjenigen der kleineren Boh rung 48 entspricht.
Die Kugeln 49 sitzen dann zum Teil in den Einsätzen 12' und zum Teil in den Abschlusskörpern 42, so dass, da die Abschlusskörper in bezug auf die Ge- lenkpfanne 4' unbeweglich sind, die Ein sätze 12' sich nur soweit um ihre Achse drehen können, als es die Kugel zulässt; bei einem bestimmten Drehwinkel der Einsätze 12' stösst ,die Kugel an den Seitenwänden der grösseren Bohrung 47 in den Einsätzen 12' an und lässt dann eine Weiterdrehung der Einsätze nicht zu.
Auf diese Weise kann zum Beispiel verhindert werden, dass, wenn sich das Gelenk ausser Betrieb befin det, eine Verdrehung der Einsätze in eine unerwünschte Stellung erfolgen kann. In ähnlicher Weise kann gegebenenfalls auch die Drehbarken der Einsätze 9' und 11' in dem Zwischenring z. B. durch eine Kugel 50 begrenzt werden, die in übereinander liegenden gleichgrossen, gegenüber der Kugel im Durchmesser grösseren Bohrungen der Einsätze sitzt.
Die Zuführung des Schmiermittels in das Innere des Gelenkes kann durch die Gelenk pfanne oder die Abdichtungskappe oder, im Falle hohler Wellen,, durch diese hindurch erfolgen. Ein besonderer Verteil ist, dass dauernd eine einwandfreie Abdichtung des Gelenkes gegen den Austritt von Schmier mittel bezw. den Eintritt von Staub oder dergl. dadurch erzielt wird, .dass die Ab dichtungskappe mit den beiden Wellen starr verbunden sein kann, weil die Wellen voll kommen gleichmässig umlaufen.
Es ist zu beachten, dass die Mitnehmer- gleitsteine 7" zwischen dem Gelenkkopf und dem Zwischenring und die Gleitsteine 13" zwischen dem Zwischenring und der Gelenk pfanne eine gewisse Länge nicht unter- schreiten dürfen.
So sollen -die innern Gleit steine 7" im mittleren Längsschnitt so lang sein, .dass ihre Enden immer über die Ebene, welche durch den Mittelpunkt .des Gelenk kopfes und die Mitten der Einsätze 5' in dem Gelenkkopf hindurchgeht, hinausreichen. Ebenso sollen die äussern Gleitsteine 13" im mittleren Längsschnitt so lang sein, dass ihre Enden über die Ebene,
welche durch den Gelenkmittelpunkt und die Mitten der Ein sätze 11' in .dein Zwischenring hindurchgeht, hinausreichen. Entsprechendes würde auch zu beachten sein, wenn an Stelle von Gleit- steinen mehrere Kugeln verwendet werden; dabei müsste dann der Mittelpunkt der äussersten Kugel jenseits der entsprechenden Ebene liegen.
Die Anzahl der drehbaren Einsätze hängt von der Grösse des Gelenkes und der zu über tragenden Kraft ab; die Anzahl fünf (wie in der Zeichnung angenommen) oder sieben in jeder Reihe erweist sich als besonders vorteilhaft.
Joint for connecting shafts, in particular for motor vehicles. The invention relates to a joint for connecting shafts, which is intended in particular for motor vehicles. The joint is advantageously used to connect the shaft parts of driven steering wheels of motor vehicles.
A joint is known in which a spherical joint head connected to one shaft and a spherical socket-shaped joint socket connected to the other shaft with the aid of an intermediate ring located between the joint head and the joint socket:
are coupled to one another in such a way that on the one hand the joint head * with the intermediate ring and on the other hand the intermediate ring with the joint socket are connected by drivers which are guided in grooves of inserts which are in the joint head, the intermediate ring and the joint socket are rotatably mounted.
In the case of such a joint, @that if the two coupled. Shafts have been pivoted in a certain direction and are now pivoted back again in the opposite direction, the intermediate ring that attaches itself to. participated in such a swing,
stand in one position, especially with larger angles of rotation. remains, in which it can cause adverse clamping effects. The purpose of the invention is to create a joint in which such clamping effects of the intermediate ring are prevented.
According to the invention, a guide member for the intermediate ring varges @ ehen, -which on the one hand with the joint of the aforementioned type. Intermediate ring and on the other hand with the:
The joint head and the joint socket are in movable engagement and thereby inevitably entrains the intermediate ring in order to be able to pivot the shafts connected to one another with certainty even by large angles without clamping effects.
A rod with spherical ends which inevitably entrains the intermediate ring when the shafts are pivoted is used as a guide element, which are both rotatably and displaceably mounted in axial bores in the ends of the two shafts, while between the ends of the Rod a spherical bead is arranged, which is rotatable in a bearing formed by a spherical surface provided on the intermediate ring,
but is not kept movable.
A joint is already known in which the joint head of one shaft and the joint socket of the other shaft are coupled without the aid of an intermediate ring by with takers (balls), which are guided in meridional grooves of the joint head and the joint socket. At this joint is. a cage located between the joint head and the joint socket is provided, which should always keep the driver in a central angular position in relation to the angular position of the shafts.
The cage is inevitably controlled by a lever, both ends of which are designed as balls, one of which is in a bore of one shaft on a resilient support bearing, while the other ball engages in a correspondingly shaped seat in the other shaft and pressed into the seat by the resilient support bearing. becomes. A kugelförmi ger part provided between the two ends of the lever is slidably guided in a cylindrical axial opening of the cage.
In practice, this joint has the disadvantage that the lever controlling the cage can jam even at relatively small pivot angles of the shafts, so that further pivoting of the shafts is prevented.
In the case of the joint according to the invention, the guide rod that inevitably entrains the intermediate ring is, however, immovably mounted in the intermediate ring, so that when the shafts are pivoted out of the wheel position, the ball bead on the rod always:
maintains the same distance from the center of the joint, while the two spherical ends of the rod move axially in their bearings because the ball of the rod mounted in the joint head of one shaft moves away from the joint center. and the ball of the rod mounted in the other shaft approaches the center of the joint.
As a result, experience has shown that while avoiding any clamping effects, the shafts can be pivoted out of the straight position up to an angle of 40 to 45 to both sides.
The drawing shows exemplary embodiments of the joint according to the invention.
Fig. 1 is a schematic longitudinal section along the line I-I of Fig. 3 through a joint provided with sliding blocks as drivers. the two shafts are shown in an unswiveled position, that is to say with the same axis; Fig. 2 is a similar longitudinal section, but in which the two shafts are pivoted relative to one another;
3 is a cross section along the line III-III of FIG. 1 and at the same time along the line IIF-III 'of FIG. 2. FIG. 4 is a longitudinal section similar to FIG balls are used as drivers;
Fig. 5 shows a further embodiment of the joint in one of the Figs. ent speaking position of the shafts, in section along the line V-V of Fig. 6; Fig. 6 is a cross-section through this joint along the line VI-VI of FIG. 5:
Fig. 7 is a perspective view of the joint head and some removed parts thereof; Fig. 7a is a plan view and Fig. 7b is a front view of a rotary insert of the joint head; Fig. 8 is a perspective view of the intermediate ring and some abgenom mener parts thereof; Fig. 9 is a perspective view of the parts associated with the socket.
In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, one shaft 1 carries the kugelförmi gene joint head 2 and the other shaft, 3 the spherical socket-shaped joint socket 4. In the joint head 2 sit evenly distributed five inserts 5, which can rotate in their bearings and one have the surface of the joint head 2 corresponding spherical outer surface.
Each rotatable insert 5 has on its outside a groove 6 with straight side walls, and a cylindri's rule, convexly curved base, in which sliding blocks 7 acting as drivers are guided.
A spherical shell-shaped intermediate ring 8 interacts with the joint head 2, which ring has a concave spherical inner surface and a convex spherical outer surface and which completely surrounds the joint head. On the inside, the intermediate ring 8 carries similar rotatable inner inserts 9 in corresponding recesses on the cleats opposite the inserts 5, the guide grooves:
10 so that the driver sliding blocks 7 are half in the inserts 5 of the joint head 2 and half in the associated inserts 9 of the intermediate ring 8.
The intermediate ring 8 is provided on its outer side with externally rotatable inserts 11, which are distributed in such a way that they lie between the inner inserts 9 (FIG. 3). With these outer inserts 11 act in a similar way on the inside of the Ge joint socket 4 located rotatable inserts 12 via driver sliding blocks 13 together.
If the joint head 2 or the joint socket 4 is moved in any direction, the sliding blocks 7 and 13 shift partly to one side and partly to the opposite side.
A further part of the sliding blocks shifts less strongly while the associated inserts rotate. Finally, another part of the sliding blocks does not shift at all, but rather. the inserts in which these sliding blocks are located:
They rotate around their own axis so that - the sliding blocks only - take part in this rotary movement.
The intermediate ring 8 is provided on one side with a cap-shaped projection 14 which has a spherical bearing surface 15 in which a. The spherical bead 17 provided on the guide rod 116 is mounted in such a way that the rod 16 can tilt around the center point of the ball bead 17, but cannot move in its longitudinal direction.
The rod 1.6 is at its ends with the shafts 1 and 3 in movable Lichem engagement. The end 18 of the rod, designed as a ball, is both rotatably and displaceably mounted in an axial bore 19 of the shaft 1 and the end 20, likewise designed as a ball, in an axial bore 21 of the shaft 3.
When the two shafts are pivoted against each other, that is to say when the shaft 1 is brought, for example, from the straight position shown in FIG. 1 into the angular position shown in FIG. 2i, the intermediate ring .8 is removed from the guide rod <B> 116 </B> necessarily taken over an angle without any clamping effects,
which makes up part of the pivot angle between the shafts. As can be seen, with the specified storage conditions, the rod 16 retains its tipping point, that is, the center of the spherical bead 17, when the shafts are pivoted, the same distance from the joint center M while .themselves ,
the ball ends 18 respectively. 20 respectively in their bearing bores 19. 21 can rotate unhindered and move evenly over the entire angle range.
The spacing of the center points of the bead 17 and the ends. 1, 8 and '20 with one another and with respect to the center point M of the entire joint can be chosen in such a way that @ during the pivoting, the shafts, the,
Intermediate ring is carried along about .die half of the angle between the shafts and the center of the bead 17 migrates on a spherical surface that passes at least approximately through the center between the outer and inner surface of the intermediate ring.
Instead of sliding blocks, rolling elements such as rollers or balls can also be used for the drivers, which are possibly guided in special cages.
In Fig. 4, an embodiment of the joint with driver balls is shown. Between the joint head 2 and the intermediate ring 8, the force is transmitted through the balls 7 'and between the intermediate ring 8 and .der joint socket 4 through: the balls ss'.
The balls 7 'and 13' arranged one above the other in two layers are, similarly to the sliding blocks 7 respectively. 13 in the embodiment according to FIGS. 1 to 3, guided in the rotatable inserts in correspondingly shaped grooves. The number of balls in each rotatable insert depends on the size of the joint; in the example shown is assumed. there are three balls in each insert.
In the case of the fig. 5 to 9. The embodiment shown has the one shaft 1 'connected, spherical joint head 2' five parallel to the shaft axis ver running incisions 22, and in each incision a rotatable elongated A set 5 'is mounted.
As can be seen in particular from FIGS. 7, 7a and 7b, these A sets have a spherical surface 23 corresponding to the surface of the joint head and a flat base 24 from which a pivot 25 emerges, by means of which the insert engages in a bore 26 which in the joint head 2 'from the center of a section 22 in the direction of the center point of the joint head runs.
Each one set 5 'has on its top a longitudinal groove 6' with a cylindrically curved, convex bottom surface and straight side surfaces, in which a sliding block 7 "of square cross-section and correspondingly shaped surfaces is displaceable.
The inserts 5 ', seen from above (Fix. 7a), have an approximately rhombic shape. The middle parts 2: 7 of the side surfaces 28 are sections of a circular cylinder, the diameter of which is slightly larger than the width of the incisions 22 in the joint head.
With these curved side surface parts 27, the inserts 5 'engage in recesses 29 in the side surfaces of the incisions 22 of the joint head (fix. 7), so that the inserts 5' pivotable about their pins 25 are also guided laterally at these points.
A central bore 19 'provided in the joint head 2', which mainly serves to receive the one ball end 18 'of the guide rod 16', also forms a channel for the supply of the lubricant to the inserts 5 '.
Around the joint head 2 'there is the intermediate ring 8', which, in order to be able to arrange it over the joint head, is divided from the plane standing perpendicular to its central axis and through .the centers of its inserts,
the two halves 8a 'and 8b' being held together by means of bolts 30. The bolts serve at the same time to fasten a cap-shaped extension 14 'which has a spherical bearing surface 1'5' for the central ball bead 17 'of the guide rod 16'.
So that the ball bead 17 'is brought into its bearing who can, according to Figure 5, the spherical bearing surface 15' is half on the cap-shaped extension 14 'and half on a ring 31;
which is attached to the cap-shaped approach with the help of rivets 32 or the like. The ball ends 18 'and 20' of the guide rod 16 ', respectively, in the cylindrical bores 19' and 2'1 'of the joint head 2'. the second shaft 3 'are guided, a smaller diameter than the ball bead 17', so that they can pass through the openings in the extension 14 'and the ring 31.
In the intermediate ring 8 'there are inner rotating inserts 9' which work with the sets 5 'of the joint head 2' together, and outer rotating inserts 11 '. The inner and outer inserts 9 'and 11' have a circular outline in plan view.
The inner inserts 9 '(FIG. 8) have a flat outer surface 33 and a concave, spherical inner surface 34 in which a guide groove 10' with a cylindrically arched, concave bottom surface and straight side surfaces for receiving the sliding block 7 "is provided The outer inserts 11 'have a flat inner surface 35 and a convex spherical outer surface 36, in which a guide groove 3.7 with a cylindrically curved,
convex bottom surface and straight Seitenfläohen is provided. In the embodiment of the joint shown in FIGS. 5 to 9, the outer inserts 11 'of the intermediate ring are not offset from the inner inserts 9', as is the case according to FIG.
Instead, they are arranged in the radial direction above the inner inserts (FIG. 6), which facilitates assembly without, however, impairing the desired mode of operation of the joint during operation.
The intermediate ring can therefore be seen with continuous cylindrical bores 38 ver (Fig. 8), the inside one of the inner inserts 9 'corresponding. Diameter and outside a larger diameter corresponding to the outer inserts 11 '. When attaching the intermediate ring parts to the joint head with its inserts, the sliding blocks 7 ″ are inserted first,
which cause the power transmission between the joint head 2 'and the intermediate ring 8' and which, due to the special design of the rotating inserts 5 'of the joint head, can be made longer than in the case of the embodiment according to FIGS.
3 (in which all inserts are circular in plan view). As a result, the displacement areas of the sliding blocks, which are possible for the transmission of force between: the joint head and the intermediate ring, are advantageously enlarged.
Then the inner inserts 9 'of the intermediate ring and closes: borrowed. the outer inserts 1'1 'are inserted into the bores 38 of the halves of the intermediate ring that are joined together by means of the bolts 30.
The joint socket 4 'connected to the second shaft 3' is arranged above the intermediate ring and, like the intermediate ring, consists of two parts held together by bolts 39, namely of the ring-shaped parts 4a 'and 4b' with a cylindrical outer surface and spherical inner surface, where the part 4b 'with the second shaft 3' in one;
Piece of pure spherical shell-shaped part 40 is connected.
In the joint socket 4 'are the rotating inserts 12', which are similar in their design to the inner inserts 9 'of the intermediate ring and correspondingly
Shaped driver sliding blocks 1Y "interact with the outer inserts 11 'of the intermediate ring. The inserts 12' in the joint socket 4 'are inserted into cylindrical bores 41 of the joint socket, and the remaining space above them is round by cylindrical lens-shaped Metal body 42 from closed.
The parts 4a 'and 4b' of the joint socket are surrounded on the outside by a ring 43. To facilitate centering during assembly, the two parts <I> 4a '</I> and <I> 4b' </I> of the joint socket and the two parts 8a 'and 8b' of the intermediate ring are offset at their abutting edges, so that they overlap.
Since with the described joint the driven shaft always revolves completely uniformly with the driving shaft, the sealing of the open side of the joint can be done in an extremely simple and safe manner.
It can namely a Ab-, diclitungskappe 44, which consists in the usual way of rubber or leather, with its edges both on the one shaft and on the other shaft, for. B. by means of clamps 45, 46 or the like., Are rigidly attached.
It is also possible, instead of the flexible sealing cap 44 shown in FIG. 5, to use two rigid spherical shell-shaped metal caps, one of which has a central opening with a flange, by means of which it can be rigidly connected to the clamp by a clamp or the like a shaft is connected while the other cap has a central opening with a flange,
by means of which it is rigidly connected to the other shaft by a clamp or the like. When the shafts pivot, the two caps would then shift towards one another. The open end of the first cap could also be displaced directly on the outside of the joint socket, which in this case would have a spherical outer surface, as can be seen in FIGS. 1 to 4.
The rotatability of the inserts 12 'in the socket 4' can be limited, for example, by providing a cylindrical bore 47 in these a sets 12 'and a cylindrical bore 48 of a smaller diameter in the end bodies 42 and in the bores lying one above the other a ball 49 is arranged, the diameter of which corresponds to that of the smaller Boh tion 48.
The balls 49 then sit partly in the inserts 12 'and partly in the closing bodies 42, so that, since the closing bodies are immovable with respect to the joint socket 4', the inserts 12 'only rotate around their axis can than the ball allows; at a certain angle of rotation of the inserts 12 ', the ball hits the side walls of the larger bore 47 in the inserts 12' and then does not allow further rotation of the inserts.
In this way, it can be prevented, for example, that the inserts can be rotated into an undesired position when the joint is out of operation. In a similar way, the rotatable barges of the inserts 9 'and 11' in the intermediate ring z. B. be limited by a ball 50, which sits in superimposed holes of the same size compared to the ball larger in diameter holes of the inserts.
The supply of the lubricant into the interior of the joint can take place through the joint socket or the sealing cap or, in the case of hollow shafts, through them. A special distribution is that constantly a perfect seal of the joint against the escape of lubricant BEZW. the entry of dust or the like. Is achieved .that the sealing cap can be rigidly connected to the two shafts, because the shafts fully rotate evenly.
It should be noted that the driver sliding blocks 7 ″ between the joint head and the intermediate ring and the sliding blocks 13 ″ between the intermediate ring and the joint socket must not be less than a certain length.
The inner sliding blocks 7 "should be so long in the middle longitudinal section that their ends always extend beyond the plane which passes through the center of the joint head and the centers of the inserts 5 'in the joint head outer sliding blocks 13 "in the middle longitudinal section so long that their ends over the plane
which goes through the center of the joint and the centers of the inserts 11 'in your intermediate ring. The same would also have to be observed if several balls are used instead of sliding blocks; the center of the outermost sphere would then have to lie beyond the corresponding plane.
The number of rotatable inserts depends on the size of the joint and the force to be transmitted; the number five (as assumed in the drawing) or seven in each row proves to be particularly advantageous.