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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsgelenk einer Art mit
einem ersten und einem zweiten drehenden Bauteil, einem Balg, der
mit einem vorderen Endbereich mit dem ersten drehenden Bauteil und
mit einem hinteren Endbereich mit dem zweiten drehenden Bauteil
verbunden ist, und Mitteln zur axialen Rückhaltung des hinteren Endbereichs des
Balgs in Bezug auf das zweite drehende Bauteil, welche einen Rückhalteansatz
und eine Nut zur Aufnahme des Rückhalteansatzes
aufweisen, wobei der hintere Endbereich des Balgs und das zweite
drehende Bauteil konjugierte Querkonturen aufweisen, deren Leitlinien
Wendepunkte aufweisen.
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Die
Erfindung findet Anwendung insbesondere auf homokinetische Dreibein-Antriebsgelenke.
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Derartige
Gelenke erlauben die Übertragung einer
Drehbewegung zwischen einer ersten Welle, welche ein Vaterteil oder
Dreibein trägt,
und einem Mutterteil bzw. Tulpe, die drehfest beispielsweise mit dem
Ausgangszahnrad eines Differentials verbunden ist.
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Das
Dreibein weist drei Schenkel auf, von denen jeder einen Wälzaufbau
trägt.
Jeder Wälzaufbau
ist zum Abrollen auf einem Paar von Pisten bestimmt, die in der
Tulpe ausgebildet sind. Dreibein und Tulpe haben Dreifachsymmetrie.
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Der
hintere Endbereich des Balges ist auf einem vorderen Endbereich
der Tulpe aufgefädelt.
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Die
Tulpe wird insbesondere durch Schmieden hergestellt und weist im
Querschnitt abwechselnd konvexe und konkave oder plane Abschnitte auf.
Die Ausdrücke „konvex” und „konkav” verstehen sich
im Bezug auf das Äußere der
Tulpe. Die konvexen Teile sind von der Längsachse der Tulpe weiter entfernt
als die konkaven oder planen Teile.
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Die
Aufnahmenut für
den Rückhalteansatz ist
dann in jedem der konvexen Teile von der radial äußeren Fläche der Tulpe aus ausgebildet.
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Die
Rückhaltenut
erstreckt sich also in diskontinuierlicher Weise auf dem Rand der
Tulpe.
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Der
Ansatz erstreckt sich peripher in entsprechender Weise auf der radial
inneren Fläche
des Balges.
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Eine
Klemmeinrichtung klemmt den hinteren Endbereich des Balgs auf den
vorderen Endbereich der Tulpe, wobei der Rückhalteansatz im Inneren der Aufnahmenut
gehalten wird.
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Die
Aufnahmenut wird in der Tulpe im allgemeinen durch Drehen ausgebildet.
Ein solcher Bearbeitungsvorgang bietet wegen des diskontinuierlichen
Charakters der Nut zahlreiche Probleme, unter ihnen eine verhältnismäßig starke
Abnutzung des verwendeten Schneidwerkzeugs sowie die Schwierigkeit,
eine Nut herzustellen, deren einzelne Abschnitte konzentrisch sind.
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Ferner
hängt die
Anzahl der Abschnitte der Aufnahmenut und ihre Winkelerstreckung
von der Anzahl der konvexen Teile der Tulpe und deren winkelmäßiger Erstreckung
ab.
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Auf
diese Weise kann es sein, daß die
gesamte Winkelausdehnung der Rückhalteaufnahmenut
verhältnismäßig gering
und folglich die axiale Rückhaltung
des hinteren Endes des Balges im Bezug auf die Tulpe nicht zufriedenstellend
ist.
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Aus
US 4 083 202 A ist
ein Antriebsgelenk bekannt, bei welchem das zweite drehende Bauteil einen
Körper
mit Spuren zur Aufnahme von Rollen aufweist. Diese Spuren öffnen sich
radial nach außen.
Ein Blechgehäuse
deckt den Körper
ab, um die Spuren zu schließen.
Das Blechgehäuse,
das selbst einen kreisförmigen
Querschnitt hat, weist zwei kreisförmige Rippen auf. Die eine
Rippe ist in eine Nut aufgenommen, die im hinteren Ende des Balgs
vorgesehen ist.
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Eine
derartige Anordnung ist typisch für ein Antriebsgelenkt mit offenen
Spuren, und das Blechgehäuse
ließe
sich auch nicht auf einem Körper
mit Wendepunkten auf der Querschnittskontur, beispielsweise einem
Körper
mit dreizipfliger Form, anbringen.
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Dies
wird durch
US 4 936
811 A bestätigt, welche
zeigt, dass herkömmliche
dreizipflige Körper (also
Körper
mit Wendepunkten auf der Querschnittskontur) als drehendes Bauteil
stets Rückhaltemittel für den Balg
in Form einer Nut, die im Körper
vorgesehen ist, und eines Ansatzes, der auf dem Balg vorgesehen
ist, aufweisen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die oben genannten Probleme zu lösen, indem
ein Antriebsgelenk der vorgenannten Art geschaffen wird, welches es
gestattet, die Schwierigkeiten der Bearbeitung der Tulpe in Grenzen
zu halten und die Winkelausdehnung der Aufnahmenut des Rückhalteansatzes
für ein
gegebenes Querprofil der Tulpe zu erhöhen.
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Hierzu
ist Gegenstand der Erfindung ein Antriebsgelenk mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1.
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Gemäß besonderer
Ausgestaltungen der Erfindung kann das Antriebsgelenk eines oder
mehrere der folgenden Merkmale, einzeln oder in allen technisch
möglichen
Kombinationen, aufweisen:
der Rückhalteansatz und die Aufnahmenut
für den Rückhalteansatz
haben im wesentlichen konjugierte Längsprofile,
der Rückhalteansatz
erstreckt sich in diskontinuierlicher Weise auf dem Umfang des zweiten
drehenden Bauteils,
der Rückhalteansatz
weist mehrere Abschnitte auf, die in im wesentlichen regelmäßigen Abständen auf dem
Umfang des zweiten drehenden Bauteils liegen,
die Aufnahmenut
für den
Rückhalteabschnitt
erstreckt sich auf dem Umfang des Balgs entsprechend, wie sich der
Rückhalteansatz
auf dem Umfang des zweiten drehenden Bauteils erstreckt,
der
Balg weist Dichtungsmittel auf, die axial auf ein und derselben
Seite in Bezug auf wenigstens einen Abschnitt der Aufnahmenut für den Rückhalteansatz liegen,
die
Dichtungsmittel liegen axial auf ein und derselben Seite im Bezug
auf die Gesamtheit der Aufnahmenut für den Rückhalteansatz,
die Dichtungsmittel
liegen axial hinter dem genannten Abschnitt oder der Gesamtheit
der Aufnahmenut für
den Rückhalteansatz,
die
Dichtungsmittel liegen radial auf derselben Seite des Balgs wie
die Aufnahmenut,
es weist eine Klemmeinrichtung für das Klemmen des
hinteren Endes des Balges auf das zweite drehende Bauteil auf,
die
Klemmeinrichtung sitzt axial im Bezug auf wenigstens einen Abschnitt
der Aufnahmenut für
den Rückhalteansatz
auf der gleichen Seite wie die Dichtmittel des Balgs,
der Rückhaltansatz
ist auf einer radial äußeren Fläche des
zweiten drehenden Bauteils angeordnet, und die Rückhalteaufnahmenut ist in einer
radial inneren Fläche
des Balgs ausgebildet,
der Rückhalteansatz ist auf dem zweiten
drehenden Bauteil durch Drücken
des Materials des zweiten drehenden Bauteils ausgebildet.
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Ein
besseres Verständnis
der Erfindung wird sich aus der Lektüre der folgenden Beschreibung
ergeben, die allein als Beispiel gegeben wird und unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen erfolgt, auf welchen
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1 eine
schematische, teilgeschnittene Längsansicht
des Antriebsgelenks gemäß der Erfindung
ist,
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2 eine
Vorderansicht ist, welche das Querprofil des Tulpe des Gelenks der 1 veranschaulicht,
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3 bis 5 schematische
Teilansichten im Schnitt und vergrößert, genommen längs den
Linien III-III, IV-IV bzw. V-V der 2, sind,
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6 eine
Ansicht entsprechend 2 ist, welche eine weitere Ausführungsform
des Antriebsgelenks der 1 veranschaulicht, und
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7 und 8 schematische
Teilansichten im Schnitt und vergrößert, genommen längs den
Linien VII-VII bzw. VIII-VIII der 6, sind.
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1 veranschaulicht
ein homokinetisches Dreibeingelenk 1.
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Dieses
Gelenk 1 mit Dreifachsymmetrie um eine Achse X-X in seiner
in 1 dargestellten gestreckten Stellung weist im
wesentlichen auf:
- – ein Vaterelement oder Dreibein 3,
welches drei Schenkel 4 aufweist, die winkelmäßig im Abstand von
120° verteilt
sind und jeweils einen Wälzaufbau 5 tragen,
- – ein
Mutterelement oder Tulpe 6 und
- – einen
elastischen Balg 7.
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Das
Dreibein 3 sitzt auf einer Drehwelle 8.
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Die
Tulpe weist einen Körper 10 auf,
der sich nach hinten (nach rechts in 1) in einem
Endstück 11 fortsetzt,
das dazu bestimmt ist, über
beispielsweise Kannelierungen 12 mit einer Welle mit einem
Ausgangszahnrad eines nicht dargestellten Differentials verbunden
zu werden.
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Der
Körper 10 weist
einen Boden 13 auf, der das Endstück 11 trägt und sich
nach vorne in einer Seitenwand 14 fortsetzt.
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Wie
in 2 zu sehen, weist die Wand 14 bezüglich der
Längsachse
X-X der Tulpe 6 eine zylindrische Transversalkontur auf,
deren Leitkurve Wendepunkte aufweist. Auf diese Weise weist die
Wand 16 sechs konvexe Abschnitte 16, drei konkave
Abschnitte 17 und drei plane Abschnitte 18 auf.
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Die
Ausdrücke „konvex” und „konkav” verstehen
sich in Bezug auf das Äußere der
Tulpe 6.
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Die äußere Transversalkontur
der konvexen Abschnitte 16, über im wesentlichen die axiale
Länge der
Wand 14, ist in 2 gestrichelt dargestellt.
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Die
konvexen Abschnitte 16 sind winkelmäßig regelmäßig um die Längsachse
X-X herum verteilt. Die konvexen Abschnitte 16 sind untereinander abwechselnd
durch die konkaven Abschnitte 17 und planen Abschnitte 18 verbunden.
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Jeder
konvexe Abschnitt 16 ist von der Längsachse X-X der Tulpe 6 weiter
entfernt als die konkaven Abschnitte 17 und planen Abschnitte 18.
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Die
durch ein und denselben planen Abschnitt 18 verbundenen
konvexen Abschnitte 16 bestimmen innen ein Paar von Pisten 19,
auf welchen ein Wälzaufbau 5 abrollen
bestimmt ist.
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Ein
diskontinuierlicher Umfangsansatz 20 mit Achse X-X springt
von der radial äußeren Fläche 21 der
Seitenwand 14 der Tulpe 6 vor. Der Ansatz 20 liegt
axial in geringem Abstand vom vorderen Ende bzw. Anschnitt 22 der
Tulpe 6.
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Der
Ansatz 20 zeigt ein Teilstück 23 an jedem konvexen
Abschnitt 16. Der Ansatz 20 ist an jedem konkaven
Abschnitt 17 oder planen Abschnitt 18 der Seitenwand 14 der
Tulpe 6 unterbrochen, wie dies in den 2, 4 und 5 erkennbar
ist. Der Scheitel 24 dieses Ansatzes 20 gehört zu einem Zylinder
mit kreisförmigen
Querschnitt und Achse X-X.
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Wie
in 3 dargestellt, ist die Vorderflanke 25 jedes
Teilstücks 23 des
Ansatzes 20 orthogonal zur Achse X-X und die Hintereflanke 26 jedes
Teilstücks 23 des
Ansatzes 20 in Bezug auf die Radialrichtung zum Äußeren und
zur Vorderseite der Tulpe 6 geneigt.
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Jede
Vorderflanke 25 des Teilstücks 23 hat eine größere radiale
Ausdehnung als die Hinterflanke 26 des gleichen Teilstücks 23.
Jede Vorderflanke 25 ist mit dem vorderen Anschnitt 22 der
Tulpe 6 nacheinander durch einen Bereich 27 der
Fläche 21 mit zur
Achse X-X parallelen Erzeugenden und durch einen abgefasten Bereich 28,
der in Bezug auf die Achse X-X zur Vorderseite und zum Inneren der
Tulpe 6 geneigt ist.
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Die
sechs abgefasten Bereiche 28, die vor den Teilstücken 23 des
Ansatzes 20 liegen, sind winkelmäßig regelmäßig um die Achse X-X herum
verteilt.
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Die
Tulpe 6 ist durch Schmieden hergestellt, wonach die abgefasten
Bereiche 28 durch Drehen bearbeitet und die Teilstücke 23 des
Ansatzes 20 durch Drücken
von Material nach hinten bezüglich der
Tulpe ausgebildet worden. Die Bereiche 27 der radial äußeren Fläche 21 sind
im Zuge dieses Drückens
aus gebildet worden. Der vordere Anschnitt 22 kann bleiben,
das heißt,
braucht keine spätere
Bearbeitung erfahren.
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Wie
in 1 zu sehen, ist ein vorderer Endbereich 30 des
Balgs 7 an der ersten Welle 8 im Abstand von Dreibein 3 über einen
Schlauchbinder 31 befestigt.
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Der
Balg 7 weist in einem hinteren Endbereich 33 einen
Innenquerschnitt einer Form auf, die zu derjenigen der radial äußeren Fläche 21 der
Seitenwand 14 der Tulpe 6 im wesentlichen konjugiert ist.
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Der
hintere Endbereich 33 des Balgs 7 ist auf einen
vorderen Endbereich 34 der Tulpe 6, der den Rückhalteansatz 20 aufweist,
aufgefädelt.
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Wie
in den 3 bis 5 zu sehen, weist der hintere
Endbereich 33 des Balgs 7 nacheinander ausgehend
vom Anschnitt oder vorderen Ende 35 des Balgs 7 zwei
peripherische und kontinuierliche Dichtlippen 37, die sich
radial nach innen über
den gesamten Umfang des Balgs 7 erstrecken, sowie eine
peripherische Nut 38 zur Aufnahme des Ansatzes 20 der
Tulpe 6 auf.
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Die
Nut 38 erstreckt sich auf dem Balg 7 in einer
Weise entsprechend zu der, in der sich der Ansatz 20 auf
dem Umfang der Tulpe 6 erstreckt. Die Nut 38 weist
so mehrere Teilstücke 39 auf,
die winkelmäßig regelmäßig im Abstand
voneinander liegen.
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Das
Längsprofil
der radial inneren Fläche des
Balgs 7 im Bereich der Nut 38 ist, außer was
die Dichtlippen 37 anbelangt, konjugiert zu demjenigen der
radial äußeren Fläche 21 der
Tulpe 6 im Bereich des Ansatzes 20.
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Die
Nut 38 weist also einen Boden 42, eine Vorderflanke 43 und
eine Hinterflanke 44 auf, die jeweils in der Form konjugiert
zu derjenigen des Scheitels 24, der Vorderflanke 25 und
der Hinterflanke 26 des Ansatzes 20 und gegen
diese gelegt sind.
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Ferner
ist ein Bereich 46 der radial inneren Fläche des
Balgs 7 gegen den Bereich 27 der radial äußeren Fläche 21 der
Seitenwand 14 der Tulpe 6 angelegt.
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Die
radial äußere Fläche des
hinteren Endbereichs 33 des Balgs 7 ist im wesentlichen
eine Rotationsfläche
um die Achse X-X und weist axial hinter dem Boden 42 der
Nut 38 eine Nut 49 zur Aufnahme eines Schlauchbinders 50 auf.
Dieser Schlauchbinder 50 erstreckt sich axial über den
Dichtlippen 37. Der Schlauchbinder 50 ist mit
einem leichten Axialspiel in der Nut 49 aufgenommen.
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Die
Dichtheit zwischen dem hinteren Endbereich 33 des Balgs 7 und
dem vorderen Endbereich 34 der Tulpe 6 ist in
zufriedenstellender Weise durch die Lippen 37 gewährleistet,
die auf den gesamten äußeren Umfang
der radial äußeren Fläche 21 der Tulpe 6 mittels
des Schlauchbinders 50 zusammengedrückt sind.
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Ferner
ist der axiale Rückhalt
des hinteren Endbereichs 33 des Balgs 7 in Bezug
auf die Tulpe 6 in beiden axialen Richtungen durch den
Ansatz 20 und die Rückhaltenut 38 gewährleistet.
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Man
bemerkt, daß dank
des Ansatzes 20 und der Nut 38 die axiale Erstreckung
des Schlauchbinders, obwohl begrenzt, einen zufriedenstellenden Rückhalt des
Balgs 7 in Bezug auf die Tulpe 6 erlaubt.
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Ferner
ist die Bearbeitung der Tulpe 6, die diese axiale Rückhaltung
des Balgs 7 in Bezug auf die Tulpe 6 gestattet,
verhältnismäßig einfach
und beschädigt
die verwendeten Werkzeuge verhältnismäßig wenig.
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Es
ist interessant zu bedenken, daß die
abgefasten Bereiche 28, von denen aus der Ansatz 20 durch
Drücken
von Material der Tulpe 6 ausgebildet wird, Flächen sind,
die gewöhnlich
auf den Tulpen 6 von Dreibeingelenken 1 bearbeitet
werden, um die Tulpe 6 bei der Fertigbearbeitung durch
Rollformen der Kannelierungen 12 des Endstücks 11 dieser
Tulpe 6 zu zentrieren.
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In
der Ausführungsform
der 1 bis 5 weist der Ansatz 20 genauso
viele Teilstücke 23 auf, wie
die Seitenwand 14 der Tulpe 6 knovexe Abschnitte 16 aufweist.
Die gesamte Winkelausdehnung des Ansatzes 20 entspricht
dann der gesamten Winkelausdehnung dieser konvexen Abschnitte 16.
Es ist aber auch, wie dies nun unter Bezug auf die 6 bis 8 beschrieben
wird, möglich,
einen Rückhalteansatz 20 zu
verwirklichen, dessen gesamte Winkelausdehnung größer als
die gesamte Winkelausdehnung der von der Längsachse X-X der Tulpe 6 am weitesten
entfernten Abschnitte 16 der Seitenwand 14 ist.
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Die 6 veranschaulicht
eine Tulpe 6, die sich von derjenigen der 1 bis 5 hauptsächlich dadurch
unterscheidet, daß der
Rückhalteansatz 20 für den Balg 7 neun
Teilstücke 23 aufweist.
Jeder konkave Abschnitt 17 der Seitenwand 14 weist
ein Teilstück 23 des
Ansatzes 20 auf, und jeder plane Abschnitt 18 weist
zwei Teilstücke 23 des
Ansatzes 20 auf. Die Teilstücke 23 des Ansatzes 20 jedes
planen Abschnitts 18 sind identisch und winkelmäßig voneinander
im Abstand liegend. Der Außenquerschnitt der
konkaven Abschnitte 17 und planen Abschnitte 18 über den
wesentlichen Teil der axialen Länge
der Wand 14 ist in 6 gestrichelt
teilweise dargestellt.
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Wie
durch 7 veranschaulicht, ist jede Vorderflanke 25 des
Ansatzes 20 mit dem vorderen Anschnitt 22 der
Tulpe 6 durch einen Bereich 27 der radial äußeren Fläche 21 der
Tulpe 6 verbunden. Jeder Bereich 27 hat zur Längsachse
X-X der Tulpe 6 parallele Erzeugende.
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Ferner
weist der Balg 7 innen eine axiale Schulter 60,
die sich peripherisch im Inneren des Balgs 7 in geringem
axialen Abstand von dem vorderen Anschnitt 22 der Tulpe 6 erstreckt.
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Mit
der Ausführungsform
der 6 bis 8 bekommt man einen Rückhalteansatz 20,
dessen gesamte Winkelerstreckung deutlich größer als diejenige der konvexen
Abschnitte 16 der Seitenwand 14 der Tulpe 6 ist.
Ferner sind die Teilstücke 23 des
Ansatzes 20 winkelmäßig weniger
groß im
Abstand liegend als bei dem Antriebsgelenk der 1 bis 5.
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Die
axiale Rückhaltung
des Balgs 7 in Bezug auf die Tulpe 6 ist auf diese
Weise zufriedenstellend und die Nachspurgefahren für den Balg 7,
wenn das Antriebsgelenk arbeitet, sind begrenzt.
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Es
ist zu beachten, daß die
axiale Schulter 60 des Balgs 7 auch an der axialen
Rückhaltung
des Balgs 7 in Bezug auf die Tulpe 6, wenn der
hintere Endabschnitt 33 des Balgs 7 sich nach
hinten in Bezug auf die Tulpe 6 zu versetzen trachtet,
teilnehmen kann. Für
ein Teilnehmen an einer solchen Rückhaltung, kommt die Schulter 60 gegen
den Anschnitt 22 der Tulpe 6 zur Anlage.
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In
einer nicht dargestellten Abwandlung ist es möglich, den vorderen Anschnitt 22 der
Tulpe 6 so zu bearbeiten, daß sie mit der Schulter 60 des
Balgs 7 über
praktisch seinen gesamten Außenumfang
in Berührung
tritt, wenn der Balg 7 axial belastet wird.