DE102007057418A1

DE102007057418A1 - Kreuzgelenk mit größerem Wirkwinkelbereich

Info

Publication number: DE102007057418A1
Application number: DE102007057418A
Authority: DE
Inventors: Bobby Hu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-01-22
Also published as: US20090023504A1; TW200905097A

Abstract

Kreuzgelenk mit größerem Wirkwinkelbereich, das ein Paar von Gelenkgabeln (10a, 10b) aufweist, die jeweils ein Paar von Gabelarmen (12) mit einem Abstand zwischen sich aufweisen. Ein Kupplungsteil (30) ist mit den Gabelarmen (12) der Gelenkgabeln (10a, 10b) derart schwenkbar gekuppelt, dass die Geleschwenkbar sind, welche senkrecht aufeinander ausgerichtet sind. Die Gabelarme (12) der Gelenkgabeln (10a, 10b) weisen jeweils zwei einander zugewandte Innenflächen (13) und eine Zwischenfläche (14) auf, die sich zwischen den Innenflächen (13) erstreckt. Jeder der Gabelarme (12) weist ferner zwei Seitenflächen (15) auf, zwischen denen sich die Innenfläche (13) erstreckt. Zwischen jeder der Seitenflächen (15) und der daran angrenzenden Innenfläche (13) ist eine Aussparung (16) ausgebildet. Die Aussparungen (16) in den Gabelarmen (12) ermöglichen das Eintreten der Gabelarme (12) der anderen der Gelenkgabeln (10a, 10b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk und insbesondere ein Kreuzgelenk mit einem größeren Wirkwinkelbereich.
Zur Kraftübertragung von einer Kraftquelle zu einem anzutreibenden Element sind verschiedene Kreuzgelenke im Einsatz. In den 6 und 7 ist ein herkömmliches Kreuzgelenk 90 gezeigt, das ein Paar Gelenkgabeln 93 und 95 und ein Kupplungsteil 91 aufweist. Die Gelenkgabel 95 weist einen Krafteintragsendabschnitt 96 auf und die andere Gelenkgabel 93 weist einen Kraftaustragsendabschnitt 97 zum Kuppeln mit einer Steckhülse auf. Das Kupplungsteil 91 weist ein erstes Durchgangsloch 98 auf, das sich durch zwei voneinander abgewandte Seiten erstreckt, und ein zweites Durchgangsloch 99 auf, das sich durch zwei andere voneinander abgewandte Seiten und orthogonal zu dem jedoch mit einem Abstand von dem ersten Durchgangsloch 98 erstreckt. Das Kupplungsteil 91 ist mittels eines ersten Zapfens 92, der sich durch aufeinander ausgerichtete Zapfenlöcher 930 der Gelenkgabel 93 und das erste Durchgangsloch 98 des Kupplungsteils 91 erstreckt, schwenkbar mit der Gelenkgabel 93 verbunden. Darüber hinaus ist das Kupplungsteil 91 mittels eines zweiten Zapfens 94, der sich durch aufeinander ausgerichtete Zapfenlöcher 950 in der Gelenkgabel 95 und das zweite Durchgangsloch 99 des Kupplungsteils 91 erstreckt, schwenkbar mit der Gelenkgabel 95 verbunden. Die Schwenkachse des ersten Zapfens 92 schneidet nicht die Schwenkachse des zweiten Zapfens 94. Der Wirkwinkelbereich des Kreuzgelenks ist größer, wenn die Gelenkgabel 95 mittels des Krafteintragsendabschnitts 96 handbetrieben wird. Jedoch ändert sich der Abstand A1 der Achse O2 des zweiten Zapfens 94 zu der Achse O1 des ersten Zapfens 92 in Längsrichtung L der Gelenkgabel 93 während der Betätigung kontinuierlich, so dass die Gelenkgabel 95 relativ zu der anderen Gelenkgabel 93, der mit einer Steckhülse zum Antreiben eines Befestigungsmittels oder dergleichen gekuppelt ist, kontinuierlich auf- und abbewegt (wackeln) wird. Daraus resultiert, dass das Kreuzgelenk 90 nur manuell betrieben werden kann, das heißt, dass das Kreuzgelenk nicht geeignet ist für eine Hochgeschwindigkeitsbetätigung mittels eines Elektrowerkzeugs.
In den 8 und 9 ist ein anderes herkömmliches Kreuzgelenk 80 dargestellt, das ein Paar von Gelenkgabeln 83 und 85 und ein kubisches Kupplungsteil 81 aufweist. Die Gelenkgabel 85 weist einen Krafteintragsendabschnitt 86 auf und die andere Gelenkgabel 83 weist einen Kraftaustragsendabschnitt 87 zum Kuppeln mit einer Steckhülse auf. Das Kupplungsteil 81 weist ein erstes Durchgangsloch 88, das sich durch ein Paar voneinander abgewandten Flächen erstreckt, und zwei Löcher 89 in einem anderen Paar voneinander abgewandter Flächen auf, die sich orthogonal zu dem ersten Durchgangsloch 88 bis in einen Abstand von diesen erstrecken. Das Kupplungsteil 81 ist mittels eines ersten Zapfens 82, der sich durch das Durchgangsloch 88 des Kupplungsteils 81 erstreckt, schwenkbar mit der Gelenkgabel 83 verbunden. Darüber hinaus ist das Kupplungsteil 81 mittels zwei zweiten Zapfen 84, die jeweils in den Löchern 89 des Kupplungsteils aufgenommen sind, schwenkbar mit der Gelenkgabel 85 verbunden. Die Schwenkachse des ersten Zapfens 82 schneidet die Schwenkachse des zweiten Zapfens 84 und ist senkrecht zu dieser angeordnet. Das Wackelproblem des herkömmlichen Kreuzgelenks 90 wird mit dem Kreuzgelenk gemäß den 8 und 9 vermieden. Folglich kann dieser Typ Kreuzgelenk für eine Hochgeschwindigkeitsbetätigung mittels eines Elektrowerkzeugs verwendet werden. Jedoch neigen die Zapfen 84 dazu, sich aufgrund hoher Zentrifugalkraft, die aus der Hochgeschwindigkeitsrotation resultiert, nach einiger Zeit von dem Kupplungsteil 81 zu lösen und rauszufallen, was zum Lösen der Gelenkgabel 85 führt. Das Ersetzen der Schwenkstruktur des Kreuzgelenks 80 ist nicht gegeben, wenn die zweiten Zapfen mit dem Kupplungsteil 81 eine feste Passung aufweisen, um ein Lösen zu vermeiden. Und zwar muss das gesamte Kreuzgelenk 80 ausrangiert werden, wenn nur ein Teil von diesem beschädigt ist. Darüber hinaus ist der maximale Wirkwinkel (etwa 27,5°) des Kreuzgelenks 80 geringer als jener des herkömmlichen Kreuzgelenks 90 gemäß den 6 und 7. In den Taiwanischen Patentanmeldungen Nr. 92220270 und Nr. 95216993 sind ähnliche Kreuzgelenke beschrieben, die demzufolge die gleichen Nachteile aufweisen.
Mit der Erfindung soll ein Kreuzgelenk geschaffen werden, das gegenüber den Kreuzgelenken aus dem Stand der Technik verbessert ist.
Ein solches verbessertes Kreuzgelenk wird mit dem Gegenstand gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Kreuzgelenk gemäß der Erfindung weist ein Paar Gelenkgabeln auf. Eine der Gelenkgabeln weist einen Krafteintragsendabschnitt auf und die andere der Gelenkgabeln weist einen Kraftaustragsendabschnitt auf. Jede Gelenkgabel weist ferner ein Kupplungsende mit einem Paar von Gabelarmen auf. Das Kupplungsteil ist mit den Gabelarmen der Gelenkgabeln schwenkbar verbunden, so dass die Gelenkgabeln jeweils um zwei Schwenkachsen, welche senkrecht zueinander angeordnet sind, verschwenkbar sind. Jedes Paar von Gabelarmen weist zwei einander zugewandte Innenflächen und eine dazwischen liegende Fläche auf, die die Innenflächen miteinander verbindet. Jeder Gabelarm weist ein Paar voneinander abgewandte Seitenflächen auf, zwischen welchen sich jeweils eine Innenfläche erstreckt. Zwischen jeder der Seitenflächen jedes Gabelarmes und der daran angrenzenden Innenfläche jedes Gabelarmes ist eine Aussparung ausgebildet. Die Aussparungen in den Gabelarmen der einen der Gelenkgabeln ermöglicht das Eintreten (Einführen) der Gabelarme der anderen der Gelenkgabeln. Jede Aussparung ist im Bereich zwischen der Zwischenfläche der Gelenkgabeln und der Schwenkachse ausgebildet.
Das Kreuzgelenk gemäß der Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kreuzgelenks mit einer Schwenkanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
2 eine Explosionsansicht des Kreuzgelenks gemäß
1;
3 eine Querschnittsansicht des Kreuzgelenks entlang der Schnittlinie 3-3 in der 2;
4 eine andere perspektivische Ansicht des Kreuzgelenks gemäß 1;
5 eine weitere perspektivische Ansicht des Kreuzgelenks gemäß 1;
6 eine Explosionsansicht eines herkömmlichen Kreuzgelenks;
7 eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Kreuzgelenks gemäß 6;
8 eine Schnittansicht eines anderen herkömmlichen Kreuzgelenks;
9 eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Kreuzgelenks gemäß 8.
Die in der Zeichnung dargestellten Figuren dienen lediglich zum leichteren Erklären der der Erfindung zugrunde liegenden Lehre. Ergänzungen der Formen/des Designs bezüglich der Anzahl, der Position, der Anordnungsbeziehung und Dimensionen der die bevorzugte Ausführungsform bildenden Teile werden erläutert oder liegen nach dem Lesen und Verstehen der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Lehren im fachmännischen Können. Darüber hinaus richten sich die exakten Dimensionen und Größenverhältnisse nach spezieller Kraft, Gewicht, Beanspruchbarkeit und ähnlicher Erfordernisse und liegen nach dem Lesen und Verstehen der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Lehren ebenfalls im Bereich des fachmännischen Könnens.
In den Figuren der Zeichnung werden gleiche oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Dort, wo die Begriffe „erste", „zweite", „Ende", „Abschnitt", „Umfang", „zentrifugal", „seitlich" oder ähnliche Begriffe verwendet werden, sollte verstanden werden, dass diese Begriffe nur auf die in der Zeichnung dargestellte Struktur bezogen sind, wie sie sich dem Betrachter der Zeichnung darstellt und dienen nur dazu, die Erfindung eindeutig zu beschreiben.
Anhand der 1 bis 5 wird ein Kreuzgelenk 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Das Kreuzgelenk 100 weist ein Paar von Gelenkgabeln 10a und 10b auf. Gemäß der dargestellten Ausführungsform weist die Gelenkgabel 10a ein Kupplungsende 19 und einen Krafteintragsendabschnitt 11a in Form einer Steckhülse zum Kuppeln mit einem Elektrowerkzeug für hohe Geschwindigkeiten auf. Der Krafteintragsendabschnitt 11a kann jedoch jede andere mögliche Ausgestaltung aufweisen. Die Gelenkgabel 10b weist ein Kupplungsende 19 und einen Kraftaustragsendabschnitt 11b in Form beispielsweise eines Vierkantabschnitts zum Kuppeln mit beispielsweise einer Vierkant-Steckhülse auf. Der Kraftaustragsendabschnitt 11b kann jedoch jede andere mögliche Ausgestaltung aufweisen. Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die Gelenkgabel 10a und die Gelenkgabel 10b ansonsten identisch gestaltet. Aus diesem Grund wird nur das Kupplungsende einer der beiden Gelenkgabeln 10a, 10b näher beschrieben.
Das Kupplungsende 19 weist ein Paar von Gabelarmen 12 auf, die mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, die aufeinander ausgerichtete Schwenklöcher 17 und einander zugewandte Innenflächen 13 aufweisen, die von einer dazwischen liegenden Zwischenfläche 14 miteinander verbunden sind. Das bedeutet, dass das Kupplungsende 19 mit den zwei Gabelarmen 12 und der Zwischenfläche 14 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sein kann. Jeder Gabelarm 12 weist ferner zwei voneinander abgewandte Seitenflächen 12 auf, zwischen denen sich die jeweilige Innenfläche 13 erstreckt. Zwischen jeder Seitenfläche 15 und der daran angrenzenden Innenfläche 13 jedes Gabelarmes 12 ist eine Aussparung 16 ausgebildet. Jede Aussparung 16 ist im Bereich zwischen der Zwischenfläche 14 und der jeweiligen Schwenkachse ausgebildet, die sich durch die Schwenklöcher 17 erstreckt. Mit anderen Worten stoßen die jeweilige Seitenfläche 15 und die daran angrenzende Innenfläche 13 im Bereich der Aussparung 16 nicht scharfkantig aufeinander. Vielmehr wird die Aussparung 16 von einer fasenähnlichen Fläche zwischen der jeweiligen Seitenfläche 15 und der daran angrenzenden Innenfläche 13 gebildet. Die fasenähnliche Fläche, das heißt die Aussparung 16, kann eine beispielsweise von oben nach unten und von der Außenfläche zu der Innenfläche jeweils nach innen gewölbte Gestalt aufweisen.
Während der Kraftübertragung nimmt jede Aussparung 16 der Gelenkgabeln 10a, 10b Abschnitte der Gabelarme 12 der jeweils anderen Gelenkgabel 10a, 10b auf. Folglich kann der Winkel zwischen den Gelenkgabeln 10a und 10b größer sein. Und zwar ist der Wirkwinkelbereich des Kreuzgelenks 100 gemäß der Erfindung größer als jener der herkömmlichen Kreuzgelenke.
Das Kupplungsteil 30 ist in Form eines Würfels gestaltet und weist ein erstes Zapfenloch 31, das sich durch ein Paar von einander abgewandten Seiten 34 hindurch erstreckt, und ein zweites Zapfenloch 32 auf, das sich durch ein anderes Paar von einander abgewandten Seiten 36 hindurch erstreckt, die bezüglich der Seiten 34 senkrecht angeordnet sind. Eine erste Mittelachse erstreckt sich durch das erste Zapfenloch 31 und ist koplanar mit und orthogonal zu der zweiten Mittelachse, die sich durch das zweite Zapfenloch 32 erstreckt.
Ein erster Zapfen 20 weist in seiner Außenumfangsfläche zwei diametral gegenüberliegend ausgebildete Nuten 21 und ein querverlaufendes Durchgangsloch 23 auf, das sich durch die Bodenflächen der Nuten 21 erstreckt. Der erste Zapfen 20 erstreckt sich durch die aufeinander ausgerichteten bzw. miteinander fluchtenden Zapfenlöcher 17 in den Gabelarmen 12 der Gelenkgabel 10b und durch das erste Zapfenloch 31 des Kupplungsteils 30. Auf diese Weise ist die Gelenkgabel 10b relativ zu dem Kupplungsteil 30 über die erste, von dem ersten Zapfen 20 definierte, Schwenkachse verschwenkbar. Dabei ist das querverlaufende Durchgangsloch 23 des ersten Zapfens 20 auf das zweite Zapfenloch 32 in dem Kupplungsteil 30 ausgerichtet.
Durch jedes Zapfenloch 17 der Gelenkgabel 10a hindurch erstreckt sich jeweils eine Buchse 55 bis in das zweite Zapfenloch 32 des Kupplungsteils 30 hinein. Jede Buchse 55 weist ein nach innen gerichtetes Ende auf, das mit einer der Nuten 21 des Zapfens 20 in Eingriff ist. Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist jedes nach innen gerichtete Ende 51 jeder Buchse 50 einen Vorsprung 58 auf, der in einer der Nuten 21 des Zapfens 20 passend aufgenommen ist. Der Vorsprung 58 weist zwei voneinander abgewandte Außenflächen 52 auf, die an den die entsprechende Nut 21 in Längsrichtung begrenzenden Nutinnenwänden 22 anliegen. Auf diese Weise wird eine Drehbewegung der Buchsen 55 relativ zu dem ersten Zapfen 20 vermieden. Jede Buchse 55 weist ferner ein in ihrer Längsrichtung verlaufendes Durchgangsloch 53, dessen Durchmesser sich zum Buchsenende hin aufweitet und einen aufgeweiteten Abschnitt 54 aufweist. Ein zweiter Zapfen 56, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in Form eines Nietes gestaltet ist, erstreckt sich durch das jeweilige, in Längsrichtung verlaufende Durchgangsloch 53 der Buchsen 55 und das querverlaufende Durchgangsloch 23 des ersten Zapfens 20 hindurch. Auf diese Weise ist das Kupplungsteil 30 mit der Gelenkgabel 10a schwenkbar verbunden. An einem Ende des zweiten Zapfens 56 ist ein Kopf 57 angeformt, der in dem aufgeweiteten Abschnitt 54 einer der Buchsen 55 aufgenommen ist. Das andere Ende des zweiten Zapfens 56 kann durch Hämmern oder Pressumformen so bearbeitet werden, dass ein verbreiterter Kopf entsteht, der in den aufgeweiteten Abschnitt 54 der anderen Buchse 55 aufgenommen wird, so dass das Lösen des zweiten Zapfens 56 von den Buchsen 55 vermieden werden kann. Auf diese Weise ist die Gelenkgabel 10a relativ zu dem Kupplungsteil 30 um eine zweite Schwenkachse schwenkbar, die von dem zweiten Zapfen 56 definiert wird. Die zweite Schwenkachse verläuft senkrecht zur ersten Schwenkachse und schneidet diese.
Nachdem die Grundkonstruktion des Kreuzgelenks 100 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert wurde, werden der Betrieb und einige der Vorteile des Kreuzgelenks 100 näher beschrieben. Wenn der Krafteintragsendabschnitt 11a der Gelenkgabel 10a mittels eines Elektrowerkzeugs gedreht wird, wird die Kraft auf die Gelenkgabel 10b zum Antreiben einer Steckhülse zum Anziehen oder Lösen eines Befestigungselements oder dergleichen übertragen. Die Aussparungen 16 der Gabelarme 12 einer der Gelenkgabeln 10a oder 10b können die Gabelarme 12 der anderen der Gelenkgabeln 10a oder 10b während der Kraftübertragung aufnehmen (vergleiche 4 und 5), wodurch ein größerer maximaler Wirkwinkel zwischen den Gelenkgabeln 10a und 10b ermöglicht wird, währenddessen ein gleichmäßiger Betrieb erreicht wird und Störungen zwischen den Gelenkgabeln 10a und 10b reduziert werden. Der Wirkwinkelbereich zwischen den Gelenkgabeln 10a und 10b beträgt zwischen 0° und 50° (vergleiche 1), der größer ist, als jener eines herkömmlichen Kreuzgelenks. Darüber hinaus wird eine Rüttelbewegung des Kreuzgelenks 100 vermieden, da die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse der Gelenkgabeln 10a und 10b sich schneidend senkrecht zueinander verlaufen.
Aus der vorgenannten Beschreibung geht hervor, dass auch andere Ausgestaltungen einzelner Merkmale möglich sind. Beispielsweise kann das Kupplungsende 19 der Gelenkgabeln 10a und 10b eine andere Gestalt und Form aufweisen. Der Krafteintragsabschnitt 11a der Gelenkgabel 10a kann auch manuell mittels eines Kupplungsteils angetrieben werden, wenn dies gewünscht wird. Die Gelenkgabeln 10a und 10b können mit dem Kupplungsteil 30 mittels anderer Schwenkanordnungen gekuppelt werden, wobei auch Modifikationen des Kupplungsteils 30 gemäß möglicher anderer Schwenkanordnungen möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- TW 92220270 [0003]
- TW 95216993 [0003]

Claims

Kreuzgelenk, aufweisend: ein Paar von Gelenkgabeln (10a, 10b), die jeweils ein Kupplungsende (19) aufweisen, wobei eine der Gelenkgabeln (10a) einen Krafteintragsendabschnitt (11a) und die andere der Gelenkgabeln (10b) einen Kraftaustragsendabschnitt (11b) aufweist, und das Kupplungsende (19) jeder Gelenkgabel (10a, 10b) ein Paar von Gabelarmen (12) mit einem Abstand zwischen sich aufweist, und ein Kupplungsteil (30), das mit den Gabelarmen (12) der einen Gelenkgabel (10a) und mit den Gabelarmen (12) der anderen Gelenkgabel (10b) jeweils schwenkbar gekuppelt ist, so dass die Gelenkgabeln (10a, 10b) jeweils um zwei Schwenkachsen schwenkbar sind, welche senkrecht aufeinander ausgerichtet sind, wobei die Gabelarme (12) zumindest einer der Gelenkgabeln (10a, 10b) zwei einander zugewandte Innenflächen (13) und eine Zwischenfläche (14) aufweisen, die sich zwischen den Innenflächen (13) erstreckt, wobei ferner jeder der Gabelarme (12) der zumindest einen Gelenkgabel (10a, 10b) zwei Seitenflächen (15) aufweist, zwischen denen sich die Innenfläche (13) erstreckt, und zwischen jeder der Seitenflächen (15) und der daran angrenzenden Innenfläche (13) eine Aussparung (16) ausgebildet ist, in welche die Gabelarme (12) der anderen der Gelenkgabeln (10a, 10b) eintreten können.
Kreuzgelenk gemäß Anspruch 1, wobei ferner die Gabelarme (12) der anderen der Gelenkgabeln (10a, 10b) zwei einander zugewandte Innenflächen (13) und eine Zwischenfläche (14) aufweisen, die sich zwischen den Innenflächen (13) erstreckt, wobei ferner jeder der Gabelarme (12) zwei Seitenflächen (15) aufweist, zwischen denen sich die Innenfläche (13) erstreckt, und zwischen jeder der Seitenflächen (15) und der daran angrenzenden Innenfläche (13) eine Aussparung (16) ausgebildet ist, in welche die Gabelarme (12) der anderen der Gelenkgabeln (10a, 10b) eintreten können.
Kreuzgelenk gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Aussparungen (16) zwischen der Zwischenfläche (14) und der Schwenkachse der entsprechenden Gelenkgabel (10a, 10b) angeordnet ist, um welche die Gelenkgabel (10a, 10b) schwenkbar ist.