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Doppelkardangelenk für den Antrieb von Kraftfahrzeugen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Doppelkardangelenk für den Antrieb von Kraftfahrzeugen mit
gleichwinklig an den zu kuppelnden Wellenenden angelenktem Zwischewellenteil, bei
dem die zu kuppelnden Wellenenden durch als Rotationskörper ausgebildete, ineinander
eingreifende Führungsteile allseitig beweglich geführt sind.
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Bei den bekannten Doppelkardangelenken dieser Art ist der dem einen
Wellenende zugeordnete Führungsteil als Kugel ausgebildet, die in eine an dem anderen
Wellenende angebrachte, den zweiten Führungsteil bildende Pfanne eingreift. Da sich
die beiden Führungsteile bei einer Winkeländerung zwischen den beiden Wellenenden
auf Kreisbögen mit unterschiedlichen Mittelpunkten bewegen, ist es hierbei notwendig,
mindestens eines der beiden Führungsteile so auszubilden oder anzuordnen, daß ein
Ausgleich der dadurch bedingten Abstandsände-rung möglich ist. Dies erfolgt bei
den bekannten Doppelkardangelenken dadurch, daß der die Pfanne darstellende Führungsteil
als zylindrische Gleitbüchse ausgebildet ist, in der die Kugel gleiten kann, oder
dadurch, daß einer der beiden Führungsteile mit seinem dazugehörigen Wellenende
axial verschiebbar verbunden ist. Hierbei ist jedoch ein Gleichlauf nur in einer
bestimmten Winkellage der zu kuppelnden Wellenenden gewährleistet, da sich in allen
anderen Winkellagen der Wellenenden der Kupplungs, mittelpunkt so verschiebt, daß
er nicht mehr im Schnittpunkt der Achsen der beiden Wellenenden, also nicht mehr
in der Symmetrieebene der beiden Gelenke liegt. Außerdem sind bei den bekannten
Doppelkardangelenken die jeweiligen axial gegeneinander verschiebbaren Teile einem
hohen Verschleiß ausgesetzt, erfordern somit einen erhöhten Aufwand an Wartung und
Schmierung und führen gegebenenfalls zu unerwünschter Geräuschbildung.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Doppelkardangelenk
der eingangs ge-
nannten Art zu schaffen, das bei geringem Wartungsaufwand
einen einwandfreien Gleichlauf in allen möglichen Winkellagen der beiden Wellenenden
gewährleistet.
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Die Erfindung ist demgemäß darin zu sehen, daß der Führungsteil des
einen Wellenendes als Pilz und der Führungsteil des anderen Wellenendes als Ringwulst
ausgebildet ist, wobei die Oberflächen beider Führungsteile in ihrem möglichen Eingriffsbereich
in jedem Axialschnitt Zahnflankenprofile aufweisen, die Teile von Zahnrädern mit
gleichen Teilkreisdurchmessern sind, deren Mittelpunkte die Mittelpunkte der beiderseitigen
Kreuzgelenke sind. Durch diese Ausbildung der beiden Führungsteile bleiben diese
innerhalb des für die beiden Wellenenden in Betracht kommenden Winkelschwenkbereichs
immer im Eingriff miteinander, und der Kupplungsmittelpunkt fällt in jeder beliebigen
Winkellage der beiden Wellenenden zueinander mit dem Schnittpunkt der Achsen der
beiden Wellenenden zusammen, wodurch ein einwandfreier Gleichlauf der beiden Wellenenden
gewährleistet ist.
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Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die Zahnflankenprofile als Evolventenprofile
ausgebildet sind.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß mindestens ein Führungsteil
durch ein Gewinde in axialer Richtung einstellbar ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist mindestens ein Führungsteil
axial verschieblich und sich gegen das andere Führungsteil pressend gelagert.
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Es ist hierbei von Vorteil, wenn das verschiebliche Führungsteil durch
Federdruck gegen den anderen Führungsteil gepreßt wird, wobei in weiterer vorteilhafterAusgestaltung
als Federelemente Tellerfedern verwendet werden. Es ist weiterhin von Vorteil, wenn
der Anpreßdruck des verschieblich gelagerten Führungsteils durch ein oder mehrere
Beilagestücke einstellbar ist. Schließlich wird eine vorteilhafte Ausbildung der
Erfindung dadurch erreicht, daß die Führungsteile von einer sich gegen die beiden
Wellenenden dichtend anlegenden, mit
Schmiermittel angefüllten Manschette
umgeben sind, wodurch eine ständige und zuverlässige Schinierung der Führungsteile
im Eingriffsbereich sichergestellt wird.
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Für die Ansprüche 2 bis 8 wird nur Schutz in Verbindung mit
dem Ilauptanspruch begehrt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform
des Doppelkardangelenkes gemäß der Erfindung, teilweise im Axialschnitt, F i
g. 2 einen gegenüber der Darstellung in F i g. 1
um 90' versetzten
Axialschnitt durch das gleiche Doppelkardangelenk, F i g. 3 und 4 senkrecht
aufeinanderstehende Axialschnitte durch eine zweite Ausführungsform, F i
g. 5 und 6 senkrecht aufeinanderstehende Axialschnitte durch eine
dritte Ausführungsform.
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Gemäß den F i g. 1 und 2 trägt das hintere Ende einer rohrförmigen
Kardanwelle 10 ein Gabelstück 12, das zwei Schenkel 14 und 16 aufweist,
deren Stirnseiten mit halbzylindrischen Ausnehmungen versehen sind. Diese werden
durch halbzylindrische Ausnehmungen an den Endabschnitten eines Querbügels
18, der gegen das Gabelstück 12 verschraubt ist, zu Lagerbohrungen ergänzt.
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In dem Querbügel 18 ist eine Axialbohrung zur Aufnahme eines
Schaftes 20 vorgesehen, dessen Kopf als die Form eines Pilzes 22 aufweisenden Führungsteil
ausgebildet ist. Der Pilz 22 arbeitet mit einem ,zweiten Führungsteil in Gestalt
eines Ringwulstes 24 zusammen. Ein ringförmiges Beilagestück 26 zwischen
dem Fußteil des Pilzes 22 und dem Querbügel 18 dient zur Einstellung und
Sicherung der axialen Lage des Pilies 22.
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Der Ringwulst 24 wird mittig von einem Querbügel 28 getragen,
der ebenfalls mit halbzylindrischen Ausnehmungen an seinen Endabschnitten versehen
ist, die zusammen mit halbzylindrischen Ausnehinungen in dell Stirnseiten
von Schenkeln 30 -und 32 eines mit dem Querbügel 28 verschraubten
Gabelstückes 34 Lagerbohrungen bilden. Das Gabelstück 34 ist mit einer nicht dargestellten
Abtriebswelle verbunden.
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In den von den halbzylindrischen Ausnehmungen in den Stirns6iten der
Schenkel 14 und 16 bzw. 30
und 32 der Gabelstücke 12 bzw. 34
und denen in den Endabschnitten der Querbügel 18 bzw. 28 gebildeten
Lagerbohrungen sind mit Hilfe von Nadellagern je zwei einander gegenüberliegende
Arme von Koppelkreuzen 36 bzw. 38 gelagert, deren sich radial nach
auswärts erstreckende vier Arme je einen Winkel von 90' miteinander einschließen.
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Zwischen den beiden Querbügeln 18 und 28 ist koaxial
zur Längsache des Gelenks in dessen Strecklage ein ringförmiger Zwischenwellenteil
40 angeordnet, der den Pilz 22 und den Ringwulst 24 mit Radialabstand umschließt
und an beiden Stirnseiten je
zwei mit fluchtenden Lagerbohrungen versehene
Schenkel 42 und 46 bzw. 44 und 48 aufweist. In diesen Lagerbohrungen sind mittels
Nadellagem die zwei weiteren Arme der Koppelkreuze 36 bzw. 38
gelagert.
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Der Querbüge,1 28 ist mit einer durchgehenden Axialbohrung50
versehen, in die ein Gewinde zum Einschrauben eines Schiniernippels eingeschDitten
ist. Das zugehörgie Koppelkreuz 38 weist eine zentrale Bohrung
52 auf, durch die der Zugang zu dem Schmiernippel möglich ist.
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Die beiden Querbügel 18 und 28 weisen an ihren einander
zugekehrten Seiten wulstförmige Ansätze auf, über die eine balgförmige Manschette
54 gestülpt und mit Hilfe von Klemmringen 56 und 58
dichtend befestigt
ist. Der Pilz 22 und der Ringwalst 24 sind hierdurch in einem abgeschlossenen Raum
60 untergebracht, der mit Fett oder einem anderen Schmiermittel gefüllt ist.
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Die Oberflächen der beiden als Pilz 22 und Ringwulst 24 ausgebildeten
Führungsteile weisen in ihrem möglichen Eingriffsbereich in jedem Axialschnitt Evolventenprofile
auf.
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Das Ineinandergreifen der beiden durch den Pilz 22 und den Ringwulst
24 gebildeten Führungsteile entspricht somit immer dem Eingriff zweier Zahnräder
mit Evolventenverzahnung. Der Teilkreis des dem Pilz 22 zugeordneten Zalmrades hat
seinen Mittelpunkt im Schnittpunkt der Längsachse der Kardanwelle 10 mit
der durch die Arme des Koppelkreuzes 36 verlaufenden Querebene. In gleicher
Weise fällt der Mittelpunkt des Teilkreises des dem Ringwulst 24 zugeordneten Zahnrades
mit dem Schnittpunkt der Längsachse des Gabelstückes 34 mit der durch die Arme des
Koppelkreuzeg 38 verlaufenden Querebene zusammen. Hierdurch bleibt der Kupplungsmittelpunkt
in jeder beliebigen Winkellage im Schnittpunkt der Achsen der beiden Wellenenden,
so daß in jeder Lage der Wellenenden zueinander ein Gleichlauf gewährleistet ist.
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Bei den in den F i g. 3 und 4 dargestellten, in ihrem Grundaufbau
der in den F i g. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform entsprechenden
zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dopelkardangelenkes ist ein in einem
Ringwulst 24' eingreifender Pilz 122 vorgesehen, der mittels eines Gewindeschaftes
120 in eine Gewindebohrung 62
eines Querbügels 18' eingeschraubt ist.
Der Pilz 122 ist durch eine Kontermutter 64 gesicherL Zum Einstellen und Festlegen
ist der Pilz 122 am äußeren Umfang mit Schlitzen 66 versehen, an denen ein
Spannschlüssel angesetzt werden kann. Selbstverständlich kann hierbei zum
Einschrauben des Gewindeschaftes 120 in den Querbügel eine in diesen eingezogene
Buchse aus Polyamid vorgesehen sein. Ferner kann der Gewindeschaft 120 am rückseitigen
Ende mit einem Vierkant oder einem Schlitz zum Ansetzen eines Schlüssels bzw. eines
Schraubenziehers versehen sein, so daß die Schlitze 66 am Pilz 122 entfallen
können.
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Die in den F ig . 5 und 6 dargestellte dritte Ausführungsform
des Doppelkardangelenkes nach der Erfindung entspricht in ihrem Grundaufbau wiederum
der in den F i g. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform, Bei dieser
dritten Ausführungsform ist der einen Pilz 22' tragende Schaft 20' verschiebbar
in einer Bohrung 68 eines Querbügels 18"
angeordnet. Zum Abdichten
ist ein Ring 70 vorgesehen, der in eine Nut im Inneren der Bohrung
68
eingelegt ist. Zwischen dem Fußteil des Pilzes 22' und dem Querbügel
18" sind zwei Tellerfedern 72
und 74 eingesetzt, die den Pilz 22' in
Richtung des zugehörigen Ringwulstes 24" belasten. Der Pilz 2V und der Ringwulst
24" sind von einer Manschette 54' in Form eines Balges umschlossen.
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An Stelle der bei den dargestellten drei Ausführungsformen vorgesehenen
Anordnung des Ringwulstes
kann dieser auch als getrennter und in
den zugehörigen Querbügel eingeschraubter Teil ausgebildet sein.