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Gleichlaufdrehgelenk Die Erfindung bezieht sich auf homokinetische
Universalgelenke, die im folgenden Gleichlaufdrehgelenke genannt werden.
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Bei Gleichlaufdrehgelenken wird das Drehmoment durch Kugeln übertragen,
die zwischen einem inneren und einem äußeren Gelenkkörper in Führungsrillen dieser
Gelenkkörper angeordnet sind. Um in jeder Winkelstellung des Gelenkes Gleichlauf
zu erhalten, müssen die Kugeln jeweils so geführt werden, daß sie alle bei jedem
Beugungswinkel in einer den Beugungswinkel des Gelenkes halbierenden Ebene, der
sogenannten Gleichlaufebene, angeordnet sind.
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Damit die Kugeln stets sicher in derselben Ebene gehalten sind, hat
es sich in der Praxis seit langem als zweckmäßig erwiesen, die Kugeln nicht nur
in den Führungsrillen, sondern außerdem in Fenstern eines zwischen den beiden Gelenkkörpern
angeordneten Käfigs zu halten. Diese Fenster sind so gestaltet, daß die Kugeln sich
in der vom Käfig festgelegten Ebene radial und in Umfangsrichtung bewegen
können.
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Um die Kugeln beim Beugen des Gelenkes zwangsweise in die Gleichlaufebene
zu führen, besteht die Möglichkeit, die Führungsrillen so in den beiden Gelenkkörpern
anzuordnen, daß Flanken der Führungsrillen die Kugeln in die Gleichlaufebene steuern.
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Die zweite Möglichkeit besteht darin, den Käfig
mit Hilfe einer
gesonderten Führungsfläche jeweils in die Gleichlaufebene zu schwenken. Diese
Mög-
lichkeit erfordert jedoch einen relativ komplizierten Aufbau des Gelenkes
mit zusätzlichen Bauteilen.
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Die dritte Möglichkeit besteht schließlich darin, den Käfig
als sogenanntes Offset-Gelenk auszubilden, bei dem der Käfig mit einer äußeren
Kugelfläche in einer sphärischen Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers und mit einer
inneren Kugelfläche auf einer äußeren Kugelfläche des inneren Gelenkkörpers geführt
ist und bei dem zum Erreichen der in die Gleichlaufebene steuernden Offset-Wirkung
der Mittelpunkt der äußeren Kugelfläche nach der einen Seite und der Mittelpunkt
der inneren Kugelfläche nach der anderen Seite symmetrisch zum Gelenkmittelpunkt
versetzt ist. Die Führungsrillen in beiden Gelenkkörpern verlaufen geradlinig und
achsparallel. Bei dieser Ausführungsform mit Offset-Käfig übernimmt die Keilwirkung
der verschieden dicken Käfigwand die Führung der Kugeln in die Gleichlaufebene.
Um die gewünschte Steuerwirkung erhalten zu können, ist also ein relativ dicker
Käfig
erforderlich. Dabei wird die Käfigwand trotzdem an dem einen Käfigende
wegen der zulaufenden Keilform der Käfigwand dünn. In der Praxis hat man wegen dieser
Nachteile seit der Konzeption des Offset-Gelenkes im wesentlichen nur die erste
Mög-
lichkeit mit Steuerung durch die Führungsrillen oder gelegentlich die
zweite Möglichkeit mit Steuerung durch eine Hilfssteuerfläche benutzt.
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Ebenfalls wurde bekannt, daß man ein Gleichlaufdrehgelenk so teleskopisch
ausführen kann, daß der innere Gelenkkörper gegenüber dem äußeren Gelenkkörper verschiebbar
ist. Hierzu wird die äußere Kugelfläche des Käfigs nicht mehr wie bei den bisher
bekannten Festgelenken in einer sphärischen Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers,
sondern in einer Zylinderfläche geführt, in der der Käfig in Achsrichtung
der Zylinderfläche verschiebbar ist. Bei einem bekannten Verschiebegelenk erstrecken
sich die Führungsrillen gemäß der oben erstgenannten Möglichkeit zum Steuern des
Käfigs in die Gleichlaufebene längs Schraubenlinien, und der Käfig ist als
gleichmäßig schmale Kugelschale ausgebildet.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die obengenannten
Nachteile der Steuerung eines Käfigs in die Gleichlaufebene durch Offset-Ausbildung
des Käfigs gegenüber den erreichbaren Vorteilen zurücktreten, wenn man ein Gleichlaufgelenk
mit Offset-Käfig als Verschiebegelenk -mit zylindrischer Innenfläche des äußeren
Gelenkkörpers ausbildet. Dabei kann die nur linienhafte Berührung des Käfigs an
der inneren Zylinderfläche des äußeren
Gelenkkörl)ers völlig zufriedenstellend
die erforderliche Steuerung des mit keilförrniger Wand ausgebildeten Offset-Käfigs
übernehmen. Bei den bekannten Ausführungsforinen eines Gleichlaufgelenkes mit Offset-Käfig
hat man bisher stets eine sphärische Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers als zur
Steuerung erforderlich angesehen.
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Das Gelenk gemäß der Erfindung bietet den Vorteil einer besonders
einfachen Ausbildung der Führungsrillen. Diese Führungsrillen müssen geradlinig
sein -, da eine kreisbogenförmige Ausbildung keine Verschiebung des Gelenkes ermöglichen
würde. Diese geradlinigen Führungsrillen verlaufen bei den Verschiebegelenken gemäß
der Erfindung parallel zur Achse der zylindrischen Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung in teilweise
geschnittener Längsansicht und in Stimansicht, wobei der Längsschnitt der F i
g. 1 nach der Linie 14 der F i g. 2 genommen ist; F i g. 3
und 4 zeigen den bei der Ausführungsform der F i g. 1 und 2 zur Anwendung
kommenden Käfig
in einer Stirnansicht und in einer Seitenansicht.
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Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Gelenkkupplung besitzt
einen äußeren Gelenkkörper 1 sowie einen inneren Gelenkkörper 3. Der
äußere Gelenkkörper 1 besteht aus einem Stück mit einem Wellenstummel
5, und der innere Gelenkkörper 3 ist durch eine Keilverbindung mit
einem anderen Wellenstummel 7 starr verbunden. Genauso gut könnten jedoch
auch alle Gelenkkörper und die Wellen oder Wellenstummel aus verschiedenen Bauteilen
bestehen, die in üblicher Weise aneinander befestigt sind.
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Das Drehmoment des sich drehenden Gelenkes wird zwischen dem äußeren
Gelenkkörper 1 und dem inneren Gelenkkörper 3 durch drei Kugeln
9
übertragen. Ebensogut kann jedoch auch eine andere Kugelzahl vorgesehen
sein.
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Die Kugeln 9 greifen einerseits in an der zylindrisehen Innenfläche
10 des äußeren Gelenkkörpers 1
vorgesehene Längsrillen 12 und andererseits
in an der sphärischen Außenfläche 14 des inneren Gelenkkörpers 3 vorgesehene
Längsrillen 16 ein. Diese Längsrillen erstrecken sich jeweils längs der Achse
C-C des gestreckten Gelenkes bzw., was gleichbedeutend ist, jeweils längs der Achse
des äußeren Gelenkkörpers 1 und des inneren Gelenkkörpers 3.
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Die Kugeln werden in Fenstern 18 eines Käfigs 20 in einer gemeinsamen
Ebene gehalten. Die Fenster 18 sind, wie man in F i g. 2 bei 22 und
in F i g. 4 erkennen kann, so langgestreckt ausgebildet, daß sich jede Kugel
9 in ihrem Fenster 18 in Umfangsrichtung des Käfigs bewegen kann.
Außerdem kann sich die Kugel radial bewegen, während sie in Längsrichtung des Käfigs
gehalten ist.
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Mit A-A ist die durch den Mittelpunkt des Gelenk-es gehende Mittelebene
des gestreckten Gelenkes bezeichnet. Man erkennt aus den F i g. 1 und 4,
daß die sphärische Außenfläche 30 des Käfigs 20, die in der zylindrischen
Innenfläche 10 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt ist, einen Kreismittelpunkt
D
hat, der in der Darstellung der F i g. 1 symmetrisch zum Gelenkmittelpunkt
AO um den gleichen Betrag nach links versetzt ist, wie der Mittelpunkt
E der sphärischen Innenfläche 32 des Käfigs, die auf der äußeren Kugelfläche
14 des inneren Gelenkkörpers 3
geführt ist, nach rechts versetzt ist. Durch
dim symmetrische Offset-Ausbildung wird der Käfig beim Beugen des Gelenkes
automatisch in die den Beugungswinkel halbierende Gleichlaufebene ge-
schwenkt,
wodurch auch die Kugeln9 automatisch in diese Gleichlaufebene geführt werden. Eine
zusätzliche Steuerwirkung der achsparallelen Führungsrillen tritt dabei nicht auf
und ist auch nicht erforderlich.
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Die Führungsrillen haben bei den gezeigten Ausführungsbeispielen einen
halbzylindrischen Rillenboden 36 bzw. 38. Mit 40 ist eine nach innen
weisende Schulter an einem Ende der zylindrischen Innenfläche 14 des äußeren Gelenkkörpers
bezeichnet, welche den Verschiebeweg des Gelenkes nach dieser Seite begrenzt. Bei
der Verschiebung in der anderen Richtung erfolgt der Anschlag ebenfalls an dem äußeren
Gelenkkörper.
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Eine gewisse Schwierigkeit besteht in der Montage des Gelenkes. Man
geht so vor, daß man zunächst den Käfig20 auf den inneren Gelenkkörper3 aufschiebt
und dann dieses Aggregat in den zylindrisehen Innenraum des äußeren Gelenkkörpers
1 einführt. Dabei ist ein Einschieben in einer der Betriebsstellung entsprechenden
Lage, in der die Fenster 18 des Käfigs den Führungsrillen 12 im äußeren Gelenkkörper
gegenüber liegen, zunächst nicht möglich. Statt dessen führt man zunächst das Aggregat
aus Käfig und innerem Gelenkkörper in einer um den halben Abstand der Fenster
verdrehten Stellung in den zylindrischen Innenraum des äußeren Gelenkkörpers ein,
so daß die Stege 50 zwischen den Fenstern 18 des Käfigs gegenüber
den Führungsfillen 12 zu liegen kommen. Diese Art der Einführung wird dadurch möglich,
daß der Käfig an seiner Außenseite am Ort der Fenster bei 52 weiter
zurückgenommen ist, als es allein durch das Bohren der Fenster erfolgen würde. Nach
dem Einführen wird das Aggregat aus Käfig und innerem Gelenkkörper so gedreht,
daß die Fenster gegenüber den Führunasrillen zu liegen kommen. Erst dann werden
die Kugeln unter maximalem Beugen des Gelenkes in die beiden zusammenwirkenden Führungsrillen
und ihr Fenster eingeführt. Zur näheren Erläuterung sind mit F die drei Radien gezeigt,
auf denen die Kugeln bzw. die Fenster in der Betriebsstellung des Gelenkes angeordnet
sind. Beim Einschieben wird das Aggregat aus Käfig und innerem Gelenkkörper
um den Halbierungswinkel a des von zwei benachbarten Radien F eingeschlossenen
Winkels 2 a verdreht gehalten.