DE1289370B - Axial verschiebbare und winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung - Google Patents

Axial verschiebbare und winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung

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DE1289370B
DE1289370B DEB94612A DEB0094612A DE1289370B DE 1289370 B DE1289370 B DE 1289370B DE B94612 A DEB94612 A DE B94612A DE B0094612 A DEB0094612 A DE B0094612A DE 1289370 B DE1289370 B DE 1289370B
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Description

1 2
Die Erfindung betrifft eine axial verschiebbare und lenkbewegungen eine reine Rollbewegung der Kugeln winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung in ihren Nuten sichergestellt; lediglich zwischen den mit Kugeln zum Übertragen des Drehmoments, die in Kugeln und den Anschlagsflächen der Käfigöffnungeraden, achsparallelen, einander zugeordneten Nuten gen tritt eine geringe Gleitbewegung auf, deren Reides inneren und äußeren Kupplungsteils durch einen 5 bungswiderstand jedoch vernachlässigbar ist.
Käfig geführt werden, der sich einerseits mit seiner Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnunäußeren kugelförmigen Oberfläche an der zylindri- gen näher beschrieben, die als Beispiele fünf Aussehen Bohrung des äußeren Kupplungsteils und ande- führungsformen erfindungsgemäßer Gelenkwellenrerseits an der mit dem inneren Kupplungsteil ver- kupplungen für Kraftfahrzeuggetriebe zeigen,
bundenen Welle abstützt. io F i g. 1 bis 4 sind jeweils axiale Querschnitte durch
Es sind verschiedene Lösungen zur Abstützung vier dieser Gelenke; in jedem Fall ist das Gelenk bei des Käfigs bekannt. Bei einer dieser Kupplungen ist seiner maximalen Winkelstellung gezeigt, wobei der der im wesentlichen halbschalenförmige Käfig mittels Gelenkwinkel in der Schnittebene liegt;
einer kreisförmigen Ausnehmung am kugelförmigen Fig.5 und 6 sind Querschnitte des fünften Gemittleren Abschnitt eines im wesentlichen axial ver- 15 lenks, bei dem das innere und äußere Kupplungsteil laufenden Gelenkzapfens gelagert, der mit dem einen einen Winkel von 0° bzw. den maximalen Winkel kugelförmigen Ende in einer axialen zylindrischen miteinander einschließen.
Bohrung des äußeren Kupplungsteils und mit seinem Jedes Gelenk kann sowohl eine relative Winkelanderen kugelförmigen Ende in einem kugelförmi- bewegung als auch eine gegenseitige Verschiebung gen Lagerraum des inneren Kupplungsteils gelagert ao des inneren Kupplungsteils 1 zum äußeren Kuppist. Bei einer anderen bekannten derartigen Kupplung lungsteil 2 ausführen. Das innere Kupplungsteil 1 ist besteht der Käfig aus einem Ringkörper, der mit seiner axial im äußeren Kupplungsteil 2 beweglich, das von zylindrischen Außenfläche im äußeren Kupplungsteil stufenförmiger zylindrischer Hohlform ist, und ist axial gleitbar und mit einer kugelförmigen Innen- mit diesem durch eine Reihe von sechs gleichwinklig fläche auf einem kugelförmigen Abschnitt des inne- 25 angeordneten drehmomentenübertragenden Kugeln 3 ren Kupplungsteils drehbar gelagert ist, und aus zwei gekuppelt. Das äußere Kupplungsteil 2 weist eine Führungsringen, die jeweils mit ihrer zylindrischen zylindrische Durchgangsbohrung 4 mit längsverlau-Innenfläche auf kugelförmigen Abschnitten des inne- fenden Nuten 5 auf, die parallel zur mit der Gelenkren Kuppplungsteils beidseitig zu den Kugeln gelagert achse zusammenfallenden Mittelachse X-X des äußesind. Die beiden Führungsringe, die mit gegenüber- 30 ren Kupplungsteils 2 verlaufen. Das innere Kuppliegenden konischen Flächen an den Kugeln anliegen, lungsteil 1 hat eine äußere Oberfläche, die in ähnsind innerhalb des Ringkörpers axial unverschieblich, licher Weise mit geraden Nuten 6 versehen ist, die jedoch radial gleitbar angeordnet, so daß bei einer parallel zur Rotationsachse Y-Y des Kupplungsteils 1 Winkelverstellung des Gelenks der eine Führungsring verlaufen, die wiederum bei einem Winkel von 0° gegen den anderen Führungsring radial verschieblich 35 mit der Gelenkachse zusammenfällt. Die Nuten 5 ist. Beide Lösungen sind verhältnismäßig kompliziert und 6 in den beiden Kupplungsteilen 1 und 2 bilden und ziemlich aufwendig. Kugelbahnen, in denen die Kugeln 3 während der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Gelenkbewegung und/oder der gegenseitigen Vereine axial verschiebbare und winkelbewegliche Schiebung der Kupplungsteile rollen.
Gleichgang-Gelenkwellenkupplung mit Kugeln zum 40 Zwischen dem inneren und äußeren Kupplungsübertragen des Drehmoments zu schaffen, bei dem teil 1 bzw. 2 ist mit Spiel ein Käfig 7 angeordnet, der der Käfig wesentlich einfacher als bei den bekannten mit Öffnungen 8 zur Aufnahme der Kugeln 3 verderartigen Kupplungen abgestützt ist, wobei jedoch sehen ist. Der Käfig 7 ist von konischer Form, wobei ein Gleiten der Kugeln entlang ihrer Bahnen im Be- der Grad der Konizität den maximal erreichbaren trieb möglichst vermieden werden soll. Erfindungs- 45 Gelenkwinkel steuert. Die Öffnungen 8 sind in Umgemäß wird dies dadurch erreicht, daß für die Ab- fangsrichtung des Käfigs 7 etwas verlängert, um die Stützung ein Führungsglied mit teilkugelförmiger sehr geringfügige seitliche Bewegung der Kugeln 3 zu Oberfläche auf der Welle oder dem mit dieser Welle ermöglichen, die bei einer Winkelstellung des Geverbundenen inneren Kupplungsteil gleitend ange- lenks auftritt; in Axialrichtung des Käfigs 7 passen ordnet ist. 50 die Kugeln 3 genau in die Öffnungen 8.
Der Käfig ist somit einerseits mit seiner äußeren Die Lage des Käfigs 7 wird durch die relative Lage
teilkugelförmigen Oberfläche an der zylindrischen der beiden Enden des Käfigs in bezug auf die Kupp-Innenbohrung des äußeren Kupplungsteils und ande- lungsteile 1 bzw. 2 gesteuert. Am einen Ende 9 hat rerseits mit der teilkugelförmigen Oberfläche des Füh- der Käfig 7 eine teilkugelförmige äußere Oberfläche rungsglieds am anderen Kupplungsteil abgestützt. 55 10, und die Lage des anderen Endes 12 des Käfigs 7 Wesentlich hierbei ist, daß die Krümmungsmittel- wird durch ein Führungsglied 13 gesteuert, das eine punkte dieser beiden teilkugelförmigen Oberflächen teilkugelförmige konvexe Oberfläche 14 aufweist,
auf gegenüberliegenden Seiten des Gelenkmittel- Die beiden Oberflächen 10 und 14 haben Krümpunkts, und zwar im wesentlichen mit dem gleichen mungsmittelpunkte A bzw. B, die beim Gelenkwinkel Abstand, liegen. Dadurch wird sichergestellt, daß die 60 Null um im wesentlichen gleiche Strecken auf der Lage des Käfigs derart gesteuert wird, daß die Kugel- Gelenkachse beiderseits des Gelenkmittelpunktes vermittelpunkte bei allen Gelenkstellungen in der Ge- setzt sind. Diese Geometrie sichert eine exakte Steuelenkmittelebene bleiben. Bei einer Axialbewegung des rung des Käfigs 7, so daß bei allen Gelenkstellungen Gelenks kann der Käfig den Kugelmittelpunkten frei die Kugelmittelpunkte immer in der Gelenkmittelfolgen, während er zwischen dem äußeren und inne- 65 ebene liegen. Da sich der Käfig 7 axial mit dem inren Kupplungsteil derart zwangsgeführt ist, daß er neren Kupplungsteil 1 nicht mitbewegen muß, kann bei einer Winkeländerung des Gelenks sich um den er ohne weiteres der Bewegung der Kugelmittelhalben Winkel bewegt. Somit ist für sämtliche Ge- punkte während der Gelenkverschiebung fol-
gen, bei der eine reine Rollbewegung der Kugeln 3 entlang der Kugelbahnen auftritt und ein Rutschen der Kugeln 3 in den Bahnen vermieden wird. Man erkennt, daß der Käfig 7 sich bei einer Gelenkbewegung um den halben Winkel bewegt, den das innere Kupplungsteil 1 durchläuft. Hinzu kommt, daß der axiale Weg, der vom Käfig 7 relativ zum äußeren Kupplungsteil 2 zurückgelegt wird, gleich dem halben Weg ist, der vom inneren Kupplungsteil 1 relativ zum äußeren Kupplungsteil 2 zurückgelegt wird, wenn das Gelenk eine Verschiebung ausführt.
Bei den in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Gelenken ist das innere Kupplungsteil 1 axial auf der mit Nuten versehenen Welle 15 angeordnet, die aus dem äußeren Ende 16 des Kupplungsgliedes 2 herausragt und an eine rohrförmige Antriebswelle 17 im Kraftfahrzeuggetriebe angeschweißt ist. Ein gepreßtes metallenes Hülsenteil 18 wird durch Bolzen 19 am Kupplungsteil 2 gehalten und ist an ein Ende einer flexiblen Gummidichtung 20 geklemmt, deren anderes Ende einen verdickten Teil 22 hat, der wiederum in eine ringförmige Nut 23 der Welle 15 eingeklemmt ist.
Beim Gelenk nach F i g. 1 wird ein Anschlußkupplungsteil 24 durch die Bolzen 19 an dem inneren Ende 25 des Kupplungsteils 2 gehalten; es weist einen Zapfen 26 und einen Ring von Bolzenlöchern 27 auf, durch die die Bolzen 19 eingeführt werden. Durch die Bolzen 19 und den Zapfen 26 kann das Anschlußkupplungsteil 24 an das Fahrzeuggetriebe angeschlossen werden. Ein mittlerer Steg 28 des Anschlußkupplungsteils 24 schließt das entsprechende Gelenkende ab und verhindert das Eindringen von Fremdkörpern.
Das Ende 9 des Käfigs 7 ist im Inneren des Gelenks angeordnet, und die Oberfläche 10 greift in eine Bohrung 29 im Anschlußkupplungsteil 24 ein; das Führungsglied 13 ist ringförmig ausgebildet und gleitet mit einer geraden zylindrischen Bohrung 30 auf einer koaxialen Verlängerung 32 von verringertem Durchmesser des inneren Kupplungsteils 1. Die Oberfläche 14 des Ringes 13 greift in einen Sitz 33 ein, der durch eine teilkugelförmige Gegenfläche im Ende 12 des Käfigs 7 gebildet wird.
Die Axialbewegung des Führungsgliedes 13 und infolgedessen die Verschiebebewegung des Gelenkes werden nach innen dadurch begrenzt, daß das Führungsglied 13 mit dem benachbarten Ende 34 des inneren Kupplungsteils 1 in Eingriff tritt, und nach außen dadurch, daß es an eine auf der Welle 15 ausgebildete Schulter 35 anschlägt. Durch die Schulter 35, an die die Verlängerung 32 anstößt, sowie durch einen Sicherungsring 36, der in eine Vertiefung am inneren Ende der Welle 15 eingelassen ist, wird dem Kupplungsteil 1 eine bestimmte Axiallage auf der Welle 15 zugeordnet.
Da die Bewegung der aus dem Führungsglied 13 und dem Käfig 7 bestehenden Anordnung wie beschrieben begrenzt ist, können die Bahnen im äußeren Kupplungsteil 2 jede beliebige gewünschte Länge haben, um z. B. nicht nur die maximale Verschiebung während der Gelenkbewegung zu ermöglichen, sondern auch um Fehler des Fahrzeugaufbaues beim Einbau auszugleichen. In diesem Fall wird beim Einbau die mittlere Anordnung, bestehend aus dem inneren Kupplungsteil 1, dem Käfig 7 und den Kugeln 3, ihre natürliche Lage im äußeren Kupplungsteil 2 einnehmen. Wenn dabei der Käfig 7 und das Führungsglied 13 die Grenze der axialen Gleitbewegung hinsichtlich des inneren Kupplungsteils 1 erreichen, werden die Kugeln 3 in den Kugelbahnen so weit gleiten, bis sie ihre natürliche Lage erreichen Danach ergibt sich während der Gelenkbewegungen innerhalb der gegebenen Grenzen der Verschiebung eine reine Rollbewegung der Kugeln 3.
Bei den übrigen Ausführungsbeispielen sind die sich entsprechenden Teile der Gelenke nach Möglichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist das Anschlußkupplungsteil 24 an das Ende 25 des äußeren Kupplungsteils 2 angeschweißt und weist einen Kupplungsflansch 37 auf, durch dessen Löcher 38 das Anschlußkupplungsteil 24 mit dem Getriebe verschraubt wird. Das Anschlußkupplungsteil 24 ist hohl und hat an einer Stelle einen radialen Absatz 39. Dieser Absatz dient zur Positionierung eines nach innen vertieften Verschlußgliedes 32. Die Oberfläche 10 ist auch hier am inneren Ende des Käfigs 7 angeordnet und kann mit der zylindrischen Bohrung 29 im Anschlußkupplungsteil 24 in Eingriff treten; in diesem Fall gleitet jedoch das Führungsglied 13 auf einem zylindrischen Abschnitt 40 der Welle 15, und die Eintauchbewegung des Käfigs 7 in das äußere Kupplungsteil 2 wird dadurch begrenzt, daß das Kupplungsteil 13 mit einem in die Welle 15 eingelassenen Federring 43 in Eingriff tritt. Zusätzlich zum Sicherungsring 36 am inneren Ende der Welle 15 ist ein weiterer Sicherungsring 44 vorgesehen, um das innere Kupplungsteil 1 auf der Welle 15 axial zu positionieren.
Bei jedem der Gelenke nach F i g. 3 und 4 ist im Vergleich zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen der Käfig 7 axial umgekehrt dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 greift die Oberfläche 10 in die Bohrung 4 ein, die am äußeren Ende 16 des Gliedes 2 ausgebildet ist. Der Ring 13 gleitet axial auf einem inneren zylindrischen Vorsprung 45 verringerten Durchmessers der Welle 15, wobei dementsprechend der im Ende 12 des Käfigs 7 ausgebildete Sitz 14 innen angeordnet ist. Die innere bzw. äußere Verschiebungsgrenze der Kupplungsteile wird jeweils dann erreicht, wenn das Führungsglied 13 an eine Schulter 46 auf der Welle 15 bzw. an einen in den Vorsprung 45 eingelassenen Federring 43 anstößt.
Beim Gelenk nach F i g. 4 ist das innere Kupplungsteil 1 ein Bestandteil der Welle 15; das Führungsglied 13 gleitet axial auf einer inneren koaxialen Fortsetzung dieses einstückigen Bestandteils. Statt in einer Bohrung im äußeren Kupplungsteil 2 gleitet die Oberfläche 10 des Käfigs 7 in einem zylindrischen Abschnitt 48 des Hülsenteils 18. Eine Verschlußplatte 49 ist mit einem äußeren Rand versehen, der durch die Bolzen 19 zwischen dem Ende 25 des äußeren Kupplungsteils 2 und dem inneren Kupplungsteil 24 befestigt ist.
Bei dem letzten Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 und 6 ist die Oberfläche 10 am äußeren Ende des Käfigs 7 gebildet; sie greift wieder in die Bohrung 4 des äußeren Kupplungsteiles 2 ein. Das innere Kupplungsteil 1 hat eine teilkugelförmige genutete äußere Oberfläche 50, und das Führungsglied 13 hat die Form eines Zapfens mit einem an der inneren Endwand 53 des Käfigs 7 befestigten Schaft 52 und einen Kopf 54, der die teilkugelförmige Oberfläche 14 des Führungsgliedes 13 aufweist. Der Zapfen 13 ragt aus
dem Käfig 7 nach innen, um mit einer zentralen Bohrung 55 im inneren Kupplungsteil 1 in Eingriff zu treten. In dieser Bohrung gleitet der Kopf 54 während der Gelenkbewegung. Der Zapfenschaft 52 weist eine an der Endwand 53 anliegende Positionierschulter 56 auf und wird an dieser Endwand 53 durch einen auf der anderen Seite dieser Wand im Schaft 52 eingelassenen Sicherungsring 57 gehalten.

Claims (3)

Patentansprüche: 10
1. Axial verschiebbare und winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung mit Kugeln zum Übertragen des Drehmoments, die in geraden achsparallelen, einander zugeordneten Nuten des inneren und äußeren Kupplungsteils durch einen Käfig geführt werden, der sich einerseits mit einer äußeren kugelförmigen Oberfläche an der zylindrischen Bohrung des äußeren Kupplungsteils und andererseits an der mit dem inneren Kupplungsteil verbundenen Welle abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abstützung ein Führungsglied (13) mit teilkugelfönniger Oberfläche (14) auf der Welle (15) oder dem mit dieser Welle verbundenen inneren Kupplungsteil (1) gleitend angeordnet ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Gleitbewegung des Führungsgliedes (13) relativ zum inneren Kupplungsteil (1) begrenzt ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied (13) fest am Käfig (7) angebracht ist und mit seiner teilkugelförmigen Oberfläche (14) in einer zentralen zylindrischen Bohrung (55) im inneren Kupplungsteil (1,15) gleiten kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEB94612A 1966-09-24 1967-09-22 Axial verschiebbare und winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung Pending DE1289370B (de)

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