DE1750085B2 - Universalgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Universalgelenke, und insbesondere auf ein Universalgelenk, bei welchem das Drehmoment zwischen einem inneren und einem äußeren Glied durch zwei Kugeln übertragen wird, die diametral gegenüberliegend symmetrisch in geradlinigen Nuten angeordnet sind, welche sich axial in der inneren Wand des äußeren Gliedes erstrecken.

Es ist ein Universalgelenk dieser Gattung bekannt (US-PS 24 32 216), bei dem das innere Glied eine teilkugelförmige, konvexe, mit einem Teil der inneren Oberfläche des äußeren Gliedes über einen Käfig zusammenwirkende Oberfläche aufweist, welche mit zwei diametral gegenüberliegenden und in Nuten angeordneten Kugeln zusammenwirkt, die symmetrisch zu der axialen Symmetrieebene des Teiles der inneren Oberfläche liegen. Die innere Oberfläche des äußeren Gliedes kann hierbei größer sein als die äußere kugelförmi- ge Oberfläche des Käfigs, so daß ein geringer Abstand zwischen Käfig und äußerem Glied gegeben ist.

Ziel der Erfindung ist ein Universalgelenk, bei dem ein Kugelkäfig, wie er bei dem vorstehend als bekannt geschilderten Universalgelenk vorgesehen ist, nicht mehr erforderlich ist, und das besonders einfach und zweckmäßig hergestellt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem gattungs

gemäßen Universalgelenk dadurch erreicht, daß das innere Glied eine nach innen gerichtete zylindrische kon kave Oberfläche aufweist, deren Achse senkrecht zur Gelenkachse in ausgerichtetem Zustand verläuft und die mit beiden Kugeln zusammenarbeitet, daß das innere Glied eine nach außen gerichtete teilkugelförmige Oberfläche aufweist, die direkt mit einem zylindrischen Teil der Innenfläche des äußeren Gliedes zusammenwirkt, und daß die Nuten in der Wand des äußeren Gliedes mit ihrer öffnung zur zylindrischen konkaven Oberfläche des inneren Gliedes gerichtet verlaufen.

Die Innenfläche des äußeren Gliedes kann auch einen leicht kegelstumpfförmigen oder kugelförmigen Teil aufweisen, der sich in axialer Richtung verjüngt. Dabei ist nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung eine Federanordnung zwischen radialen Vorsprüngen des äußeren Gliedes und des inneren Gliedes vorgesehen, die das innere Glied in Eingriff mit dem verjüngten Teil drückl. und die im äuüeren Glied angeordnet ist.

Ein Universalgelenk mit den erfindungsgemäßen Merkmaien kann als im wesentlichen homokinetisch für kleine Biegungswinkel (im allgemeinen kleiner als 10°) betrachtet werden. Ein derartiges Gelenk kann vorteilhaft mit Kardangelenken verglichen werden, gegenüber welchen es den Vorteil hat. daß gewisse axiale Verschiebebewegungen zugelassen werden.

Weiterhin hat das erfindungsgemäße Universalgelenk den Vorteil, daß es besonders einfach herstellbar ist, daß es eine relativ geringe Anzahl von Teilen besitzt und daß es leicht bearbeitbar ist. Das äußere Glied kann durch ein Strangpreßverfahren hergestellt werden, und wegen des großen Durchmessers der Kugeln kann die Behandlung der inneren Flächen nur aus einer Mittelfrequenzbehandlung bestehen, die leicht mit Hilfe von Induktoren ausgeführt werden kann, welche parallel zur Achse des äußeren Gliedes bewegt werden. Das Bearbeiten des inneren Gliedes ist ebenfalls auf sehr einfache Weise möglich. Die zylindrischen Nuten kön nen gleichzeitig an einer Vielzahl von inneren, nebeneinander ausgerichteten Gliedern bearbeitet werden, wobei ihre Achsen parallel zueinander liegen.

Das Universalgelenk nach vorliegender Erfindung ist besonders geeignet für die Übertragung von hohen Drehmomenten für Übertragungs- oder Getriebewellen, welche mit kleinen Biegewinkeln arbeiten.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

F i g. I zeigt ein Universalgelenk nach der Erfindung in Vorderansicht mit weggebrochenen Teilen;

F i g. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 11-11 der F i g. I;

Fig.3 und 4 sind Längsschnitte von U-Gelenken nach der Erfindung ohne eine Verlaschung.

Wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, weist das Universalgelenk ein äußeres Glied 10 auf, welches die Form einer Trommel oder eines röhrenförmigen Teiles hat, welcher einteilig mit einer Welle 12 verbunden ist, und ferner ein inneres Glied 14, welches im Inneren des äußeren Gliedes 10 angeordnet und einteilig mit einer Übertragungswelle 16 verbunden ist. Der Kopf des inneren Gliedes 14 ist mit einer kugelförmigen, konvexen Außenfläche 18 versehen, welche mit einem zylindrischen Teil 20 des äußeren Gliedes 10 zusammenwirkt. Die Mitte der Krümmung der teilkugelförmigen Oberfläche J8 liegt im wesentlichen auf der Achse des Gelenkes in ausgerichtetem Zustand. Der Kopf des inneren Gliedes 14 enthält eine zylindrische, konkave Ober-

fläche 22, deren Achse im rechten Winkel zur Achse u?s Gelenkes in ausgerichtetem Zustand, oder genauer senkrecht zur Ebene der Längssymmetrie des Teiles 20 der zylindrischen Oberfläche liegt, mit weicher die kugelförmige Oberfläche 18 des Innerei. Kopfes zusammenwirkt.

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind zwischen dem inneren Glied 14 und dem äußeren Glied 10 zwei Kugeln 24 angeordnet, deren Radius im wesentlichen gleich dem der die zylindrische Oberfläche 22 bildenden Nut ist. Die Kugeln 24 sind in Nuten 26 angeordnet, welche parallel zu der Achse des Gelenkes in ausgerichtetem Zustand symmetrisch mit Bezug auf die Symmetrieebene des zylindrischen Teiles 20 liegen.

Im Hinblick auf die Übertragung eines maximalen Drehmomentes bei einer gegebenen Härte der Kugeln 24 uiid Nuten 26 ist der maximal mögliche Durchmesser für die Kugeln gewählt worden, welcher praktisch gleich der Hälfte des Radius des zylindrischen Teiles 20 ist.

Wenn das Gelenk gebogen wird, wobei die Achsen der Glieder 10 und 14 in der Ebene der F i g. 1 bleiben, geschieht das Biegen des Gelenkes um die die Mitten der Kugeln 24 verbindenden Achsen, wobei die Kugeln beständig in ihren Nuten 26 bleiben. Wenn im Gegensatz dazu das Biegen des Gelenkes aus der Ebene der F i g. 1 heraus erfolgt, bewegen sich die Kugeln 24 in ihren entsprechenden Nuten 26, und die kugelförmige Oberfläche 18 des Gliedes 14 wird in Berührung .nit der zylindrischen Oberfläche 20 des äußeren Gliedes 10 gehalten.

Das Gelenk arbeitet natürlich normal selbst bei sehr kleinen axialen Verschiebungen der Welle 12 und 16, solange als der Berührungspunkt der kugelförmigen Oberfläche 18 in dem zylindrischen Teil 20 des Gliedes 10 verbleibt, wobei die Kugeln 24 in ihrer entsprechenden Nut bleiben.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Teil der zylindrischen Oberfläche, auf welchem sich die kugelförmige Oberfläche des inneren Gliedes abstützt, durch eine Oberfläche ersetzt, welche leicht kegektumpfförmig und in Richtung nach außen verjüngt ist Wenn in solch einem Fall das innere C, lied nach innen von dem äußeren Glied gedruckt wird, ist es möglich, das Spiel auszuschalten. Das kann von Inleresse sein, wenn das Gelenk in einer Lenksäule angeordnet wird. Bei solch einer Lenksäule werden vorzugsweise zwei Gelenke nach der Erfindung verwendet, auf welche Druckkräfte ausgeübt werden.

In den F i g. 3 und 4 sind zwei Ausführungsformen nach der Erfindung dargestellt, bei welchen das Gelenk ähnlich dem nach den F i g. 1 und 2. aber mit einer konischen oder teilkugelförmigen Fläche versehen ist. welche mit dem inneren Glied zusammenwirkt, und es sind federnde Mittel zwischen dem inneren und äußeren Glied angeordnet, um das innere Glied gegen die konische oder teilkugelförmigc Fläche zu drücken und ein Spiel zu verhindern.

Nach F i g. 3 arbeitet die kugelförmige Oberfläche 18 des inneren Gliedes 14 mit der inneren Oberfläche 20 des äußeren Gliedes 10 zusammen, welche mindestens bei 21 nahe der Endfläche 23 des äußeren Gliedes 10 konisch oder kugelförmig ist

Die Neigung im Falle einer konischen Oberfläche 21 oder der Radius im Falle einer kugelförmigen Oberfläche 21 ist so gewählt, daß sich die Oberfläche 21 in Richtung auf das Innere des Gelenkes erweitert.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 enthalten die zwischen dem äußeren Glied 10 und dem inneren Glied 14 vorgesehenen elastischen Mittel einen Stapel 30 von Bellevillescheiben od. dgl, welche einerseits eine flache Zwischenscheibe 32 in Eingriff gegen radiale Vorsprünge 34 der inneren Wand des rohrförmigen äußeren Gliedes und andererseits einen kugelförmigen, axial vorspringenden Teil 36 des inneren Gliedes 14 unter Zwischenschaltung einer schalenförmigen Abstützscheibe 36 in Eingriff halten. Eine Gummimanschette 39 ist mit beiden dargestellten Teilen verbunden.

Zur Montage des Gelenkes nach F i g. 3 wird das innere Glied 14 in das äußere Glied 10 eingeführt, die Kugeln von der Außenseite des Gelenkes eingefügt, die federnden Mittel eingesetzt und die letzteren durch Stanzen der Vorsprünge 34 mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges festgehalten.

Das Gelenk nach Fig.4 enthält federnde Mittel, welche aus einer spiralförmigen Druckfeder 40 von Kegelstumpfform bestehen, die sich gegen Schultern 42 und 44 abstützt, welche an dem inneren und äußeren Glied 10 und 14 vorgesehen sind. Eine eine Abdichtung des Gelenkes gegen Schmutz bildende Manschette 46 ist um die Feder 40 herum angeordnet.

Das Montieren des Gelenkes nach F i g. 4 kann durch Einfügen der Kugeln zwischen die beiden Glieder von der Außenseite des Gelenkes aus wie im Falle des Gelenkes nach F i g. 3 erfolgen, es ist aber auch möglich und sogar vorzuziehen, die Kugeln von der Innenseite des äußeren Gelenkes 10 einzufügen.

Die Gelenke nach den F i g. 3 und 4 sind als nicht verlaschte Gelenke sehr zweckmäßig zur Verwendung bei Lenksäulen von Kraftfahrzeugen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Universalgelenk, bei welchem das Drehmoment zwischen einem inneren und einem äußeren S Glied durch zwei Kugeln übertragen wird, die diametral gegenüberliegend symmetrisch in geradlinigen Nuten angeordnet sind, welche sich axial in der inneren Wand des äußeren Gliedes erstrecken, d a -durch gekennzeichnet, daß das innere Glied (14) eine nach innen gerichtete zylindrische konkave Oberfläche (22) aufweist, deren Achse senkrecht zur Gelenkachse in ausgerichtetem Zustand verläuft und die mit beiden Kugeln (24) zusammenarbeitet, daß das innere Glied eine nach außen gerichtete teilkugelförmige Oberfläche (18) aufweist, die direkt mit einem zylindrischen Teil (20) der Innenfläche des äußeren Gliedes (10) zusammenwirkt, und daß die Nuten (26) in der Wand des äußeren Gliedes mit ihrer öffnung zur zylindrischen konkaven Oberfläche des inneren Gliedes gerichtet verlaufen.

2. Universalgelenk, bei welchem das Drehmoment zwischen einem inneren und einem äußeren Glied durch zwei Kugeln übertragen wird, die diametral gegenüberliegend symmetrisch in geradlinigen Nuten angeordnet sind, welche sich axial in der inneren Wand des äußeren Gliedes erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des äußeren Gliedes (10) einen leicht kegelstumpfförmi- gen oder kugelförmigen Teil (21) aufweist, der sich in axialer Richtung verjüngt.

3. Universalgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federanordnung (30 bis 40) zwischen radialen Vorsprüngen des äußeren Gliedes (10) und inneren Gliedes (14) vorgesehen ist, die letzteres in Eingriff gegen den verjüngten Teil (21) drückt, und daß die Federanordnung im äußeren Glied angeordnet ist.

40