DE1837790U

DE1837790U - CROSS, CARDAN AND BALL JOINT.

Info

Publication number: DE1837790U
Application number: DE1961S0038056
Authority: DE
Original assignee: AUTOMOBILES TRACTA SOC D
Current assignee: AUTOMOBILES TRACTA SOC D
Priority date: 1960-06-29
Filing date: 1961-06-28
Publication date: 1961-09-14
Also published as: GB987246A; FR1484603A

Description

Stichwort :"Kreuzgelenk" Kreuz-, Kardan-und Kugelgelenk.Keyword: "universal joint" universal joint, cardan joint and ball joint.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kreuz-und Kardangelenk mit einer Kinematik, wie sie insbesondere in den französischen Patentschriften Nr. 628. 309 und 757. 696 sowie der Patentanmeldung PV. 749.112 vom 9. Oktober 1957 auf den Namen der Societe des Automobiles"TRACTA", die die Herstellung von Kugelgelenken betreffen, beschrieben sind. The present invention relates to a universal joint with kinematics, as they are in particular in French patent specifications no. 628. 309 and 757. 696 and patent application PV. 749.112 of October 9, 1957 on the name of the Societe des Automobiles "TRACTA", which is the manufacture of ball joints concern, are described.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Konstruktion eines Gelenkes, die es gestattet, möglichst hohe Leistungen zu übertragen und gleichzeitig den Raumbedarf für das Gelenk auf ein Mindestmass herabzudrücken, wobei gleichzeitig eine hohe Winkelabweichung zwischen der Antriebs-und der Abtriebswelle bis zu 450 erreicht wird. The object on which the invention is based is the construction a joint that allows the highest possible power to be transmitted and at the same time to reduce the space required for the joint to a minimum, while at the same time a high angular deviation between the input and output shafts of up to 450 is achieved.

Das erfindungsgemässe Gelenk ist einerseits bei derartigen Gelenken anwendbar, bei denen die einzelnen Gelenkteile (kinetische Kette) in einem festen Gehäuse angeordnet sind. The joint according to the invention is on the one hand in such joints applicable in which the individual joint parts (kinetic chain) in a solid Housing are arranged.

Die Erfindung bezieht sich zum anderen aber auch auf Gelenke, bei denen die einzelnen Gelenkteile innerhalb einer drehbaren Hülle gelagert sind.On the other hand, the invention also relates to joints which the individual joint parts are mounted within a rotatable shell.

Die Hauptteile des eine kinetische Kette bildenden Gelenkes setzen sich aus vier Teilen zusammen, die aus je einer an der Antriebswelle einerseits und der Abtriebswelle andererseits angeordneten Gabel und aus zwei Zwischenelementen bestehen, die einerseits in das Innere der Gabeln eingreifen und andererseits miteinander durch eine Koppelplatte verbunden sind, die an einem Zwischenelement fest angeordnet ist, und die in einen Schlitz des anderen Zwischenelementes eingreift. Put the main parts of the joint forming a kinetic chain consists of four parts, each one on the drive shaft and the output shaft on the other hand arranged fork and from two There are intermediate elements that engage on the one hand in the interior of the forks and on the other hand are connected to each other by a coupling plate attached to an intermediate element is fixedly arranged, and which engages in a slot of the other intermediate element.

Die aus den vier Teilen bestehende kinetische Kette ist innerhalb zweier Kugelschalen angeordnet, wobei die Kugelschalen mittels je einer Nabe auf der Antriebs-bzw. Abtriebswelle befestigt sind. Die beiden Kugelschalen, die im Durchmesser verschieden gross ausgeführt sind, greifen ineinander und schliessen den Innenraum auch bei den grösst zulässigen Winkelabweichungen zwischen den Wellen nach aussen ab. The kinetic chain made up of the four parts is within two spherical shells arranged, the spherical shells each by means of a hub the drive or. Output shaft are attached. The two spherical shells in the Different diameters are designed, interlock and close the interior space even with the greatest permissible angular deviations between the shafts to the outside.

Gemäss der Erfindung sind die einzelnen Konstruktionsteile des Gelenkes vom Gesichtspunkt der Bruchfestigkeit her so aufeinander abgestimmt, dass diese Teile der Bruchfestigkeit der beiden Wellen angepaßt sind. According to the invention, the individual structural parts of the joint from the point of view of breaking strength so coordinated that these Parts of the breaking strength of the two shafts are adapted.

Es ist zweckmässig, die Abmessungen der beiden Gabeln so zu gestalten, dass die Breite des Eingriff teiles dieser Gabeln in das Zwischenelement etwa dem Durchmesser der Wellen, und zwar jeweils an deren schwächsten Stellen, entspricht. It is advisable to design the dimensions of the two forks so that that the width of the engagement part of these forks in the intermediate element about the Diameter of the shafts, in each case at their weakest points, corresponds.

Die Zeichnung stellt die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dar « Es zeigt : Fig. l einen Grundriss und teilweisen Achsialschnitt durch das Gelenk entsprechend der Schnittlinie I. I der Fig. 2, Fig. 2 einen Aufriss des Gelenkes nach Fig. 1 und teil- weisen Achsialschnitt nach der Linie II II der Fig. l, Fig. 3 die Darstellung der Fig, 19 bei welcher die Wel- len jedoch in einem Winkel von 450 zueinander stehen, Fig. 4 die Darstellung der Fig. 2, bei welcher die Wellen im Winkel zueinander angeordnet sind, Fig. 5 das Aufnahme-Zwischenelement in Seitenansicht, und zwar in Richtung des Pfeiles A der Figo 20 Erfindungsgemäss handelt es sich um ein Kreuz-oder Kardangelenk, durch das zwei Wellen, und zwar die Antriebswelle 1 mit der Abtriebswelle 2 verbunden werden sollen. Die im Gelenk mündenden Wellen 1,2 sind jeweils zu einer Gabel 9 bzwo 91 augebildet. Die im Querschnitt kreisförmig gestalteten, innen liegenden Gelenkflächen 17 und 17'umgreifen entsprechende Gelenkflächen 16 und 16' eines Eingriffs-Zwischenelementes 3 bzw. eines Aufnahme-Zwischenelementes 40 Das Eingriffszwischenelement weist an seiner Innenseite eine Koppelplatte 12 auf, die in einen entsprechenden Kopplungsschlitz 14 am Aufnahme-Zwischenelement 4 eingreift.The drawing shows the invention in an exemplary embodiment. It shows: FIG. 1 a plan view and partial axial section through the joint according to the cutting line I. I of Fig. 2, Fig. 2 is an elevation of the joint according to Fig. 1 and partially exhibit axial section along the line II of the II Fig. L, Fig. 3 shows the representation of Fig, 19 in which the world len are at an angle of 450 to one another, FIG. 4 shows the illustration in FIG. 2, in which the shafts are arranged at an angle to one another, FIG. 5 shows the intermediate receiving element in a side view, specifically in the direction of arrow A in FIG. 20 According to the invention, it is a cross or cardan joint by means of which two shafts, namely the drive shaft 1, are to be connected to the output shaft 2. The shafts 1, 2 opening into the joint are each formed into a fork 9 and 91 respectively. The inner joint surfaces 17 and 17 ', which are circular in cross-section, encompass corresponding joint surfaces 16 and 16' of an intermediate engagement element 3 or an intermediate receiving element 40 Receiving intermediate element 4 engages.

Kurz vor den Gabeln 9 bzw. 9'sind die Wellen 1, 2 verstärkt. Über diese Verstärkungen 21, 22 sind die Naben 15, 15'zweier Kugelschalen 5, 6 geschoben und auf ihnen in nicht dargestellter Weise befestigt. Die eine Kugelschale 5 ist derart grösser als die andere Kugelschale 6 ausgebildet, so dass beide Schalen kugelgelenkartig ineinander verschwenkbar sind. Shortly before the forks 9 or 9 ', the shafts 1, 2 are reinforced. Above these reinforcements 21, 22 are pushed onto the hubs 15, 15 ′ of two spherical shells 5, 6 and attached to them in a manner not shown. Which is a spherical shell 5 designed in such a way larger than the other spherical shell 6, so that both shells are ball-and-socket-like are pivotable into one another.

Um das Gelenk gegen achsiales Auseinanderziehen zu sichern, ist auger äusseren Kugelschale 5, nachdem das Gelenk zusammengebaut worden ist, ein Schalenring 7 angeflanscht. Die gewissermassen ein Gehäuse bildenden Kugelschalen und der Schalenring sind nur in schematischer Weise dargestellt.To secure the joint against axial pulling apart, auger outer spherical shell 5, after the joint has been assembled, a shell ring 7 flanged. The spherical shells, which to a certain extent form a housing, and the shell ring are only shown schematically.

Die Abmessungen, insbesondere der Durchmesser d der beiden Wellen 1 und 2 an den schwächsten Stellen 8, müssen so bemessen sein, dass ihre Festigkeit den zu übertragenden Momenten gewachsen ist. The dimensions, especially the diameter d of the two shafts 1 and 2 at the weakest points 8, must be dimensioned so that their strength can cope with the moments to be transmitted.

Die Abmessungen der Gabeln 9, 9' werden so gewählt, dass die Breite e (Fig. 2) des Eingriff teiles in das Zwischenele- ment 3 bzwo 4 etwa gleich dem Durchmesser d der Wellen jeweils an der schwächsten Stelle entspricht. The dimensions of the forks 9, 9 'are chosen so that the width e (Fig. 2) of the engagement part in the intermediate element ment 3 or 4 approximately equal to the diameter d of the shafts, respectively at the weakest point.

Der jeweilige Mittelpunkt J bzw. J'des äusseren Umfangskreises der Gabel 9, 9' fällt nicht mit dem jeweiligen Mittelpunkt I bzw. I'der Gelenkflächen 16p 161 der Zwischenelemente zusammen. Vielmehr sind diese Mittelpunkte gegenüber dem Mittelpunkt 0 der Gelenkschalen versetzt. Dies hat zur Folge, dass der Querschnitt der Gabelzinken in der Nähe der Gabelenden grösser ist als nach der Gabelwurzel zu. Aus Festigkeitsgründen ist es erforderlich, dass der kleinste Gabelquerschnitt t (Fig. 1) mindestens gleich der Hälfte des Durchmessers d der Wellen im Teil 8 ist. Da bei den Wellen ein Ausschwenkwinkel von max. The respective center point J or J 'of the outer circumference of the Fork 9, 9 'does not coincide with the respective center point I or I' of the joint surfaces 16p 161 of the intermediate elements together. Rather, these midpoints are opposite offset from the center 0 of the joint cups. This has the consequence that the cross-section the fork tines near the fork ends are larger than after the fork root to. For reasons of strength, it is necessary that the smallest Fork cross-section t (Fig. 1) at least equal to half of the diameter d of Waves in part 8 is. Since the shafts have a swiveling angle of max.

450 (Fig. 3) zugelassen werden soll, ist es erforderlich, die einander zugekehrten Stirnenden (lo) der Gabelzinken derart schräg zur jeweiligen Wellenachse auszuführen, dass diejenigen Stirnenden, die bei der maximalen Verschwenkung von 450 einander am nächsten sind, bis auf einen-geringen Spalt 23 zueinander parallel verlaufen. Die Koppelplatte 12 des Eingriffs-Zwischenelementes 3 ist an den äusseren Umrissen 13 derart kreisbogenförmig gestal- tet, dass in der maximalen Verschwenkungsstellung (Fig. 4) diese Umrisslinie bis auf einen schmalen Spalt'der kreisförmigen Krüm- mung der Grundfläche 19 des Kopplungsschlitzes 14 entspricht. Dies hat den Vorzug, dass Kopplungsplatte und Kopplungsschlitz mit größtmöglicher Eingriffsfläche ausgeführt werden köhnen, was den Vorteil einer möglichst geringen Abnutzung hat. Die kreisförmige Ausgestaltung der Umrisslinie 13 und der Grundfläche 19 hat den Vorteil der einfachen Herstellung mittels einer Fräsmaschine.450 (Fig. 3) is to be allowed, it is necessary to make the facing ends (lo) of the fork prongs so obliquely to the respective shaft axis that those ends that are closest to each other at the maximum pivoting of 450, except for one small gap 23 run parallel to each other. The coupling plate 12 of the intermediate engagement element 3 is shaped like a circular arc on the outer outlines 13 tet that in the maximum pivot position (Fig. 4) this Outline except for a narrow gap in the circular curved tion of the base 19 of the coupling slot 14 corresponds. This has the advantage that the coupling plate and the coupling slot can be carried out with the largest possible engagement surface, which has the advantage of as little wear as possible. The circular configuration of the contour line 13 and the base area 19 has the advantage of being simple to manufacture using a milling machine.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, werden die Umrissformen des Aufnahme-Zwischenelementes derart gewölbt ausgeführt, dass dieses viel Element möglichst des gesamten Innenraums der Kugelschalen, allerdings unter Berücksichtigung der maximal zugelassenen Ausschwenkung der Wellen einnimmt, wie dies aus den Figuren 2 und 4 erkennbar ist. Auch dadurch werden denkbar günstige Übertragungs- nuk verhältnisse und geringstmögliche Absetzungen an den Berührungs- flächen erreicht. In der Stellung der maximalen Abweichung der beiden Wel- len 1 und 2 verläuft der äussere Umriss 13 der Koppelplatte 12 konzentrisch zu der ebenfalls kreisförmig gestalteten Grundfläche 1$ des Kopplungsschlitzes 14, wobei lediglich ein für das erforderliche einwandfreie Funktionieren notwendiger Spielraum 24 frei bleibt.As can be seen from FIG. 5, the contour shapes of the intermediate receiving element are arched in such a way that this element takes up as much of the entire interior of the spherical shells as possible, but taking into account the maximum permitted pivoting of the shafts, as can be seen from FIGS. 2 and 4 . Conceivably cheap transmission nuk conditions and the lowest possible settlements on the contact areas reached. In the position of the maximum deviation of the two worlds Len 1 and 2, the outer contour 13 of the coupling plate 12 runs concentric to the likewise circular base area 1 $ of the coupling slot 14, only a clearance 24 which is necessary for the required proper functioning remains free.

Nach der Erfindung wird ein Gelenk erhalten, dass bei verhältnismässig hoher Kraftübertragung ein Minimum an Raumbedarf hat. Wenn beispielsweise ein Kraftmoment von 45o m/kg übertragen o werden soll, und zwar bei einer Flächenpressung von 35 kg/mm ist ein Wellendurchmesser von 40 mm erforderlich. According to the invention, a joint is obtained that requires a minimum of space with a relatively high power transmission. For example, if a moment of force of 45o m / kg is transmitted O should be, namely at a surface pressure of 35 kg / mm a shaft diameter of 40 mm is required.

In diesem Fall ist es ausreichend, den Innendurchmesser D der Kugelschalen 160 mm auszuführen, d. h. diesen Innendurchmesser viermal so gross auszuführen als der Durchmesser d der Wellen ausmacht, wobei eine Abweichung der Wellen von maximal 45 möglich ist. In this case it is sufficient to use the inner diameter D of the spherical shells 160 mm, d. H. to make this inner diameter four times as large as is the diameter d of the shafts, with a deviation of the shafts of a maximum 45 is possible.

Bei dieser Konstruktion beträgt der Abstand L zwischen der inneren Basis 2o als Auflageringfläche des einen Aufnahme-Zwischenelementes 4 einerseits und dem Gelenkmittelpunkt 0 andererseits 60 cm, oho ungefahr das 1 1/2-face des Wellendurchmessers d. In this construction, the distance L between the inner Base 2o as a support ring surface of the one receiving intermediate element 4 on the one hand and the center of the joint 0 on the other hand 60 cm, oho about the 1 1/2 face of the Shaft diameter d.

Claims

Protection claims ---------------

1) Universal joint, cardan joint and ball joint, characterized in that the individual joint parts forming a kinetic chain essentially consist of four elements, namely two ends of the drive shaft (1) and the output shaft ( 2) and of two intermediate elements (3, 4), which are connected to each other in a pivotable manner in that one coupling plate (12) arranged on the engagement intermediate element (3) into a corresponding coupling slot (14) of the receiving intermediate ( element engages and that the forks (9, 9 ') over in cross section circular joint surfaces (16, 16 ') of the elongated

grasp the intermediate elements (3, 4).

2) -. Joint according to claim 1, characterized in that the outer The circumference of the forks (9, 9 ') is circular and slightly eccentric to the circumference of the joint surfaces (L7, 17 ') is arranged in such a way that the cross-section the fork prongs near the fork ends are larger than after the respective fork root to

3) joint according to claim 1 or 2, characterized in that the dimensions of the forks (9, 9 ') are chosen such that the width (e) of the engagement part in the respective intermediate element (3,4) approximately equal to the diameter (d) of the shafts (1,2) corresponds in each case to the weakest point.

4) joint according to claim 1, characterized in that the distance from the inner base (2o) of the forks on the one hand and the beginning the narrowest point of the respective shaft kl, 2) on the other hand about 1 1/2 times the shaft diameter (d) corresponds to.

5) joint according to claim 1 to 4, characterized in that different Partially interlocking spherical shells (5, 6) having a diameter, the joint parts Enclose housing-like and preferably reinforcements by means of hubs (15, 15 ') (21,22) are attached to the shafts, shortly afterwards to the forks.

6) joint according to claim 5, characterized in that on. the outer hemispherical spherical shell (5) after assembly. of Joint a hollow spherical segment-like shell ring (7) is flanged.