DE1914275C - Gleichlaufdrehgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gleichlaufdrehge- Gleichlaufdrehgelenk der eingangs genannten Gatlenke mit axialer Verschiebemöglichkeit eines inneren tung, bei dem wie bei dem bekannten Gelenk die Gelenkkörpers, gegenüber einem äußeren Gelenk- Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers zylindrisch körper, insbesondere für eine Gelenkwelle mit zwei " uad die Außenfläche des Käfigs sphärisch ist und Gelenken und'einer diese verbindenden frei beweg- 5 die Innenfläche des Käfigs ein seine axiale Relativlichen Zwischenwelle, bei denen die Drehmoment- verschiebung gegenüber dem inneren Gelenkkörper Übertragung durch Kugeln erfolgt, die in jeweils paar- zulassendes Spiel gegenüber diesem hat, nach der Erweise einander gegenüberliegenden und sich mit ihren findung die Außenfläche des inneren Gelenkkörpers Längsmittellinien kreuzenden Rillen in der Innen- an seinem einen Ende von einer im Abstand von einer fläche des äußeren und der Außenfläche des inneren io Kugelhauptebene liegenden Kugelzonenfläche und an Gelenkkörpers angeordnet und von einem Käfig in seinem anderen Ende von einer Kegelfläche gebildet einer Ebene gehalten sind. wird und daß die entsprechende Innenfläche des Kä-

Bei dem aus der deutschen Patentschrift 1 232 411 figs an dessen einem Ende von einer auf einer Seite bekannten Gleichlaufdrehgelenk dieser Gattung sind einer Kugelhauptebene liegenden Hohlkugelzonender innere und der äußere Gelenkkörper dadurch 15 fläche und am anderen Ende von einer Hohlzylinderrelativ zueinander verschieblich, daß die Innenfläche fläche oder einer Hohlkegelfläche gebildet wird, deren des äußeren Gelenkkörpers zylindrisch und die zugehöriger Kegelwinkel kleiner als der des inneren Außenfläche des Käfigs sphärisch ist und die Innen- Gelenkkörpers ist. Er ist um soviel kleiner — als fläche des Käfigs ein seine axiale Relatiwerschie- Hohlzylinderfläche gleich Null —, daß in jeder bung gegenüber dem inneren Gelenkkörper zulas- ao axialen Stellung des inneren Gelenkkörpers bei einem sendes Spiel gegenüber diesem hat. Die axiale Ver- Beugen des Gelenks der Käfig bis zu seinem Anschiebemöglichkeit des inneren Gelenkkörpers gegen- schlag an die Außenfläche des inneren Gelenkkörpers über dem äußeren Gelenkkörper ist dadurch begrenzt, jeweils mit Sicherheit die Winkelbewegung ausführen daß der innere Gelenkkörper in den Endlagen am kann, die duich eine vorgegebene Beziehung zwischen Käfig anstößt. Damit auch in diesen Endlagen eine 35 Beugewinkel des Gelenks und relativem Verschiebeeinwandfreie und geräuschlose Funktion des Gelenks weg zwischen den Gelenkkörpern gegeben ist.
sichergestellt ist, hat der Käfig eine sphärische Da bei dem Gleichlaufdrehgelenk nach der ErInnenfläche und ist die Außenfläche des inneren Ge- findung die Außenkontur des inneren Gelenkkörpers lenkkörpers von zwei im Abstand von einer Kugel- an dem einen Ende im Axialschnitt flacher ist als hauptebene Hegenden Kugelzonenoberflächen mit 30 eine an diesem Ende gedachte Kugelzonenfläche, ist demselben Radius wie die Innenfläche des Käfigs ge- die Verschiebemöglichkeit des inneren Gelenkkörpers bildet, so daß die Außenfläche im Axialschnitt etwa gegenüber dem Käfig in dieser Richtung größer als die Kontur eines gotischen Spitzbogens hat. Der Ab- bei dem bekannten Gelenk, bei welchem die Verstand der auf der Achse des inneren Gelenkkörpers Schiebemöglichkeit auch in dieser Richtung durch die liegenden Kugelmittelpunkte der beiden Kugelzonen- 35 Anlage einer Kugelzonenfläche am Umfang des inneoberflächen ist dabei ein Maß für die Verschiebe- ren Gelenkkörpers an eine entsprechende Oberfläche möglichkeit des inneren Gelenkkörpers. Sie beträgt am Käfig begrenzt ist. Wegen der flacheren Außenbei gestrecktem Gelenk das Doppelte des Mittel- kontur ist auch die Rillentiefe über einen größeren punktabstandes. Bei der axialen Relatiwerschiebung Bereich für die Drehmomentübertragung ausreichend, des inneren Gelenkkörpers gegenüber dem äußeren 40 Die Begrenzung des Verschiebeweges des inneren Gelenkkörper rollen die vom Käfig in einer Ebene Gelenkkörpers in einer Richtung durch die Anlage gehaltenen Kugeln in den in der Außenfläche des der an ihm vorgesehenen Kugelzontnfläche an einer inneren Gelenkkörpers vorgesehenen Rillen, deren Hohlkugelzonenfläche des Käfigs, die sicherstellen, Tiefe infolge der Außenkontur des inneren Gelenk- daß das Gelenk in dieser Endlage einwandfrei und körpers nach dessen Enden hin abnimmt. Da für 45 geräuschlos arbeitet, ist erwünscht, weil in manchen eine ausreichende Drehmomentübertragung eine Fällen auf einen der Gelenkkörper eine axiale Kraft Mindesttiefe der Rillen erforderlich ist und bei glei- wirken kann, die bestrebt ist, ihn in einer Richtung chem Verschiebeweg mit größerem Mittelpunktsab- gegenüber dem anderen zu verschieben. Dies ist z. B. stand der beiden Kugelzonenoberflächen die Rillen- bei einer die frei aufgehängten Räder eines Krafttiefe abnimmt, ist bei sonst gleichen Abmessungen 50 fahrzeuges antreibenden Gelenkwelle mit zwei Gedes Gelenks die Möglichkeit begrenzt, den Abstand lenken und einer diese verbindenden freibeweglichen der Mittelpunkte der Kugelzonenoberflächen und da- Zwischenwelle der Fall. Da die Zwischenwelle nur in mit die axiale Verschiebbarkeit des inneren Gelenk- den Gelenken abgestützt ist, ist beim Kurvenfahren körpers zu vergrößern. mit dem Fahrzeug die an der Zwischenwelle wirkende

Bei den Gelenken einer Gelenkwelle, die für den 55 Zentrifugalkraft bestrebt, sie axial bis zu der in einem Antrieb eines einzeln aufgehängten Antriebsrades der Gelenke vorhandenen Begrenzung zu verschieeines Kraftfahrzeuges dient, aber auch in anderen ben. Da bei einer solchen Gelenkwelle eine Zentri-Fällen der Anwendung von Gleichlaufdrehgelcnken, fugalkraft in beiden Richtungen auftreten kann, ist kann nun aber die Forderung bestehen, daß bei sonst bei dieser gemäß einem weiteren Merkmal der Ergleichen Abmessungen des Gelenks die Verschieb- 60 findung vorgesehen, daß die beiden die axiale Relativbarkeit des inneren Gelenkkörpcrs gegenüber dem bewegung der ineinander verschieblichen Gelenkäußeren Gelenkkörper noch größer ist, als dies mit körper in einer Richtung begrenzenden Kugelzonendem bekannten Gelenk möglich ist, und Beugewinkel flächen am inneren Gelenkkörper und am Käfig bei und Verschiebeweg der Gelenkkörper gegeneinander den beiden Gelenken in einander entgegengesetzter in einer sich aus der Konstruktion ergebenden Be- 65 Richtung weisen,
ziehung zueinander stehen müssen. Die Erfindung ist im folgenden an Hand schema-

Dieser Forderung wird ein Gleichlaufdrehgclenk tischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel

nach der Erfindung gerecht, indem bei einem näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den Axialschnitt eines Gleichlauf dreh- momentübsrtragung ausreichende Tiefe der Laufrille gelenks nach der Erfindung; zu sichern, wird bei dem Drehgelenk nach der Er-

Fi g. 2 zeigt den inneren Gelenkkörper des Ge- findung an dem linken Ende die Außenfläche des lenks nach F ι g. 1; ,- inneren Gelenkkörpers 3 von einer Kegelfäche 24 ge-

F ι g. 3 zeigt den Käfig des Gelenks nach F i g. 1; 5 bildet.

F i g. 4 zeigt in einem Diagramm ein Beispiel für Entsprechend weist auch der Käfig 17, wie im ein-

die von einem Konstrukteur geforderte Beziehung zelnen aus der oberen Hälfte der Fig. 3 ersichtlich, zwischen dem Beugewinkel und dem relativen Ver- nur an seinem in dieser Figur rechten Ende innen schiebeweg der beiden Gelenkkörper eines Gleich- eine Hohlkugelzonenfläche 26 für das Zusammenlaufdrehgelenks und ₁₀ wirken mit der Kugelzonenfläche 20 in der einen

F i g. 5 zeigt den mittleren Teil einer Gelenkwelle Endlage auf. Am anderen Ende ist jedoch, wie aus mit zwei Gleichlaufdrehgelenken nach F i g. 1. dem Vergleich gegenüber der Hohlkugelfläche 26 er-

Auf einer Welle list mittels einer Keilverzahnung 2 sichtlich, die Innenfläche erweitert zu einer Kegelein innerer Gelenkkörper 3 aufgekeilt, der mittels fläche 27, die einen spitzeren Kegelwinkel hat als die eines Bundes 5 an der Welle 1 und einer sich gegen 15 Kegelfläche 24. Je nach der in der anderen Endsteldiesen Bund abstützenden Scheibenfedtr 6 auf de; lung erforderlichen Beugemöglichkeit ist der Kegeleinen Seite'und eines Sprengrings 7 auf der anderen winkel der Hohlkegelfläche 27 stärker oder weniger Seite in seiner Lage auf der Well 1 festgehalten ist. stark abweichend von dem-Kegeiwinkel der Kegel-Auf dem Umfang des inneren Gelenkkörpers 3 sind fläche 24 am inneren Gelenkkörper. Der Kegelwinkel sechs mit ihrer Mittellinie längs einer Schrauben- ao der Hohlkegelfläche 27 kann auch zu Null werden, linie oder einer Tangente an eine Schraubenlinie ver- so daß an diesem Ende der Käfig eine hohlzylinlaufende Rillen 8 eingearbeitet, die abwechselnd ent- drische Innenfläche hat.

gegengesetzte Steigung haben. Die in der Zeichnung Es ist nicht notwendig, daß, wie in Fig. 2 in der

dargestellte Rille 8 ist der Einfachheit halber in die oberen Hälfte gezeigt, die Kugelzonenfläche 20 und Zeichenebene geklappt gezeichnet. 95 die Kegelfläche 24 unmittelbar aneinander anschlie-

Der innere Gelenkkörper 3 ist umgeben von einem ßen, sondern die beiden Flächen können auch, wie äußeren Gelenkkörper 10, der mittels Schrauben 11 in der unteren Hälfte der F i g. 2 gezeichnet, durch an dem Flansch einer zweiten Welle 12 befestigt eine Zylinderfläche 30 miteinander verbunden sein. ist. Dieser äußere Gelenkkörper 10 besitzt an seiner In diesem Fall kann, wie aus der unteren Hälfte der Innenfläche mit ihrer Mittellinie längs einer 30 F i g. 3 ersichtlich, auch bei dem Käfig die Hohl-Schraubenlinie oder einer Tangente an eine kugelzonenfläche 26 über eine Hohlzylinde.rfläche 31 Schraubenlinie verlaufende Laufrillen 13, von denen mit der Hohlkegelfläche am anderen Ende des Käfigs jede gegenüber der ihr gegenüberstehenden Rille8 verbunden sein. In der unteren Hälfte der Fig.4 im inneren Gelenkkörper entgegengesetzte Steigung ist angenommen, daß es für eine ausreichende Beuhat. Auch die in der Zeichnung gezeigte Laufrille 13 35 gung des Gelenks in der Endlage notwendig ist, daß ist der Einfachheit halber in die Zeichenebene ge- an diesem Ende des Käfigs die Innenfläche eine Hohlklappt gezeichnet. zylinderfläche ist, die dann mit der Hohlzylinderfläche

An dem Kreuzungspunkt jedes miteinander zu- 31 zusammenfällt.

sammenwirkenden Paares von Rillen 8 und 13 ist In F i g. 4 stellt die Kurve A die Beziehung zwi-

eine Kugel 15 angeordnet, die durch das Zusammen- 40 sehen dem Beugewinkel und dem relativen Verwirken mit den Rillen 8 und 13 ein Drehmoment von schiebeweg der beiden Gelenkkkörper eines Gleichder Welle 1 auf die Welle 12 oder umgekehrt über- laufdrehgelenks dar, die bei einer Gelenkwelle mit trägt. Alle Kugeln 15 sind in den Fenstern 16 eines zwei Gleichlaufdrehgelenken und diese verbindender Käfigs 17 angeordnet, der alle Kugeln in einer Ebene Zwischenwelle gefordert sein kann, welche zum Anhält. 45 trieb eines an einem Trapezlenker aufgehängten

Damit der innere Gelenkkörper 3 gegenüber dem Kraftfahrzeugrades dient. Der Punkt I zeigt die Beäußeren Gelenkkörper 10 in axialer Richtung ver- ziehung zwischen Beugewinkel und Stellung der Geschiebbar ist, ist die Innenfläche 8 des äußeren Ge- lenkkörper eines der beiden Drehgelenke bei der lenkkörpers 10 zylindrisch und die Außenfläche 19 Normallage des Fahrzeugs. Der Punkt II zeigt die des Käfigs 17 sphärisch, so daß der Käfig gegenüber so Beziehung, wenn das Rad nach oben bis in seine dem äußeren Gelenkkörper in axialer Richtung frei obere Endlage und Punkt III die Beziehung, wenn beweglich ist. Wie aus der oberen Hälfte des in das Rad nach unten bis in seine unterste Endlage F i g. 2 gezeigten Axialschnitts ersichtlich, hat der bewegt ist. Da sich das Gleichlaufdrehgelenk im Berechte Teil 20 der Außenfläche des inneren Gelenk- trieb bei der Drehmomentübertragung dreht, gibt es körpers die Gestalt einer Kugelzonenfläche, deren 35 keine positiven und negativen Beugewinkel, sondern Mittelpunkt auf der Achse des inneren Gelenkkörpers nur einen absoluten Betrag der Beugewinkel. Es ist bei 21 liegt. Bei dem vorbekannten Gelenk ist am deshalb der in der F i g. 4 untere Ast der Kurve A um anderen Ende eine spiegelbildlich zu dieser Kugel- die 0° Beugewinkel entsprechende Abszisse nach oben zonenflache 20 liegende Kugelzonenfläche vorgesehen, geklappt gezeichnet (s. mit A' bezeichneter gestricheldie auf der Kugelfläche 22 liegt, die den gleichen 60 ter Kurvenast). Außerdem ist in der Figur die durch Radius wie die Kugelfläche 20 und ihren Mittelpunkt die Konstruktion des Gelenks gegebene Begrenzung symmetrisch zum Mittelpunkt 21 bei 23 auf der des Beugcwinkels bei den verschiedenen axialen ReAchse des inneren Gelenkkörpers hat. Um nun die lativstellungen der beiden Gelenkkörper 3 und 10 bei dem bekannten Gelenk mögliche axiale Verschieb- gezeigt. Die Linie V ergibt sich aus dem Zusammenbarkeit des inneren Gelenkkörpers 3 gegenüber dem 65 wirken der Kugelzonenfläche 20 des inneren Gelenkäußeren Gelenkkörper 10 zu erhöhen und bei einem körpers 3 mit der Hohlkugelzonenfläche 26 des Ka-Rollen der Kugel 15 in der Laufrille 8 entgegen dem figs, wobei der größte Beugungswinkel von 17,5° Uhrzeigersinn nach links noch eine für die Dreh- durch die Umfangslänge der Fenster \6 bedingt ist.

Da die Rillen im inneren und äußeren Gelenkkörper abwechselnd entgegengesetzte Steigung haben, ändern sich bei der axialen Relativverschiebung der Gelenkkörper die Umfangsabstände der Kreuzungspunkte der Rillenpaare, an denen sich jeweils die Kugeln in den Rillen befinden und, da beim Beugen des Gelenks die Kreuzungspunkte der Rillen in der homokinet'ischen Ebene liegen, welche den Beugewinkel des Gelenks halbiert, wandern die Kreuzungspunkte der Rillenpaare an der Seite des Gelenks an der die Achsen der Wellen des gebeugten Gelenks einen stumpfen Winkel bilden, noch weiter in der einen oder anderen Umfangsrichtung. Die Käfigfenster können in Umfangsrichtung jedoch nur so lang sein, daß noch ein für die Festigkeit des Käfigs ausreichender Steg zwischen ihnen verbleibt. Auf Grund dieser beiden Tatsachen ist der mögliche Beugewinkel des Gelenks, bis die Kugeln an den Umfangsenden der Käfigfenster anschlagen, in den Endlagen des Gelenks am geringsten.

Bei einer Verschiebung des inneren Gelenkkörpers von der rechten Endlage zur Mitte hin bewegen sich auch die Kugeln in den Fenstern in Umfangsrichtung weiter in die Mitte. Die Beugemöglichkeit wird dadurch größer, wie durch die Linie VI angedeutet ist, bis der Beugewinkel den allein durch die Umfangslänge der Fenster gegebenen größten Wert von 22,5° erreicht Diese Begrenzung ist durch die Linie VII angedeutet. Würden nun der innere Gelenkkörper 3 und der Käfig 17 wie bei dem bekannten Gelenk am anderen Ende spiegelbildlich zu der Kugelzonenfläche 20 und der Hohlkugelzonenflache 26 liegende entsprechende Flächen haben, die in der anderen Endlage miteinander zusammenwirken, dann würde der Verschiebeweg des inneren Gelenkkörpers nach links durch die gestrichelte Linie VIII begrenzt sein. Da jedoch an diesem Ende die Außenfläche von einer Kegelfläche 24 gebildet ist, und an dem gleichen Ende der Käfig 17 eine Hohlkegelfläche 27 mit gegenüber der Kegelfläche 24 spitzeren Kegelwinkel aufweist, der so gewählt ist, daß die Begrenzung des Beugewinkels nicht durch die Anlage von innerem Gelenkkörper und Käfig gegeben ist, sondern vorher die Kugeln in Umfangsrichtung an die Endwand der Käfigfenster 16 stoßen, ist die Begrenzungslinie an diesem Ende der relativen Verschiebung der Gelenkkörper durch die Linie IX gegeben, die gegenüber der Abszisse im gleichen Winkel, aber entgegengesetzt wie die Linie VI, geneigt ist.

Es ist ersichtlich, daß bei der beschriebenen Ausbildung des Gleichlaufdrehgelenks die relative Verschiebbarkeit der beiden Gelenkkörper wesentlich größer ist als bei einem Drehgelenk gleicher Abmessungen, bei welchem die Endlagen durch den Abstand der Mittelpunkte 21 und 23 gegeben ist. Ferner ist ersichtlich, daß der Kurvenzug A, A' vollkommen innerhalb der Begrenzungslinien V, VI, VII und IX liegt und gegenüber diesen einen Sicherheitsabstand hat, so daß auch bei den im Betrieb vorkommenden Toleranzen der Teile die Begrenzungslinien nicht ganz erreicht werden und damit das Gelenk auch im ungünstigsten Fall einwandfrei arbeitet , In Fig. S ist der von der Zwischenwelle und den beiden Gleichläufdrehgelenken gebildete mittlere Teil einer GelenkweUle gezeigt, welche ein an einem Trapezienker aufgehängtes Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs antreibt Bei dieser Gelenkwelle entspricht das linke Gelenk dem in F i g. 1 dargestellten Gelenk, während das rechte Gelenk völlig gleich gestaltet, aber spiegelbildlich angeordnet ist. Bei diesem Gelenk weisen die Kugelzonenfläche 20 am inneren Gelenkkörper 3 und die Hohlkugelzonenfläche 26 im Käfig 17 also nach links, statt, wie bei dem Gelenk von F i g. 1 nach rechts. Da beim Kurvenfahren des Fahrzeugs an der Zwischenwelle 1 der Gelenkwelle eine durch Pfeile 33 angedeutete Zentrifugalkraft in der einen oder anderen Richtung wirkt, kommen bei einer

ίο Verschiebung der Gelenkwelle 1 nach rechts die Kugelflächen vom inneren Gelenkkörper und Käfig beim linken Gelenk und bei einer Verschiebung der Gelenkwelle 1 nach links die entsprechenden Kugelflächen beim rechten Gelenk zur gegenseitigen An-

IS lage, ohne daß dadurch die Funktion der Gelenke gestört wird. Es ist erkennbar, daß bei jedem der beiden Gelenke nur die Verschiebung in einer Richtung begrenzt zu sein braucht, wenn die beiden Gelenke spiegelbildlich zueinander eingebaut sind. Eine

ao hier nicht gezeigte Einrichtung in jedem Gelenk ist bestrebt, den inneren Gelenkkörper stets in seine axiale Mittellage gegenüber dem äußeren Gelenkkörper zu drängen, so daß bei der Normalfahrt, bei welcher keine Zentrifugalkraft wirkt, der Verschiebe weg des inneren Gelenkkörpers der beiden Gelenke

„ sich gleichmäßig auf die beiden Gelenke aufteilt und damit die Zwischenwelle wieder in ihre Mittellage zurückkehrt

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gleichlauf drehgelenk mit axialer Verschiebemöglichkeit eines inneren Gelenkkörpers gegenüber einem äußeren Gelenkkörper, insbesondere für eine Gelenkwelle mit zwei Gelenken und einer diese verbindenden frei beweglichen Zwischenwelle, bei dem die Drehmomentübertragung durch Kugeln erfolgt, die in jeweils paarweise einander gegenüberliegenden und sich mit ihren Längsmittellinien kreuzenden Rillen in der Innenfläche des äußeren und der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers angeordnet und von einem Käfig in einer Ebene gehalten sind, und bei dem die Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers zylin-

drisch und die Außenfläche des Käfigs sphärisch ist und die Innenfläche des Käfigs ein seine axiale Relatiwerschiebung gegenüber dem inneren Gelenkkörper zulassendes Spiel gegenübei diesem hat, dadurch gekennzeichnet,

daß die Außenfläche des inneren Gelenkkörpers (3) an seinem einen Ende von einer im Abstand von einer Kugelhauptebene liegenden Kugelzonenfläche (20) und an seinem anderen Ende von einei Kegelfläche (24) gebildet wird und daß die ent sprechende Innenfläche des Käfigs (17) an dessen einem Ende von einer Hohlkugelzonenfläche (26] und -am anderen Ende von einer Hohlzylinderfläche (27) oder einer Hohlkegelfläche gebildet wird, deren zugehöriger Kegelwinkel kleiner als

der des inneren Gelenkkörpers ist.

2. Gelenkwelle mit zwei Gleichlauf drehgelenken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daE die beiden die axiale Relativbewegung der ineinander verschieblichen Gelenkkörper (3,10]

in einer Richtung begrenzenden Kugelzonen' flächen (20,26) am inneren Gelenkkcrper (3) und am Käfig (17) bei den beiden Gelenken in einander entgegengesetzte Richtung weisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen