DE1982743U

DE1982743U - Gleichlaufdrehgelenk.

Info

Publication number: DE1982743U
Application number: DEL40643U
Authority: DE
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1964-10-08
Filing date: 1965-10-08
Publication date: 1968-04-04
Also published as: GB1097149A; US3442095A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf homokinetische Universalgelenke, die im folgenden Gleichlaufdrehgelenke genannt werden.

Bei Gleichlaufdrehgelenken wird das Drehmoment durch Kugeln übertragen, die zwischen einem inneren und einem äußeren Gelenkkörper in Pührungsrillen dieser Gelenkkörper angeordnet sind. Um in jeder Winkelstellung des Gelenkes Gleichlauf zu erhalten, müssen die Kugeln jeweils so geführt werden, daß sie alle bei jeden Beugungswinkel in einer den Beugungswinkel·-des , Gelenkes halbierenden Ebene, der sogenannten Gleichlaufebene, angeordnet sind.

Hi sawalsi "Diese Unterlage (Bsstihreibunn und Sahutaanspr·.) ist dis zuistei eingereichte; sie weicht von der Wort· fassung der ursprünslich afngereichKTi Ur'^.-^-?^- ab. Dis ro^^iiüh?. Bod'ju'jng der Abweichung ist nicht geprüft. Die ursprünglich eingereichien U.iV^... ^;_ . ":.. ■.:.'-· η c'.-r .-^.,.KjLi-Jn. Sie können .J»!ii*-"icit ohne Nachweis eu'rses rechfiichen Interesses gebührenirei eiii^ösehtn wtirdjn. Auf Antrag wprdan hiervon oucfi roiokopien oder Filmfive zu dan öbüchen Preisen qeüeferi. '■ . . Deutsches" Püfenfamt, Gebrouchsmusferstefle

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Damit die Kugeln stets sicher in derselben Ebene gehalten sind, hat es sioh in der Praxis seit langem als zweckmäßig erwiesen, die Kugeln nicht nur in den Führungsrillen, sondern außerdem in Fenstern eines zwischen "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.

Bereits vor dem zweiten Weltkrieg war es bekannt, daß es verschiedene Möglichkeiten gibt, um die Kugeln beim Beugen des Gelenks zwangsweise in die Gleichlaufebene zu führen, So sind in der US-Patentschrift 2 046 (1936) drei Möglichkeiten beschrieben.

Die erste Möglichkeit besteht darin, die Führungsrillen so in den beiden Gelenkkörpern anzuordnen, daß Flanken der Führungsrillen die Kugeln in die Gleichlaufebene steuern. Diese Möglichkeit wird heute in der Praxis am meisten verwendet.

Die. zweite Möglichkeit besteht darin, den Käfig mit Hilfe einer gesonderten Führungsfläche gweils in die Gleichlaufebene zu schwenken. Diese Möglichkeit erfordert jedoch einen relativ komplizierten Aufbau des Gelenks mit zusätzlichen Bauteilen, :

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Die dritte Möglichkeit "bestellt schließlich, darin, den Käfig als sogenanntes Offset-Gelenk auszubilden. Aus der "bereits genannten US-Patentschrift 2 046 584 und auch aus der US-Patentschrift 1975 758 ist ein solches Offset-Gelenk "bekannt, 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 G-elenkkörpers geführt ist, und bei dem zum Irreichen 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 Tersetzt ist. Bei dieser Ausführungsform mit Offset-Käfig übernimmt die Keilwirkung der verschieden^!ea> 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 lachteile seit der Konzeption des Offset-Gelenkes im wesentlichen nur die erste Möglichkeit mit Steuerung durch die Führungsrillen oder gelegentlich die zweite Möglichkeit mit Steuerung durch eine Hilfssteuerfläche benutzt.

Ebenfalls noch Tor Ende des zweiten Weltkrieges 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 Zylinderflache geführt, in der der Käfig in Achsrichtung der Zylinderfläche verschiebbar ist. Ein solches Versohiebegelenk ist in der US-Patentschrift 2 309 939 (1943) beschrieben. Bei diesem 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.

An Gleichlaufverschiebegelenken ist seit dem zweiten Weltkrieg viel gearbeitet worden, da sie, beispielsweise für den Gelenkwellenbau in Kraftfahrzeugen, von großer Bedeutung sind» Bei den bekannten Yerschiebegelenken benutzt man grundsätzlich zur Steuerung des Käfigs in die Gleichlaufebene die bereits grundsätzlich:in der US-Patentschrift 2 309 939 verwendete, oben erstgenannte Steuermöglichkeit des Käfigs durch geeignete Form der Führungsrillen.

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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die oben genannten Machteile der Steuerung eines Käfigs in die Gleichlaufebene durch Offset-Ausbildung des Käfigs gegenüber den erreichbaren Torteilen zurücktreten, wenn man ein Gleichlaufgelenk mit Offset-Käfig als Yerschiebegelenk mit zylindrischer Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers ausbildet. Dabei kann, was wohl bisher übersehen wurde, die innere Zylinderfläche des äußeren G-elenkkörpers völlig zufriedenstellend die erforderliche Steuerung des mit keilförmiger Wand ausgebildeten Offset-Käfigs übernehmen. Bei den bekannten Ausführungsformen eines Gleichlaufgelenkes mit Offset-Käfig hat man bisher stets eine sphärische Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers als zur Steuerung erforderlich angesehen. -

Das Gelenk gemäß der Erfindung bietet.den Vorteil einer besonders einfachen Ausbildung der Mihrungsrillen. Diese Eührungsrillen können geradlinig achsparallel verlaufen. In diesem 3?all läßt sieh das Versohiebegelenk ohne überlagerte Drehbewegung verschieben. Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung können die führungsrillen jedoch in jedem Gelenkkörper mit in beiden Gelenkkörpern entgegengesetzt gerichteten Schrägungswinkeln verlaufen» In diesem falle tragen die Führungsrillen mit dazu bei, den Käfig über die Kugeln in

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Gleichlaufebene zu führen. In jedem lall kann man die Führungsrille]! sehr einfach herstellen..

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung in teilweise geschnittener Längsansicht und in Stirnansicht, wobei der Längsschnitt der Fig. 1 nach der Linie 1-1 der Fig. 2 genommen ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den bei der Ausführungs-form der Fig. 1 und 2 zur Anwendung kommenden Käfig, in einer Stirnansicht und in einer Seitenansicht»

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform eines Gelenkes gemäß der Irfindung in teilweise geschnittener Längsansicht und in Stirnansicht.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gelenk 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.

Das Drehmoment des sicli drehenden Gelenkes wird zwischem dem äußeren Gelenkkörper 1 und dem inneren Gelenkkörper 3 durch drei Kugeln 9 übertragen. Ebenso gut kann jedoch auch eine andere Kugelzahl vorgesehen sein.

Die Kugeln 9 greifen einerseits in an der zylindrischen Innenfläche 10 des äußeren Gelenkkörpers 1 vorge—

*an sehene Längsrillen 12 und andererseits in^der sphärischen Außenfläche 14 des inneren Gelenkkörpers 3 vorgesehene Längsrillen 16 ein. Diese Längsrillen erstrecken sich jeweils längs der Achse C-G des gestreckten Gelenkes bzw., .was gleichbedeutend ist, jeweils längs der Achse des äußeren Gelenkkörpers 1 und des inneren Gelenkkörpers 3·

Die Kugeln werden in !Fenstern 18 eines Käfigs 20 in einer gemeinsamen Ebene gehalten. Die fenster 18 sind, wie man in Fig. 2 bei 22 und in Fig. 4 erkennen kann, so langgestreckt ausgebildet, daß sieh jede Kugel 9 in ihrem Fenster 18 in ümfangsrichtung des Käfigs bewegen kann. ; Außerdem kann sieh die Kugel radial bewegen, während sie in Längsrichtung des Käfigs gehalten ist.

Mit A-A ist.die durch den Mittelpunkt des Gelenkes gehende Mittelebene des gestreckten Gelenkes bezeichnet. Man erkennt aus den Fig. 1 und 4, daß die sphärische

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Außenfläche JO des Käfigs 20, die in der zylindrischen Innenfläche 10 des äußeren Gelenkkörpers 1 geführt ist, einen Kreismittelpunkt D hat, der in der Daua-erstellung der Mg. 1 symmetrisch aim Gelenkmittelpunkt A "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 diese symmetrische Offset-Ausbildung wird der Käfig "beim Beugen des Selenks automatisch in die den Beugungswinfcel halbierende Gleichlaufebene geschwenkt, wodurch auch die Kugeln 9 automatisch in diese Gleichlaufebene geführt werden. Eine zusätzliche Steuerwirkung der achsparallelen lührungsrillen tritt dabei nicht auf und ist auch nicht erforderlich. ■ .

Die Führungsrillen haben bei den gezeigten Ausführungsbeispielen einen halb zylindrischen Ilillenboden 36 bzw. 38. Mit 40 ist eine nach innen weisende Schulter 40 an einem Ende der zylindrischen Innenfläche 14 des äußeren Gelenkkörpers bezeichnet, welche den Verschiebeweg des Gelenks 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 Gelenks. Man geht so vor, daß man zunächst den Käfig 20 auf den inneren Gelenkkörper 3 aufschiebt und dann dieses Aggregat in den zylindrischen Innenraum des äußeren Gelenkkörpers 1 einführt. Dabei ist ein Hinschieben in einer der Betriebsstellung entsprechenden Lage, in der die Fenster 18 des Käfigs den Führungsrillen 12 im äußeren Gelenkkörper gegenüberliegen, zunächst nicht möglich. Stattdessen 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 des Käfigs gegenüber den Führungsrillen 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. Each dem Einführen wird das Aggregat aus Käfig und innerem Gelenkkörper so gedreht, daß die Fenster gegenüber den Führungsrillen 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

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Betriebsstellung des Gelenkes angeordnet sind. Beim Einschieben wird das Aggregat aus Käfig und innerem Gelenkkörper um den Halbierungswinkel o<. des von zwei benachbarten Radien P eingeschlossenen Winkels 2 ⁰^ verdreht gehalten.

In den Pig. 5 und 6 ist eine der Ausführungsform der Pig. 1und 2 bis auf die Richtung der Führungsrillen entsprechende Ausführungsform eines Gelenkes gemäß der Erfindung dargestellt. Von den im wesentlichen übereinstimmenden Bauteilen seien nur der äußere Gelenkkörper 101, der innere Gelenkkörper 105? der Käfig 120_} die zylindrische Innenfläche 110 des äußeren Gelenkkörpers 101, die drei Kugeln 109 und die Böden 136 und 138 der Führungsrillen erwähnt.

Man erkennt, daß ähnlich wie in Fig. 2 der innere Gelenkkörper 103 bei 170 mit der Weile 107 durch eine Keilverbindung verbunden ist, so daß der innere Gelenkkörper und die Welle bzw. der Wellenstummel praktisch eine Einheit bilden. Am äußeren Gelenkkörper 101 sind anders als bei dem äußeren Gelenkkörper 1 der Pig· 1 Planschlöcher 172 zum Anbringen des äußeren Gelenkkörpers an einer Welle oder einem anderen drehbaren Bauteil vorgesehen.

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Der wesentliche Unterschied der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 "besteht, wie gesagt, in der Richtung der lührungsrillen 112 im äußeren Gelenkkörper 101 und der lührungsrillen im inneren Gelenkkörper, die durch ihre Böden 158 dargestellt sind. Wie durch die linien 180 nur angedeutet ist, verlaufen diese lührungsrillen nämlich nicht parallel zur jeweiligen Gelenkkörperachse, sondern in federn Gelenkkörper 101 und 103 mit in beiden Gelenkkörpern entgegengesetzt gerichteten Schrägungswinkeln.

Es sei noch bemerkt, daß es in diesem lalle sinnvoll ist, die Böden 138 und 136 der lührungsrillen nicht halbzylindrisch, sondern an einer Seite so mit Ausnehmungen 190 und 192 auszubilden, daß sich die Kugeln nur jeweils an einer Planke der lührungsrillen anlegen.

S ohutzansprüche

Claims

f!Ä.0§i615*3il*i /1 DR. ING. F. WTTESTKOFF 8 MÜNCHEN9O DIPL. ING. G. PTTLS SCHWEIGEHSTRAS DR.E.v.PECHMANN Telefon 22 08 51 PATENTANWÄLTE TEX.EQBAMMAI1IIESSE L 40 463/47C Gbm 1G-30 430 30. Jan. 1968 S ehutzansprüche

1. Gleichlaufdrehgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die zwischen einem inneren und einem äußeren Gelenkkörper in Führungsrillen dieser beiden Gelenkkörper angeordnet und in Penstern eines zwischen den beiden Gelenkkörpern angeordneten Käfigs gehalten sind, der mit einer äußeren Kugelfläche in einer Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers und mit ei ner inneren Kugelfläche auf einer äußeren Kugelfläche des inneren Gelenkkörpers geführt ist und dessen äußere Kugelfläche, nach der einen¹ Seite und dessen innere Kugelfläche nach der anderen Seite symmetrisch zum Gelenkmittelpunkt versetzt ist, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t , daß die Innenfläche (10| 110) des äußeren Gelenkkörpers (Ί; 101) in an sich bekannter Weise zylindrisch ausgebildet ist»

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch ge k e η η ζ e i c h η et ,. daß die 3?ührungsrillen (12,16; 112,138) in jedem Gelenkkörper mit in beiden Gelenkkörpern (1,3? 101,103) entgegengesetzt gerichteten Sehrägungswinkän verlaufen/

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