DE2048324A1

DE2048324A1 - Universalgelenkkupplung

Info

Publication number: DE2048324A1
Application number: DE19702048324
Authority: DE
Inventors: John Benjamin Grosse Pte Park Zukowski Leonard Jerome Detroit Mich Colletti (VStA) P
Original assignee: TRW Ine , Cleveland, Ohio (V St A )
Priority date: 1969-10-01
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1971-04-08
Also published as: US3609994A; JPS497814B1; GB1302459A; DE7036366U

Description

Jr. C-'-c.-LT-jd Heuser _ eoco München 6o, 30. September 1970

..-Ir.C;. Goii.TLGCi; LSäSe? Ernsbergerstrossel?

Pöientcnwoite

Ve^rammu: Labyrinth München

Teiafon: S3 15 10 ¹T¹RV/ HTC.

PostichecUonto: Mönchen 117078 -. 1 ·

25 555 Euclid Avenue

Cleveland, Ohio 44 117 / Y.St.A.

Jr.ser Zeichen: 2 936

Universalgelenkkupplung.

^ie Erfindung betrifft Universalgelenkkupplungen, die eine Drohung über Wellen übertragen können, die unter einem Win- ;:al zueinander angeordnet sind und die ebenfalls eine axiale Verschiebung der V/ellen aufnehmen können. Diese erfindung3gemä3en Kupplungen sind insbesondere für Steuersäulengcstänge von Kraftfahrzeugen geeignet, bei denen eine Drehung des Steuerrades längs einer geknickten Bahn übertragen 'werden muß, wobei die Übertragungsbahnknickung durch den Zirper und durch den Aufbau des Fahrzeuges bestimmt wird, und eine derartige Kupplung ist insbesondere dort geeignet, wo kippbare oder verschiebbare Steuerräder vorgesehen sind. f

Die erfinöungsgemäßen Universalgelenkkupplungen weisen ein G-ehäuse auf, welches am Ende einer ersten Welle montiert werden kann. Ein Kunststofflager sitzt in diesem Gehäuse und bildet eine Lageroberfläche für eine Kugel, die am Ende einer zweiten Welle montiert ist. Das Gehäuse ist in Längsrichtung geschlitzt und die Kugel weist Ansätze oder Vorsprünge auf, die in den Schlitzen des Gehäuses gleiten. Lie zweite Welle kann frei um die Achse der Vorspränge oder Ansätze an der Kugel verschwenkt werden und die Schlitze im Gehäuse nehmen eine gewisse axiale Verschiebung der Wellen auf« Diese axiale Verschiebung ist bei Anwendungen von Bedeutung, bei denen

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eine Auslenkung oder A"b"biegung von Befestigungsstellen für die. Wellen eine Änderung der effektiven Längen dieser \\^rellen "bewirkt.

Ss ist ein Ziel der Erfindung, eine Universalgelenkkupplung speziell für Steuersäulen von Kraftfahrzeugen zu schaffen, um in drehbarer V/eise zwei Steuerwellen miteinan~ der zu verbinden, um ein Drehmoment zwischen diesen Wellenabschnitten über einen weiten Winkelbereich au übertragen, wobei gleichzeitig eine axiale Verschiebung der Wellen über einen begrenzten Bereich aufgenommen wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine billige Universalgelenkkupplung zu schaffen, die am Ende, einer ersten Welle ein Kugelglied aufweist, welches diametral gegenüberliegende Vorsprünge oder Ansätze hat, wobei ferner ein Kugelgehäuse am Ende einer zweiten Welle vorgesehen ist, welches die Kugel aufnimmt und welches Schlitze hat, die die Vorsprünge oder Ansätze aufnehmen.

Es ist ferner Ziel der Erfindung, eine leicht zusaianer.baubcre, billige Universalgelenkkupplung für Kraftfahrzeugsteuersäulen su schaffen.

Sin weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine !rageIgelenkartige Universalgelenkkupplung zu schaffen, die eine Schlitz- und Zapfenverbindung aufweist, welche eine axiale Verschiebung ohne Drehungsverlust aufnimmt.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Universalgelenkkupplung,

Pig. 2 eine perspektivische, auaeinandergezogene Darstellung der in Pig»1 dargestellten Universalgelenkkupplung _o98is/mi

—^¹-BAD ORIGINAL

·- 3 —

S¹Ig* 3 eine Schnittansicht der Kupplung, genommen längs der Linie 3-3 der Fig. 4,

Pig. 4 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 4-4 der Pig, 3,

Pig. 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausfuhrungsform der Universalgelenkkupplung und

Pig. ο eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 6-6 der Pig* 5« .

Bei der in c.en Pig. ί Ms 4 dargestellten Aus fuhrungs form der Universalgelenkkupplung 10 weist diese eine erste Welle 1 auf. An Ende dieser Welle ist eine Kugel 3 montiert» die ein integraler Kopf an der VieHe sein kann, oder die von der Welle getrennt und mit dieser verbunden sein kann. Zylinderzapfen 5 erstrecken sich von diametral gegenüberliegenden Seiten der Kugel 3 senkrecht zur Welle und diese Zapfen können integral mit der Kugel ausgebildet sein oder können als getrennte Zapfen ausgebildet sein, die nit Pre3sits in einer Bohrung der Kugel sitzen. Sechseckige, vorzugsweise quadratisch- geformte Buchsen 7 mit Bohrungen 9 sitzen auf den Zapfen 5 mit festem Sitz, können sich jedoch gegenüber den Zapfen drehen. Wie in Pig. 3 gezeigt, sind die inneren Snden 11 der Buchsen 7 konkav, um eine Anpassung an die Oberfläche der Kugel 3 su erreichen. Sin Vorsprung 13 ist an jeder Seitenwandung der Buchse 7 vorgesehen und erstreckt sich von der konkaven Sndfläche 11 lediglich über etwa die Hälfte der Höhe der Seitenwandung. Dieser Ansatz endet in einem abgerundeten 3xid.e 13a.

Bine Kunststofflagerschale 15» die aus nylon, Teflon (Polytetrafluoräthylen) oder einen ähnlichen, selbstschmierenden verschleißfesten Kunststoff besteht, nimmt die Kugel 3 mit ö.en Zylindersapfen 5 auf« Diese Lagerschale 15 weist, wie dargestellt, einen zylindrischen äuSeren

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BAD ORIGINAL.

Umfang auf und ist an einem Ende 17 geschlossen und am anderen Ende offen. Diametral gegenüberliegende Längsschlitze 19 erstrecken sich vom offenen Ende nach innen dicht "bis zum geschlossenen Ende 17 hin. Die innere Oberfläche des geschlossenen Endes 17 weist eine konkave Aussparung 21 im mittleren Abschnitt auf, die derart geformt ist, daß diese passend das freie Ende der Kugel 3 aufnimmt, wie es in Pig. 3 gezeigt ist und als Sitz für dieses freie Ende dient. Dieser Kugelsitz sichert eine Zentrierung der Kugel und hält die Wellen in einer fluchtenden Lage.

Die Buchsen 7 bestehen vorzugsweise aus gesintertem Eisen um den Drucklasten zu widerstehen, die auf die Kupplung bei schweren Beanspruchungen übertragen werden. Bei leichten Beanspruchungen können diese Buchsen aus dem gleichen Kunststoffmaterial hergestellt werden, wie die Lagerschale 15. Die Buchsen sitzen gleitbar in den Schlitzen .19, wobei die Yorsprünge 13 innerhalb der Seitenwandung der Lagerschale 15 angeordnet sind und auf der inneren Oberfläche der Lagerschale gleiten und zwar nicht nur, um die Buchsen in den Schlitzen zu halten, sondern auch dazu, um die Kugel 3 fluchtend mit dem Sitz 21 zu zentrieren.

Wie die Pig. 3 zeigt, erstrecken sich die Zylinderzapfen 5 und die Buchsen 7 über den Umfang der zylindrischen Lagerschale 15 hinaus.

Ein becherartiges Gehäuse 23 ist integral am Ende einer zweiten Welle 25 ausgebildet oder an diesem Ende montiert ' und dieses Gehäuse 23 weist Längsschlitze 27 auf, die mit den Schlitzen 19 der Lagerschale 15 übereinstimmend jedoch etwas schmaler sind als die Schlitze 19» so daß die Enden 13a der Vorsprünge 13 an den Buchsen 7 im.Gehäuse gleiten können und die Buchsen auf den Zapfen 5 halten. Das Innere des Gehäuses 23 iat zylindrisch und

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— 5 —

das offene Ende v/eist eine verbreiterte Mündung 29 auf, über die eine ringförmige Kappe 31 umgebogen iat, wie es in den I¹Ig. 1 und 3 dargestellt ist. Die Zappe 31 weist eine kreisförmige Öffnung 33 auf, die ausreichend größer ist als die Welle Ί, damit sich diese Welle 1 frei über einen beträchtlichen Winkel in der Mündung der Lagerschale 15 und des Gehäuses 23 verschwenken kann.

Aus den Pig. 2 und 3 ist zu erkennen, daß der Kugelsitz 21, der in der zylindrischen Lagerschale 15 vorgesehen ist, nicht nur den freien Endabschnitt der Kugel'3 auf- i nimmt sondern auch einen beträchtlichen Abschnitt des Umfangs der Kugel umgibt. Die auf diese Weise gebildete Kugelpfanne 21 stört jedoch das Verschwenken oder Verdrehen der Kugel nicht, da, wie in Fig. 3 gezeigt, das Mündungaende der Lagerschale 15 konisch nach außen verbreitert iat, wie es bei 21a gezeigt ist. Die Welle 1, die sich von der Kugel aus erstreckt, kann über einen großen Winkelbereich im Mündungsende 21a der Lagerschale verschwenkt werden, ohne diese Lagerschale zu berühren. Sin Schwenkwinkel von 45° (eingeschlossener Winkel) oder mehr, kann in Jeder Richtung aufgenommen werden. Die Lagerschale 15 kann im Gehäuse 23 gleiten, um eine ge- , wiaae axiale Verschiebung der Wellen 1 und 25 aufzunehmen. ™

Die anderen Teile der Universalgelenkkupplung 10 und zwar nicht die Buchsen 7 aus geaintertem Metall und die Lagerochale 15, bestehen vorzugsweise au3 Metall, wie beispielsweise Stahl oder dergleichen.

Wenn die UniveraalgeIenkkupplung 10 zusammengebaut ist, eratrecken sich die Buchsen 7 und die Zapfen 5 durch die Schlitze 27 des Gehäuaea 23 hindurch, enden jedoch kurz vor dom Unuang des verbreiterten Endea des Gehäuses, welches die Kappe 31 aufnimmt, v/ie es klar in den £Ί&, 3 und 4 gezeigt ist,

Eine

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Eine Drehung der Wellen 1 -und 25 wird über einen weiten Winkerbereich übertragen, wobei die Antriebsverbindung durch die Zylinderzapfen 5» die gesinterten Buchsen 7 und die Seitenwandungen der Sahlitze 27 im Gehäuse.23. gebildet sind.

Wie Pig. 3 zeigt, liegt die Endekappe 31 über dem offenen Ende der Kunststofflagerschale 15, um das Gleiten der lagerschale zwischen einer Schulter 23a am inneren Ende des Gehäuses 23 und der Kappe zu begrenzen.

Bei der abgeänderten Ausführungsform 10a, die in den Pig*5 und β dargestellt ist, weisen .die Teile, die im wesentlichen mit den Teilen identisch sind, die in den Pig» 1 bos 4 dargestellt sind, die gleichen Bezugsziffern auf» Bei der Kupplung 10a weist jedoch das Gehäuse 23 Schlitze 27 auf, die an beiden Enden geschlossen sind* Diese Enden sind abgerundet, wie es bei 40 dargestellt ist. Die inneren Enden der Schlitze 19 der Lagerschale 15 sind in gleicher Weise bei 42 abgerundet und fluchten im wesentlichen mit den inneren abgerundeten Enden 40 der Schlitze 27« Weiterhin gleiten die Zapfen 5 direkt in diesen Schlitzen 19 und 27 da die Buchsen 7 nicht verwendet werden»

Anstatt einer Deckelplatte, v/ie die Platte 31 über dem offenen Ende des Gehäuses 23 umzubiegen, ist bei der AuS-führung3form 10a ein Ring 44 in das offene Ende des Gehäuses eingedrückt, wobei ein Ende 46 des Gehäuses oberhalb des Ringes über dem Ring umgedrückt ist, um die Halterung des Ringes im Gehäuse sicherzustellen. Der Ring liegt über dem offenen Ende der lagerschale 15*

Eine flexible Manschette 48 deckt die Kupplung 10a ab und weist eine Öffnung 50 am einen Ende auf, durch die nich die Welle 25 erstreckt und ferner eino gegenüber*- Liegende öffnung 52, die dicht um die Welle 1 herum sitzt. '

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Die Manschette ist flexibel und besteht aus Gummi oder dergleichen, um eine Schwenkbewegung der Welle 1· und 25 aufzunehmen»

Wie Pig. 6 zeigt, wird die Lagerschale 16 durch die Platte 54 abgestützt, die gegen die Schulter 23a des Gehäuses 23 anliegt, um ein Eindrücken der Kunststofflagerschale in den hohlen Wellenabschnitt 25 zu verhindern oder um ein fließen der Kunststofflagerschale in diesem Abschnitt zu verhindern. Dieser hohle Schaftabschnitt nimmt eine

volle Welle auf, die mit diesem Abschnitt mitteis einer (

Spannschelle 56 verbunden ist. Wie die Pig. 5 und 6 zeigen, weist die Welle 1 Keilnuten für eine Verbindung mit einem nicht dargestellten hohlen Bauteil auf.

Um die Kupplung 10a zusammenzubauen wird die Kugel in die ' lagerschale durch deren offenes Ende hindurch unter Ausübung einer Schnappwirkung eingesetzt und danach wird die Lagerachale mit der Platte 54 am vorderen Ende und mit der Kugel 3 im Inneren in das offene Ende des Gehäuses eingeführt und der Zapfen 5 wird durch die Kugel hindurch eingedrückt, derart, daß sich dieser Zapfen durch den Schlitz 19 der Lagerschale 15 und den Schlitz 27 des j

Gehäuses hindurch erstreckt.

Die Lagerschale 15 wird dann im Gehäuse durch den ■Verriegelungsring 44 gehalten, der in das offene Ende des Gehäuses eingepreßt oder in anderer Weise in diesem offenen Ende befestigt ist.

Der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß Drehkräfte zwischen ä,en Kupplungsteilen über den Zylinderzapfen übertragen -werden und daß ein freies Verschwenken der Teile dadurch aufgenommen wird, daß die Kugel sich in ihre Kunststoff lagerpfanne verschwenkt. Zusätzlich wird eine axiale

Verschiebung

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Verschiebung der Wellen dadurch aufgenommen, daß ein gewisses Endspiel für die Lagerschale 15 im Gehäuse vorgesehen ist, oder daß eine gewisse elastische Verformung der lagerschale oder Buchsen unter einer axialen Schufcrwirkung der Kugel 3 vorgesehen ist.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

_V1* IJniversalgelenkkupplung, gekennzeichnet durch eine ¹V Welle, an deren einem Ende ein Gehäuse mit ^%einem offenen Ende befestigt ist, wobei dieses Gehäuse gegenüberliegend angeordnete, langgestreckte Schlitze aufweist, eine zweite Welle, an deren einem Ende eine Kugel befestigt ist, eine lagerschale, die gleitbar in dem Gehäuse montiert ist, wobei diese Lagerschale i Schlitze aufweist, die mit den Schlitzen im Gehäuse fluchten, Zapfen, die sich von gegenüberliegenden Seiten der Kugel aus erstrecken, wobei diese Kugel in der Lagerschale derart montiert ist, daß sich die Zapfen durch die Schlitze hindurch erstrecken, wobei sich die zweite' Welle durch das offene Ende des Gehäuses hindurch erstreckt und durch Einrichtungen, um die Kugel in diesem Gehäuse zu halten.
2. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen in Buchsen liegen, die in den Schlitzen gleiten.
3. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 2, dadurch ge- · (j kennzeichnet, daß diese Buchsen aus einem gesintertem Metall bestehen.
4. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß diese Buchsen an dem Teil ihrer äußeren Oberflächen Vorsprünge auf v/eisen, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um die Wellen in einer fluchtenden Lage zu halten.
5» T/nivcroalgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse länger Lot ala die Lagerschale-, um einon Eev/o/jungaraum für dio LagoraohaLo Lneiner axialen Richtung au uchaffon.

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6. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses durch einen starren Deckel eingeschlossen ist.
7. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Abschlußdeekel eine Öffnung um die erste Welle herum aufweist, die es dem Deckel ermöglicht, sich relativ zu dieser Welle zu bewegen»
8. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Deckel oder diese Abdeckung d-ioht um die zweite Welle herum sitzt, und sich mit,dieser

ψ bewegen kann.
9. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur- Halterung der Kugel in dem Gehäuse eine Platte ist, die eine mittlere Öffnung aufweist, die größer ist als die zweite Welle, wobei diese Platte im offenen Ende des Gehäuses befestigt ist. ' '
10. Universalgelenkkupplung für Steuersäulen und dergleichen, gekennzeichnet durch ein becherförmiges Gehäuse welches an einer ersten Welle befestigt werden kann., eine Kugel, welche an einer zweiten Welle befestigt fe werden kann, eine becherförmige Kunststofflagerschale* die in .dem becherförmigen Gehäuse sitzt, wobei die Lagerachale und die Kugel diametral gegenüberliegend angeordnete, fluchtende, in Längsrichtung sich erstreckende Schlitze aufweist und wobei die Kunststofflagerschale eine Kugelpfanne für die Kugel bildet, Zapfen, die sich von diametral gegenüberliegenden Seiten der Kugel· au3 erstrecken und die in diesen Schlitzen gleiten, einen Ring, der frei die zweite Welle umgibt und der am Gehäuse befestigt ist, um die Teile der Kupplung · in zusammengebautem Zustand zu halten»

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