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Bei den bekannten Gleichlaufdrehgelenken der vorstehend beschriebenen
Bauart weist der innere Gelenkkörper selbst eine Kugelfläche auf, bzw. besteht aus
einem Kugelabschnitt, auf welcher die Hohlkugelfläche des Käfigs geführt ist. Wenn
es sich dabei um eine Festgelenk handelt, d. h. ein Gelenk, bei dem die Gelenkkörper
nur Winkelbewegungen relativ zueinander ausführen können, so weist der äußere Gelenkkörper
innen eine Hohlkugelfläche auf, in der die Kugelfläche des Käfigs geführt ist (USA.-Patentschrift
2 046 584). Bei dieser Ausführung ist es erforderlich, daß beim Zusammenbau des
Gelenkes, nachdem der Käfig im äußeren Gelenkkörper und der innere Gelenkkörper
im Käfig eingebaut sind, beim Einsetzen der Kugel sich der innere Gelenkkörper
in
um etwa 900 verschränkter Stellung zu dem äußeren Gelenkkörper befindet. Bei diesen
Gelenken ist es daher stets notwendig, daß der innere Gelenkkörper als ein hohles
Teil ausgebildet wird, das über eine Keilwellenverzahnung od. dgl. mit der Welle
verbunden wird. Da die Keilwellenverzahnung das volle Drehmoment überträgt und der
innere Gelenkkörper eine ausreichende Wandstärke aufweisen muß, ist daher bei einem
vorgegebenen Bauvolumen des Gelenkes die Größe der Kugeln und damit das vom inneren
Gelenkkörper auf den äußeren Gelenkkörper zu übertragende Drehmoment begrenzt.
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Bei einem Gleichlaufdrehgelenk, das als Verschiebegelenk ausgebildet
ist, und bei dem der Käfig mit seiner Außenkugel in der zylindrischen Bohrung des
äußeren Gelenkkörpers geführt ist, ist für die Abstützung des Käfigs ein Führungsglied
mit seiner kugeligen Oberfläche auf der Verbindungswelle bzw.
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auf dem mit dieser verbundenen inneren Gelenkkörper gleitend angeordnet.
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Hierbei ist von Nachteil, daß der mögliche Schiebeweg mit zunehmendem
Schwenkwinkel des inneren Gelenkkörpers gegenüber dem äußeren Gelenkkörper abnimmt,
weil mit zunehmendem Schwenkwinkel der dem inneren Gelenkkörper zugeordnete Käfig
und die mit dem inneren Gelenkkörper verbundene Welle schon früher am äußeren Gelenkkörper
anstoßen. Ferner trifft dies auch für die Bewegung des inneren Gelenkkörpers gegenüber
dem Käfig zu. Des weiteren ist die Verschiebung des inneren Gelenkkörpers gegenüber
dem Käfig baulich begrenzt; der maximale Schiebeweg muß kleiner sein als der Versatz
des Mittelpunktes der Kugel des Steuerkäfigs zu der die Mittelpunkte der Kugeln
enthaltenden Ebene. Das Gelenk baut daher, obwohl die Möglichkeit der Vereinigung
von innerem Gelenkkörper und Zwischenwelle besteht, verhältnismäßig groß (deutsche
Patentschrift 1 289 370).
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Um eine Verbesserung der bei diesen bekannten Gelenken vorhandenen
Verhältnisse und eine Vergrößerung des erreichbaren Beugewinkels zu erzielen, ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei Verwendung sowohl als Fest- als auch als Schiebegelenkkupplung
die Kugelrillen des inneren Gelenkkörpers mit zumindest dem wesentlichen Teil ihrer
radialen Tiefe radial innerhalb des Steuerkörpers angeordnet sind.
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Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Gelenkes ist ein sehr
einfacher Zusammenbau möglich.
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Nachdem zunächst der Käfig in den äußeren Gelenkkörpern eingesetzt
ist und die Steuereinrichtung eingebaut sowie die Kugeln in die Käfigfenster eingeführt
sind, kann der innere Gelenkkörper in axialer Ausrichtung in das sonst fertig zusammengebaute
Gelenk eingeführt werden. Das hat den Vorteil, daß wie dies vorzugsweise der Fall
ist, der innere Gelenkkörper mit der mit ihm verbundenen Welle aus einem Stück bestehen
kann. Es fällt dann die Keilwellenverzahnung od. dgl. für die Übertragung des Drehmomentes
von der Welle auf den inneren Gelenkkörper fort. Damit ist es möglich, innerhalb
des Bauvolumens für das Gelenk wesentlich größere Kugeln für die Drehmomentübertragung
zu benutzen, wodurch das übertragbare Drehmoment gegenüber den bekannten Ausführungen
von Gleichlaufdrehgelenken der eingangs genannten Bauart merklich vergrößert werden
kann, weil dieses von dem Qua-
drat des Durchmessers der für die Übertragung des
Drehmomentes verwendeten Kugeln abhängt.
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Darüber hinaus wird durch den möglichen Einsatz der größeren Kugeln
eine Vergrößerung des Beugewinkels des Gelenkes dadurch möglich, daß die Kontaktflächen
am Käfigfenster entsprechend größer werden. Gegenüber den bekannten Gleichlaufdrehgelenken
ist eine Vergrößerung um etwa 5 bis 80 auf 48 bis 500 möglich.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes nach der Erfindung
verlaufen die Kugelrillen des inneren Gelenkkörpers durch den Steuerkörper hindurch.
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Im Gegensatz zu allen bekannten Schiebegelenken der eingangs beschriebenen
Gattung ist bei einem gemäß der Erfindung gestalteten Schiebegelenk durch die Wahl
des größtmöglichen Beugewinkels der Schiebeweg nicht begrenzt; Schiebeweg und Beugewinkel
können daher völlig unabhängig voneinander gewählt werden.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil eines erfindungsgemäßen Schiebegelenks
besteht darin, daß die Länge des äußeren Gelenkkörpers und des Käfigs auf den Verschiebeweg
keinen Einfluß haben; diese beiden Teile können daher kurz bzw. schmal gehalten
werden, während nur der innere Gelenkkörper eine dem gewünschten Schiebeweg entsprechende
Länge aufweist.
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Eine Ausbildung des Gleichlaufdrehgelenkes nach der Erfindung als
Festgelenkkupplung kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Außenfläche des inneren
Gelenkkörpers und die damit zusammenwirkende Innenfläche des Steuerkörpers konisch
ausgebildet sind.
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Der Steuerkörper kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von
einer Mehrzahl von Steuerteilen gebildet sein, die jeweils zwischen den Kugeln auf
der Kopffläche der Stege zwischen den Kugelrillen in der Außenfläche des inneren
Gelenkkörpers angeordnet sind. Wenn die Steuerteile eine dem lichten Abstand der
Kugeln entsprechende Breite haben, halten sie sich von selber mit ihrer Längserstreckung
parallel zu den Stegen, weil sie nur um eine durch den Mittelpunkt ihrer Außenfläche
gehende Achse schwenkbar sind und von den Kugeln im Abstand von dieser Achse abgestützt
sind.
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Die Steuerteile können natürlich eine zu der Hohlkugelfläche des
Käfigs passende Teilkugefläche als Außenfläche aufweisen. Es genügt jedoch, wenn
die Außenfläche jedes Steuerteiles den Teil einer Zylinderfläche bildet und/oder
die Innenfläche eben ist.
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Bei zylindrischer Ausbildung der Außenflächen der Steuerteile dienen
theoretisch nur die Kanten der Zylinderflächen zur Führung; da jedoch der Steuerkörper
außer den Steuerkräften keinerlei Kräfte aufzunehmen hat, können die Kanten zum
Führen des Käfigs ausreichen, zumal sie sich schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit
etwas abgenutzt haben werden.
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Insbesondere dann, wenn man die Breite der Steuerteile nicht genau
dem lichten Abstand zwischen den Kugeln anpassen will, sondern zwischen den Steuerteilen
und den Kugeln Luft lassen will, besitzen die Innenflächen der Steuerteile im Querschnitt
ein Profil, das mit einem entsprechenden Profil der Kopffläche des Steges zwischen
den Kugelrillen zusammenpaßt, so daß die Steuerteile durch diese zusammenpassenden
Profile am Schwenken um
eine dem Mittelpunkt der Kugelfläche des
Steuerkörpers enthaltende Achse gehindert werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes weist
jedes Steuerteil mindestens an einem Ende Führungsstücke auf, die den entsprechenden
Steg des inneren Gelenkkörpers sattelförmig umgreifen und das Steuerteil an den
Längsrillen des inneren Gelenkkörpers führen.
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Besonders einfach wird der Steuerkörper jedoch dann, wenn die Steuerteile
durch einen ringförmigen Steg zu einem ringförmigen Kamm verbunden sind.
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Diese Ausführungsform ist zweckmäßigerweise dadurch weitergebildet,
daß der ringförmige Steg jeweils in Verlängerung der auf die Längsrillen ausgerichteten
Kammschlitze teilkugelige Ausnehmungen für die Kugeln aufweist und im übrigen das
Volumen zwischen der Hohlkugelfläche des Käfigs und den Außenflächen des inneren
Gelenkkörpers ausfüllen.
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Es ist zwar ein Gelenk (USA.-Patentschrift 3 133 432) bekannt, das
zur Steuerung des Käfigs einzelne Steuerteile vorsieht. Diese Teile sind beidseitig
des Käfigs angeordnet und entweder in den Kugelrillen des inneren oder des äußeren
Gelenkkörpers geführt und werden durch Federkraft an den Käfig angedrückt. Der Käfig
ist mit einer Hohlkugel bzw. Außenkugel auf einer Außenkugel des inneren bzw. in
einer Hohlkugel des äußeren Gelenkkörpers gelagert. Das Gelenk ist jedoch infolge
der besonderen Ausbildung in der möglichen Abwinkelung von innerem Gelenkkörper
zu äußerem Gelenkkörper stark beschränkt. Des weiteren ist von Nachteil, daß nur
eine kraftschlüssige und keine formschlüssige, also exakte Steuerung, wie sie beim
erfindungsgemäßen Gelenk vorhanden ist, erreicht wird.
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Bei einem Verschiebegelenk gemäß der Erfindung, bleibt der Gelenkmittelpunkt
im Gegensatz zu den bekannten Gelenken bei allen Beugewinkeln am gleichen Ort. Daraus
resultiert bei gleichem Auslenkungsweg des vom Gelenkmittelpunkt entfernten Endes
der Gelenkwelle ein kleinerer Beugewinkel.
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Dieser Vorteil kommt in der Praxis insbesondere beim Antrieb der gelenkten
Vorderräder von Kraftfahrzeugen zum Tragen.
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Ein weiterer allgemeiner Vorteil besteht darin, daß bei kleinerem
Winkel größere Abstände zwischen den Mittelpunkten der Kugelflächen des Käfigs möglich
sind. Dadurch können die Steuerkörper zur Erzielung der gleichen Wirkung mit größeren
Toleranzen gefertigt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt
durch ein Verschiebegelenk längs der Linie I-I in F i g. 2, Fig.2 einen Querschnitt
längs der LinieII-II in Fig. 1, Fig.3 einen Axialschnitt längs der LinieIII-III
in Fig. 2 bei größtmöglicher Beugung des Gelenks, Fig. 4 einen axialen Halbschnitt
durch ein Festgelenk, F i g. 4 a einen axialen Halbschnitt durch Teile des Festgelenks
nach F i g. 4 mit einer abgewandelten axialen Sicherung eines Steuerkörpers auf
dem inneren Gelenkkörper, Fig.5 einen axialen Halbschnitt eines abgewandelten Festgelenks,
Fig. 6 einen Axialschnitt eines Festgelenks mit besonders großem Beugungswinkel,
Fig.
6a und 6b Ansichten eines den Steuerkörper des Gelenks nach Fig. 6 am inneren Gelenkkörper
haltenden Fixierrings, Fig. 6 c einen Querschnitt durch eine Kugelrille mit Kugel
in zwei verschiedenen Ausführungsformen mit unterschiedlicher Beugemöglichkeit,
Fig. 7 das Gelenk nach F i g. 6 bei größtmöglicher Beugung, Fig. 8 einen Axialschnitt
durch ein Verschiebegelenk für mittleren Beugungswinkel, Fig. 9 ein Verschiebegelenk
ähnlich demjenigen nach Fig. 8, Fig. 10 und 11 je einen axialen Halbschnitt eines
Verschiebegelenks und eines Festgelenks für kleine Beugungswinkel, Fig. 12 bis 15
verschiedene Steuerteile in Seitenansicht, Fig. 12a bis 15 a dieselben Steuerteile
im Querschnitt, Fig. 16 bis 18 verschiedene Ansichten bzw.
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Schnitte eines Steuerkörpers, wobei Fig. 16 ein Schnitt längs der
Linie XVI-XVI in F i g. 17 ist, F i g. 19 eine Stirnansicht eines Käfigs, Fig. 20
den Außenkörper und zugehörigen Käfig eines Gelenks in einer Montagestellung halb
im Schnitt und halb in Stirnansicht, Fig. 21 einen axialen Halbschnitt durch Käfig
und Steuerkörper mit den für eine axiale Montage erforderlichen Maßen, Fig. 22 und
23 einen Axialschnitt bzw. einer Stirnansicht eines Käfigs mit zugehörigem Steuerkörper
in einer Montagestellung, bei der der Steuerkörper gegenüber seiner normalen Lage
um 900 geschwenkt ist, Fig. 24 und 25 ein Festgelenk und ein Verschiebegelenk für
die Vorderradaufhängung eines Kraftfahrzeuges, jeweils halb in Seitenansicht und
halb im Axialschnitt, und Fig. 26 unterschiedliche Wirkungen der Gelenke nach F
i g. 24 und 25 bei einer Radaufhängung.
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Zu dem Gleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 1 bis 3 gehört ein hohler
äußerer Gelenkkörper 1, der in seiner Innenfläche achsparallele Kugelrillen 2 aufweist.
Im äußeren Gelenkkörper 1 ist ein innerer Gelenkkörper 3 mit achsparallelen Kugelrillen
4 angeordnet, die den Kugelrillen 2 des äußeren Gelenkkörpers gegenüberliegen. In
jedem Paar Kugelrillen 2 und 4 ist eine Kugel 5 angeordnet, über die ein Drehmoment
zwischen dem äußeren Gelenkkörper 1 und dem inneren Gelenkkörper 3 übertragbar ist.
Die Kugeln 5 sind in Fenstern 6 eines Käfigs 7 geführt. Der Käfig 7 besitzt eine
kugelige Außenfläche 8, mit der er in einer Hohlkugelfläche 9 des äußeren Gelenkkörpers
1 geführt ist, sowie eine Hohlkugelfläche 10, mit der er auf einer Kugelfläche 11
an der Außenseite eines Steuerkörpers 12 geführt ist. Der Steuerkörper 3 besteht
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 aus einzelnen Steuerteilen 13 (Fig.
1), die jeweils zwischen zwei Kugeln 5 auf einer achsparallelen Kopffläche des Stegs
zwischen zwei Kugelrillen 4 des inneren Gelenkkörpers 3 angeordnet sind. Der innere
Gelenkkörper 3 ist daher gegenüber den übrigen Teilen des Gelenks axial verschiebbar,
während der Steuerkörper 12 über die Führung in den Kugelflächen 10 und 9 gegenüber
dem äußeren Gelenkkörper 1 unverschiebbar festgelegt ist.
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Die Mittelpunkte der Kugelflächenpaare 8, 9 und
10,
11 sind mit gleichem axialen Abstand auf verschiedenen Seiten der die Mitte der
Käfigfenster enthaltenden Ebene angeordnet, so daß bei allen Beugewinkeln die die
Kugelmittelpunkte enthaltende Gelenkmittelebene stets den Beugewinkel des Gelenks
halbiert, wodurch der Gleichlauf gewährleistet ist.
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Die in den Fig. 4, 4 a und 5 dargestellten Gelenke sind Festgelenke.
Der Hauptunterschied zu dem Gelenk nach den Fig. 1 bis 3 besteht darin, daß der
Steuerkörper an dem inneren Gelenkkörper axial unverschieblich gehalten ist.
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Bei der Ausführung nach Fig.4 geschieht dies durch einen geschlitzten
oder auch zusammenhängend ausgeführten Federring 114, der in einer Umfangsnut 115
in der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers 103 und entsprechenden Umfangsnuten
115 a auf der Innenseite der Steuerteile 113 sitzt. Der äußere Gelenkkörper 101
ist bei dem Festgelenk nach den Fig.4 und 4a als Glocke 101 ausgebildet, in deren
Hohlkugelfläche 109 der Käfig 107 mit seiner äußeren Kugelfläche 108 geführt ist.
Die Anordnung der inneren und äußeren Kugelflächen 108 und 110 am Käfig mit einem
Mittenversatz und die Funktion des Gelenks ist bis auf das Wegfallen der axialen
Verschiebemöglichkeiten die gleiche wie bei dem Gelenk nach Fig. 1 bis 3.
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Das Gelenk nach Fig. 4 a unterscheidet sich von demjenigen nach F
i g. 4 nur dadurch, daß der Federring 116 entsprechend dem Profil des inneren Gelenkkörpers
im Stirnschnitt profiliert ist. Der Federring weist ferner beidseitig jedes die
Längsrillen 104 begrenzenden Steges achsparallele Abschnitte 117 auf, die ein Verdrehen
der Steuerteile 113 auf den Stegen verhindern.
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Bei dem Festgelenk nach Fig. 5, das in gleicher Weise wie die Gelenke
nach den F i g. 4 und 4 a arbeitet, ist der äußere Gelenkkörper 201 als vergleichsweise
schmaler Ring ausgebildet. Während der Käfig 207 wie der Käfig 107 bei dem Gelenk
nach den Fig.4 und 4a ausgebildet ist, hat der Steuerkörper 212 an einem Ende einen
Federhaken 214, der in eine Umfangsnut 215 am äußeren Umfang des inneren Gelenkkörpers
203 hineinragt und die axiale Festlegung zwischen dem Steuerkörper 212 und dem inneren
Gelenkkörper bewirkt. Bei dieser Ausführung sind die Außenfläche 216 des inneren
Gelenkkörpers 203 und die damit zusammenwirkende Innenfläche 217 des Steuerkörpers
212 im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Gelenken, bei denen die beschriebenen
Flächen achsparallel zur Achse des inneren Gelenkkörpers ausgerichtet sind, konisch
ausgebildet.
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Das in den Fig. 6 und 7 gezeigte Gelenk ist ein für große Beugewinkel
gedachtes Festgelenk, das im Prinzip in gleicher Weise aufgebaut ist, wie die bisher
beschriebenen Gelenke. Der äußere Gelenkkörper ist als Glocke 301 gestaltet, deren
zur einen Seite hin offener Hohlraum von der die äußere Kugelfläche 308 des Käfigs
aufnehmenden, in diesem Fall zusammenhängenden Hohlkugelfläche 309 begrenzt ist.
Der Steuerkörper 312 ist am inneren Gelenkkörper 303 mittels eines sternförmigen
Fixierringes 314 gehalten, der mit äußeren Sternzacken316 (s. auch Fig. 6a und 6b)
in je eine Nut 315 in der Innenfläche des Steuerkörpers eingreift und dessen Ringkörper
317 mittels eines in einer Umfangsnut am inneren Gelenkkörper 303 sitzenden Federringes
318 axial gehalten ist.
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Zur Montage wird der Fixierring, in Fig. 6 gesehen, von rechts nach
links in seine axiale Endlage gebracht, wobei sich die Sternzacken 316 in Umfangsrichtung
gesehen in den Mitten der Kugelrillen 304 des inneren Gelenkkörpers 303 befinden.
Nach Erreichen seiner axialen Endlage wird der Fixierring 314 um eine halbe Teilung
in seine endgültige Lage gedreht. Damit der Fixierring in dieser Drehlage bleibt,
werden die zwei Ecken 316 a am in Fig. 6b obersten Sternzacken 316 seitlich um die
Kanten der Kugelrillen 304 umgebogen. Die Sternzacken 316 ragen in der Seitenansicht,
in Fig. 6 a gesehen, schräg vom Ringkörper317 weg, so daß der Ringkörper außerhalb
des Bewegungsbereiches der Kugel 305 bleibt.
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In Fig. 7 ist das Gelenk nach Fig. 6 in maximal gebeugtem Zustand
dargestellt. In diesem Zustand hat die Käfigachse Z, die senkrecht auf der die Kugelmittelpunkte
der Kugeln 305 enthaltenen Gelenkmittelebene steht, einen Mittenversatz vom Betrage
gegenüber der Gelenkmitte, in der sich die Achsen der beiden Gelenkkörper 301 und
303 schneiden. Die Kugeln 305 sind in diesem Zustand ungleich weit von der Achse
7 entfernt, und zwar ist die in Fig. 7 obere Kugel um einen Betrag r aus ihrem Fenster
nach außen gerutscht.
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In Fig. 6 muß die mit F bezeichnete Fensterhöhe größer oder gleich
der Summe der Abstände r und e (s. Fig. 7) sein, damit die obere Kugel 305 bei maximalem
Beugewinkel auf der Fensterbegrenzungsfläche nach außen rutschen kann, ohne aus
dem Fenster herauszufallen. Dieser Abstand F kann bei Verwendung einer größeren
Kugel größer gehalten werden, als bei üblichen Gleichlaufdrehgelenken, die bei sonst
gleichen Abmessungen auf die Verwendung von kleineren Kugeln beschränkt sind. Das
zeigt anschaulich F ig. 6 c, in der bei sonst gleichen Verhältnissen übereinander
eine Kugel 5K in der Kugelrillen eines äußeren Gelenkkörpers 1 eines üblichen Gelenks
und eine Kugel 5G in der Kugelrille 2G eines äußeren Gelenkkörpers 1a eines Gelenks
mit den einleitend beschriebenen Merkmalen im Querschnitt dargestellt sind. Bei
einem gegebenen Mittenversatz 0 des Krummungsmittelpunktes der Innenflächen des
äußeren Gelenkkörpers zeigt sich, daß die mögliche FensterhöheFG bei dem zweiten
Gelenk größer sein kann als die Fensterhöhe FK bei dem ersten Gelenk. Dadurch ist
eine Vergrößerung des Beugewinkels bei dem zweiten Gelenk gegenüber dem ersten Gelenk
möglich.
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In Fig.8 ist ein Verschiebegelenk für mittlere Beugewinkel dargestellt.
Bei diesem Gelenk sind die axialen Abstände der Kugelflächen 408 und 410 des Kugelkäfigs
407 zur Mittelebene relativ größer gestaltet als bei den bisher beschriebenen Gelenken.
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Der Steuerkörper 412 ist als zusammenhängender Kamm ausgebildet. Während
der Käfig 407 mit seiner äußeren Kugelfläche 408 an einer inneren Kugelfläche 409
des äußeren Gelenkkörpers 401 geführt und damit axial am äußeren Gelenkkörper gehalten
ist, ist die axiale Verschiebung durch die Verschiebemöglichkeit des Steuerkörpers
412 auf der zylindrischen Außenfläche 416 des inneren Gelenkkörpers 403 ermöglicht,
jedoch durch einen Federring 414 begrenzt, der in einer Umfangsnut 415 des inneren
Gelenkkörpers 403 sitzt.
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Das Verschiebegelenk nach Fig. 9 unterscheidet sich von demjenigen
nach Fig. 8 dadurch, daß die
zur Führung der äußeren Kugelfläche
508 des Käfigs 507 dienende Innenfläche 509 zylindrisch ausgebildet ist und damit
eine axiale Verschiebemöglichkeit des Käfigs gegenüber dem äußeren Gelenkkörper
zusätzlich zu der Verschiebemöglichkeit des Steuerkörpers 512 am inneren Gelenkkörper
503 zuläßt.
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Zur Begrenzung der Verschiebung ist am äußeren Gelenkkörper 501 ein
Anschlagring 514 für die Kugel 505 vorgesehen.
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Die Gelenke nach den Fig. 10 und 11 sind für kleine Beugewinkel gedacht.
Fig. 10 zeigt ein Verschiebegelenk, während Fig. 11 ein Festgelenk darstellt.
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Bei dem Verschiebegelenk nach F i g. 10 ist ebenso wie bei dem Verschiebegelenk
nach Fig.9 die Innenfläche 609 des äußeren Gelenkkörpers 601 zylindrisch gestaltet.
Dadurch sind axiale Verschiebungen nicht nur zwischen dem Steuerkörper 612 und dem
inneren Gelenkkörper 603, sondern auch zwischen dem Käfig 607 und dem äußeren Gelenkkörper
601 möglich. Der Käfig 607 hat im wesentlichen die Gestalt einer zylindrischen Hülse,
an deren einem Ende innen eine die Hohlkugelfläche 610 bildende ringförmige Vertiefung
eingearbeitet ist, in der der Steuerkörper 612 in Form eines Ringes mit kugeliger
Außenfläche 611 aufgenommen ist. Am anderen Ende hat der Käfig außen eine Umfangsnut,
in der ein Ring 618 sitzt, welcher die mit der zylindrischen Innenfläche des äußeren
Gelenkkörpers 601 zusammenwirkende Kugelfläche 608 aufweist.
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Der Abstand zwischen den Krümmungsmittelpunkten der Kugelflächen
608 und 610, 611 ist dabei verhältnismäßig groß. Die Ringe 612 und 618 sind für
die Montage geschlitzt ausgeführt.
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Das Festgelenk nach Fig. 11 unterscheidet sich von dem Verschiebegelenk
nach Fig. 10 hauptsächlich dadurch, daß die den Ringen 612 und 618 entsprechenden
Ringe 712, 718 zusammenhängend ausgebildet und gegen Schultern am inneren Gelenkkörper
703 bzw. am Käfig 707 geschoben und dort mittels Seegerringen 714 bzw. 716 gehalten
sind.
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Außerdem ist die Innenfläche 709 des äußeren Gelenkkörpers 701, welche
mit der kugeligen Außenfläche 708 des Ringes 718 zusammenwirkt, kugelig ausgebildet,
so daß Axialverschiebung nicht möglich ist.
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In den F i g. 12 bis 15 a sind unterschiedliche Ausführungen von
Steuerteilen gezeigt, wie sie bei den Gelenken nach den Fig. 1 bis 9 verwendbar
sind.
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Es handelt sich dabei um einzelne Steuerteile, von denen jeweils mehrere
den Steuerkörper bilden.
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Ebenso können jedoch die Steuerteile nach den Fig. 12 bis 15 a auch
durch einen Ring zu einem Kamm verbunden sein, wobei dann die Fig. 12 a bis 15 a
als Schnitte durch jeweils einen Kammzinken zu verstehen sind.
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Das Steuerteil 22 nach Fig. 12 hat außen eine Kugelfläche 21, mit
der es die innere Hohlkugelfläche des entsprechenden Käfigs führt. Innen hat das
Steuerteil 22 eine teilzylindrisch konkave gewölbte Fläche, mit der es auf der konvex
gewölbten teilzylindrischen Kopffläche 27 eines Steges 28 aufsitzt, der zwischen
zwei teilzylindrisch ausgenommenen Längsrillen 24 für die Kugeln 25 vorsteht. Das
Steuerteil 22 kann somit auf der Kopffläche 27 des Steges axial gleiten, wobei es
den nicht dargestellten Käfig über seine Kugelfläche 21 mitnimmt.
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Das Steuerteil 32 nach den Fig.13, 13a unter-
scheidet sich von dem
soeben beschriebenen dadurch, daß seine Außenfläche eine Zylinderfläche 31 und nicht
eine Kugelfläche ist, wobei jedoch die Zylinderfläche einen etwas kleineren Radius
als die gestrichelt dargestellte Hohlkugelfläche 10 des nicht gezeigten Käfigs hat.
Der Käfig sitzt also mit seiner Hohlkugelfläche nur auf den beiden äußeren Kanten
des Steuerteils 32 auf. Ein weiterer Unterschied des Steuerteils 13, 13 a gegenüber
demjenigen nach den F i g. 12, 12 a besteht darin, daß die Innenfläche 26 des Steuerteils
32 abgeflacht ist, so daß es mit Linienberührung auf der teilzylindrischen Kopffläche
37 des Steges 38 aufsitzt. Da die Steuerteile lediglich die kleinen Steuerkräfte
aufzunehmen haben, reicht die Führung mittels der Kanten meist aus, zumal sie sich
bereits nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit etwas abgenutzt haben werden. Das
Steuerteil nach den Fig. 13, 13 a ist in der Herstellung billiger als das Steuerteil
nach den Fig. 12, 12a, weil die Zylinderfläche auf der Außenseite und die gerade
Fläche an der Innenseite leichter herzustellen sind als eine Kugelfläche an der
Außenseite und eine Zylinderfläche an der Innenseite.
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Die Steuerteile nach den Fig. 12, 12a, 13, 13a werden seitlich von
den Kugeln 5 unterstützt. Das ist bei den Steuerteilen 42 nach F i g. 14, 14 a nicht
notwendig, weil die Innenfläche 46 dieses Steuerteils im Querschnitt V-förmig ausgebildet
ist und mit einer entsprechend ausgenommenen V-förmigen Kopffläche 47 zusammenwirkt.
Auf diese Weise ist das Steuerteil 42 in Umfangsrichtung gehalten und benötigt keine
seitliche Abstützung durch die Kugel 5. Das Steuerteil 42 kann daher schmaler ausgebildet
werden als die Steuerteile 22 und 32.
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Bei dem Steuerteil 52 nach den F i g. 15, 15 a wird die seitliche
Führung mittels seitlich wegragender Führungsstücke 59 erzielt, die den Steg 58
des inneren Gelenkkörpers sattelförmig umgreifen und innen gegenüberliegende Führungsflächen
60 aufweisen, mit denen sie das Steuerteil 52 an den Längsrillen 54 des inneren
Gelenkkörper axial führen.
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Die Fig. 16 bis 18 zeigen ein Steuerteil in Form eines ringförmigen
Kamms 62 mit einem Höchstmaß an Steifigkeit. An der in Fig. 16 rechten Seite füllt
der Kamm 62 mit seinem ringförmigen Steg 64 das Volumen zwischen der gestrichelt
in Fig. 16 angedeuteten Hohlkugelfläche 10 und der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers
3 einschließlich dem Volumen innerhalb der Kugelrillen 4 vollständig aus.
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Der ringförmige Steg 64 ist dabei für die Aufnahme der ebenfalls in
Fig. 16 gestrichelt angedeuteten Kugel 5 in Verlängerung jedes auf eine Kugelrille
4 ausgerichteten Schlitzes zwischen den Kammzinken 63 bei 65 hohlkugelförmig ausgenommen.
Die in Fig. 16 angedeutete Lage der Kugel 5 bezüglich des Kamms 62 entspricht derjenigen
bei maximal gebeugtem Gelenk.
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Die Fig. 19 und 20 zeigen besonders einfach montierbare Käfige. Der
Käfig nach Fig. 19 ist in der Mitte jedes Fensters 16 mit einer axialen Längsnut
18 versehen. Die Längsnut 18 ist so breit und so tief, daß sie den Steg zwischen
zwei Kugelrillen am äußeren Gelenkkörper aufnehmen kann. Dadurch ist ein axiales
Einfädeln des Käfigs 17 in den äußeren Gelenkkörper möglich. Die Montage des Käfigs
wird durch anschließendes Verdrehen um eine halbe Teilung vollendet.
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Der Käfig 77 nach F i g. 20 ist an mindestens zwei
gegenüberliegenden
diagonalen Stellen mit Quernuten 78 versehen. Die Quernuten sind ebenfalls so breit
und so tief, daß sie die Stege 79 zwischen den Kugelrillen 72 des äußeren Gelenkkörpers
71 aufnehmen können. Dadurch ist ein axiales Einfädeln des Käfigs in um 900 gedrehter
Stellung möglich.
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Nach dem Einfädeln wird der Käfig um 900 geschwenkt, so daß seine
Achse mit der Achse des äußeren Gelenkkörpers 71 fluchtet. Darauf wird der Käfig
wie bei der Ausführung nach Fig. 19 um seine Achse um eine halbe Teilung geschwenkt,
so daß die Käfigfenster 76 den Kugelrillen 72 gegenüberstehen.
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In Fig.21 ist dargestellt, wie ein Käfig und ein zugehöriger Steuerkamm
82 bemessen sein müssen, damit der Steuerkamm 82 axial in den Käfig 87, in Fig.
21 gesehen, von links nach rechts eingefädelt werden kann. Dazu muß der Durchmessera
eines zylindrischen Abschnitts am inneren Umfang des Käfigs 87 größer als der größte
Außendurchmesser b des Steuerkamms 82 sein. Ferner muß der Durchmesser c am inneren
Umfang des Käfigs größer als der Durchmesserd des Steuerkamms in der Mitte seines
Schlitzes sein. Der Steuerkamm kann dann in einer Lage mit seinem Kammzinken in
der Mitte der Fensterebenen des Käfigs axial in den Käfig eingeschoben werden und
in seine endgültige Lage durch Drehung um eine halbe Teilung gebracht werden.
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Bei der Anordnung nach den Fig. 22 und 23 ist der Steuerkamm92 mindestens
an zwei gegenüberliegenden Flächen zwischen seinen Kammzinken 93 bei 95 zur Montage
abgeflacht. Dadurch ist es möglich, den Steuerkamm in um 900 gedrehter Lage axial
in den Käfig 97 einzuschieben und ihn anschließend in seine richtige Betriebslage
zu schwenken.
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Die Fig.24 und 25 zeigen eine praktische Ausführung einer Gelenkkombination
mit einem Festgelenk und einem Verschiebegelenk für die Vorderradaufhängung eines
Kraftfahrzeugs.
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Das Festgelenk nach Fig. 24 ist im wesentlichen wie das Gelenk nach
Fig. 6 aufgebaut. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen und
nicht nochmals beschrieben. Unterschiedlich gegenüber dem Festgelenk nach Fig. 6
ist lediglich die Gestaltung des sternförmigen Fixierteils 318, das nicht durch
einen gesonderten Seegerring axial gehalten ist, sondern mit einem oder mehreren
schräg nach innen gebogenen Ansätzen an seinem Ringkörper in entsprechend ausgebildeten
tangentialen
Nuten am inneren Gelenkkörper aufgenommen ist.
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Das Fixierteil ist zur Ermöglichung der Montage radial geschlitzt.
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Der äußere Gelenkkörper 301 des Festgelenks nach Fig. 24 trägt in
seiner axialen Verlängerung ein Zahnwellenprofil mit Gewindebolzen 320, mit dem
er mit dem Vorderrad eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der innere Gelenkkörper
303 befindet sich am Ende einer Gelenkwelle 321, die an ihrem anderen Ende ebenfalls
einen inneren Gelenkkörper 803 trägt. Der innere Gelenkkörper 803 ist Teil eines
Verschiebegelenks 800, das, abgesehen von der fehlenden axialen Halterung der Steuereinrichtung
312, in gleicher Weise wie das Festgelenk 300 nach Fig. 24 ausgebildet ist. Das
Gelenk ist deshalb nicht nochmals in Aufbau und Wirkungsweise beschrieben, wenn
auch die Bezugszeichen in den Hundertern geändert sind. Der äußere Gelenkkörper
801 ist in Verlängerung seiner Achse mit einem Zahnwellenprofil 822 versehen, mit
dem er mit dem Getriebe bzw. dem Differential eines Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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In Fig.26 ist schematisch die unterschiedliche Wirkung der Gelenkwellenkombination
nach Fig. 24 und 25 bei einer Radaufhängung für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt.
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Mit F0 ist der Gelenkmittelpunkt des radseitigen Festgelenkes 300
bei 0° Beugung der Gelenkwelle 321 und einer Gelenkwelle 325 mit bekannten Gelenken
bezeichnet. Fw ist der Gelenkmittelpunkt des radseitigen Festgelenkes 300 bei maximaler
Abwinkelung der Gelenkwellen 321 und 325. Bei Verwendung der bekannten Gelenke bleibt
der Abstand zwischen den Gelenkmittelpunkten konstant, so daß der GelenkmittelpunktSw
eines bekannten getriebeseitigen Verschiebegelenks in Richtung auf den Gelenkmittelpunkt
F0 zuwandert. Bei Verwendung der Gelenke mit im äußeren Gelenkkörper axial unverschieblichem
Käfig bleibt der Gelenkmittelpunkt So des getriebeseitigen Verschiebegelenks 800
am selben Ort, wobei sich jedoch der Abstand zwischen den beiden Gelenkmittelpunkten
vergrößert. Der Winkel FwS0F0 ist kleiner als der WinkelFwSwFO. Die maximale Beugung
ist also für die gleiche Radauslenkung F0 Fw bei Verwendung der Gelenke kleiner.
Das gilt auch für das radseitige Festgelenk. Der Verschiebeweg So X ist bei Verwendung
der Gelenke kleiner als der Verschiebeweg SO Sw bei Verwendung der bekannten Gelenke,
wie Fig. 26 zeigt.