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Gleichlaufdrehgelenk Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk
zur Kupplung von Wellen u.dgl., mit einem äußeren und einem inneren Gelenkkörper,
die gegeneinander verschwenkbar und teleskopartig ineinander verschiebbar sind und
achsparallel geradlinig verlaufende BEhrungsrillen ftir der Drehmomentübertragung
dienende Kugeln od.dgl. aufweisen, welche Kugeln in den Fenstern eines zwischen
den beiden Gelenkkörpern angeordneten Käfigs gefUhrt sind, der über äußere und innere
Teilkugelflächen, deren ErUmmungsmittelpunkte um gleiche Abstände nach entgegengesetzten
Seiten des Gelenkmittelpunktes versetzt sind, an entsprechenden, dem äußeren bzw.
inneren Gelenkkörper zugeordneten Führungsflächen abgestlitzt ist.
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Gleichlaufdrehgelenke sind bekanntlich Gelenke, die die Übertragung
von Drehmomenten von der treibenden auf die getriebene Wellen bei veränderlichem
Beugungswinkel der Wellen gegeneinander ermöglichen, wobei treibende und getriebene
Welle gleichförmige Drehgeschwindigkeiten aufweisen. Um die gleichförmige Drehgeschwindigkeit
zu erzielen, werden der DrehmomentUbertragung dienende Wälzkörper, insbesondere
Kugeln, in eine den Beugungswinkel des Gelenkes halbierende, durch den Gelenkmittelpunkt
fUhrende Ebene, die sogenannte Gleichlaufebene, geflihrt, zu welchem Zweck eine
die Kugeln od.dgl. jeweils in die Gleichlaufebene führende Zwangs steuereinrichtung
vorgesehen wird.
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Gelenke der eingangs genannten Art, bei denen die Zwangssteuerung
der Kugel in die Gleichlaufebene durch die versetzte Anordnung der leilkugelflächen
des Käfigs erzielt wird, also ein in seiner Grundform keilförmiger Käfig verwendet
wird, der sich bei jeder Beugung des Gelenkes zwangsläufig mit seinen Fenstern in
die Gleichlauiebene einstellt, werden in der Praxis als Offset-Gelenke bezeichnet.
Diese Oifset-Gelenke gehen in ihrer Entwicklung von Festgelenken aus, die prinzipiell
nur ein Beugen der Wellen aber keine Längsverschiebung der Wellen im Gelenk zulassen.
Derartige Offset-Festgelenke sind u.a. durch die US-Patentschriften Nr. 1 975 758
und Nr. 2 046 584 bekannt geworden. Bei diesen Gelenken sind die gegen die Teilkugeiflächen
des Käfigs weisenden PUhrungsflächen des äußeren bzw. inneren Gelenkkörpers entsprechend
den mit ihnen zusammenwirkenden eilkugelflächen d Käfigs als Kugelflächen ausgefUhrt.
Die Laufrillen der beiden GelenkkHrper sind ebenfalls in
Längsrichtung
entsprechend der Kugelform gewölbt.
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Die Fenster des Käfigs werden so ausgeführt, daß sich die Kugeln in
der vom Käfig festgelegten Ebene sowohl radial als auch in Umfangsrichtung bewegen
können.
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Aus diesen Bestgelenken wurden sogenannte Schiebegelenke entwickelt,
Dabei ist der wieder keilförmige Käfig mit seiner äußeren Teilkugelfläche in einer
zylindrischen Bohrung des äußeren Gelenkkörpers geführt, so daß zwischen der äußeren
Teilkugelfläche des Käfigs und der zylindrischen Bohrung nur eine Linienbertihrung
vorhanden ist. Die Führungsrillen sind im äußeren Gelenkkörper achsparallel vorgesehen
und haben durchgehend gleiche liefer Der innere Gelenkkörper besitzt wie bei den
erwähnten Festgelenken eine kugelige außenform und der Käfig ist unmittell, am inneren
Gelenkkörper geführt. Die Führungsrillen des inneren Gelenkkörpers sind parallel
zur Längsachse des inneren Galenkkörpers angebracht, wobei der Rillengrund achsparallel
und geradlinig verläuft, so daß die Tiefetder Rillen des inneren Gelenkkörpers von
der Gelenkmitte gegen die beiden Äxialenden des Gelenkkörpers zu abnimmt. Gelenke
dieser Art sind in der deutschen Patentschrift Nr. 1 245 227 und in der DAS Nr.
1 297 415 beschrieben. Eine Längsverschiebung in Axialrichtung ist bei diesen Gelenken
- da der Käfig durch seine innere eilkugelfläche und die zugeordnete Führungsfläche
s inneren Gelenkkörpers am inneren Gelenkkörper in Axialrichtung festgelegt ist
- nur durch Relativverstellung des Käfigs gegenüber dem äußeren Gelenkkörper möglich,
so daß das Ausmaß der teleskopischen Verschiebbarkeit von der Länge der zylindrischen
Bohrung des äußeren Gelenkkörpers bestimmt wird. Aus diesem Grundhahen
derartige
Gelenke in der Praxis nur unbedeutende Anwendung gefunden, da große teleskopische
Verschiebemöglichkeiten der Wellen einen langen äußeren Gelenkkörper bedingen, der
schwierig herstellbar ist und Probleme in der konstruktiven Anpassung bedingt.
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Besonders nachteilig ist jedoch der Umstand, daß bei diesen Gelenken
der Gelenkmittelpunkt beim Einschieben des inneren Gelenkkörpers in den äußeren
Gelenkkörper um die volle Einschiebelänge ins Innere des äußeren Gelenkkörpers verschoben
wird, wodurch sich bei größeren teleskopischen Verschiebungen die mögliche Abwinkelung
des Gelenkes stark verringert, da diese mögliche Abwinkelung des Gelenkes von der
Lage des Gelenkmittelpunktes und dem Anschlag zwischen der Kante der offenen Seite
des äußeren Gelenkkörpers mit der zum inneren Gelenkkörper fUhrenden Welle begrenst
ist. Überdies kann bei teleskopischer Verschiebung der Wellen keine Rollbewegung
der Kugeln in den Laufrillen der Gelenkkörper erfolgen, so daß das Gelenk einer
Längsverschiebung der Wellen bei gleichzeitiger DrehmomentUbertragung einen Widerstand
entgegensetzt, der dem Produkt aus wirksamer Umfangekraft und dem Reibwert der Gleitbewegung
zwischen den Kugeln und Laufrillen des äußeren Gelenkkörpers entspricht. Praktisch
sind daher diese Gelenke nur fUr eine Einstellung von Längentoleranzen im Ruhezustand
geeignet.
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In allen Bällen, in denen eine kontinuierliche LEtngsverstellung zwischen
Wellen bei gleichzeitiger Drehmomentübertragung gefordert wird, beispielsweise bei
den meisten Radantriebewellen von Kraftfahrzeugen, ergibt sich wegen dieser Reibung
nicht nur ein mechanischer Beistungsverlust, sondern dieser Leistungsverlust wird
praktisch auch völlig in Wärme umgesetzt, so daß bei ungenÜgender Kühlung des Gelenkes
unzulässig hohe Arbeitstemperaturen im Innern des Gelenkes entstehen, die zu einer
Zerstörung des Gelenkes fUhren können.
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Bei in ihrem Aufbau von Gelenken der eingangs genannten Art insbesondere
hinsichtlich der die Kugeln in die Gleichlaufebene fÜhrenden Zwangssteuereinrichtung,
prinzipiell abweichenden Drehgelenken, ist es grundsätzlich bekannt, eine teleskopische
Längenveränderung im Gelenk -durch eine Relativverstellung eines inneren Gelenkkörpers
gegenüber den Kugeln und dem Käfig sowie auch der Kugeln und des Käfigs gegenüber
dem äußeren Gelenkkörper zu ermöglichen.
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Bei derartigen. Gelenken erfolgt die Zwangssteuerung der in einem
Käfig gehaltenen Kugeln durch einander kreuzende, also nicht achsparallel vorgesehene
Führungsrillen des inneren und äußeren Gelenkkörpers.
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Bei diesen Gelenken werden die Kugeln durch die Keilwirkung der einander
kreuzenden FÜhrungsrillen beim Verschwenken des Gelenkes in die Gleichlaufebene
gebracht.
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Bei einem durch die US-Patentschrift Nr. 2 313 279 bekannt gewordenen
Gelenk dieser Art ist ein zylindrischer äußerer Gelenkkörper und ein mit einer kugeligen
Außenfläche gegen die Zylinderbohrung des äußeren Gelenkkörpers weisender innerer
Gelenkkörper vorgesehen. Die beiden Gelenkkörper wissen die einander kreuzenden
Führungsrillen für die Kugeln ai. Ferner ist der äußere Gelenkkörper im Bodenbereich
seiner FÜhrungsrillen mit entsprechend den FÜhrungsrillen verlaufenden Fenstern
ausgestattet, durch die mit den Kugeln in Eingriff stehende Halteprazten eines Außenkäfigs
in die Rillen eingreifen. Ein Gelenk dieser Art soll zwar theoretisch eine Längsverstellung
des inneren gegenüber dem äußeren Gelenkkörper unter Abrollen der Kugeln in den
FÜhrungsrillen ermöglichen, wird aber in der Praxis nicht funktionieren. Die. Führungsrillen
jedes der beiden Gelenkkörper sind gleichsinnig geneigt und kreuzen die gegensinnig
geneigten Bahnen
der Führungsrillen des anderen Gelenkkörpers. Dadurch
entstehen bei der Drehmomentübertragung axiale Kräfte, die auf dem bei gestrecktem
Gelenk nur an den Kugeln, also an keinem der beiden Gelenkkörper abgestützten Käfig
zur Wirkung kommen und diesen bis zum Anschlag am äußeren Gelenkköpter verschieben
werden. In der anschlagbegrenzten Stellung hat der Käfig axiales Spiel und es wird
nicht zu dem erwünschten Abwälzen der Kugeln bei der Ijängsverstellung kommen. Überdies
findet während der Käfigverstellung keine Drehmomentübertragung statt.
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Eine Verbesserung der letztbeschriebenen Konstruktion besteht darin,
den Käfig innerhalb der Zylinderbohrung des äußeren Gelenkkörpers anzuordnen und
zu führen, die Führungsrillen für die Kugeln zur Vermeidung von Axialkräften bei
jedem Gelenkkörper wechselweise gegensinnig ansteigen zu lassen und dabei den Käfig
in einem eine Relativverschiebung gegenüber dem inneren Gelenkkörper zulassendem
Abstand zu diesem anzuordnen. Bei dieser aus der deutschen Patentschrift Nr. 1 226
369 bekannten AusfÜhrung ist eine Verschiebung unter rollender Reibung der Kugeln
in den FUhrungsrillen möglich und der Gelenkmittelpunkt wandert nur um das halbe
Ausmaß der Verschiebung. Wegen der sonst auftretenden Überschneidung bzw. zu großen,
den Querschnitt und damit die mechanische Festigkeit der die Rillen trennenden Stege
herabsetzenden Annäherung der gegensinnig ansteigenden Kugelrillen auf jedem der
beiden Gelenkkörper wird aber die axiale Baulänge der Gelenkkörper begrenzt und
damit eine Äxialverschiebung nur in einem geringeren Ausmaße möglich. ueberdies
sind derartige Gelenke wegen der äußerst komplizierten Form des Gelenkkörpers, insbesondere
des äußeren Gelenkkörpers, nur mit großem Aufwand herstealbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gleichlaufdrehgelenk der eingangs
genannten Art zu schaffen, das eine Veränderung des Beugungswinkels und eine teleskopartige
Verschiebung der beiden Wellen od.dgl. bei gleichzeitiger Drehmomentübertragung
ohne wesentlichen Leistungsverlust und damit ohne wesentliche Erwärmung zuläßt,
eine
praktisch unbegrenzte teleskorische Verschiebbarkeit der Wellen ermöglicht, bei
verschiedenen geforderten Verschiebelängen die Verwendung eines in Länge und Borm
unveränderten äußeren Gelenkkörpers zuläßt, wobei der Beugungswinkel nicht von der
axialen Stellung des inneren zum äußeren Gelenkstück mitbestimmt wird und das in
allen seinen Teilen einfach herstellbar ist, wobei insbesondere der äußere Gelenkkörper
eine einfach herstellbare Form aufweisen kann. Weitere Deilaufgien der Erfindung
liegen in der Schaffung eines Gelenkes, bei dem eine einwandReie Schmierung und
KÜhlung aller relativ gegeneinander verstellbaren Teile gewährleistet ist und in
der Schaffung neuer, die Serienherstellung des Gelenkes erleichternder Formen einzelner
Gelenkteile.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung wird prinzipiell dadurch gelöst, daß
die dem inneren Gelenkkörper sugeordneten KäfigsfÜhrungsflächen auf eigenen ßteuersegmenten
vorgesehen sind, die am Umfang des inneren Gelenkkörpers zwischen den der DrehmomentÜbertragung
dienenden Kugeln od.dgl. und den zugehörigen FÜhrungsrillen auf parallel zur Längsachse
des inneren Gelenkkörpers vorgesehenen Führungen längsverschiebbar lagern.
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Im Gegensatz zu den bekannten einschlägigen Gleichlaufdrehgelenken
wird dadurch eine sehr einfache Form des inneren Gelenkkörpers selbst erhalten und
vor allem-der entscheidende Vorteil erzielt, daß der innere ~Gelenkkörper bei einem
Gelenk der gegenständlichen Art gegenüber dem Käfig, den Kugeln und dem äußeren
Gelenkkörper sowie auch gegenüber den Steuersegmenten axial verschiebbar wird, so
daß eine teleskopische Längenveränderung des Gelenkes durch Längsverschiebung des
inneren Gelenkkörpers gegenüber dem Gelenkmittelpunkt und der durch diesen gehenden
Gleichlaufebene erhalten wird.
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Es kann daher der äußere Gelenkkörper unabhängig von der gewählten
bzw. notwendigen Gesamtverschiebelänge des Gelenkes
unverändert
eb9;ben und diese Verschiebelänge kann lediglich durchs entsprechend gewählte axiallänge
des inneren Gelenkkörpers bestimmt sein. Bei großen Einschiebelängen hat man bei
unverändert bleibendem ußerem Gelenkkdrper nur dafür Sorge zu tragen, daß die Verbindung
zwischen dem äußeren Gelenkkörper und der dazugehörigen Welle in einer Weise erfolgt,
daß getugend Platz fÜr das Durchführen des inneren Gelenkkörpers durch den äußeren
Gelenkkörper freibleibt. Die Länge des äußeren Gelenkkörpers kann im Verhältnis
zum Durchmesser des inneren Gelenkkörpers und insbesondere auch der mit dem inneren
Gelenkkörper verbundenen Welle so kurz gewählt werden, daß bei keiner der praktisch
vorkommenden Beugungsstellungen der beiden Wellen eine Anschlagmöglichkeit für den
inneren Gelenkkörper bzw. die mit diesem verbundene Welle gegeben ist.
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Es hat sich gezeigt, daß man zwar zwischen Je zwei Kugelführungsrillen
des inneren Gelenkteiles ein Steuersegment anordnen kann, daß aber die Anzahl dieser
Steuersegmente, insbesondere bei größeren Kugelanzahlen, verringert werden kann.
Aus dieser Erkenntnis heraus wird ein hi ichtlich des Gesamtaufbaues und insbesondere
der Herstellung und Montage des inneren Gelenkkörpers und der Steuersegmente besonders
einfaches Gelenk dadurch erhalten, daß der innere Gelenkkörper als gleichmäßiges
Prisma, vorzugsweise als Zylinder ausgebildet ist, und zwischen den in gleichmäßiger
Umfangsverteilung angeordneten Kugelführungsrillen die Führungen für die Steuersegmente
aufweist, wobei die Anzahl der Führungsrillen ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl
der Steuersegmente ist und wenigstens drei Steuersegmente in gleichmäßiger Umfangsverteilung
vorgesehen sind. In der Praxis bedeutet
dies, daß man bei einem
sechs oder mehr Kugeln aufweisenden Gelenk nur in Jeder zweiten oder dritten EugellUcke
ein Steuersegment anordnen muß.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Käfig mit
seiner äußeren Teilkugelfläche in der axialen, zylindrisch oder prismatisch ausgefÜhrten
Pfihrungsfläche des äußeren Gelenkkörpers längsverschiebbar gelagert, wobei vorzugsweise
Anschläge zur Festlegung einer oder beider Schiebeendstellungen vorgesehen sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenk werden durch diese
prinzipiell an sich bekannte Maßnahme besondere Vorteile erzielt. DUrch die verschiebbare
Lagerung des Käfigs in der Führungsfläche des ußeren Gelenkkörpers wird nämlich
erreicht, daß innerhalb der Länge des fUr den Käfig vorgesehenen Verschiebeweges
bei einer teleskopischen Längenveränderung eine Rollbewegung der Kugel in den Laufrillen
der Gelenkkörper auftritt, so daß bei der Längenveränderung unter gleichzeitiger
BrehmomentAbertragung nur geringe Verschiebekräfte aufgebracht werden mÜssen und
daher auch nur geringe Reibungsverluste sowie eine nur geringe Erwärmung des Gelenkes
auftritt. Man kann beispielsweise den Länge verschiebeweg des Käfigs durch entsprechende
Bemessung des äußeren Gelenkkörpers so groß wählen, daß zumindest die beim Dauerbetrieb
am häufigsten vorkommenden Längenänderungen, beispielsweise die Längenänderungen,
die sich bei der Radbewegung in einer Radantriebswelle eines Kraftfahrzeuges im
Normalfalle ergeben, unter Rollbewegung der Kugeln in den Laufrillen ausgeglichen
werden können, wogegen größere B§ngeninderungen, die nur einmalig oder fallweise
vorgenommen werden messen, beispielsweise Längenänderungen der Welle zum Ausgleich
von Montageungenauigkeiten, unter Gleitbewegung des inneren Gelenkkörpers gegenÜber
den Steuersegmenten und dem Käfig ausgeglichen werden- vA
Weitere
Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes, durch die u.a. die vorstehend genannten
Teilaufgaben der rfindung gelöst werden, sowie weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes
gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervor.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. 1 und 2 ein erfindungsgemäßes Gelenk in abgewinkelter Stellung im
Längsschnitt bzw. in der Grundstellung im Querschnitt, Fig. 3 und 4 in entsprechender
Darstellungsweise ein weiteres Gelenk wobei die Längs schnitte nach den Fig. 1 und
3 jeweils nach den Linien 1-1bzw. III-IIT der Fig. 2 bzw. 4 dargestellt wurden,
Fig. 5 und 6 Je einen Querschnitt durch eine weitere Variante des erfindungsgemäßenGelenkes
in einer der Fig. 4 entsprechenden Darstellungsweise und Fig. 7 ein Diagramm zur
Erläuterung der Steuerkinematik.
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Zur Verbesserung der Übersicht und zur Erleichterung des Verständnisses
der Erfindung wurden in der Beschreibung Abdichtelemente fÜr das Gelenk und fÜr
diese Abdichtelemente dienende Befestigungseinrichtungen nicht erwähnt. Auch die
Montage des Gelenkes wird nicht weiter erläutert, da sie in herkömmlicher Weise
erfolgen kann. Schließlich werden in den Fig. der Zeichnung untereinander gleiche
bzw. gleichwertige Teile mit gleichen Bezugezeichen, die aber bei den auf die Fig.
1 und 2 folgenden Figuren mit den Zusätzen a, b, c versehen sind, gekennzeichnet.
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Nach den Fig. 1 und 2 ist ein äußerer Gelenkkörper 1 vorgesehen,
der die Grundform einer hohlen Scheibe besitzt und Bohrungen 2 aufweist, durch die
ihn mit dem Stirnflansch einer Welle verbindende Schrauben hindurchgesteckt werden
können. Es ist auch möglich,den äußeren Gelenkkörper 1 einstllckig mit einer Welle
herzustellen, eine Schweißverbindung
mit einer Welle vorzusehen
oder diesen äußeren Gelenkkörper 1 formschlüsslg mittels Außenverzahnung oder Eeil-
oder Paßfedern mit der im Normalfall rechts an ihn anschließenden Welle zu verbinden.
Man kann den äußeren Gelenkkörper auch ls glockenförmigen Hohlkörper mit außen verzahntem
Wellenstummel ausfÜhren.
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Der äußere Gelenkkörper 1 ist mit achsparallelen FÜhrungsrillen 3
ausgestattet, die in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die in den beiden Außenbereichen
4, 5 zylindrische und im Mittelbereich kugelförmig vertiefte Innenfläche 6 der im
Umriß runden Öffnung 7 vorgesehen sind. Der kugelige Bereich 6 der Innenfläche bildet
eine AbstÜtzung fÜr eine äußere Teilkugelfläche 8 eines Käfigs 9, wobei der Mittelpunkt
E der Kugelfläche 8 jeweils rechts von einem Gelenksittelpunkt Dl liegt und der
Mittelpunkt A' einer inneren Teilkugelfläche 10 des Käfigs 9 um einen dem Abstand
E, D' entsprechenden Abstand nach der anderen Seite vom Gelenkmittelpunkt D' versetzt
ist. Der Käfig 9 besitzt Fenster 11, in denen der Drehmomentübertragung dienende
Kugeln 12 gehalten sind, welche Kugeln in den Längsrillen 3 und in weiteren Längsrillen
13 in der Außenseite eines inneren Gelenkkörpers 14 gefÜhrt sind. Auch die Rillen
13 verlaufen achsparallel zum zugehörigen inneren Gelenkkörper 14. Wie dargestellt,
ist der Käfig 9 nur mit am Umfang zwischen den Eäfigfenstern 11 vorgesehenen Längskugelzonen,
in denen je eine Durchmesserebene der die Teilkugelfläche 8 bestimmenden Kugel liegt,
in der Führungsfläche 6 des äußeren- Gelenkkörpers 1 abgestützt, zwischen diesen
Kugelflächen aber normal zu den Käfigfenstern und parallel zu seiner Achse abgeflacht.
Es wird dadurch der Zutritt eines Schmiermittels zu den verschiedenen Führungsflächen
verbessert. Ferner ist die Form der Käfigfenster 11 so
gewählt,
daß sich die Kugeln 12 sowohl inUmfangsrichtung als auch in radialer Richtung bewegen
können, in Länge richtung aber in einer vorbestimmten Lage festgehalten werden.
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Der innere Gelenkkörper 14 hat eine zylindrische Außenform mit den
eingearbeiteten KugelfÜhrungsrillen 13. Der innere Gelenkkörper 14 ist mit einer
Welle 15 durch eine Profilverbindung 16 drehfest verbunden. Es ist auch eine Befestigung
mit der Welle Über Keil- oder Paßfeder, durch Schweißverbindung, kraftschlÜssige
Preßverbindung oder einstÜckige Herstellung mit der Welle möglich. Wenn die Welle
15 als Zwischenwelle beispielsweise von zwei zu verbindenden gleichen Gelenken dienen
und eine extrem lange teleskopische Verschiebung möglich sein soll, kann die Welle
auch als Keilwelle bzw. sonstige Profilwelle ausgeführt sein und in eine entsprechende
Profilbohrung des inneren Gelenkkörpers 14 eingeführt werden. Noch einfacher ist
es, fÜr zwei miteinander zu verbindende Gelenke eine die Profilform des Gelenkkörpers
14 aufweisende, durchgehende Welle zu verwenden, deren Endbereiche die Gelenkkörper
14 bilden, so daß im Extremfall eine Längsverstellung der Gelenke um den Großteil
der Länge dieser Welle möglich wird.
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Der Käfig 9 ist mit seinen Teilkugelflächen 10 Über eigene Steuersegmente
17 am inneren Gelenkkörper 14 abgestützt. Diese Steuersegmente 17 sind zwischen
den EugelfuhrungBrillen 13 auf bei dieser Ausführung vom Mantel des inneren Gelenkkörpers
14 bestimmten Bührungsflächen 22 längsverschiebbar gelagert und weisen eine der
Teilkugelfläche 10 entsprechende kugelige Außenfläche 18 auf. Bei dem Ausführungsbeispiel
wurde in Jedem Eugelzwischenraum ein Steuersegment 17 dargestellt. Es müssen aber
insgesamt
nur mindestens drei in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnete Steuersegmente
17 vorgesehen sein, so daß sich dann die Anzahl der Kugeln bzw. Kugelrillen als
ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Steuersegmente ergibt und beim Ausführungsbei
spiel nur Jeder zweite Kugelzwischenraumvon einem Steuersegment 17 besetzt ist.
Bei der Ausführung nach den Fig. 1 und 2 kann der innere Gelenkkörper 14 wenigstens
um die die Länge der Steuersegmente 17 Übersteigende Länge relativ gegenÜber dem
Käfig, den Kugeln und dem äußeren Gelenkkörper 1 in Achsrichtung der Welle 15 veratellt
werden. Normalerweise gewähleisten sechs Kugeln die größtmögliche Drehmomentübertragbarkeit
bezogen auf das Bauvolumen des Gelenkes bei gleichzeitiger gÜnstiger Dimensionierung
der einzelnen Teile. Es geht aber nicht Über den Rahmen der Erfindung hinaus, die
Anzahl der Kugeln und dementsprechend die Anzahl der FÜhrungsrillenzu vergroßen
oder zu verkleinern.
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Die FÜhrungswirkung des Käfigs 9 wird im Zusammenhang mit Fig. 7
näher erläutert.
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Der Krümmungsmittelpunkt A der inneren Teilkugelfläche 10 des Käfigs
9 liegt auf der Achse B des inneren Gelenkkörpers 14 und wird beim Beugen des inneren
Gelenkkörpers 14 gegenüber der Achse C des äußeren Gelenkkörpers 1 in die Lage A!
gebracht, in der er gegen-Über der Ursprungslageum den Winkelsum. den Gelenkmittelpunkt
D verschwenkt ist. Auf der Achse aliegt der Krtmmungsmittelpunkt E der äußeren Teilkugelfläche8
des Käfigs 9 Die Abstände A - D und D - E sind gleich groß. A liegt gegenÜber von
E an der entgegengesetzten Seite von D, somit auch an der entgegengesetzten Seite
der Mittelebene der Eifigfeneter.
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Wegen der versetzten Anordnung der KrÜmmungsmittelpunkte A und E
gegenÜber D schwenkt zwar die Achse B bei der Verstellung in die Lage A' um den
WinkeloW, die Achse F des Käfigs, die in der Strecklage des Gelenkes auf der Strecke
A-Xliegt, verläuft wieder durch die Punkte A'-E und schließt daher mit der Achse
C nur den Winkel α/2 ein, so daß auch die Mittelebene G der Käfigfenster gegenÜber
der Strecklage des Gelenkes um den Winkel O¼/2 in die Lage G' schwenkt und den neuen
Gelenkmittelpunkt D' festlegt. Es ergibt sich also nur eine geringe Verschiebung
des Gelenkmittelpunktes, welche Verschiebung durch Längsverschiebung zwischen den
Gelenkkörpern ausgeglichen wird. Da die Ebene G' stets den Beugungawinkel α
des Gelenkes halbiert, ist der Gleichlauf der beiden durch das Gelenk verbundenen
Wellen gewährleistet.
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Bei der AusfÜhrung nach den Pig. 1 und 2 ist eine teleskopische Längsverstellung
des Gelenkes durch Relativverstellung des inneren Gelenkkörpers 14 gegen-Über den
Steuersegmenten 17, dem Käfig 9 und den Kugeln 12 sowie dem Außenkörper 1 möglich.
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Die AusfÜhrung nach den Big. 3 und 4 soll auch eine Relativverstellung
des Käfigs und der Kugeln gegenüber dem äußeren Gelenkkörper la ermöglichen. Zu
diesem Zweck ist die Öffnung 7a des äußeren Gelenkkörpers 1a Über die ganze Länge
durchgehend prismatisch oder Zglicherweise auch zylindrisch ausgeführt, so daß der
Käfig 9a mit seiner äußeren Teilkugelfläche 8a auf der bzw. den achsparallelen Innenflächen
6a in Längsrichtung verschoben werden kann. Die maximale axiale Verschiebbarkeit
des Käfigs 9a im Gelenkkörper 1a kann durch Sicherungsringe 19, die in Ringnuten
od.dgl. eingreifen bzw. durch Deokscheiben 20 mit unterbrochenem Rand 21, bei denen
die Freiatellungen mit den Laufrillen 3a übereinstimmen
und die
Kugelbewegung nicht stören, erfolgen, wobei diese Teile 19, 20 Anschläge fÜr den
Käfig 9a bilden.
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Durch prismatische Ausbildung der Offnung 7a, wobei die gugelfuhrungsrillen
3a an den Kanten des Prismas liegen, wird der Kontakt der Teilkugelfläche 8a des
Käfigs 9a mit der zugehörigen, Je eine Seite der Prismenöffnung bildenden Führungsfläche
6a auf Punktberührung eingeschränkt und dadurch ein ausgezeichneter Zugang des Schmiermittels
zu den Kontakt zonen und auch zu den äußeren Führungsrillen 3a gewährleistet. Um
die Tiefe der Führungsrillen 3a nicht zu stark herabzusetzen, kann man die Führungsflächen
6a auch achsparallel geradlinig ausführen, aber in Querrichtung wölben, wobei der
Krüimnungsradius dieser Wölbung um wenigstens 5% größer als der Krümmungsradius
der äußeren Teilkugelfläche 8a gewählt ist.
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In dem durch die Anschläge 19 und 21 bestimmten Verstellbereich des
Käfigs und damit des Gelenkes ist eine Verstellung des inneren Gelenkkörpers 14a
gegenÜber dem äußeren Gelenkkörper ia in Axialrichtung unter gleichzeitiger Abwälzung
der Kugeln 12a in den Rillen 3a, 13a möglich, so daß das Gelenk der teleskopischen
Bewegung in diesem Bereich nur einen geringen, durch die rollende Reibung der Kugeln
12a bestimmten Widerstand entgegensetzt. Es ist auch für das Gelenk an der einen
Seite die Verwendung eines Verschlußdeckels, der gleichzeitig die Wegbegrenzung
für den Käfig 9a bildet, möglich, wogegen an der offenen Seite die Anordnung einer
ringförmigen Kappe denkbar ist, die eine Gummimanschette zur Abdichtung des Gelenkes
trägt und den Verstellweg des Käfigs an ihrer Seite begrenzt.
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Die innere Teilkugelfläche lOa des Käfigs 9a wird wieder von an Führungsflächen
22a des inneren Gelenkkörpers
14a längsverschiebhar geführten
Steuersegmenten 17a abgestützt.
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Fig. 5 zeigt eine AusfÜhrungsvariante, bei der fünf Kugeln-12b in
entsprechender Umfangsverteilung in den FÜhrungsrillen 3b, 13b des äußeren Gelenkkörpers
1b und des inneren Gelenkkörpers 14b gefÜhrt sind.
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Der innere Gelenkkörper i4b besitzt hier keine zylindrische, sondern
eine fÜnfeokig-prismatischeAußenform, wobei seine zwischen den Rillen 13b liegenden
Mantel flächen die FÜhrungsflächen 22b fÜr die Steuersegmente 17b bilden.
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Bei der Ausführung nach Fig. 6 sind die Steuersegmente 17c an ihrer
Unterseite verkehrt dachförmig ausgebildet und greifen mit dieser Unterseite in
sich nach außen entsprechend weitende Flanken aufweisende Nuten ein, die ausgeprägte
Längsführungen 22c für die Steuersegmente 17c bilden und zugleich in ihrem von den
Steuersegmenten 17c freibleibenden Nutgrund 23 eine Schmiermittelführung bilden.
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Hinsichtlich der Herstellung ist su sagen, daß die geradlinige und
achsparallele Anordnung der Rillen 3 - 3c bzw. 13 - 13c und auch der Längsführungen
22 - 22c eine sehr kostengünstige Herstellung der entsprechenden Gelenkkörper durch
Räumen cder spanlose Verformung, wie Strangpressen, Kalibrieren oder Sintern ermöglicht,
welche Vereinfachung der Herstellung auch durch die einfache geometrische Form des
äußeren Gelenkkörpers 1 - lc bzw. des inneren Gglenkkörpers 14 - 14c begÜnstigt
wird. Um ein Ausbrechen der Rillenkanten zu vermeiden, können die Randbereiche der
Führungsrillen 3 - 3c bzw. 13 -13c abgefast sein oder auch die Führungsrillen eine
sich gegen ihre Außenränder in Abweichung von der Krümmung der Kugel weitende Querschnittsform,
insbesondere eine
teilelliptische Querschnittsform aufweisen, wobei
die Längsachse der die Querschnittsform bestimmenden Ellipse radial zur Achse des
jeweiligen Gelenkkörpers liegt. Zu erwähnen ist, daß es auch möglich ist, an Stelle
der Kugeln andere Wålzkörper, z.Bv Tonnen, vorzusehen.
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Die Steuersegmente 17 und 1 7a können in einfacher Weise aus einem
ringförmigen Körper, dessen Innendurchmesser dem Durchmesser des inneren Gelenkkörpers
an den FÜhrungen entspricht und dessen Mantel entsprechend der inneren Teilkugelfläche
des Käfigs geformt ist, durch achsparallele, insbesondere radiale Trennschnitte
ausgeschnitten werden. Beispielsweise können aus einem entsprechenden Ring achtzehn
Segmente gewonnen werden. Ebenso ist eine Herstellung der Steuersegmente 17 bis
17c als Sinterteile denkbar.
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Die gegen die zugehörigen FÜhrungen 22 bis 22c des inneren Gelenkkörpers
14 - 14c gerichteten Unterseiten der Steuersegmente 17 - 17c können sich hinsichtlich
der Querwölbung, Umriß- oder Profilform von ihren FÜhrungen am inneren Gelenkkörper
unterscheiden oder auch mit vorzugsweise in Längsrichtung verlaufenden Ausnehmungen
versehen sein, so daß sie nur mit Teilbereichen ihrer Unterseite auf den Flächen
der Bohrungen aufliegen und der Schmiermittelzutritt begünstig wird bzw. geringe
Herstellungstoleranzen sich selbsttätig ausgleichen können. Im Normalfall genÜgt
es, die Steuersegmente auf den inneren Gelenkkörper aufzusetzen, wobei sie durch
die Kugeln bzw. den Käfig in der Arbeitsstellung festgehalten werden. Zusätsliohe
Führungen, wie Längsnuten, Rillen u.dgl. - die Übrigens auch an Käfig vorgesehen
sein können - wurden bereits behandelt.