DE2216345A1 - Dreibein-Universalgelenk - Google Patents

Description

DIPL.-ING. H. MARSCH *DüsswnQHF,

DIPL.-ING. K. SPARING postfacii 4oi7 ZZl 6345

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' : 2/253

B e s .c h r e i b u η g ; , . .

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der Firma Societe Anonyme dite: GLAENZER SPICER, 10 rue Jean-Pierre Timbaud, Poissy (Yvelines) / Frankreich

betreffend:
"Dreibein-Universalgelenk"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dreibein-Universalgelenk mit einem Glockenteil und auf den Zapfen des Dreibeins gleit- und drehbeweglichen im Glockenteil geführten Schubsteinen. Bekanntlich umfaßt ein solches homokinetisches Gelenk einen dreiarmigen,auf eine der Übertragungswellen aufgekeilten Stern oder ein Dreibein und die Dreibeinzapfen sind mit Schubsteinen versehen, welche in geradlinigen Nuten geführt sind, die sich in dem mit der anderen Welle verbundenen Glockenteil befinden.

Um die Schubsteine des Dreibeingelenks nicht in einer indifferenten Position zu belassen, die sie während des Anfahrens oder einer Drehmomenten-Umkehr einnehmen könnten, wobei ein 'Aufschlagen erfolgt, ist bereits vorgeschlagen worden, die Schubsteine entweder nach innen oder nach außen zu drücken und in letzterem Falle zwischen jedem Schubstein und dem Körper des Dreibeins ein Scheibchen aus elastischem Material anzuordnen.

Die Verwendung solcher Scheibchen setzt voraus, daß diese in der Lage sind, während der gesamten Lebensdauer des Gelenks unter schwierigen Bedingungen zu arbeiten; diese Bedingungen umfassen aufeinanderfolgende Zustände geringfügiger Kompression

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©RfGfNAL INSPICTED

und hoher Kompression,und dies zweimal während jeder Umdrehung des Gelenks. Der Schübstein nimmt nämlich bezüglich des Dreibeins während der Umdrehung des Gelenks, wenn dieses unter einem Knickwinkel arbeiten muß, eine variable Stellung ein mit zwei Extremlagen. In einer dieser Extremlagen nähert sich der Schubstein der Achse des Dreibeins um einen gewissen Wert, während er sich in der anderen Stellung um das Dreifache dieses Wertes von dem Dreibein entfernt. Diese Werte ihrerseits hängen etwa vom Quadrat des Knickwinkels ab.

Als Beispiel sei ein Gelenk betrachtet für einen Klein-Lastwagen. Hier kann man bei einem Knickwinkel oder Betriebswinkel von 20° eine Annäherung von 1 mm beobachten und eine Entfernung um den dreifachen Wert, also 3 mm. Das zwischengelegte Scheibchen, das man vorsehen müßte, um die Kraftausübung zu gewährleisten, müßte seine Kraft immer in der gleichen Richtung ausüben und zu diesem Zweck muß man ein Material wählen, das eine Variation der Auslenkung von 4 mm erlaubt. Ein Scheibchen mit einer Dicke von 7 mm im entspannten Zustand wird demgemäß einer Dickenänderung von 2 mm bis 6 mm kontinuierlich unterworfen, wenn man nämlich eine Vorspannung von 1 mm voraussetzt, die bereits zu einer genügenden Kraftausübung führen soll, um das angestrebte Ziel zu erreichen unter Berücksichtigung weiterer Phänomene, wie Trägheit usw.. Man erkennt, daß es tatsächlich sehr schwierig ist, ein elastisches Material zu finden, wie auch bezüglich des Verhaltens der Andruckflächen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dreibein-Universalgelenk der eingangs genannten Gattung mit einer Vorrichtung zum Ausüben einer nach außen oder innen gerichteten Kraft auf die Schubsteine zu schaffen, bei der diese Schwierigkeiten vermieden werden, also ein weniger ausgesuchtes Material

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erforderlich ist und auch die Belastung der Ändruckflächen . in erträglichen Grenzen bleibt. Die Lösung dieser Aufgabe beruht darauf, daß die Vorrichtung sich nicht auf dem Dreibein selbst abstützt, sondern, daß in Axialrichtung auf einer oder, beiden Seiten des Dreibeins ein Ringteil angeordnet ist, das mit jedem Schubsteine unter Kraftausübung parallel zu dessen jeweiliger Achse in Kontakt steht.

Man erkennt, daß ein solches Ringteil "schwimmend" bezüglich des Dreibeins ist und gleichzeitig auf die dreiSchub-Steine eine Kraft längs deren Achse nach außen oder innen ausübt, derart, daß das Ringteil sich automatisch zentriert und die Auslenkungen aus diesem Grund die gleichen sind am Anschlag der drei Schübsteine.

Man erkennt weiterhin, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, daß bei einer solchen Anordnung die Deformation des Ringteils während einer Rotation unter einem konstanten Knickwinkel des Gelenks nur ein Drittel der Axialverschiebung der Schubsteine beträgt, was nicht zu einer Ermüdung des Materials führen kann aus dem das Ringteil besteht.

Gemäß einer ersten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird das Ringteil von einem Kreisring gebildet, der an der inneren Seitenfläche jedes der Schubsteine des Dreibeins anliegt, wobei ein Halteorgan gegebenenfalls zusäztlich vorgesehen sein kann.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei der es erwünscht ist das Ringteil zu zentrieren, ist das Letztere mehr oder weniger frei auf einem Halteorgan angeordnet, dessen Radialstellung nahe dem Gleichgewichts-Zentrum des Ringteils liegt. Es handelt sich beispielsweise

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um eine Manschette, die von der Dreibeinwelle durchsetzt ist, und eine Kugelkragenanordnung trägt, die mit einer sphärischen Hülse zusammenwirkt, welche ihrerseits mit dem Glockenteil des Gelenks verbunden ist.

Diese zweite Ausfuhrungsform findet vorzugsweise Anwendung auf ein Dreibeingelenk, das in der französischen Patentanmeldung 70 4o o66 beschrieben ist, mit dem Titel " Joint homocinetique fixe a libertes transversales limitees".

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Beschreibung zväer, in den beigefügten Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Endansicht auf einen Teil einer

das Dreibein tragenden Welle eines Universalgelenks gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine Teilansicht von links nach Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht nach Linie IH-III der Fig. 1,

Fig. 4 zeigt im Axialteilschnitt ein Gefeik gemäß der

Erfindung in einer anderen Ausführungsform, und

Fig. 5 zeigt in Teilansicht perspektivisch eine Variante der Ausführung für das Ringteil in dem Gelenk · nach Fig. 4.

Fig. 1 bis 3 zeigen im Teilschnitt senkrecht bzw. längs der Achse der einen Welle des Universalgelenks ein solches in klassischer Ausführungsform.

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. Auf der Welle 1 ist ein Dreibein 2 angeordnet, von dem nur ein Zapfen (3) erkennbar ist. Das Dreibein 2 wird von der "Welle 1 über die Nutfederverbindung 4 angetrieben. Die anderen Elemente des Gelenks, insbesondere das Glockenteil, sind hier nicht dargestellt, v/eil sie bezüglich dieser Ausführungsform nicht erfindungswesentlich sind.

Auf jedem Zapfen des Dreibeins 2 ist gleitbeweglich ein Schubstein 5 angeordnet, der drehbeweglich mittels eines Nadellagers 6 gelagert ist, das seinerseits^ldurch einen Kreisring 7 gehalten wird.

Gemäß der Erfindung werden die drei Schubsteine 5 gleichzeitig und dauernd nach außen gedrückt (im Ealle dieses dargestellten Ausführungsbeispiels) mittels eines Kreisringes 8, der nur abgestützt ist an den Innenseiten jedes der drei SchubsteLne 5.

Der Kreisring 8 definiert eine Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle 1 verläuft und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet er sich auf der Seite des Dreibeins, die der Welle 1 zugewandt ist im Gegensatz zu der Seite des Dreibeins, die dem konvexen (nicht dargestellten) Ende der Welle 1 zugekehrt ist.

Der Kreisring 8 ist etwas vorgespannt derart, daß er auf jeden der Schubsteine 5 eine Kraft im wesentlichen parallel zu dessen jeweiliger Achse ausübt.

Die Anordnung wird vervollständigt durch einen Deflektor in Ringform mit Lappen 9a, die den Ring 8 abstützen, jedoch normalerweise nicht in Kontakt mit diesem sfe-hen.

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Der Deflektor 9 ist mittels einer Nutfederverbxndung mit der das Dreibein tragenden Welle verbunden und ist eingeklemmt zwischen dem Dreibein 2 und einem Sprengring 10, der auf der Welle 1 sitzt.

Der Kreisring 8 "schwimmt" deshalb bezüglich des Dreibeins und zentriert sich, weil er an drei um 120° zueinander versetzten Punkten abgestützt wird, automatisch, wobei die Auslenkungen für jeden Schubstein die gleichen längs dessen Achse sind.

Man kann übrigens durch eine Berechnung zeigen, daß bei der Drehung unter einem konstanten Knickwinkel des Gelenks trotz der Tatsache, daß der Abstand jedes Schubsteines vom Zentrum des Dreibeins sich während des Umlaufs ändert, die Summe dieser relativen Abstände der drei Schubsteine bezüglich des Dreibeinzentrums konstant bleibt.

Dies zeigt, daß während der Drehung unter einem konstanten Winkel die Variation der Auslenkung für den Kreisring praktisch gegen Null geht. Zwar ergibt sich natürlich eine mittlere Vorspannung, hervorgerufen durch das Arbeiten des Gelenks unter einem Winkel, doch bewirkt diese quasi konstante Vorspannung keine Ermüdung des Materials aus dem der Kreisring 8 besteht, und diese Auslenkungen beträgt nur ein Drittel der Auslenkung jedes der Schubsteine.

Es ist oben vermerkt worden, daß in dem Ausführungsbeispiel der Kreisring 8 auf der Seite der Welle 1 angeordnet ist, er könnte aber natürlich ebensogut zwischen dem Dreibein und dem konvexen Ende der Welle 1 angeordnet sein, oder man könnte auch beidseits des Dreibeins ein' BLngteil anordnen, das identisch mit dem Ring ist oder auch nicht, vorausgesetzt, daß es für die Ausübung der gleichen Funktion ausgebildet und angeordnet 1st.

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Falls es von Bedeutung ist, das Zentrum des Ringteils festzulegen, das dem Kreisring 8 entspricht, ist es möglich, daß man das Ringteil abstützt auf einem anderen Teil, dessen Radialstellung seinerseits dem GleichgewichtsZentrum des Ringteils entspricht.

Fig. 4 zeigt eine solche Ausführungsform des Universalgelenks gemäß der Erfindung.

Diese Fig. 4 entspricht ziemlich genau der Ausführung des Universalgelenks gemäß der oben erwähnten französischen Patentanmeldung.

Das Gelenk umfaßt eine Welle 1 zum Antrieb eines Dreibeins 2 mit drei Zapfen 3, auf denen jeweils ein Schubstein gleitbeweglich ist, der in einer Nut eines Glockenteils 11 geführt wird. Auf dem Glockenteil 11 ist eine Hülse 12 angeordnet, die in einem sphärischen Abschnitt 12a endet, mit dem Zentrum im Punkt 0. Auf der Hülse kann ein Halteorgan 13 aus Kunststoff oder einem anderen Material gleiten. Dieses Halteorgan 13 hat die Form einer Manschette, die von der Welle 1 durchsetzt wird und mit einem weiteren Teil 14 zusammenwirkt, das als konkaver Sitz für das konvexe Ende ei la der Welle 1 dient.

Dieses Halteorgan 13 bildet genau jenes andere Teil, von dem oben die Rede war, weil sein Zentrum 0 nahe dem Gleichgewichtszentrum des Ringteils 15 ist, welches die Funktionen des Kreisrings 8 in der Ausfuhrungsform nach Fig. 1 bis 3 ausübt.

Dieses Ringteil 15 umfaßt einen Scheibenabschnitt 15a, der seitlich an dem Teil 13 koaxial mit diesem anliegt, sowie drei Finger, die sich jeweils zu einem der Schubsteine 5 erstrecken und an der Innenseite derselben derart angreifen, daß diese nach außen gedrückt werden, wobei sich die Zentrierung des Ringteils beispielsweise an der Innenseite der drei Finger ausrichtet.

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Es ist festzuhalten, daß die Verbindung des Ringteils 15 mit dem Halteorgan 13 nur bezüglich der Zentrierung (Anlagepunkte 16) des Ringteils 15 erfolgt, wobei das Halteorgan 13 bezüglich seiner Drehung gegenüber der Welle 1 freibleibt, ebenso wie auch bezüglich des Ringteils 15.

Die Rolle, die das Ringteil 15 spielt, ist offensichtlich absolut identisch mit der des Kreisrings 8 nach dem erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel, und man erhält natürlich die gleichen Ergebnisse bezüglich der Auslenkung und der Ausrichtung des Teils 15.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Ringteils,nach der das Ringteil 15' für jeden der Schubsteine zwei Finger 15*b aufweist, die eine Art Gabel bilden und teilweise den Zapfen des Dreibeins, das die Schubsteine trägt, umfassen. Im übrigen weist es auch den Scheibenabschnitt 15'a, wie nach Fig. 4, auf.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich vielfältig abwandeln, insbesondere in Bezug auf die Form des Ringteils, wobei nur zu beachten ist, daß dieses gleichzeitig an den drei Schubsteinen anliegen muß, um diese nach außen oder in Richtung auf das Zentrum des Dreibeins zu drücken, ohne selbst sich auf dem Letzteren abzustützen.

(P atent an sprüehe)

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Claims (5)

Patentansprüche

1) Dreibein-Universalgelenk mit einem Glockenteil Und mit auf den Zapfen des Dreibeins gleit- und .drehbeweglichen im Glockenteil geführten Schubsteinen, sowie mit einer Vorrichtung zum Ausüben einer nach außen oder innen gerichteten Kraft auf die Schubstane, dadurch gekennzeichnet, daß in Axialdichtung auf einer oder beiden Seiten des Dreibeins (2, 3) ein Ringteil (8, 15) angeordnet ist, das mit jedem der Schubsteine (5) unter Kraftausübung parallel zu deren jeweiliger Achse in Kontakt steht.

2) Gelenk nach Anspruch 1, α3αμΓσ1ι gekennzeichnet, daß das Ringteil aus einem Kreisring (8) besteht, der an der einen Seitenfläche jedes Schubsteins (5) anliegt.

3) Gelenk nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Halteorgan (9, 10) für den Kreisring, das mit dem Dreibein nicht jedoch mit dem Kreisring fest verbunden ist.

4) Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (15) bezüglich eines Halteorgans (13) zentriert ist, dessen radiale Stellung durch das Glockenteil (11) bestimmt ist,

5) Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil auf die Schubsteine eine auf das Dreibeinzentrum gerichtete Kraft ausübt.

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