DE2216345B2 - Dreibein-universalgelenk - Google Patents

Description

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 es aus der FR-PS 14 08 945 bekannt, 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 und hoher Kompression, und dies zweimal während jeder Umdrehung des Gelenks. Der Schubstein 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 bis 6 mm kontinuierlich unterworfen, wenn man nämlich eine Vorspannung von 1 mm voraussetzt, die bereits zu einer genügenden '5 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 ein weniger ausgesuchtem Material erforderlich ibt und auch die Belastung der Andruckflächen in erträglichen Grenzen bleibt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Axialrichtung auf einer oder beiden Seiten des Dreibeins ein Ringteil angeordnet ist, das mit jedem der Schubsteine

unter Kraftausübung parallel zu deren jeweiliger Achse in Kontakt steht.

Hierdurch wird erreicht, daß die Vorrichtung zum Ausüben einer nach außen oder innen gerichteten Kraft auf die Schubsteine sich nicht auf dem Dreibein selbst abstützt, sondern daß das Ringteil mit jedem der 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 drei Schubsteine eine Kraft längs deren Achse nach außen oder innen ausübt, derart, daß daß Ringteil sich automatisch zentriert und die Auslenkungen aus diesem Grund die gleichen sind am Anschlag der drei Schubsteine.

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.

Zwar ist es aus der DT-Gbm 19 79 426 an sich bekannt, bei einem Dreibein-Universalgelenk die Schubsteine durch ein Ringteil zu führen, jedoch geht hieraus nicht hervor, daß das Ringteil eine Kraft parallel zur jeweiligen Achse der Schubsteine ausüben kann, so daß ein Hinweis auf die Lösung der Aufgabe dort nicht vorhanden ist.
Das Ringteil kann von einem Kreisring gebildet wer-

den, der an der inneren Seitenfläche jedes der Schubsteine des Dreibeins anliegt, wobei ein Halteorgan gegebenenfalls vorgesehen sein kann.

Wenn es erwünscht ist, das Ringteil zu zentrieren, kann es mehr oder weniger frei auf einem Halteorgan

angeordnet sein, dessen Radialstellung nahe dem Gleichgewichtszentrum des Ringteils liegt. Es handelt sich beispielsweise um eine Manschette, die von der Dreibeinwelle durchsetzt ist, und eine Kugelkragenan-

Ordnung trägt, die mit einer sphärischen Hülse zusammenwirkt, welche ihrerseits mit dem GIcckenteil des Gelenks verbunden ist.

Diese Ausführungsform findet vorzugsweise Anwendung auf ein Dreibeingelenk, wie es in der französisehen Patentanmeldung 70 40 066 beschrieben ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Beschreibung zweier, in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Endansicht auf einen Teil einer das Dreibein tragenden Welle eines Universalgelenks,

F i g. 2 zeigt eine Teilansicht von links nach Linie U-II der F ig. 1,

Fig.3 zeigt eine Teilansicht nach Linie I1I-III der Fig. 1,

F i g. 4 zeigt im Axialteilschnitt ein Gelenk in einer anderen Ausführungsform und

F i g. 5 zeigt in Teilansicht perspektivisch eine Variante der Ausführung für das Ringteil in dem Gelenk nach F i g. 4.

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

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.

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

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

Der Kreisring 8 definiert eine Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle i verläuft, und er befindet sich hier 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 ein Halteorgan 9 in Ringform mit Lappen 9a, die den Ring 8 abstützen, jedoch normalerweise nicht in Kontakt mit diesem stehen.

Das Halteorgan 9 ist mittels einer Nutfederverbindung 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 Schubsteins 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 V01 spannung, 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 Auslenkung beträgt nur ein Drittel der Auslenkung jedes der Schubsteine.

Der Kreisring 8 kann auch ebensogut zwischen dem Dreibein und dem konvexen Ende der Welle 1 angeordnet sein, oder man könnte auch beidseits des Dreibeins ein Ringieil anordnen, das identisch mit dem Ring 8 ist oder auch nicht, vorausgesetzt, daß es für die Ausübung der gleichen Funktion ausgebildet und angeordnet ist.

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.

F ig. 4 zeigt eine solche Ausführungsform des Universalgelenks.

Diese F ig. 4 entspricht ziemlich genau der Ausführung des I Jniversalgelenks 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 5 gleitbeweglich ist, der in einer Nut eines Glockenteils 11 geführt wird. Auf dem Glockenteil 11 ist eine Hübe 12 angeordnet, die in einem sphärischen Abschnitt 12a mit dem Zentrum im Punkt O endet. 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 lader Welle 1 dient.

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

Das 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 Ringt.eils beispielsweise an der Innenseite der drei Finger ausrichtet.

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 dementsprechend die gleichen Ergebnisse bezüglich der Auslenkung und der Ausrichtung des Teils 15.

F i g. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Ringteils, nach der das Ringteil 15' für jeden der Schubsteine zwei Finger I5'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 F i g. 4 auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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 Schubsteine, dadurch gekennzeichnet, daß in Axialrichtung 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, dadurch 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 (8), das nur mit dem Dreibein (2) 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 (8,15) so angeordnet ist, daß es auf die Schubsteine (5) eine auf das Drehbeinzentrum gerichtete Kraft ausübt.