DE2225499A1

DE2225499A1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE2225499A1
Application number: DE19722225499
Authority: DE
Inventors: Kei Aichi Kimata (Japan) F16d 11 00
Original assignee: Toyo Bearing Manufacturing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1971-05-25
Filing date: 1972-05-25
Publication date: 1972-12-21
Also published as: DE2225499B2; SE387418B; CA953524A; GB1378691A; IT958046B; FR2139068A1; DE2225499C3; CH565330A5; US3802221A; AT317620B; AU4266372A; JPS5234699B1; FR2139068B1

Description

Toyo Bearing Manufacturing Co. Ltd., OSAKA (Japan).

GLEICHLAUFDREHGELENK

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gleichlaufdrehgelenk für Kraftübertragung zwischen einer Antriebswelle und einer getriebenen Welle mit konstanter Winkelgeschwindigkeit.

Gemäss der Erfindung soll eine einfache Ausbildung eines solchen Gelenkes dadurch erreicht werden, dass es ein Aussenglied mit einer zentralen Welle aufweist, die in dem mittleren Bereich der hohlen Bohrung dieses Gliedes befestigt ist, um eine ringförmige Aushöhlung zu erhalten, welches Aussenglied drei axial verlaufende, parallele Führungsrillen hat, die in einer oder beiden inneren und äusseren Umfangsflächen der ringförmigen Aushöhlung

HR/LM 17.5.72.

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vorgesehen sind, dass in den hohlen Teil eines Verdrehgliedes drei Löcher gebohrt sind, und dass Kugeln in die Führungsrillen und Löcher eingesetzt sind, wobei die Anordnung so ist, dass die Kraftübertragung zwischen dem Aussenglied und dem Verdrehglied durch die Kugeln bewirkt wird.

Auf der beiliegenden Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenkes;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt in grösserem Masstab der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des Gleichlaufdrehgelenkes;

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer dritten Ausführungsform des Gleichlaufdrehgelenkes;

Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6;

Fig. 8 ist ein Längsschnitt eines Gleichlaufdrehgelenkes, das eine Anwendung der ersten Ausführungsform zeigt,

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Fig. 9 ist ein Längsschnitt eines Gleichlauf drehgelenkes , das eine Anwendung der dritten Ausführungsform zeigt;

Fig. 10 ist eine erläuternde Darstellung,

welche das Verhältnis der Kräfte zeigt, die auf eine Kugel des Gleichlaufdrehgelenkes der ersten Ausführungsform wirken;

Fig. 11 ist eine erläuternde Darstellung, welche das Verhältnis der Kräfte zeigt, die auf eine Kugel des Gleichlaufdrehgelenkes der zweiten Ausführungsform wirken;

Fig.'12 ist eine erläuternde Darstellung, welche das Verhältnis der Kräfte zeigt, die auf eine Kugel des Gleichlaufdrehgelenkes der dritten Ausführungsform zeigt;

Fig. 13 zeigt die Lagebeziehung zwischen Kugeln und einem Verdrehglied, die vorhanden ist, wenn das Verdrehglied winklig versetzt ist; und

Fig. IU ist ein Schnitt nach der Linie A'-B¹ der Fig. 13.

Bei der ersten in Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsform besitzt ein Aussenglied 1 eine hohle Bohrung 2, und es ist eine zentrale Welle 3 im mittleren Bereich der Bohrung 2 befestigt, um eine ringförmige Aushöhlung zu

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erhalten. Die Innenumfangsfläche des Aussengliedes 1, d.h. die Aussenumfangsflache der ringförmigen Aushöhlung, ist mit drei axial verlaufenden, parallelen Führungsrillen H versehen, die gleiche Winkelabstände haben. Der Querschnitt jeder Führungsrille 4 ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, durch einen Teil einer Ellipse, eine Mehrzahl Bögen, eine Parabel, eine Hyperbel, oder eine Kombination davon erzeugt, so dass die Führungsrillen 4 die Kugeln 5 winklig berühren. Somit,berühren die Führungsrillen H und die Kugeln 5 einander an zwei Punkten c, und der Krümmungsradius der Rillen H ist grosser als der Radius der Kugeln 5. In ein am vorderen Ende mit einem hohlen Teil 7 versehenen Verdrehglied 6 sind drei Löcher 8 von gleichem Durchmesser wie die Kugeln 5 gebohrt, welche den Führungsrillen 4 im Aussenglied 1 entsprechen. Die Kugeln 5 befinden sich in den Löchern 8 des Verdrehgliedes 6 und passen in die Führungsrillen 4 des Aussengliedes 1 für Kraftübertragung zwischen dem Aussenglied 1 und dem Verdrehglied 6. Das Verdrehglied 6 ist längs der Führungsrillen 4 im Aussenglied 1 mit Hilfe der Kugeln axial beweglich und die Glieder sind auch in einem gewissen Ausmass inbezug auf die Axe des Aussengliedes 1 winklig verschiebbar. Das Verdrehglied 6 kann an eine Antriebswelle und das Aussenglied 1 an eine getriebene 'Welle angeschlossen werden, oder umgekehrt, wobei ein Drehmoment

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von der Antriebswelle auf die getriebene Welle übertragen werden kann. Wie in Fig. 1,2 gezeigt ist, ist ein Deckglied IH um das offene Ende des Aussengliedes 1 befestigt und verhindert das Abgleiten des Verdrehgliedes 6, und ein biegsames Abdeckglied 11 aus Gummi oder dergl. ist vorgesehen, um den Gelenkteil des Aussengliedes 1 und Verdrehgliedes 6 zu bedecken, wobei die beiden Enden des Abdeckgliedes 11 fest gegen die entsprechenden Glieder 1,6 mittels Klemmringe 12, 13 gehalten werden.

Das Abdeckglied hält nicht nur den Gelenkteil staubfrei, sondern dient auch als Abdichtungsglied für das darin eingeschlossene Fett. Wie ersichtlich, sind die Fig. 4-9 ohne die erwähnte Abdeckung dargestellt.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig» ¹V und 5 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform sind die inneren und äusseren Umfangsflachen einer ringförmigen Aushöhlung, d.h. die innere Umfangsflache eines Aussengliedes 1 und die äussere Umfangsfläche einer zentralen Welle 3 mit drei axial verlaufenden, parallelen Führungsrillen 4, bzw. 4^f versehen. Die Führungsrillen 4' und Kugeln 5 stehen in Winkelberührung miteinander.

Fig. 6 und 7 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Führungsrillen an der

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inneren Umfangsfläche des Aussengliedes 1 weggelassen sind und stattdessen die Führungsrillen 4¹ in der zentralen Welle 3 tiefer gemacht sind, um die Drehmomentübertragung zwischen dem Verdrehglied und einer an die zentrale Welle angeschlossenen getriebenen Welle zu bewirken. Zusätzlich stehen die Führungsrillen 4' und Kugeln 5 in Winkelberührung zueinander.

In Fig. 8 ist ein Verdrehglied 6 am Umfang mit zwei Reihen von Löchern 8 versehen und zentrale Wellen V

sind in dem Mittelbereich des hohlen Teiles befestigt. Zwei Aussenglieder 1, deren innere Umfangsflächen mit Führungsrillen H parallel zu den zentralen Wellen 3 versehen sind, sind von den entgegengesetzten Enden eines Verdrehgliedes eingesetzt. In diesem Fall ist eines der äusseren Glieder mit einer Antriebswelle und das andere mit einer getriebenen Welle verbunden. Zusätzlich können die Führungsrillen in den zentralen Wellen oder in beiden»den äusseren Gliedern und den zentralen Wellen gebildet sein.

In Fig. 9 sind Verdrehglieder 6 von dei gegenüberliegenden Enden eines Aussengliedes 1 und zentraler Welle 3 eingesetzt und die Ausbildung der Führungsrillen ist die gleiche wie die in Fig. 8 gezeigte. Zusätzlich wird die Axialbewegung des Aussengliedes 1 und der zentralen Welle 3 durch Schnappringe 9 und 10 bewirkt.

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Fig. 10 zeigt auf die Kugel 5 wirkende Kräfte, wenn das Verdrehglied 6 des Gelenkes nach der ersten in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform mit einem Drehmoment belastet ist. Die Kugel 5 wird tangential zum Wälzkreis durch das Loch -8 in dem Verdrehglied 6 mit einer Kraft gepresst, welche ausgedrückt wird durch

F = (Drehmoment/3)/Wälzkreisradius. Wenn T^ in Komponenten aufgelöst wird, befindet sich eine Fa am Berührungspunkt zwischen der Kugel 5 und dem Aussenglied 1 und die andere Fp am Berührungspunkt zwischen der Kugel und der zentralen Welle 3, so dass Drehmoment übertragen wird. Fig. und 12 zeigen Kräfte, die auf eine Kugel wirken, wenn ein Drehmoment auf die zweite Ausführungsform (in Fig. 4 und 5 gezeigt), bzw. die dritte Ausführungsform (in Fig. 6 und 7 gezeigt) ausgeübt wurde. Die zweite Ausführungsform ist hinsichtlich der Berührungskraft zwischen dem Aussenglied und der Kugel die vorteilhafteste.

Das wichtigste Merkmal des vorliegenden Gelenkes liegt in dem Vorsehen von konstanter Geschwindigkeit. Dies wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 13 und IU beschrieben. Wenn in Fig. 1 das Verdrehglied 6 um einen Winkel θ in der Papierebene inbezug auf das Aussenglied verschoben wird, dann werden die Kugeln 5, wie in Fig. 13 gezeigt ist, längs der Führungsrille 4 von A nach A', bzw. B nach B^f bewegt. Bei

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O' ist der Schnittpunkt zwischen der Axe des winklig versetzten Verdrehgliedes 6 und der Mittelebene der Löcher bezeichnet. Da OB = O¹B¹, 00⁷ = | (see θ - 1) = e und OA = R see Φ = R + 2e. Wenn das Aussenglied mit einer Winkelgeschwindigkeit von Ct) gedreht wird, wird der Punkt 0' mit einer Winkelgeschwindigkeit von 3 &> um 0 gedreht. Fig. 14 ist ein Schnitt längs der Linie A' - B' der Fig. 13 und.zeigt die Umfangsgeschwindigkeiten der Punkte A¹ und 0'. Das momentane Bewegungszentrum des Verdrehungsgliedes 6 liegt im Punkt 0. Da 00⁷ = e und OA⁷ = R + 2e, 0"A^f = R. Daraus folgt, dass das Verdrehglied 6 sich um sein momentanes Bewegungszentrum 0" mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit (*> bewegt wie das Aussenglied 1. Die vorstehende Beschreibung ist nicht allgemein, aber das vorliegende Gelenk heilt infolge der Tatsache, dass das momentane Bewegungszentrum des Verdrehgliedes 6 von der Axe des Aussengliedes 1 abweicht, konstante Geschwindigkeit aufrecht.

Soweit beschrieben, weist die vorliegende Erfindung ein Aussenglied 1 mit einer zentralen Welle 3 auf, die im zentralen Bereich der hohlen Bohrung 2 desselben befestigt ist, um eine ringförmige Aushöhlung vorzuse hen, welches Aussenglied axial verlaufende parallele FÜhrungsrillen hat, die in einer oder beiden inneren und ,ausseren Umfangsflachen 4 und H¹ der ringförmigen Aushöhlung

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vorgesehen sind; ferner weist sie ein Verdrehglied 6, in dessen hohlen Teil 7 Löcher 8 gebohrt sind, und Kugeln 5 auf, die in die Führungsrillen 4, 4' und Löcher 8 eingesetzt sind, wobei die Anordnung so ist, dass Kraftübertragung zwischen dem Aussenglied 1 und dem Verdrehglied 6 durch die Kugeln 5 bewirkt wird. Daher ist es möglich, das Verdrehglied für Einstellung axial zu bewegen, oder die Axe inbezug auf das Aussenglied winklig zu verschieben. Da ferner die ringförmige Aushöhlung durch das Aussenglied und die zentrale Welle begrenzt ist, welche zu einem Stück miteinander verbunden sind, ist es nicht nötig, getrennt ein Halteglied und ein inneres Glied vorzusehen, so dass der Aufbau des Gelenkes vereinfacht werden kann. Sogar wenn ferner die Führungsrillen in einer der Innen- und Aussenflachen der ringförmigen Aushöhlung weggelassen sind, ist es möglich, Kraftübertragung zwischen dem Verdrehglied und dem Aussenglied zu bewirken. Als Folge wird die Herstellung und der Zusammenbau der Teile vereinfacht, was die Herstellungskosten des Gleichlaufdrehgelenkes herabsetzt.

Patentanwälte Dipl.-Ing. E. Eder

Dipl.-Ing. K. Schieschke

^München 13, Elisabethstraße 34

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Claims

AO

Patentanspx^ücne

1. Gleichlauf drehgelenk dadurch gekennzeichnet, daß es ein Außenglied mit einer zentralen welle aufweist, die in dem mittleren Bereich der hohlen Bohrung dieses Gliedes befestigt ist, um eine ringförmige Aushöhlung zu erhalten, welches Auiienglied drei axial verlaufende, parallele Jührungsrillen hat, die in einer oder beiden inneren und äußeren Umfangsflachen der ringförmigen Aushöhlung vorgesehen sind, daii in den hohlen Teil eines Verdrehgliedes drei Löcher gebohrt sind, unidaß Kugeln in die .Führungsrillen und Löcher eingesetzt sind, wobei die Anordnung so ist, daii die Kraftübertragung zwischen dem Außenglied und dem \Terdretiglied durcia die Kugeln bewirkt wird.

2.Gleichlaufdrehglenk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Yerdrehglied mit dem Stirnende einer Welle aus einem Stück gebildet iüt.

Gleichlauf drehgelenk nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnende einer Welle die zentrale Welle ist, und daß an diesem Wellenende ein Außenring befestigt ibt.

Gleichlauf di^eligelenk nach den Patentansprüchen 1-J?, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenglied mit dem Stirnende einer welle aus einem Stück gebildet i*;t

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und dais die zentrale Welle an dem tiohlen Teil des Außengliedes "befestigt ist.

. Gleicalaufdretigelenk nach, den Patentansprüchen 1-4-dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Kugeln in das Verdrehglied gebohrten Löcher und auch die in der zentralen Welle vorgesehenen Führungsrillen für die Kugeln in einer zur iC.e senkrechten Ebene gleiche Winkelabstände haben.

6* Gleichlaufdrehgelenk nach den Patentansprüchen 1-5 _? dadux'ch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform dei* in dem Außenglied oder zentralen Welle axial oder parallel vorgesehenen Führungsrillen für die Kugeln in einer Richtung senkrecht zur A^e gesehen, derart ist, daß die Führungsrille die Kugel an zwei Punkten berührt.

7. Gleichlaufdrehgelenk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Außenglieder aufweist, von denen jedet; eine im mittleren Bereich des hohlen Teiles desselben befestigte, zentrale Welle besitzt, um eine ringförmige Aushöhlung zu begrenzen, von welchen Außengliedern jedes drei axial verlaufende parallele Führungsrillen hat, die in einer oder beiden inneren und äußeren Umfangsflächen der ringförmigen Aushöhlung vorgesehen sind, daß ein am Umfang mit zwei Seihen von Löchern gebildetes Verdrehglied und Kugeln vorhanden sind, die in die Führungsrillen und Löcher eingesetzt sind, wobei die zwei Außenglieder von den gegenüberliegenden Enden des Verdrehgliedes eingepasi sind.

BAD ORfQfNAt - 3 -209852^0639

AX

8. Gleichlaufdrehglenk nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Verdrehglieder aufweist, von denen jedeε mit einer Welle verbunden ist und in jedes drei Löcher gebohrt sind,, daß eine zentrale Welle und ein Außenglied innerhalb und außerhalb der aneinanderliegenden Enden der Verdrehglieder liegen, und daß Kugeln in die Löcher der Verdrehglieder eingesetzt sind, wobei eine oder beide der inneren und äußeren Umfangsflachen der ringförmigen Aushöhlung, die durch das Außenglied und die zentrale Welle begrenzt ist, mit drei zur welle, in welche die Kugeln eingepasdc sind, parallelen Führung s rill en versehen sind.

Patentanwälte

Dipl.-Ina/E. Edcr Dipl.-Ing. fcftSchieschke 8 München 13/ffl^tbethstra8e

ORIOiNAL INSPECTED

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