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UNIVERSALGELENK Die Erfindung betrifft Maschinenelemente, genauer
aber ein Universalgelenk, das die Drehbewegung einer Antriebswelle auf die unter
einem Winkel zur letzteren angeordnete Abbriebswelle überträgt.
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Die Erfindung wird am erfolgreichsten fur Kardan gelenke bei Kraftwagen
und Traktoren Anwendung finden.
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Es sind Universalgelenke weitgehend bxkxnnt, die eine angetriebene
und eine treibende Kreuzgelenkgabel enthalten, von denen eine aede die :diametral
angeordneten Kreuzstückzapfen um einen bestimmten Winkel drehbar in bezug auf die
letzteren umfaßt.
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Dazu sind auf den Gabeln Lager, z.B. Nadellager, die
die
Kreuzstückenzapfen umfassen, befestigt.
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In den Kreusstücken sind zur Schmierung der Lager durcheiner gehende
ksialkaaäle vorhanden, die mit V senkrecht zu den letzteren verlaufenden Zentralbohrung
des Kreuzstückes in Verbindung stehen.
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Zum Entlüften der Lager und der Schmierkanäle in den Kreuzstüczapfen
sowie ZWIL Beseitigen des überflüssigen Schmierstoffes aus den Lagern und Schmierkanälen
sind bei den bekannten Kardangelenken Überströmventile benutzt, die in der Zentralbohrung
des Kreuzstücks angeordnet werden.
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Die Absperrelemente der bekannten Ventile sind als Kugeln oder Stäbe
mit verschieden gestalteten Köpfen, die durch eine Feder an den Sitz gepreßt werden,
ausgeführt.
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Nach dem Entlüften der Lager und der Schmierkanäle des Gelenkes und
dem Beseitigen des überflüssigen Schmierstoffes aus den letzteren sowie nach dem
Angleichen des Druckes im Inneren des Kreuzstückes an den Außendruck fällt das Absperrelement
des Ventils in den Sitz.
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Eine vollständige Dichtheit wird dabei jedoch infolge unvermeidbarer
Fehler bei Fertigung und beim Zusammenbau der Teile nicht erreicht, was die Lebensdauer
des Gelenkes verkurzt. Die bekannten Ventile bestehen aus einigen Teilen, die zur
Sicherung der Gelenkdichtheit eine hohe Bettiguagsgenauigkeit erfordern.
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Zur Befestigung der Ventile ist außerdem die Ausführung eines Gewindes
in der Kreuzstückbohrung und auf dem Ventilgehäuse
erforderlich.
Alles usammen vergrößert den Arbeitsaufwand für die Herstellung eines ganzen Kardangelenkes.
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Es sind auch Universalgelenke bekannt, bei denen als Überströmventil
ein in der Zentralbohrung des Ereusstücks angeordneter abgefederter Kolben in Form
eines zylindrischen Metallstabes dient, der die Auslauföffnungen der Schmierkanäle
in den Zapfen absperrt, dabei ist an der anderen Seite der Kreuzstück-Zentralbohrung
ein Schmiernippel.eingesetzt (siehe, z.B. USj-Fatent Nr.3353374, Klasse 64-17).
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Die Universalgelenke mit solchen Überströmventilen weisen jedoch
außer den oben erwätuiten auch noch den Mangel auf, daß das Vorhandensein von beweglichen
verschleißbaren Teilen (Kolben und andere Teile) die Lebensdauer der Gelenke wesentlich
verkuerzt Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwäbnten Mängel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Universalgelenk mit
solchem Überströmventil zu entwickeln, das eine vollständige Dichtheit des Gelenkes
gewährleistet und somit auch seine Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer sowie eine
einfache Bauart zwecks Verminderung des Arbeitsaufwandes für Fertigung und Zusammenbau
aufweist.
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Außerdem wurde eine visuelle (ohne Auseinandernehmen des Gelenkes)
Prüfung des Vorhandenseins von Schmierstoff in den Zapfenkanälen und Lagern vorgesehen.
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Diese Aufgabe wurde durch ein Universaigelenk mit Kreuzstück gelöst,
in dessen Zapfen zur Schmierung bestimmte
durchgehende lijalkanäle
vorhanden sind, die in Verbindung mit einet Kreuzstück vorgesehenen Zentralbohrung
stehen, in der ein Überströmventil angeordnet ist, das die Form eines zylindrischen
Stabes aufweist, der in dieser Bohrung gleichachsig angeordnet wird und die uslauföffnungen
der lijalkanäle in den Zapfen absperrt.
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Gemäß der Erfindung ist dieser Stab-aus einem elastischen ölbeständigen
Werkstoff gefertigt und in der Zentralbohrung mit t'bermaß angeordnet, das die Unbeweglichkeit
des Stabes in Asialrichtung gewährleistet.
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Eine solche Lösung ermöglicht es, die Dichtheit der Zapfenschmierkanäle
bei gleichzeitiger höchstmöglicher Vereinfachung der Bauart des Oberströmventils
zu gewährleisten.
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Dieser Stab kann aus einem beliebigen geeigneten elastischen Werkstoff,
aus ölbeständigem Gummi, Urethan oder aus Kunststoff gefertigt werden.
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Es ist zweckmäßig, daß der Stab einen durchgehenden Axialkanal aufweist,
der die Elastizität des Stabes in Querrichtung vergrößert.
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Die Ausführung des Überströventils in Gestalt einer Büchse ermöglicht
es, das Ventil erforderlichenfalls aus Werkstoffen mit geringer Elastizität als
die von Gummi, z.B.
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aus Nylon zu fertigen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausfühuungsbeispielen
und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig.1
Seitenansicht eines Kraftwagen-Universalgelenke 5 sit teilweisem Schnitt; Fig.2
Schnitt II-II der Fig.1; Fig.3 Schnitt III-III der Fig.2 (erste Ausführungsart -mit
Vollstab); Fig.4 Schnitt III-III der Fig.2 (zweite Ausführungsart -mit Biichse),
Das Universal- (Kardan3 gelenk eines Kraftwagens enthält zwei Gabeln 1 und 2 (Fig.1,
2), ein Kreuzstück 3 mit Zapfen 4 (Fig.3 und 4) und ein Nadellager 5.
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Eine jede Gabel 1 und 2 umfaßt durch gleichachsige Offnungen ihrer
Augen die diametral liegenden Zapfen 4 des Kreuzstückes 3 und ist um einen durch
die Konstruktion vorgesehenen Winkel drehbar auf autien Zapfen 4 angeordnet.
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Dazu ist in jeder Öffnung der Augen der Gabeln 1 und 2 durch einen
Sperring 6 das Gehäuse 7 des Nadellagers 5 befestigt, in dessen Innerem Nadeln 8
sitzen, die auf der Außenoberfläche des entsprechenden Zapfens 4 des Kreusstücks
3 und auf der Innenfläche des Gehäuses 7 wälzen.
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An der Innenseite ist das Gehäuse 7 des Lagers 5 durch eine Scheibe
7', die die Nadeln 8 gegen das Herausfallen einen schützt, gesperrt und danach durch
v bewehrten StopfbEchsen-Dichtungsring 9, der den inneren Hohlraum des Gehäuses
7 gegen Eindringen von Schmutz und Schmierstoffausfluß abdichtet.
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In jedem Zapfen 4 des Kreuzstückes 3 ist ein zur Schmierung bestimmter
durchgehender Axialkanal 10 vorhanden,
welcher mit einer senkrect
zum letzteren liegenden durchlaufenden Zentralbohrung 11 im Kreuz stück 3 in Verbindung
steht.
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In dieser Bohrung 11 ist ein Überströmventil 12 angeordnet, das die
Auslauföffnungen der Axialkanäle 10 in den Zapfen 4 absperrt.
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Das Ventil 12 stellt einen zylindrischen Stab aus ölbeständigem Gummi,
Urethan oder allnststoff dar, der in die glatte Bohrung 11 im Kreuz stück 3 mit
tJbermaß eingepreßt wird, so daß ein Wandern in axialer Richtung verhindert ist.
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In Fig .4 ist die zweite sführungsart des Ventils 12 als elastische
Büchse dargestellt, die aus einem weniger elastischem Werkstoff als Gummi, , z.B.
aus Nylon oder aus einem anderen Kunststoff gefertigt werden kann.
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Der. Betrieb des Überströmventils 12 verläuft in folgender Weise.
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Beim Zusammenbau des Universalgelenkes werden die Zapfen 4 des Kreuzstückes
3 (mit den auf ihnen vorbefestigten Stopfbüchsenringen 9) nacheinander in die entsprechenden
Öffnungen der Gabeln eingeführt, und danach wird auf jeden Zapfen 4 ein Lager aufgesetzt,
dessen innerer Hohlraum des Gehäuses 7 vollständig oder zum Teil mit Schmierstoff
gefüllt ist.
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Dabei werden LuSt und überflüssiger Schmierstoff aus dem Hohlraum
des Gehäuses 7 des Lagers 5 (nach der Berührung
des Gehäuses 7 mit
den Ringen 9) in den Äxialkanal 10 des Zapfens 4 am Kreuzstück 3 gedrückt.
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Mit dem Ansteigen des Druckwertes in diesem Kanal 10 wird die Oberfläche
des in die Zentralbohrung 11 des Ereuzstücks 3 eingepreßten Ventils 12 in Gestalt
eines Stabes (oder Büchse) verformt und wird an diesem Abschnitt (neben dem Auslauf
des Kanals 10 in die Zentralbohrung 11 des der abgedrängt.
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Kreuzstücks 3) von wand der Bohrung 11v. Durch den sich bildenden
Zwischenraum erfolgt die Entlüftung und der überflüssige Scbmierstoff wird nach
außen entfernt.
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Nachdem der Druckwert im inneren Hohlraum des Gehäuses 7 des Lagers
5 und im Kanal 10 Nes Zapfens 4 auf den Wert des Außenluftdrucks sinkt, nimmt der
Stab (oder die Büchse) des Ventils 12 infolge der Elastizität seines Werkstoffes
die ursprüngliche Form an und preßt sich dicht an die Wand der Zentralbohrung 11,
wodurch eine sichere Abdichtung der Axialkanäle in den Zapfen 4 des Kreuzstückes
3 gewährleittet wird.
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Das axiale Festhalten des elastischen Stabes (oder der Büchse) in
der Zentralbohrung 11 des Kreuzstückes 3 erfolgt durch Einpressen dessen Wsrkstoffes
in die Offnungen der Schmierkanäle 10 am Auslauf der letzteren in die Zentralbohrung
11.
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bewirken Beim Zusammenbau des Universalgelenkes V Luft- und Scbmierstoffdruck
an der Seite des einen der Schijerkanäle 10 in den Zapfen 4 ein zusätzliches Einpressen
des Stabwerkstoffes
des Ventils 12 in die Öffnungen der anderen
drei Schmierkanäle 10, wodurch das axiale Festhalten des Stabes 12 noch sicherer
wird.
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Das Absperren der Ausläufe der Schmierkanäle 10 durch das Ventil
12 gewährleistet außerdem die Isolierung dieser Kanäle 10 in den verschiedenen Zapfen
4 voneinander, wodurch d-ve zur Schmierung des Gelenkes erforderliche Schmierstoffmenge
vermindert sowie das Vorhandensein der Schmierung in einem jeden Lager 5 nach dem
Zusammenbau des UniversalgelenkeR einer Sichtpriifung unterzogen werden kann.
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Der Einsatz des erfindungsgemäßen Universalgelenkes mit einem Uberströmventil
in Form eines Stabes oder Büchse aus elastischea Werkstoff ermöglicht es, eine zum
Vergleich mit bekannten Ventilen vollständigere Entlüftung und Entfernen des überflüssigen
Schmierstoffes aus den Kanälen der Kreuzstückzapfen und aus den Lagern und folglich
eine bessere Dichtheit des Gelenks sowie die Verminderung des Arbeitsaufwandes beim
Herstellen und Zusammenbau des Gelenkes zu erreichen.