DE2333779B2 - Käfig in einem Gleichlauf-Universalgelenk - Google Patents

Description

mittleren Bereich des Käfigs (30) axial über- Nuten 26, die in seine teilkugelförmige Außenfläche

lappen. 30 28 eingearbeitet sind. Der Innenteil 20 ist zur

2. Käfig nach Anspruch ', dadurch gekenn- Schwenkbewegung in einem Käfig 30 gehalten, der zeichnet, daß der eine Stirnring (238) mit einem seinerseits in der Bohrung 18 des Außenteils 14 radial nach außen gerichteten Versteifungsflansch schwenkbar und verschieblich ist. Der Antrieb zwi-(239) versehen ist und beide Stirnringe an den sehen dem Außenteil 14 und dem Innenteil 20 wird Kanten der die Kugeln aufnehmenden Taschen 35 durch einen Kranz von Kugeln 32 bewirkt, die in den (144; 244) radial gerichtete Lappen (145; 245; Nuten 16 und 26 laufen, wobei diese Kugeln durch 247) aufweisen. den Käfig 30 in einer Ebene gehalten werden. Ein

Sprengring 34 verhindert eine Trennung zwischen

dem Käfig 30 und dem Außenteil 14 und ein Gummi-

Bei einem den Ausgangspunkt der Erfindung bil- 4° stülp 36 dichtet die Öffnung zwischen dem Außenteil

denden Käfig nach dem Gattungsbegriff des Patent- 14 und der Welle 22 ab.

anspruchs 1 (IJSA.-Patentschrift 3 362 193) sind die Die Gleichlaufeigenschaft zwischen dem Innenteil

äußere teilkugelförmige Steuerfläche und die innere 20 und dem Außenteil 14 wird dadurch ermöglicht,

teilkugelförmige Steuerfläche in Achsrichtung neben- daß die Kugeln 32 bei allen Winkelstellungen des

einander angeordnet. Die sich hieraus ergebende 45 Universalgelenks in die homokinetische Ebene be-

Baulänge des Käfigs bestimmt den Materialaufwand wegt werden, die senkrecht zu der den Achsen des

und damit die Herstellungskosten. Bei Einsatz des Innenteils und Außenteils gemeinsamen Ebene liegt

Käfigs in ein Gleichlaufuniversalgelenk mit axialer und den Winkel zwischen den Achsen des Außen- Längung ergilbt sich der Nachteil, daß die Baulänge teils und des Innenteils halbiert. Die Kugeln können

des Käfigs die: mögliche Längenänderung beschränkt. 5« in die homokinetische Ebene bewegt und in dieser

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen festgehalten werden, indem der Käfig in bestimmter Käfig der eingangs erwähnten Art so auszubilden, Zuordnung zum Innenteil und zum Außenteil ange-

daß seine axiale Länge verringert wird. ordnet wird, wobei achsparallele Nuten zur Auf-

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen nähme der Kugeln möglich sind,

des Patentanspruchs I angeführten Merkmale gelöst. 55 In F i g. 1 ist der Käfig 30 bei einem Teleskop-

Die erfindiingsgemäße Lösung gestattet die Her- Gleichlaufuniversalgclenk verwendet. Jedoch kann

stellung durch Prcßverformung unter geringstmög- der Käfig auch für Universalgelenke mit festem Mit-

lichem Matefialabtrag. Ferner ergeben sich geringe telpunkt verwendet werden, wobei geringe bauliche

Berührungsflächen und damit geringe Reibungswärme Abwandlungen vorzunehmen sind, die sich daraus

im Betrieb. ^6o ergeben, daß der einzige Unterschied zwischen den

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Er- beiden Arten von Universalgelenken darin besteht,

findung ergibt sich aus dem Unteranspruch. daß die Abstützfläche in dem hohlen Außenteil bei

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispicle der einen Bauart eine konkave teilkugelförmige

von Gleichlaiiifuniversalgelenken nach der Erfindung Pfanne ist, in der der Käfig schwenkbar ist, während

dargestellt. In den Zeichnungen zeigt 65 beil der anderen Bauart hierfür eine zylindrische

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein TeIe- Fläche vorgesehen ist, in der der Käfig außer der

skop-GleichlaUfuniversalgelenk mit einer ersten Aus- Schwenkbewegung auch eine Verschiebung ausfüh-

führungsform eines Käfigs nach der Erfindung, ren kann.

Der in Fig. I der Zeichnung dargestellte Käfig30 10 wird nicht dadurch behindert, daß die äußeren ist durch Preßverformung aus einem Rohrrohling teilkugelförmigen Steuerflächen 42 ς nur an drei und gleichmäßiger Wandstärke hergestellt. Die Herstel- nicht an allen Quersfreben vorgesehen sind. Überdies lung sowie die hierzu notwendigen Preßformen sind tritt dadurch weniger Reibungswärme während des nicht näher beschrieben, da hierfür mehrere Verfah- 5 Betriebs beim Schwenken und Drehen des Universalren zur Verfügung stehen, die von dem Fachmann gelenks auf. Der Zweck der kegeistumpfiörniigen ohne weiteres ermittelt werden können, wenn er die Flächen 62 ist die Begrenzung der Winkellage des nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispie- Universalgelenks auf einen Höchstwert. In Fällen, in Jen zur Verfügung hat. denen dies nicht erwünscht ist, könnea die teilkugel-

Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, besteht der Käfig 30 ίο förmigen Steuerflächen42c über die Tangente60 aus Stirnringen 38 und 40, zwischen denen Quer- hinaus bis an die Außenseite des Stimrings 3S verstreben 42 vorgesehen sind, wobei in den Käfig längert werden. Im Falle von Universalgelenken mit Taschen 44 zur Aufnahme der Kugeln 32 gebildet festem Mittelpunkt müßten die Kegelstumpfflächen sind. Die Breite der Taschen 44 zwischen ihren glat- 62 so abgeändert werden, daß sie das Schwenken ten Kanten 46 ist so gewählt, daß die Taschen 44 15 des Käfigs in der teükugelfönnigen Pfanne nicht die Kugeln 32 axial zentriert innerhalb der gegebenen behindern.

Herstellungstoleranzen halten. Die Taschen 44 sind Ein axialer Schnitt durch eine der Querstreben 42 b jedoch in Umfangsrichtung etwas erweitert, da eine des anderen Satzes ist m den unteren Hälften der gering? Relativbewegung in Umfangsrichtung zwi- Fig. 3 und 4 gezeigt. ΤΙλ Querstrebe42b hat eine sehen den Kugeln 32 und dem Käfip 30 eintritt, wenn ao innere teükugelförmige Steuerfläche 42 d um den das Universalgelenk 12 geschwenkt und gedreht Mittelpunkt 54. Die innere teilkugelförmige Steuerwird. Die Ebene, die senkrecht zur Längsachse 48 fläche 42 d geht in eine gleiche teilkugelförmige des Käßgs liegt, geht durch die Mitte der Breite der Fläche im Bereich 64 des Stirnrings 38 über, der zur Taschen 44 zwischen den geraden Kanten 46 und Querstrebe 42 b ausgerichtet liegt Die teilkugelförkann als Mittelebene 50 des Käfigs bezeichnet wer- 25 mige Steuerfläche 42 d erstreckt sich über die Mittelden. Der Schnittpunkt der Mittelebene 50 mit der ebene 50 hinaus bis zu einer Zwischenkants 66, hinter Längsachse 48 des Käfigs ist der Mittelpunkt 52 des der die Querstrebe 42 b mit dem Stirnring 40 verbun-Käfigs. den ist. Die Querstreben 42 b des zweiten Satzes

Wie bei den bekannten Käfigen muß der Käfig am haben gleiche Gestalt, so daß sie teükugelförmige

Außenteil 14 um einen Mittelpunkt 56 schwenken, 30 Steuerflächen 42 d um den gemeinsamen Mittelpunkt

der in der Längsachse 48 des Käfigs liegt und vom 54 aufweisen. Der Radius der inneren teilkugelförmi-

Mittelpunkt 52 des Käfigs Abstand hat. In gleicher gen Steuerflächen 42 d entspricht dem der teilkugel-

Weise muß er auch am Innenteil 20 abgestützt um förmigen Außenfläche 28 des Innenteils 20, so daß

einen Mittelpunkt 54 schwenken, der ebenfalls in der der Innenteil 20 in dem Käfig 30 gehalten ist, der

Längsachse des Käfigs liegt und auf der anderen 35 seinerseits schwenkbar zum Innenteil 20 ist. Die

Seite des Mittelpunkts 52 im gleichen Abstand wie Schwenkbewegung wird durch die aaiere Ausbildung

der Mittelpunkt 56 liegt. der Querstreben 42 α nicht behindert. Die Preßver-

Der Käfig ermöglicht das Einhalten dieser Bedir»- formung des Käfigs 30 in zwei unterschiedliche Forgungen bei einfacher Herstellungsmöglichkeit aus men in axialer Richtung gesehen, von denen in der einem Rohrrohling durch Preßverformung, wobei die 40 einen der erste Satz von drei Gacrstreben und in der Herstellung so geführt ist, daß nur eine Dreipunkt- anderen der andere Satz von drei Querstreben liegt, berührung erfolgt, die zur radialen Festlegung eines ergibt in einfacher Weise einen Käfig mit zueinander Körpen zu einem anderen ausreicht. Eine notwendige versetzten Steuerflächen. Da die inneren und äußeren Voraussetzung für die Durchführung dieser Maß- teilkugelförmigen Steuerflächen an verschiedenen nähme ist, daß der Käfig mindestens sechs Quer- 45 Querstreben gebildet sind, können diese in axialer streben aufweisen muß. Diese sechs Querstreben 42 Richtung, überlappend im mittleren Bereich des bestehen aus zwei Sätzen, die abwechselnd mit Käfigs, angeordnet werden, wodurch sich eine kürzere gleichem Abstand in Umfangsrichtung voneinander Länge des Käfigs ergibt, der im Falle eines Teleskopangeordnet sind. Ein axialer Schnitt durch eine Gleichlaufuniversalgelenks die mögliche Axial-Querstrebe 42 α des einen Satzes ist in den obcen 50 längung des Universalgelenks vergrößert. Ferner erHälften der Fig. 1 und 4 dargestellt. Die Außen- gibt sich eine geringere Verformung des Materials fläche der Querstrebe 42 α hat eine teükugelförmige gegenüber einem Käfig, bei dem alle Querstreben Steuerfläche 42 c um den Mittelpunkt 56. Die äußere gleich ausgebildet werden und die äußeren und inneteilkugelförmige Steuerfläche 42 c geht in eine ent- ren teilkugelfönnigen Steuerflächen in axialer Richsprechende teilkugelförmige Fläche in einem Bereich 55 tung nebeneinander angeordnet sein müßten.
58 des Stirnrings 40 über, die ausgerichtet zur Quer- Der Käfig 30 hat eine im wesentlichen gleichstrebe42ü liegt. Die äußere teükugelförmige Steuer- förmige Dicke von etwa 4,2 mm, wobei die inneren fläche 42 c erstreckt sich Über die Mittelebene 50 des und äußeren teilkugelförmigen Steuerflächen durch Käfigs hinaus und geht glatt in eine Kegelstumpf' Preßverformung aus einem Zylinder gleichmäßiger fläche 62 im Bereich einer Tangente 60 über. 60 Dicke herstellbar sind, ohne daß eine Dickenände-. Die drei Querstreben 42 a dieses ersten Satzes sind rung irgend eines Teils in stärkerem Ausmaße erfor* in gleicher Weise ausgebildet und weisen äußere derlich ist, Eine geringe Entfernung van Material Steuerflächen urAden Mittelpunkt 56 auf. Der.Radius kann zur Endbearbeitung erforderlich sein, jedoch der äußeren tetikugclförmigen Steuerflächen ent- ist dies unbeachtlich gegenüber den bitkannten Käfispricht dem Radius der Bohrung 18 des Außenteils 63 gen, bei denen große Mengen von Material abzutra-14, so daß der i»afig 30 in der Bohrung 18 um den gen sind, wie dies eingangs bereits erwähnt Wurde.
Mitteipunkt.56 in der Käfigachse 48 schwenken In den F i g. 5 und 6 ist eine zweite Ausführung»· kann. Die Schwenk- und Cleitbewegung des Käfigs form des Käfigs dargestellt. Dieser Käfie 130 und »lie

zugeordneten Teile des Gleichlaufuniversalgelenks 242 b miteinander verbunden sind. Der Stirnring 23i sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungs- weist an seinem Außenrand einen Verstärkungsform. Auch der Käfig 130 wird aus einem Rohrroh- flansch 239 auf und ferner sechs nach außen gerichling durch Preßverformung hergestellt, ist jedoch tcte Lappen 245 an der Innenseite neben den Tascher wesentlich dünner, da seine Dicke im wesentlichen 5 244 für die Kugeln. Der Stirnring 240 hat sechs einnur 1,47 mm beträgt. wärts gerichtete Lappen 247. Die Lappen 245 und

Der Käfig 130 ist im wesentlichen ringförmig und 247 bestimmen die Breite der Taschen 244 für die hat Stirnringe 138 und 140, die durch zwei Sätze von Kugeln. Die Mittelebene 250 halbiert die Taschen je drei Querstreben 142 α bzw. 142 b miteinander ver- 244 und schneidet die Längsachse 248 des Käfigs bunden sind, wobei Taschen 144 für die Kugeln ge- i° 230 in dessen Mittelpunkt 252.
bildet werden. An jedem Stirnring sind einwärts In F i g. 8 ist zu erkennen, daß die Querstege 242 a abgebogene Lappen 145 gebildet, die die Breite und 242 ft radial einwärts gerichtete Einpressungen jeder Tasche 144 bestimmen. Die Taschen 144 wer- aufweisen. Die Einpressung in den Querstegen 242 α den durch eine Mittelebene 150 halbiert, die senk- befindet sich auf der linken Seite der Mittelebene 250 recht zur Längsachse 148 des Käfigs liegt und diesen »5 und die Querstege 242 α weisen äußere teilkugclim Mittelpunkt 152 des Käfigs schneidet. Der Käfig förmige Steuerflächen 242 c um den Mittelpunkt 256 130 hat drei über den Umfang gleichmäßig verteilte auf, der rechts vom Mittelpunkt 252 des Käfigs in H-förmige Bereiche, die die Bereiche 158 und 159 der Längsachse 248 des Käfigs liegt. Die äußeren der Stirnringe 138 bzw. 140 und die Querstreben Steuerflächen 242 c gehen in entsprechende Flächen 142 a umfassen. Der axiale Schnitt durch eine Quer- ao an dem Stirnring 240 über. Die Einpressung in den strebe 142α ist in der oberen Hälfte von Fig. 6 dar- Querstegen 242ft liegt auf der rechten Seite der gestellt. Eine äußere teilkugelförmige Steuerfläche Mittelebene 250 und die Querstege 242 b haben in-142 c erstreckt sich von der rechten Seite des Käfigs nere teilkugelförmige Steuerflächen 242 d um den 130 über den Bereich 159 und die Querstrebe 142« Mitte-'C'unkt 254, der auf der linken Seite des Mitteibis über die Mittelebene 150 hinaus zur Tangente as punkts 252 des Käfigs in dessen Längsachse 248 liegt. 160, wo sich eine kegelstumpfförmige Fläche 162 Die inneren teilkugelförmigen Steuerflächen 242 d glatt anschließt, die bis zum linken Ende der Quer- gehen in entsprechende teükugelförmige Flächen strebe 142 a über den Bereich 158 verläuft. Die drei des Stirnrings 238 über. Der Abstand der Mittel-H-förmigen Bereiche sind untereinander gleich, so punkte 254 und 256 von dem Mittelpunkt des daß drei äußere teilkugelförmige Steuerflächen 142 c 3° Käfigs ist gleich groß. Das gemeinsame Merkmal aller um den gemeinsamen Mittelpunkt 156 gebildet sind, Ausführungsformen, nämlich die Verringerung der der auf der Längsachse 148 des Käfigs mit Abstand Länge des Käfigs infolge Überlappung der Steuervom Käfigmittelpunkt 152 liegt. Die kegelstumpf- flächen, wird bei dem Käfig 230 durch die Einpresförmige Fläche 162 begrenzt den Schwenkwinkel des sungen in den Querstreben erzielt. Der mittlere Be-Universalgelenks. 35 reich des Käfigs zwischen den Einpressungen an den

Der Käfig 130 hat ferner drei über den Umfang Querstreben 242 α und 242 b enthält Teile sowohl

verteilte I-förmige Bereiche, die zwischen den der drei äußeren teilkugelförmigen Steuerflächen

H-förmigen Bereichen liegen und radial einwärts ver- 242 c als auch der drei inneren teilkugelförmigen

formt sind. Diese I-förmigen Bereiche enthalten die Steuerflächen 242 d, wodurch die axiale Überlappung

Querstreben 142 ft und die Bereiche 164 und 165 der 4° erzielt und damit die Verringerung der Käfiglänge

Stirnringe 138 bzw. 140. Die Bereiche 164 und 165 gegenüber einer Anordnung mit nebeneinanderlie-

verbinden die Bereiche 158 bzw. 159 durch Abwink- genden inneren und äußeren Steuerflächen erreicht

lungen an den Kanten der Taschen 144 für die ist.
Kugeln nahe den Querstreben 142 b. Eine Begrenzung des Schwenkwinkels des Uni-

Ein axialer Schnitt durch eine Querstrebe 142 b 45 versalgelenks wird durch die Ausbildung des Verist in der unteren Hälfte der F i g. 6 dargestellt. Die Stärkungsflansches 239 ermöglicht.
Querstrebe 142 ft hat eine Zvvischenkante 166 auf der In den F i g. 9 und 10 ist eine vierte Ausführungsrechten Seite der Mittelebene 150. Eine innere teil- form eines Käfigs 330 einer schwereren Bauart darkugelförmige Steuerfläche 142 d befindet sich in dem gestellt, die aus einem Rohrrohling einer Wandstärke Bereich 164 des Stirnrings und dem größeren Teil 5<> von im wesentlichen 4,2 mm hergestellt ist Der der Querstrebe 142 b und erstreckt sich von der Käfig 330 hat einen fan wesentlichen gleichmäßigen linken Seite des Käfigs bis zur Zwischenkante 166. Stirnring 340 mit sechs eingeschlagenen Vertiefungen Die drei I-förmigen Bereiche sind untereinander 347 an den Kanten der zugeordneten Taschen 344 gleich und bilden drei innere teilkugelförmige Steuer- für die Kugeln, um deren Lauf besser zu steuern, flächen 142 d um einen gemeinsamen Mittelpunkt 55 Die äußere teilkugelförmige Fläche des Stirnrings 154, der in der Längsachse 148 des Käfigs auf der 340 geht in die äußere teilkugelförmige Fläche 342 c anderen Seite des Käfigmietelpunkts 152 liegt. Die an den drei Querstreben 342 a Ober, von denen eine Mittelpunkte 154 und 156 haben hierbei gleichen im oberen Teil der Fig. 10 dargestellt ist Der Abstand vom Käfigmittelpunkt 152. Stirnring 338 ist im wesentlichen ebenfalls gleich-

In den F i g. 7 und f? ist eine weitere Ausführungs- 6o förmig ausgebildet mit Ausnahme von drei geringform eines Käfigs 230 dargestellt, der ebenfalls eine fügig eingepreßten Bereichen 364, die za den Quergeringe Wandstärke aufweist und durch Preßverfor- streben 342 b ausgerichtet liegen. Die Querstreben mung aus einem Rohrrohling hergestellt wird. Die 342 ft haben Abwinklungen 366 rechts der Mittel-Dicke des Käfigs beträgt etwa 1,47 mm, entsprechend ebene 350 des Käfigs, wie dies fan unteren Teil der der Anfangsdicke des Rohlings. 65 Fig. 10 dargestellt ist Innere teilkugelförmigi:

Der Käfig 230 besteht aras Stirnringen 238 und Steuerflächen 342 rf an den Querstegen 342 & er-

240, die gleichförmige Ringräume aufweisen, und die strecken sich von den Abwinklungen 366 zum Stirn-

durch zwei Sätze von je drei Querstegen 242 α und ring 338, wo sie in entsprechende teilkugelförmigi:

Flächen an den eingepreßten Bereichen 364 übergehen. Die inneren und äußeren teilkugelförmigen Steuerflächen 342 c und 342 d haben Mittelpunkte 356 bzw. 354, die in der Längsachse 348 des Käfigs irj& gleichem Abstand beiderseits des Mittelpunkts 352 des Käfigs liegen. Der größere Teil, das heißt, die nicht verformten Teile des Stirnrings 338, kann mit einer den Schwenkwinkel des Universalgelenks

begrenzenden kegelstumpfförmigen Fläche 362 versehen sein, die auch auf einem kleinen Teil der Querstrebe 342 α hinter der Tangente 360 gebildet ist. Wie bei den anderen Ausführungsformen liegt die Tangente 360 der äußeren teilkugelförmigen Steuerflächen 342 c in Abstand von der Mittelebene 350, so daß sich die teilkugelförmigen Steuerflächen 342 c und 342 d in axialer Richtung überlappen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Fig.2 einen Querschnitt nach der linie 2-2 in Patentansprüche; Fig. 1, in Richtung der Pfeile gesehen, . Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 in

1. Käfig in einem Gleichlaufuniversalgelenk F i g. 2, in Richtung der Pfeile gesehen,

zum Halten der das Drehmoment übertragenden 5 Fig. 4 einen axialen Längsschnitt durch den in

Kugeln in einer homokinetischen Ebene, be- F i g. 1 verwendeten Käfig,

stehend aus zwei Stirnringen, die durch minde- Fig. 5 eine Stirnsnsicht einer zweite« Ausfuhstens sechs Querstege im wesentlichen gleicher rungsfonn eines Käfigs nach der Erfindung, Dicke miteinander verbunden sind, mindestens Fig.6 einen axialen Längsschnitt nach der Linie sechs die Kugeln aufnehmenden Taschen, durch i° 6-6 in F i g. 5, in Richtung der Pfeile gesehen, deren Mitte eine zur Längsachse des Käfigs senk- F i g. 7 eine Stirnawsicht einer dritten Austührungsrecht stehende Mittelebene geht, deren Schnitt- form eines Käfigs nach der Erfindung, punkt mit der Längsachse den Mittelpunkt des Fig. 8 einen axialen Längsschnitt nach der Linie Käfigs bildet, sowie einer äußeren teOkugelförmi- 8-8 in F i g. 7, in Richtung der Pfcfle gesehen, gen Steuerfläche und einer inneren teflkugelförmi- 15 F i g. 9 eine Stimansicht einer vierten Ausführungsgen Steuerfläche, deren Mittelpunkte auf der form eines Käfigs nach der Erfindung anJ Längsachse des Käfigs und je auf einer Seite des Fig. 10 einen axialen Längsschnitt nach der Linie Mittelpunkt des Käfigs mit gleichem Abstand 10-10 in Fig. 9, in Richtung der Pfeile gesehen, von diesem liegen, dadurchgekennzeich- Ein in den Fig. 1 und 2 dargestelltes Gleichlaufn e t, daß die äußeren teilkugelförmigen Steuer- 20 universalgelenk 12 hat einen hohlen Außenteil 14 mit flächen (42 c) an mindestens drei Querstegen sechs im gleichen Abstand über den Umfang verteil-(42 a) gebildet sind und sich von dem einen ten achsparallelen Nuten 16, die eine zylindrische Endring (HO) über die Mittelebene (50) hinaus er- Bohrung 18 anschneiden. Innerhalb des hohlen strecken und daß die inneren teilkugelförmigen Außenteils 14 liegt ein Innenteil 20, der über eine Steuerflächen (42 d) an mindestens drei anderen =5 Kerbverzahnung mit dem Ende einer Welle 22 ver-Querstegea (42 b) gebildet sind und sich von dem bunden und in seiner Lage durch einen Sprengring 24 anderen Endring (38) über die Mittelebene hin- festgehalten ist.

aus erstrecken, so daß sich die Steuerflächen im Der Innenteil 20 hat ebenfalls sechs achsparallcle