DE2419236A1

DE2419236A1 - Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE2419236A1
Application number: DE2419236A
Authority: DE
Inventors: Alexander M Dipl Ing Zink
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1975-05-07

Description

Gleichlaufgelenk Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk, insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, bei welchem die Drehmomentübertragung mittels Kugeln erfolgt, welche jeweils in Bahnen eines Gelenkaußenkörpers und eines Gelenkinnenkörpers angeordnet sind.
Bei nach US-PS 1 522 351 sowie nach DT-PS 1 229 343 gestalteten Gleichlaufgelenken stehen zur Drehmomentübertragung in einer Dr ehrichtung lediglich zwei oder drei Kugeln zur Verfügung. Durch die geringe Anzahl von Kugeln können diese Gleichlaufgelenke nur geringe Drehmomente übertragen. Da die Kugeln zu dem zwischen auf Biegung beanspruchten Armen angeordnet sind, ergibt sich mit der notwendigerweise massiven Gestaltung der Arme für diese Gleichlaufgelenke neben einem erheblichen Gewicht auch ein großes Bauvolumen. Außerdem sind diese Gelenke in der Herstellung ziemlich teuer.
Bei Gleichlaufgelenken der Bauart nach den amerikanischen Patentschriften 2 046 584 sowie 2 322 570 und der deutschen Patentschrift 1 232 411 wirken auf den Gelenkaußenkörper erhebliche Sprengkräfte in radialer Richtung, so daß derartige Gleichlaufgelenke im Dauerbetrieb nur geringe Drehmomente übertragen können. Von weiterem Nachteil sind der kleine Beugewinkel sowie der geringe Verschiebeweg.
Bei diesen Gleichlaufgelenken ist der Gleitanteil der Kugelbewegung gegenüber deren Rollanteil relativ groß. Aus Montagegründen des eigentlichen Gelenkes (Einführung des Gelenkinnenkörpers in den Käfig) können diese Gelenke einseitig nur über eine Keilwellenverbindung angeschlossen werden; diese Verbindung ist kostspielig und führt häufig zum Ausfall der Gelenkwellen durch ausgeschlagenes Zahnprofil.
Gleichlaufgelenke mit Übertragungskörper, welche auf Sternarmen drehbar angeordnet und mit achsparallelen Führungsbahnen im anderen Gelenkkörper gleitend in Verbindung stehen, insbesondere nach Offenlegungsschrift 2 235 115 haben folgende Nachteile: Es liegt eine dauernde umlaufende Exzentrizität vor; durch die Gleitbewegung der Übertragungskörper in den Führungsbahnen ist der Gelenkinnenkörper gegenüber dem Gelenkaußenkörper schwer zu verschieben; sie sind nur gering belastbar und weisen zudem ein Verdrehspiel auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufgelenk ohne die vorerwähnten Nachteile zu schaffen oder doch wenigstens die Nachteile wesentlich zu verringern.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gelenkaußenkörper an der Innenseite Ausnehmungen mit zueinander parallelen Bahnen für in Umfangsrichtung des Gelenkes angeordneten Kugeln aufweist, wobei bei geradlinig verlaufenden Ausnehmungen deren Achsen (12) windschief zur Gelenkachse angeordnet sind, während bei gekrümmt gestalteten Ausnehmungen die deren Achsen zugeordneten Tangenten windschief zur Gelenkachse verlaufen, wobei ferner der Gelenkinnenkörper, in die Ausnehmungen zwischen die jeweiligen Kugeln ragende Nocken aufweist, deren jeweils beidseitigen Flanken als Bahnen ausgebildet sind, ferner die sich kreuzenden Achsen der Ausnehmungen bzw.
der Nocken zu der für sämtliche Kugeln gemeinsamen Ebene spiegelbildlich verlaufen, wobei sämtliche Kugeln in an sich bekannter Weise mittels eines Käfigs gehalten sind.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist einmal in dem in Umfangsrichtung geschlossenen Gelenkaußenkörper, zum anderen in den im wesentlichen in radialer Richtung die Kugeln umfassenden Bahnen zu sehen, womit derartige Gelenke bei kleinem Bauvolumen hohe Drehmomente übertragen können. Die Herstellungskosten dieser A Gleichlaufgelenke lassen sich bei symmetrischer Anordnung der usnehmungen dadurch erheblich senken, daß die Ausnehmungen einschließlich ihrer Bahnen für die Kugeln in einem Arbeitsgang hergestellt werden können.
In Ausgestaltung der Erfindung wird weiter eine mehrteilige Ausbildung des Gelenkaußen- und/oder Gelenkinnenkörpers vorgeschlagen, so daß von zueinander parallelen Bahnen des Gelenkaußen- und/oder Gelenkinnenkörpers, jede in einem in Umfangsrichtung zum nächsten auf Abstand angeordneten Tragkörper aus festem Material angeordnet ist, wobei jeder Tragkörper unter Zwischenlage einer elastomeren Schicht am Gelenkaußenkörper und/oder Gelenkinnenkörper abgestützt ist.
Mittels der Zwischenschicht lassen sich in vorteilhafter Weise Herstellungenauigkeiten ausgleichen, zum anderen ist mit der Zwischenschicht eine gewisse Stoß- und Schalldämmung zu erreichen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand der in den Zeichnungen dar gestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Es zeigt die Fig. 1 ein Gleichlaufgelenk mit gerader Anzahl Ausnehmungen, mit geradlinigen Bahnen Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Lini II-II der Fig. 1 Fig. 3 stellt einen Schnitt gemäß der LinieIII-III der F;g. 1 dar.
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 5 ein Gleichlaufgelenk mit in elastisch abgestützten Tragkörpern angeordneten Bahnen, Fig. 6 einen Abschnitt eines Gleichlaufgelenkes mit einer großen Anzahl Kugeln.
Der Fig. 1 nach hat das Gleichlaufgelenk einen Gelenkaußenkörper 1, welcher auf seiner Innenseite Ausnehmungen 8 aufweist, welche je zwei Bahnen 9, 9a zur Aufnahme von in Umfangsrichtung des Gelenkes angeordneten Kugeln 4 aufweisen. Zur Kraftübertragung, wobei je Drehrichtung die Hälfte der Kugelanzahl in Anspruch genommen werden, greifen Nocken 10 des Gelenkinnenkörpers 2 jeweils zwischen zwei Kugeln 4 in Ausnehmungen 8 ein. Die Kugeln 4 werden von den Bahnen 9, 9a des Außenkörpers und den Bahnen lla, des Innenkörpers seitlich umfaßt. Ein Käfig 3 verhindert das Herausfallen der Kugeln aus der Symmetrie-Ebene des Gelenkes, wo sie von den Kugelbahnen geführt werden.
Die Funktionsfähigkeit sowie die Gleichlaufeigenschaften bei vorliegenden Beugewinkel sowie axialer Verschiebung der Gelenke sind durch die zur Kugelebene spiegelbildlichen Achsen 12, 13 der Ausnehmungen 8 bzw. der Nocken 10 gewährleistet. Das Gelenk nach Fig. 1 ist so ausgelegt, daß beim Fluchten der beiden Gelenkkörperachsen die von den sich (in der Symmetrieebene 26) kreuzenden Achsen 12, 13 der Ausnehmungen 8 und der Nocken 10 gebildeten Ebenen 7 parallel zur Gelenkachse verlaufen. Die zwei in einer Ausnehmung 8 angeordneten Kugeln 4 werden zwischen den Bahnen 9, 9a und lla, 11 von den Fenstern 14 des Käfigs 3 gehalten, Fig. 2.
Um die Beugung des Gelenkes zu ermöglichen, weist der Käfig 3 mit Abschnitten 17 der Ausnehmungen 8 zusammenwirkende Außenkugelflächen 16 auf, welche zur Verhinderung eines Radialspiels des Käfigs 3 direkt mit den Abschnitten 17 in Beriihrung stehen, Fig. 3.
Ferner zeigt Fig. 3 eine axiale Wegbegrenzung des Gelenkes durch Anschlag der Kugelflächen 16 an Innenkugelflächen 18 der Gelenkkappen 19.
Weiter ist aus Fig. 3 eine Anschlußmöglichkeit eines Gleichlaufgelenkes zu ersehen, dessen Innenkörper 2 mit einer tSbertragungswelle 21 verschweißt ist und dessen Gelenkaußenkörper 1 an einer Rohrwelle 22 angeschweißt ist. Zur Abdichtung des Gelenkes nach außen dient ein Gummibalg 20.
Zur einfacheren Gestaltung des Käfigs 3' (z. B. aus Vierkantrohr) kann, wie in Fig. 4 dargestellt, die Umfassung der Kugeln 4 durch die Bahnen 9', 9á und 11', 11'a gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 1 reduziert werden. Zur-zusätzlichen Kostensenkung dieses Gelenkes wurden hier die Ausnehmungen 8' (bzw. entsprechend die Nocken 10) an der Innenseite des Gelenkaußenkörpers 1' so angeordnet, daß jeweils Ausnehmungen 8a, 8b (bzw. Nocken 10a, 10b) einander gegenüberliegen, welche in einem Räumvorgang gefertigt werden können. Für das Räumen der anderen zwei Ausnehmungen 8a, 8bbz w. der Nocken 10a, lOb genügt eine Drehung des Teiles um 900 in der gleichen Aufnahmeebene.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Gelenkaußenkörper la mehrteilig ausgebildet ist, wobei jeweils zwei Bahnen 9b, 9c für die Kugeln 4 in einem Tragkörper 23 angeordnet sind. Jeder Tragkörper 23 steht mit der Innenseite einer Ummantelungldes Gelenkaußenkörpers la über eine elastomere Schicht 24 in Verbindung.
Da die elastomeren Schichten 24 die Herstelltoleranzen ausgleichen und alle Tragkörper 23 untereinander gleich sind, werden die Her stellt kosten dieser Ausführung sehr niedrig gehalten. Die Tragteile 23 können auch als Blechstanzteile ausgebildet sein. Mittels der elastomeren Schicht 24 ist zudem eine mehr oder weniger große Stoß- und Schalldämmung erzielbar.
Zur Übertragung höherer Drehmomente, z. B. für Kupplungen von Walzwerken, kann die Kugelanzahl, wie Fig. 6 zeigt, entsprechend groß gewählt werden. Um die Herstellkosten niedrig zu halten, sind die Nocken 10''' am Umfang des Innenkörpers 2 zueinander parallel angeordnet (ähnlich Zahnräder). Die gleiche Anordnung gilt für die Ausnehmungen 8''' im Gelenkaußenkörper 1"'unter Beachtung der sich kreuzenden Achsen 12, 13 der Ausnehmungen 8 bzw. der Nocken 10, so daß die Nocken 25 zwischen den Ausnehmungen 8''' zu den Nocken 10''' schräg stehen. Der Käfig 3m des Ausführungsbeispieles nach Fig. 6 kann aus mehreren Teilen zusammengebaut sein. Die Führung des Käfigs 3''' kann auch außerhalb des Gelenkes erfolgen.
Im Rahmen dieser Erfindung ist es selbstverständlich möglich, nicht nur wie in diesen Ausführungsbeispielen dargestellt, ein Gleichlaufgelenk mit den erfindungsmäßigen Merkmalen als Verschiebegelenk sondern auch, bei Verwendung von kugelförmig verlaufende Bahnen, als festes Gelenk zu gestalten.
Ebenfalls als selbstverständlich ist die Möglichkeit gegeben, im Rahmen dieser Erfindung ein Gleichlaufgelenk mit zur gelenkachse parallelen Ausnehmungen bzw. Nocken zu gestalten, wobei für die Führung der Kugeln in der Symmetrieebene des Gelenkes, der Käfig in einer bekannten Weise gesteuert ist.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche: 1. Gleichlaufgelenk, insbesondere in Antriebs strängen von Kraftfahrzeugen, bei welchem die Drehmomentübertragung mittels im wesentlichen in einer Ebene angeordneter Kugeln erfolgt, welche jeweils in Bahnen eines Gelenkaußenkörpers und eines Gelenkinnenkörpers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkaußenkörper (1) an der Innenseite Ausnehmungen (8) mit zueinander paralleln Bahnen (9, 9a) für in Umfangsrichtung des Gelenkes angeordnete Kugeln aufweist, wobei bei geradlinig verlaufenden Ausnehmungen derer Achsen (12) windschief zur Gelenkachse angeordnet sind, während bei gekrümmt gestalteten Ausnehmungen die deren Achsen zugeordneten Tangenten windschief zur Gelenkachse verlaufen, wobei ferner der Gelenkinnenkörper (2) in die Ausnehmungen zwischen die jeweiligen Kugeln ragende Nocken (10) aufweist, deren jeweils beiderseitigen Flanken als Bahnen (11) für die Kugeln (4) ausgebildet sind, ferner die sich kreuzenden Achsen (12, 13) der Ausnehmungen bzw. der Nocken zu der für sämtliche Kugeln gemeinsamen Ebene spiegelbildlich verlaufen, wobei sämtliche Kugeln in an sich bekannter Weise mittels eines Käfigs (3) gehalten sind.
2. Gleichlaufgelenke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkaußenkörper (la) und/oder der Gelenkinnenkörper mehrteilig ausbebildet ist und sich aus Tragkörpern (23) aus festem Material mit Bahnen (9b, 9c) und einer die Tragkörper an der Ummantelung (1") bzw. an einem Kernkörper abstützender elastomeren Zwischenlage (24) zusammensetzt.
3. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei zueinander parallelen Bahnen (9c) des Gelenkaußen- und/ oder Gelenkinnenkörpers jede in einem in Umfangsrichtung zum nächsten auf Abstand angeordneten Tragkörper (23) aus festem Material angeordnet ist, wobei jeder Tragkörper unter Zwischenlage einer elastomeren Schicht (24) am Gelenkaußenkörper (1") und/oder Gelenkinnenkörpfer abgestützt ist.
4. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkörpfer des Gelenkaußen- und/oder des Gelenkinnenkörpers in radialer Richtung geteilt sind und die Teile miteinander über eine elastomere Schicht in Verbindung stehen.
5. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (25) am Gelenkaußenkörpfer (1''') sowie die Nocken (10) am Gelenkinnenkörper (2''') jeweils zueinander parallel verlaufend angeordnet sind.
6. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3') für die Kugeln (4) im wesentlichen aus ebenen Abschnitten gestaltet ist.
7. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß sich der Käfig (3) für die Kugeln (4) über Teilabschnitte seines Außenumfanges jeweils in den Ausnehmungen (8) zwischen den Kugelbahnen (9, 9a) abstützt.
8. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) Außenkugelflächen (16) zur Führung in den Ausnehmungen (8) aufweist, wobei die Außenkugelflächen zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit des Gelenkes mit am Gelenkaußenkörper (1) angeordneten Abdeckteilen (19) oder mit dem Gelenkaußenkörper selbst zusammenwirken.
9. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (38) sich mit Teilabschnitten seines Außenumfanges jeweils zwischen zwei benachbarten Tragkörpern (23) an der Innenwandung der Ummantelung (1" ) oder an unmittelbar aneinander angrenzenden Tragkörperabschnitte abstützt.
10. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkinnenkörper mit der an ihn anschließenden Übertragungswelle einteilig ausgebildet ist.
11. Gleichlaufgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkinnenkörper (1) und die sich daran anschließende Übertragungswelle (21) als zwei getrennte Bauteile ausgebildet und durch Schweißung mit-einander verbunden sind.

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