DE2530670A1

DE2530670A1 - Universal joint for angular torque transmission - has cross head with rollers to reduce friction of axial movement

Info

Publication number: DE2530670A1
Application number: DE19752530670
Authority: DE
Inventors: Heinz Rindlisbacher
Original assignee: WHITTINGHAM Ltd GEOFFREY
Current assignee: WHITTINGHAM Ltd GEOFFREY
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1975-07-09
Publication date: 1976-01-29

Abstract

A universal joint consists of a cylindrical component (8) which is the driven part and a spherical body (2) with a shaft extension (3) coupled to the drive. Perpendicular to the drive shaft (3), the sphere (2) has two opposite spigots (4) which carry a roller (5) each. The sphere (2) with the rollers (5) are located in a round hole and two opposite axial recesses (7) inside body (8). When transmitting a torque at an angle between input and output shaft, axial movement between the two component takes place. This movement causes the roller (5) to rotate, thus the friction losses are reduced to a minimum.

Description

Universalgelenk Die Erfindung bezieht sich auf ein Universalgelenk zur Kraftübertragung zwischen treibenden und angetriebenen Teilen, die sich um unter einem veränderlichen Winkel zueinander geneigten Achsen drehen, wobei die Kraftübertragung zwischen diesen Teilen mittels einer Anzahl vorspringender Arme erfolgt, die von einem dieser Teile abstehen und in Ausnehmungen eines das andere Teil bildenden Gehäuses eingreifen. Universal joint The invention relates to a universal joint for power transmission between driving and driven parts, which are around under a variable angle to each other inclined axes rotate, with the power transmission is carried out between these parts by means of a number of projecting arms which extend from one of these parts protrude and in recesses one of the other part forming Intervene in the housing.

Diese Ausnehmungen können z.B. durch Auskleidung mit einem Elastomermaterial, wie Gummi, oder Anbringung von Blattfedernabgefedert sein oder sie können mit federndem Material belegt sein, das mittels eines Elastomers am Gehäuse haftet. Die Arme können an ihren Enden Rollen aufweisen, welche in die Ausnehmungen eingreifen.These recesses can be made, for example, by lining them with an elastomer material, such as rubber, or attachment of leaf springs or they can be sprung with Be covered with material that adheres to the housing by means of an elastomer. The arms can have rollers at their ends which engage in the recesses.

Eines der Teile kann das treibende und das andere das angetriebene Teil sein.One of the parts can be the driving and the other the driven Be part of.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Universalgelenk der genannten Art zu schaffen, bei dem das die abstehenden Arme aufweisende Teil mit dem Gehäuse in Fluchtung gehalten wird und in einem großen Winkelbereich variabel ist.The invention is based on the object of a universal joint to create mentioned type, in which the part having the protruding arms with the housing is kept in alignment and is variable over a large angular range is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Arme von einem Rotationskörper des einen Teils abstehen und die Oberfläche dieses Rotationskörpers eine zylindrische Innenfläche des anderen Teils zwischen deren Ausnehmungen berührt. Vorzugsweise besitzt das erfindungsgemäße Gelenk eine Welle mit einem kugeligen Ende, von dem mehrere Arme radial abstehen, und ein Teil oder Gehäuse, das dieses kugelige Ende umgibt und eine zylindrische Innenfläche mit einer Anzahl Ausnehmungen aufweist, in welche die Arme hineinragen, wobei das kugelige Ende mit den Flächen des Gehäuses zwischen den Ausnehmungen in Berührung steht.This object is achieved in that the arms of a body of revolution of one part and the surface of this body of revolution contacts a cylindrical inner surface of the other part between the recesses thereof. The joint according to the invention preferably has a shaft with a spherical shaft End from which several arms protrude radially, and a part or housing that this spherical end surrounds and a cylindrical inner surface with a number of recesses has into which the arms protrude, the spherical end with the surfaces of the housing is in contact between the recesses.

Bei dieser Anordnung werden die beiden Teile miteinander in Fluchtung gehalten, da ihre Achsen bezüglich einander geneigt sind und das kugelige Ende längs der Innenfläche des Gehäuses gleitet.With this arrangement, the two parts will be in alignment with one another held because their axes are inclined with respect to each other and the spherical end is longitudinal the inner surface of the housing slides.

Bei einigen Anwendungen des Gelenks ist es erwünscht, diese Gleitbewegung zu verhindern. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist daher ein Lager vorgesehen, das axial von dem Ende des Gehäuses absteht, gegen das der Rotationskörper drückt, und/oder ein am Gehäuse angebrachter und die Welle innerhalb des Rotationskörpers umgebender Ring, der mit der Oberfläche des Rotationskörpers in Berührung steht.In some applications of the joint it is desirable to have this sliding movement to prevent. According to a further feature of the invention, a bearing is therefore provided, which protrudes axially from the end of the housing against which the rotating body presses, and / or one attached to the housing and the shaft within the rotating body surrounding ring which is in contact with the surface of the rotating body.

Die Erfindung sieht auch einen Antrieb vor, bei dem eine Welle an jedem Ende mit je einem erfindungsgemäß ausgebildeten Gelenk versehen ist. Eines dieser Gelenke kann eine Gleit- oder Tauchbewegung zwischen den beiden das Gelenk bildenden Teilen zulassen, während das andere mittels eines Lagers und eines Ringes an einem derartigen Gleiten gehindert werden kann. Eine solche Anordnung kann beispielsweise als Antrieb zwischen einem Getriebekasten oder Differential und dem Rad eines Kraftfahrzeugs dienen, wobei das feste Gelenk -getriebekastenseitig vorgesehen und die volle Tauchbewegung am radseitigen Ende ausgeführt werden kann oder umgekehrt.The invention also provides a drive in which a shaft each end is provided with a joint designed according to the invention. One These joints can have a sliding or diving motion between the two the joint allow forming parts, while the other means of a bearing and a ring can be prevented from such sliding. Such an arrangement can, for example as a drive between a gearbox or differential and the wheel of a motor vehicle serve, with the fixed joint gearbox side provided and the full immersion movement can be carried out at the wheel-side end or vice versa.

Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die schematische Zeichnung beispeilsveise näher beschrieben; es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt; Fig. 2 einen Querschnitt einer Ausführungsform nach der Linie II-II von Fig. 1; Fig. 3 einen Längsschnitt einer abgevandelten AusfUhrungsform der Erfindung.The following are preferred embodiments of the invention with reference described in more detail by way of example on the schematic drawing; it show: Fig. 1 is a longitudinal section; Fig. 2 shows a cross section of an embodiment along the line II-II of Figure 1; 3 shows a longitudinal section of a modified embodiment the invention.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist eine Welle 1 an einem Ende einen kugelförmigen Vorsprung 2 auf, vobei der Mittelpunkt der kugel auf der Achse der Welle 1 liegt. Letztere kann das Antriebselement des Gelenks bilden; ihr der Kugel entgegengesetztes Ende 3 ist daher so geformt, daß es mit einer Antriebswelle verbunden werden kann.According to FIGS. 1 and 2, a shaft 1 has a spherical one at one end Projection 2, the center of the ball being on the axis of shaft 1. The latter can form the drive element of the joint; her opposite to the sphere End 3 is therefore shaped so that it can be connected to a drive shaft.

Die Kugel 2 weist eine Anzahl (bei dem gezeigten Beispiel zvei) radial vorstehende Arme 4 auf, deren Achsen in einer durch den Mittelpunkt der Kugel 2 quer zur Achse der Welle 1 verlaufenden Ebene liegen. Jeder Arm 4 trägt eine frei drehbare Rolle 5.The ball 2 has a number (in the example shown, two) radially protruding arms 4, the axes of which in a through the center of the ball 2 are transverse to the axis of the shaft 1 plane. Each arm 4 carries one freely rotating roller 5.

Die kugel 2 wird ton einem nachstehend als Gehause 6 genannten Teil umgeben, in dessen zylindrischer Innenfläche 9 mehrere axial verlaufende Ausnehmungen 7 vorgesehen sind, deren Anzahl derjenigen der Arme 4 entspricht. Die konstante Breite dieser Ausnehmungen ist derart, daß die Rollen 5 in sie eindringen können. Zwischen den Ausnehmungen befinden sich VorsprUnge 8 mit konkaver Innenfläche, die gemeinsam die zylindrische Fläche 9 bilden, deren Radius im wesentlichen demjenigen der Kugel 2 entspricht. Auf diese Weise steht die Kugel mit dieser zylindrischen Oberfläche in linienförmiger Berührung.The ball 2 is ton a part referred to below as the housing 6 surrounded, in the cylindrical inner surface 9 of several axially extending recesses 7 are provided, the number of which corresponds to that of the arms 4. The constant width of these recesses is such that the rollers 5 penetrate them can. Between the recesses there are projections 8 with a concave inner surface, which together form the cylindrical surface 9, the radius of which is substantially the same corresponds to sphere 2. In this way the ball stands with this cylindrical one Surface in linear contact.

Der kontakt zwischen den Rollen 5 und den Ausnehmungen 7 ist vorteilhafterveise federnd, z.B. durch Auskleidung dar'lsnkhmungenmit Gummi oder einem anderen Elastomer oder einem federnden Material, das am Gehäuse mittels eines Elastomeren befestigt wird., Wenn sich die Welle 1 dreht, drücken die Rollen 5 an die Seiten der Ausnehmungen 7 und treiben das Gehäuse 6 an. Der Winkel zwischen der Achse der Welle 1 und derjenigen des Gehäuses 6 kann in einem beträchtlichen Ausmaß variieren, ohne diese Antriebsverbindung zu beeinträchtigen. Wenn sich der Winkel ändert, gleitet die Kugel 2 längs der zylindrischen Oberfläche 9, wie in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet, 90 daß zwischen den beiden Teilen eine volle Tauchbewegung zustandekommt.The contact between the rollers 5 and the recesses 7 is advantageous resilient, e.g. by lining the recess with rubber or another elastomer or a resilient material that is attached to the housing by means of an elastomer When the shaft 1 rotates, the rollers 5 press against the sides of the recesses 7 and drive the housing 6. The angle between the axis of shaft 1 and that of the housing 6 can vary to a considerable extent without this drive connection to affect. When the angle changes, the ball 2 slides along the cylindrical Surface 9, as indicated in Fig. 1 by dashed lines, 90 that between a full immersion movement is achieved for the two parts.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird eine solche Tauchbewegung verhindert; die Kugel 2 ist bezüglich des Gehäuses 6 ortsfest gelagert. In dieser Ausführungsform sind drei vorstehende Arme vorgesehen.In the embodiment shown in FIG. 3, such a diving movement prevented; the ball 2 is mounted in a stationary manner with respect to the housing 6. In this Embodiment three protruding arms are provided.

Das von der Welle 1 entfernt liegende Ende des Gehäuses 6 ist durch eine Platte 10 abgeschlossen, von dem koaxial zum Gehäuse 6 ein Lager 11 herausragt, dessen hohlkugelige Endfläche 12 im wesentlichen denselben Radius wie die Kugel 2 aufweist und so angeordnet ist, daß sie mit der Oberfläche der Kugel in Berührung steht.The end of the housing 6 that is remote from the shaft 1 is through a plate 10 completed, from which a bearing 11 protrudes coaxially to the housing 6, whose hollow spherical end face 12 has essentially the same radius as the sphere 2 and arranged to be in contact with the surface of the ball stands.

Das andere Ende des Gehäuses 6 ist offen, um den Durchtritt der Welle 1 zuzulassen. An diesem offenen Ende ist mittels der Arme 13 eines Armsterns ein Ring 14 angebracht, dessen hohlkugelige Innenfläche 15 einen Radius aufweist, der demjenigen der Kugel entspricht. Diese Fläche ist so angeordnet, daß sie mit der Kugel in Berührung steht, welche auf diese Weise in ihrer Stellung zwischen dem Lager 11 und dem Ring 14 gelagert und festgehalten wird. Die Oberfläche 12 des Lagers 11 sowie die Fläche 15 des Rings. 14 bilden Kugelabschnitte, deren Radius im wesentlichen gleich demjenigen der kugel mit gemeinsamem Mittelpunkt ist.The other end of the housing 6 is open to the passage of the shaft 1 to allow. At this open end is an arm star by means of the arms 13 Ring 14 attached, the hollow spherical inner surface 15 has a radius that corresponds to that of the sphere. This surface is arranged so that it is with the Ball is in contact, which in this way in their position between the Bearing 11 and the ring 14 is stored and held. The surface 12 of the bearing 11 and surface 15 of the ring. 14 form spherical sections, the radius of which is essentially is equal to that of the sphere with a common center.

Die Teile bzw. VorsprUnge 8 zwischen den Ausnehmungen 7 verlaufen konisch bei 16 vom Rand des Ringes 14 zum Ende des Gehäuses hin, wodurch eine maximale relative Neigung zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 6 ermöglicht wird.The parts or projections 8 run between the recesses 7 conical at 16 from the edge of the ring 14 to the end of the housing, creating a maximum relative inclination between the shaft 1 and the housing 6 is made possible.

Universalgelenke der beschriebenen Art eignen sich insbesondere zur Anwendung als Vorderradantriebswellen von Kraftfahrzeugen, wo große Neigungswinkel vorzusehen sind.Universal joints of the type described are particularly suitable for Used as front wheel drive shafts of motor vehicles where large angles of inclination are to be provided.

Eine hierfUr geeignete Anordnung weist eine Welle auf, die an einem Ende, beispielsweise am Antriebsende, ein Gleitgelenk gemäß Fig. 1 und 2 und am anderen oder dem Abtriebsende ein festes Gelenk gemäß Fig. 3 besitzt.A suitable arrangement for this has a shaft which is attached to a End, for example at the drive end, a sliding joint according to FIGS. 1 and 2 and at the the other or the output end has a fixed joint according to FIG. 3.

Zur Befestigung der Kugel bezüglich des Gehäuses können auch andere Mittel als in Fig. 3 gezeigt verwendet werden; so könnte z.B. die Kugel in einer größeren Kugel im Zylinder angeordnet, durch einen Stift an der Endplatte des Zylindera angebracht oder mittels Belleville-Beilagscheiben od. dgl. gesichert sein.To fasten the ball with respect to the housing, others can also Means as shown in Fig. 3 are used; for example, the ball in a larger ball arranged in the cylinder, by a pin on the end plate of the cylindera attached or secured by means of Belleville washers or the like.

Die Erfindung ist seLbstverständlich nicht auf die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, die abgewandelt werden könnten, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The invention is of course not limited to the preferred ones described Embodiments that could be modified without departing from the scope of the Invention to leave.

- Ansprche ==== === ===== - Claims ==== === =====

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Universal joint for power transmission between driving and driven parts that revolve around under a changeable one Angle to each other inclined axes rotate, with the power transmission between these Dividing is done by means of a number of projecting arms extending from one of these parts stand off and engage in recesses of a housing forming the other part, characterized in that the arms protrude from a rotational body of one part and the surface of this body of revolution is an inner cylindrical surface of the other Partly touched between their recesses.

2.- Joint according to claim 1, characterized by a shaft with a spherical end from which several arms protrude radially, and a part or housing, surrounding this spherical end and a cylindrical inner surface with a number Has recesses into which the arms protrude, the spherical end with the surfaces of the housing between the recesses is in contact.

3. Joint according to claim b or 2, characterized in that the relative sliding movement between the two parts is prevented.

4. Joint according to claim 3, characterized by a bearing which is axially protrudes from the end of the housing against which the rotary body presses and / or one attached to the housing and surrounding the shaft within the rotating body Ring that is in contact with the surface of the rotating body.

5. Drive, characterized by a shaft each with one according to the preceding claims formed joint at both ends.

6. Drive according to claim 5, characterized in that the relative Sliding movement between cardan shaft and joint housing is prevented at one end.