DE2558059C2

DE2558059C2 - CV joint coupling

Info

Publication number: DE2558059C2
Application number: DE19752558059
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Schmid, Leopold F, 7000 Stuttgart
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1977-09-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufgelenkkupplung, bei der die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und mit einer Kugelfläche versehene Rollen erfolgt, die in gerade und achsparallel verlaufenden Nuten des äußeren Kupplungsteiles eingreifen und die auf drei aus dem inneren Kupplungsteil herauswachsenden Lagerzapfen drehbar und radial verschiebbar gelagert sind, wobei die bei einer Winkelbewegung erforderliche radiale Verschiebung der Rollen relativ zu ihren Lagerzapfen mit Hilfe eines zentral angeordneten Steuergliedes und dreier radial verschiebbar gelagerter Steuerbolzen zustande kommt, welche letztere an ihrem inneren, dem zentral angeordneten Steuerglied zugekehrten Ende mit einer Kugelfläche versehen sind, deren Krümmungsradius kleiner ist als der Krümmungsradius der Kugelfläche der Rollen.The invention relates to a constant velocity joint coupling in which the torque is transmitted via three rollers evenly distributed in the circumferential direction and provided with a spherical surface, which in engage straight and axially parallel grooves of the outer coupling part and the three out bearing journals growing out of the inner coupling part are mounted rotatably and radially displaceably, the radial displacement of the rollers relative to theirs required for angular movement Bearing journals with the help of a centrally arranged control member and three radially displaceably mounted Control pin comes about, the latter facing on its inner, the centrally arranged control member End are provided with a spherical surface whose radius of curvature is smaller than the radius of curvature the spherical surface of the rollers.

Gleichlaufgelenkkupplungen der vorgenannten Art haben den Nachteil, daß bei Winkelbewegungen, also beim Beugen des Gelenks, die drei das Drehmoment übertragenden Rollen radial verschoben werden, und zwar so, daß sie zweimal während jeder Umdrehung des Gelenks zwei Extremlagen einnehmen. In einer dieser Extremlagen nähert sich die Rolle der Mitte des inneren Kupplungsteiles um ein gewisses Maß, während sie sich in der anderen Extremlage um das Dreifache dieses Maßes von dieser Mitte weg bewegt hat. Diese Maße verändern sich näherungsweise so wie die Quadrate der Beugungswinkel. Bei einer für ein maximales Betriebsdrehmoment von 150 mkp dimensionierten Gleichlaufgelenkkupplung heutiger Bauweise ergibt sich schon bei einem Beugungswinkel von 20° ein Maß für diese radial nach außen erfolgende Bewegung der Rolle, das bei etwa 3 mm liegt. Da solche Gleichlaufgelenkkupplungen vorwiegend für Gelenkwellen zum Antrieb der Räder von Kraftfahrzeugen verwendet werden, und da bei einem Frontantrieb der Beugungswinkel bis 45° ansteigt können bei den heutigen Ausführungsformen *>5 Extremwerte bis zu etwa 15 mm erreicht werden. Wenn man bedenkt, daß während des Übertragens des maximalen Betriebsdrehmomentes von 150 mkp das radiale Verschieben der Rollen auf den Zapfen des inneren Kupplungsteiles nur mittels einer Kraft von mehr als 100 kp möglich ist, dannj*ird klar, wie groß dieser dem heutigen Stande der 1 echnik anhaftendeConstant velocity joint couplings of the aforementioned type have the disadvantage that with angular movements, that is when bending the joint, the three torque-transmitting rollers are moved radially, and so that they occupy two extreme positions twice during each rotation of the joint. In one of these In extreme situations, the role approaches the center of the inner coupling part to some extent as it moves in the other extreme position has moved away from this center by three times this amount. These dimensions change approximately like the squares of the diffraction angle. With a constant velocity joint coupling dimensioned for a maximum operating torque of 150 mkp With today's design, a deflection angle of 20 ° already gives a dimension for this radial outward movement of the roller, which is about 3 mm. Because such constant velocity joints mainly used for cardan shafts to drive the wheels of motor vehicles, and there With a front-wheel drive, the deflection angle increases up to 45 ° in the current embodiments *> 5 Extreme values of up to about 15 mm can be achieved. If you consider that while the maximum operating torque of 150 mkp the radial displacement of the rollers on the journals of the inner coupling part is only possible with a force of more than 100 kp, then it becomes clear how big this one adhering to the current state of the 1 technology

Nachteil ist. . , .Disadvantage is. . ,.

Gleichlaufgelenkkupplungen der eingangs beschriebenen Art haben außer diesem vorbeschriebenen Nachteil aber auch noch den Nachteil, daß sich beim Beueen des Gelenks die Mitte des inneren Kupplungsteiles relativ zur Mitte des äußeren Kupplungsteiles exzentrisch verlagert. Infolge dieser sich daraus ere'ebenden Oszillierbewegung wird die Laufruhe, die bereits durch die radiale Verschiebung der Rollen beeinträchtigt ist, noch weiter verschlechtert.In addition to this, constant velocity joint couplings of the type described at the beginning have those described above Disadvantage but also the disadvantage that the The center of the inner coupling part should be bent relative to the center of the outer coupling part shifted eccentrically. As a result of this resulting oscillating movement, the running smoothness, the is already impaired by the radial displacement of the rollers, worsened even further.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufgelenkkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der sowohl das Maß der radialen Verschiebung der Rollen relativ zum inneren Kupplungsteil als auch das Maß der exzentrischen Verlagerung der Mitte des inneren Kupplungsteile« relativ zur Mitte des äußeren Kupplungsteiles beim Beugen des Gelenks um mehr als die Hälfte kleiner ist als das der heutigen Ausführungsformen.The invention is based on the object of a To create constant velocity joint coupling of the type described above, in which both the extent of the radial Displacement of the rollers relative to the inner coupling part as well as the amount of eccentric displacement the center of the inner coupling part «relative to the center of the outer coupling part when bending the Joint is more than half smaller than that of today's embodiments.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, daß die Kugelfläche der Steuerbolzen, deren Krümmungsradius kleiner ist als der Krümmungsradius der Kugelfläche der Rollen, den gleichen Kugelmittelpunkt hat wie die Kugelfläche der Rollen.According to the invention, this object is achieved by that the spherical surface of the control pin whose radius of curvature is smaller than the radius of curvature of the The spherical surface of the rollers, has the same center point as the spherical surface of the rollers.

Die mit der Erfindung erzielten \ orteile sind vielfältig und größer als das, was als Ergebnis einer technisch einwandfreien Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erwartet werden darf, weil durch die starke Herabminderung des Maßes der radialen Verschiebung der Rollen und des Maßes der exzentrischen Verlagerung der Mitte des inneren Kupplungsteiles beim Beugen des Gelenks nicht nur die Laufruhe verbessert und der Verschleiß verringert wird, sondern auch eine Verbesserung der den Gleichlauf bewirkenden Kinematik des Gelenks bei großen Beugungswinkeln erreicht wird.The advantages achieved with the invention are manifold and greater than what is the result of a technically flawless solution to the underlying invention Task can be expected because of the strong reduction in the dimension of the radial Displacement of the rollers and the amount of eccentric displacement of the center of the inner coupling part when the joint is bent, not only does it run smoother and wear is reduced, but also an improvement in the kinematics of the joint causing the synchronism at large flexion angles is achieved.

Da die für die Lösung aufgewendeten Mittel einfach und leicht herstellbar sind und darüber hinaus noch einen besonders geringen Raumbedarf haben, hat eine Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung im Vergleich zu den heutigen Ausführungsformen noch die Vorteile der niedrigeren Herstellungskosten, der kleineren Außenabmessungen und des geringeren Gewichtes.Since the funds used for the solution are simple and easy to produce and moreover have a particularly small footprint, has a constant velocity joint according to the invention in Compared to the current embodiments, the advantages of lower manufacturing costs, the smaller External dimensions and the lower weight.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen mögliche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Gleichlaufgelenkkupplungen dargestellt sind. Es zeigenThe invention is described in more detail with reference to the drawings, in which possible embodiments constant velocity joint couplings according to the invention are shown. Show it

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine als Verschiebegelenk ausgebildete Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung in Strecklage und mit einem ganz nach außen verschobenen inneren Kupplungsteil;F i g. 1 shows a longitudinal section through a sliding joint trained constant velocity joint coupling according to the invention in the extended position and with a completely after outside shifted inner coupling part;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein Verschiebegelenk nach Fig. 1, jedoch mit einem einer Winkelbewegung unterworfenen und ganz nach innen verschobenen inneren Kupplungsteil;F i g. 2 shows a longitudinal section through a sliding joint according to FIG. 1, but with an angular movement subordinate and completely inwardly displaced inner coupling part;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine als Festgelenk ausgebildete Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung in Strecklage;F i g. 3 shows a longitudinal section through a constant velocity joint coupling designed as a fixed joint according to FIG Invention in the extended position;

F i g. 4 einen Querschnitt durch ein Festgelenk nach Fig.3;F i g. 4 shows a cross section through a fixed joint according to FIG. 3;

F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein Festgelenk nach Fig. 1, jedoch mit einem einer Winkeibewegung unterworfenen inneren Kupplungsteil; F i g. 6 eine Draufsicht auf das innere Kupplungsteil;F i g. 5 shows a longitudinal section through a fixed joint according to FIG. 1, but with an angular movement subject inner coupling part; F i g. 6 is a plan view of the inner coupling part;

Fig. 7 eine teils in Ansicht und teils im Schnitt dargestellte komplette Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufgelc-nkkupplungen gemäß der Erfindung für den Antrieb der Vorderräder eines Kraftfahrzeuges;7 shows a complete cardan shaft, shown partly in elevation and partly in section, with two constant velocity gel couplings according to the invention for driving the front wheels of a motor vehicle;

F i g. 8 einen Querschnitt A-A durch eine Gelenkwelle nach Fig. 7;F i g. 8 shows a cross section AA through a cardan shaft according to FIG. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Gelenkwelle nach Fig. 7 im Maßstab 1 :2.Fig. 9 is a plan view of a cardan shaft according to Fig. 7 on a scale of 1: 2.

Das äußere Kupplungsteil 1 für das Verschiebegelenk und das äußere Kupplungsteil 2 für das Festgelenk sind mit drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten, geraden und achsparallelen Nuten versehen, in die zur Übertragung des Drehmomentes Rollen eingreifen. Die Rollen 7, die mit einer Kugelfläche 11 versehen sind, und die Rollen 8, die eine Kugelfläche 12 haben, sind drehbar und radial verschiebbar auf Zapfen 4 des inneren Kupplungsteiles 3 gelagert, das mit der Welle 6 aus einem Stück gefertigt ist. Die Zapfen 4 sind mit Bohrungen versehen, in denen sich radial verschiebbare Steuerbolzen 26 befinden, die an ihrem äußeren Ende 27 mit einer Planfläche und an ihrem inneren Ende 28 mit einer Kugelfläche 29 versehen sind. Der Krümmungsradius 20 dieser Kugelfläche 29 hat den gleichen Mittelpunkt 21 wie der Krümmungsradius 19 der Kugelflächen 11, 12 der Rollen 7, 8. Die für das Zustandekommen des Gleichlaufs während einer Winkelbewegung erforderliche radiale Verschiebung der Rollen 7, 8 wird mit Hilfe des Steuergliedes 13, 22 erreicht, in dessen Längsrillen 14 sich die Steuerbolzen 26 mit ihrer am inneren Ende 28 angebrachten Kugelfläche 29 abstützen. Da sich die Steuerbolzen 26 mit ihrem äußeren Ende 27 im Grund 10 der Bohrung 9 der Rollen 7,8 abstützen, übertragen sie ihre ihnen vom Steuerglied 13,22 aufgezwungene radiale Verschiebung direkt auf die Rollen 7, 8. Wie klein das Maß dieser radialen Verschiebung der Rollen beim Beugen des Gelenkes ist, geht aus der Zeichnung hervor, die eine maßstabsgetreue Darstellung einer Gleichlaufgelenkkupplung für ein maximales Betriebsdrehmoment von 6 500 cm kp ist. Aus der Zeichnung kann auch leicht entnommen werden, wieso es zu diesen minimalen radialen Verschiebewegen kommt, die nur bei etwa einem Drittel der Werte der heutigen Ausführungsformen liegen. Das Absenken der heutigen großen Werte auf die Minimulwerlc der beschriebenen Gleichlaufgelenkkupplung resultiert aus der Verlagerung des Mittelpunktes 21 in Richtung auf die Gelenkmitte. Durch diese Verschiebung des Mittelpunktes 21 des Krümmungsradius 19 der Rollen 7 erhöht sich zwar die beim Übertragen eines Drehmomentes auf die Rollen einwirkende und nach innen gerichtete Radialkraft, aber diese Erhöhung der Radialkraft hat keine nachteiligen Folgen, weil die Planfläche 27 des Steuerbolzens 26, auf der sie sich abstützt, relativ klein und zentral angeordnet ist, sodaß sich kein die Drehbewegung der Rollen beeinträchtigendes Bremsmoment aufbauen kann. Auch an der Abstützung der Kugelfläche 29 des Steuerbolzens 26 in der Rille 14 des Steuergliedes 13, 22 entstehl infolge dieser erhöhten Radialkraft kein unzulässiger Verschleiß, weil die Relativbewegungen zwischen der Kugelfläche 29 und der Rille 14 sehr klein sind. Das Steuerglied 13, 22 wird ständig mit einer von einer Feder aufgebrachten Kraft 30 mit seiner konvexen Kugelfläche 15 an die konkave Kugelfläche 5 des inneren Kupplungsteiles 3 angedrückt. Diese Feder 17 ist als Schraubenfeder ausgebildet, deren Außendurchmesser in einer Bohrung 18 des äußeren Kupplungsteiles 1 zentriert ist, und deren Innendurchmesser als Zentrierung für den Zapfen 16 des Steuergliedes 13 dient. Der Zapfen 23 des Steuergliedes 22 ist im äußeren Kupplungsteil 2 direkt zentriert. Zur Erzielung einer besonders großen Winkelbeweglichkeit sind die Rollen 8 des Festgelenks mit einer den Beugungswinkel 33 vergrößernden Ausnehmung 24 versehen In diesem Falle müssen die Rollen 8 mit einem Zapfen 25 versehen sein, der zur Begrenzung ihres Verdrehwinkels 31 gegen das innere Kupplungsteil 3 schlägt. Für den kleineren Beugungswinkel 32 des Verschiebegelenkes benötigen die Rollen 7 weder eine Ausnehmung noch einen Anschlag.The outer coupling part 1 for the sliding joint and the outer coupling part 2 for the fixed joint provided with three straight and axially parallel grooves evenly distributed in the circumferential direction, in the for Transmission of the torque rollers intervene. The rollers 7, which are provided with a spherical surface 11, and the rollers 8, which have a spherical surface 12, are rotatable and radially displaceable on pin 4 of the inner Coupling part 3 mounted, which is made with the shaft 6 in one piece. The pins 4 are with Provided bores in which there are radially displaceable control bolts 26, which at their outer end 27 are provided with a flat surface and at their inner end 28 with a spherical surface 29. The radius of curvature 20 of this spherical surface 29 has the same center point 21 as the radius of curvature 19 of the Spherical surfaces 11, 12 of the rollers 7, 8. The for the coming about of the synchronization during a Angular movement required radial displacement of the rollers 7, 8 with the help of the control member 13, 22 reached, in whose longitudinal grooves 14 the control bolts 26 are attached with their at the inner end 28 Support spherical surface 29. Since the control pin 26 is located with its outer end 27 in the base 10 of the bore 9 the rollers 7, 8 support, they transmit their radial displacement imposed on them by the control member 13, 22 directly on the rollers 7, 8. How small the extent of this radial displacement of the rollers when bending the Joint is apparent from the drawing, which is a true-to-scale representation of a constant velocity joint for a maximum operating torque of 6 500 cm kp. From the drawing can also be easily can be taken, why it comes to this minimal radial displacement, which is only about a third of the values of the current embodiments. The lowering of today's great values on the minimulwerlc of the constant velocity joint described results from the displacement of the center point 21 in the direction of the center of the joint. This displacement of the center 21 of the radius of curvature 19 of the rollers 7 increases the when transmitting a torque to the rollers and inwardly directed radial force, but this increase in the radial force has no disadvantageous consequences because the plane surface 27 of the control pin 26 on which it supports, is relatively small and centrally located, so that no rotation of the rollers can build up impairing braking torque. Also on the support of the spherical surface 29 of the control pin 26 in the groove 14 of the control member 13, 22 steal no impermissible as a result of this increased radial force Wear, because the relative movements between the spherical surface 29 and the groove 14 are very small. The Control member 13, 22 is constantly with a force 30 applied by a spring with its convex Spherical surface 15 is pressed against the concave spherical surface 5 of the inner coupling part 3. This spring 17 is designed as a helical spring, the outer diameter of which is in a bore 18 of the outer coupling part 1 is centered, and its inner diameter as a centering for the pin 16 of the control member 13 serves. The pin 23 of the control member 22 is centered directly in the outer coupling part 2. To achieve a The rollers 8 of the fixed joint with a flexion angle 33 are particularly great angular mobility Enlarging recess 24 provided. In this case, the rollers 8 must be provided with a pin 25 be, which strikes against the inner coupling part 3 to limit its angle of rotation 31. For the smaller one The rollers 7 need neither a recess nor a deflection angle 32 of the sliding joint Attack.

Für den Fall einer Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufgelenkkupplungen der beschriebenen Art gemäß den Fig. 7 bis 9 muß die mit den beiden inneren Kupplungsteilen aus einem Stück gefertigte Welle 6 zur Abdichtung mittels der Dichtungsmanschette 35 mit Bunden 34 versehen sein, die aus Kunststoff bestehen können.In the case of a cardan shaft with two constant velocity joint couplings of the type described according to FIGS. 7 to 9, the shaft 6, which is manufactured in one piece with the two inner coupling parts, must be used Sealing by means of the sealing sleeve 35 can be provided with collars 34 made of plastic be able.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Constant velocity joint coupling in which the torque is transmitted over three in the circumferential direction evenly distributed and provided with a spherical surface roles takes place in straight and engage axially parallel grooves of the outer coupling part and the three from the bearing journals growing out of the inner coupling part rotatably and radially displaceably supported are, the radial displacement of the rollers required for an angular movement relative to their journal with the help of a centrally arranged control member and three radially displaceable stored control pin comes about, which the latter on its inner, the centrally located Control member facing end are provided with a spherical surface, the radius of curvature is smaller as the radius of curvature of the spherical surface of the rollers, characterized in that the The spherical surface (29) of the control pin (26) has the same center point (21) as the spherical surface (U, 12) of the rollers (7,8).

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