DE2634581B1

DE2634581B1 - Winkelbewegliche gelenkwellenkupplung

Info

Publication number: DE2634581B1
Application number: DE19762634581
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Ing Krude
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1976-07-31
Filing date: 1976-07-31
Publication date: 1978-02-09
Also published as: FR2360792A1; FR2360792B1; JPS5317860A; DE2634581C2; US4156354A; IT1082046B; JPS5623053B2; GB1527459A

Description

Die Erfindung betrifft eine winkelbewegliche Gelenkwellenkupplung, bei der zur Übertragung des Drehmomentes in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Wälzkörper vorgesehen sind, die in öffnungen des inneren Gelenkkörpers radial verschiebbar gelagert sind und in Nuten des äußeren Gelenkkörpers geführt sind.

Es sind Gelenke dieser Art bekannt (z. B. DE-PS 22 25 499, DE-AS 23 55 766, DE-Gbm 73 39 880) bei denen nachteilig ist, daß zur einwandfreien Funktion ein Steuerglied benötigt wird, welches entweder mit dem äußeren Gelenkkörper fest verbunden ist oder mit diesem aus einem Stück gefertigt ist. Bei Verwendung eines losen Steuergliedes muß dieses durch zusätzliche Federn od. dgl. in Arbeitsposition gehalten werden. Alle diese Maßnahmen sind aufwendig und verteuern die Herstellung derart, daß eine wirtschaftliche Fertigung nicht möglich ist.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gelenk zu schaffen, bei dem durch Fortfall des Steuergliedes eine Vereinfachung, sowie eine Verbilligung erreicht wird und darüber hinaus bei vergleichsweise kleinerem Bauraum eine größere Drehmomentkapazität erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Wälzkörper zumindest teilkugelig ausgebildet sind und der Durchmesser der Kugelflächen so groß ist, daß diese sich auf der dem Gelenkmittelpunkt zugewandten Seite gegenseitig abstützen.

Vorteilhaft ist hierbei, daß die Fertigung sehr einfach ist, denn es braucht lediglich im äußeren Gelenkkörper für je einen Wälzkörper eine Kugelbahn spanend hergestellt werden. Außerdem bleibt das Gelenk durch den kleinen Rollkreisdurchmesser auch in seinem Außendurchmesser klein.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist, um die Verwendung im Durchmesser größerer Wälzkörper zu erreichen, vorgesehen, daß die Wälzkörper Kugeln sind, die in Drehrichtung Abflachungen aufweisen, mit denen sie an entsprechenden Flächen der öffnungen des inneren Gelenkkörpers eben anliegen.

Bei dieser Ausführung wirkt sich besonders günstig die Verkleinerung des Bauraumes aus. Der innere Gelenkkörper braucht die Wälzkörper nicht in Höhe ίο des Rollkreises abzustützen. Die Abstützung kann bedingt durch die Abflachung zur Gelenkmitte hin erfolgen. Dies hat zur Folge, daß der innere Gelenkkörper in seinem äußeren Durchmesser verkleinert werden kann. Darüber hinaus wird die Flächenpressung zwischen Wälzkörper und öffnung des inneren Gelenkkörpers günstiger, so daß ohne weiteres eine größere Drehmomentkapazität übertragen werden kann.

Um die Verwendung von Normteilen oder Stangenmaterial zur Herstellung der Wälzkörper zu ermöglichen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß als Wälzkörper Zylinderstifte mit kugeligen Endkappen vorgesehen sind und daß die öffnungen im inneren Gelenkkörper zur Aufnahme dieser zylindrisch ausgebildet sind.

Des weiteren ist vorgesehen, daß zum Spielausgleich zwischen den Wälzkörpern ein Polster z. B. Kunststoff oder Gummi angeordnet ist.

Dieser Gummi- bzw. Kunststoffklotz ist für die Gelenkfunktion nicht erforderlich. Er verhindert lediglich in Gelenken, deren Kugelführung ohne Pressung der Kugeln in der Öffnung des Innenteils stattfindet, eine Geräuschbildung.

Gelenke dieser Art können Anwendung als Antriebsgelenke, Lenkungsgelenke, bei Maschinenantrieben, sowie bei schnelllaufenden Längswellen in der Kfz,-Technik finden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt in axialer Richtung des Gleichlaufdrehgelenks,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie I-I, des in F i g. 1 dargestellten Gelenkes,

F i g. 3 ein Gelenk im Prinzip wie in F i g. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß zum Spielausgleich zwischen den Wälzkörpern ein Polster angeordnet ist,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie H-II, des in F i g. 3 dargestellten Gelenkes,

F i g. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I, bzw. IH-III, der F i g. 1 bzs. 3, wobei jedoch die Wälzkörper als Zylinderstifte mit kugeligen Endkappen ausgebildet sind,

F i g. 6 und 7 jeweils den inneren Gelenkkörper mit der Anordnung eines Wälzkörpers als Einzelheit,
Fig.8 ein Festgelenk mit vier Wälzkörpern, senkrecht zur Drehachse geschnitten,

F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie H-II, des in F i g. 8 dargestellten Gelenkes,

Fig. 10 ein Festgelenk im Prinzip wie in Fig.8 dargestellt, jedoch mit zwei Wälzkörpern,

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie H-II, des in F i g. 10 dargestellten Gelenkes.

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Gelenk besteht im wesentlichen aus dem äußeren Gelenkkörper 1, in dessen Hohlraum 2 der innere Gelenkkörper 3 aufgenommen ist. Der innere Gelenkkörper 3 ist mit der Welle 4 einstückig ausgebildet. Zur Drehmomentübertragung dienen die teilkugelige Kugelflächen 20

aufweisenden Wälzkörper 5, die einerseits in Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers 1 und andererseits in Ausnehmungen 7 des inneren Gelenkkörpers 3 aufgenommen sind. Die Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers 1 verlaufen in axialer Richtung kreisbogenförmig, wobei der Erzeugungsradius auf der Drehachse 8 des Gelenkes liegt. Die Ausnehmungen 7 des inneren Gelenkkörpers 3, weisen einen den Wälzkörpern 5 entsprechenden Öffnungsquerschnitt auf. Die Wälzkörper 5 sind in diesen Ausnehmungen 7 so gehalten, daß sie sich radial verschieben können. Um eine gegenseitige Abstützung der Wälzkörper 5, auf der dem Gelenkmittelpunkt 9 zugewandten Seite, zu ermöglichen, ist der innere Gelenkkörper 3 mit einem Hohlraum 10 versehen. Die Wälzkörper 5 stützen sich mit den Kugelflächen 20 in den Punkten 11 ab.

Aufgrund der in Umfangsrichtung abgeflachten Wälzkörper 5 ist es möglich, den Durchmesser des inneren Gelenkkörpers klein zu halten, denn die Abstützung der Wälzkörper 6 mit ihren Abflachungen 16 an den Fensterflächen 12 der Ausnehmungen 7, kann außerhalb der Symmetrieachse 13 auf der dem Gelenkmittelpunkt 9 zugewandten Hälfte des Wälzkörpers 5 erfolgen.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 gezeigten Gelenk, handelt es sich um ein Festgelenk, bei dem insbesondere aufgrund des kurvenförmigen Rillenverlaufes, der Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers 1, ein Gleichlauf erzielt wird.

Zur Abdichtung des Innenraumes gegen von außen eindringenden Schmutz oder Staub, ist ein Faltenbalg 14 vorgesehen.

Das in den F i g. 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Prinzip dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten, jedoch mit dem Unterschied, daß es sich hierbei um ein Verschiebegelenk handelt, denn aufgrund der im äußeren Gelenkkörper 1 angeordneten achsparallelen Rillen 6, läßt sich der innere Gelenkkörper 3 zusammen mit den Wälzkörpern 5 in axialer Richtung verschieben. Bei dieser Ausführung ist aufgrund des gewählten Rillenverlaufes der Rillen 6 oberhalb eines Beugewinkels von 10° praktisch ein Gleichlauf nicht gewährleistet, da die Wälzkörper 5 bei Drehung und Beugung des Gelenkes sich radial bewegen und vom Rillengrund 21 entfernen.

Bei diesem in F i g. 3 und 4 gezeigten Gelenk befindet sich im Hohlraum 10 des inneren Gelenkkörpers 3 ein Gummi- bzw. Kunststoffklotz 15, welcher auf die Gelenkfunktion keinerlei Auswirkung hat

Die Wälzkörper 5 stützen sich zur Mitte hin weiter in den Abstützpunkten 11 ab. Dieses Polster 15 verhindert in Gelenken, deren Wälzkörper 5 in den Fenstern 12 der Ausnehmungen 7 ohne Pressung montiert worden sind, eine übermäßige Geräuschbildung während des Leerlaufes.

Bei dem in Fig.5 gezeigten Gelenk ist als weitere Ausgestaltung vorgesehen, daß die Wälzkörper 5 in Umfangsrichtung zur Drehmomentübertragung abgeflachte Flächen aufweisen, mit denen sie an den Fensterflächen 12 der Ausnehmungen 7, anliegen. Darüber hinaus besitzen diese Wälzkörper 5 im Gegensatz zu denen in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Wälzkörpern 5 eine rechtwinklig zu den Abflachungen 16 verlaufende zylindrische Mantelfläche 17. Die Wälzkörper 5 können auf der zylindrischen Mantelfläche 17 in axialer Richtung in den Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers 1 abrollen. Mit den kugeligen Endkappen 18 stützen sie sich weiterhin in den Abstützpunkten 11 ab. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Ausnehmungen 7 des inneren Gelenkkörpers 3, wie in F i g. 7 gezeigt, einen entsprechenden Öffnungsquerschnitt auf.

ίο F i g. 6 zeigt einen inneren Gelenkkörper 3, in deren Ausnehmungen 7 ein Wälzkörper 5 aufgenommen ist In Umfangsrichtung ist zwischen dem Wälzkörper 5 und dem inneren Gelenkkörper 3 an der Fensterfläche 12 ein Flächenkontakt möglich. In axialer Richtung an der Fläche 19 ist nur ein Punktkontakt. In F i g. 7 dagegen ist an dieser Fläche 19 zumindest ein Linienkontakt gegeben. Die in Fig.7 dargestellte Wälzkörperform läßt sich beispielsweise aus Stangenmaterial herstellen.

In den F i g. 8 und 9 handelt es sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Festgelenk. Die Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers 1 verlaufen wie bei dem in den F i g. 1 und 2 gezeigten Gelenk kreisbogenförmig. Der Unterschied zu diesem Gelenk besteht darin, daß im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 über dem Umfang vier Wälzkörper 5 verteilt sind. Auch bei dieser Ausführung mit vier Wälzkörpern 5 stützen sich diese gegenseitig in den Abstützpunkten 11 ab. Die Wälzkörper 5 sind in den Ausnehmungen 7 des inneren Gelenkkörpers 3 radial beweglich, mit ihren Abflachungen 16 geführt. Trotz des kurvenförmigen Verlaufes der Rillen 6, wird bei diesem Gelenk kein Gleichlauf erzielt Es besteht die Möglichkeit bei geradlinigen Verlauf

der Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers 1, ein Verschiebegelenk zu konstruieren, ähnlich der Fig.3 und 4.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein Gelenk, bei dem nur zwei Wälzkörper 5 vorhanden sind. Ansonsten entspricht es den Festgelenken der F i g. 1 und 2, sowie 8 und 9. Bei dieser Ausführung ist, da es sich lediglich um zwei Wälzkörper 5 handelt, nur ein Abstützpunkt 11 vorhanden, der sich auf der Drehachse 8 befindet Die Wälzkörper 5 sind mit ihren Abflachungen 16 in Ausnehmungen 7 des inneren Gelenkkörpers 3 radial verschiebbar geführt. Diese Ausführung benötigt rechtwinkelig zu der Ebene, die die Wälzkörpermittelpunkte 22 enthalten, zur Abstützung am äußeren Gelenkkörper 1 Abstützflächen 23, deren Erzeugungsradius dem Radius des Hohlraumes 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 entspricht.

Auch dieses Gelenk ist als Verschiebegelenk möglich. Bei einer solchen Ausführung muß wiederum entsprechend F i g. 3 und 4, der Verlauf der Rillen 6 im äußeren Gelenkkörper 1, achsparallel ausgeführt sein. Hierbei ist es jedoch erforderlich, daß die Abstützfläche 23 des inneren Gelenkkörpers 3 kugelig ausgebildet und in einem zylindrischen Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers axial beweglich geführt ist.

In den Ausführungsbeispielen der F i g. 8 bis 11 kann als weitere Ausgestaltung vorgesehen werden, daß die Wälzkörper 5 rechtwinklig zu den Abflachungen 16 verlaufende zylindrische Mantelflächen 17, wie bereits in F i g. 5 gezeigt, aufweisen.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Winkelbewegliche Gelenkwellenkupplung, bei der zur Übertragung des Drehmomentes in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Wälzkörper vorgesehen sind, die in öffnungen des inneren Gelenkkörpers radial verschiebbar gelagert sind und in Nuten des äußeren Gelenkkörpers geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (5) zumindest teilkugelig ausgebildet sind und der Durchmesser der Kugelflächen (20) so groß ist, daß diese sich auf der im Gelenkmittelpunkt (9) zugewandten Seite gegenseitig abstützen.

2. Gelenkwellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (5) Kugeln sind, die in Drehrichtung Abflachungen (16) aufweisen, mit denen sie an entsprechenden Flächen (12) der Ausnehmungen (7) des inneren Gelenkkörpers (3) eben anliegen.

3. Gelenkwellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wälzkörper (5) Zylinderstifte mit kugeligen Endkappen vorgesehen sind und daß die Ausnehmungen (7) im inneren Gelenkkörper (3) zur Aufnahme derselben zylindrisch ausgebildet sind.

4. Gelenkwellenkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Spielausgleich zwischen den Wälzkörpern (5) ein Polster (15) z. B. aus Kunststoff oder Gummi angeordnet ist.