DE2634581C2

DE2634581C2 - Winkelbewegliche Gelenkwellenkupplung

Info

Publication number: DE2634581C2
Application number: DE2634581A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5206 Neunkirchen Krude
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1976-07-31
Filing date: 1976-07-31
Publication date: 1978-10-12
Also published as: JPS5317860A; IT1082046B; FR2360792B1; DE2634581B1; GB1527459A; JPS5623053B2; US4156354A; FR2360792A1

Description

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

Es sind Gelenke dieser Art bekannt (z.B. DEPS 22 25 499, DE-AS 23 55 7b6. 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 Stcuergliedes muß dieses durch zusätzliche Federn od. dgl. in Arbeilsposition gehalten werden. Alle diese Maßnahmen sind aufwendig und verteuern die Herstellung derart, daß eine wirtschaftliche Fertigung nicht möglich ist.

Hiervon ausgehend iM es Aufgabe der Erfindung, cm Gelenk /ti schaffen, bei dem durch Fortfall des Steiiergliedcs eine Vereinfachung, sowie eine Verbilligung erreicht wird und darüber h-naus bei Vergleichs weise kleinerem Bauraum eine größere Drehmoment kapazität crreichi wird.

Zur Losung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dal! die Wälzkörper zumindest lcilkugclig ausgebildet sind und der Durchmesser tier Kugelflachen so groß ist. daß diese sich auf der dem Uelenkmittelpunkl /^gewandten Sciic gegenseitig abstützen.

Vorteilhaft ist hierbei, daß die Fertigung sehr einfach ist, denn es braucht lediglich im äußeren Gclcnkkörpcr für je eitlen Wälzkörper eine Kugclbahn spanend hergestellt werden. Außerdem bleibt das Gelenk durch den kleinen Rollkrcisdurclirnesscr auch in seinem Außciiclurchmesser klein.

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

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

LJm 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 2Ί ausgebildet sind.

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

Dieser Gummi- bzw. Kunststoffsitz ist für die Ji) Gelenkfunktion nicht erforderlich. Er verhindert lediglich in Gelenken, dc^rsn Kugelführung ohne Pressung der Kugeln in der Öffnung des Innenteils stattfindet, eine Geräuschbildung.

Gelenke dieser Art können Anwendung als Antriebsii gelenke. Lenkumjsgelenke. bei Maschinenanlrieben. sowie bei schnelllaufenden l.ängswellen in der Kf/.-Technik finden.

Bevorzugte Ausführungsbcispielc nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt ;ii F i g. 1 einen Schnitt in üxiulcr Richtung des Gleichlaufdrehgelenks.

Fi g. 2 einen Schnitt längs der Linie II. des in Fig. I dargestellten Gelenkes,

F i g. 3 ein Gelenk im Prinzip wie in F i g. 1 dargestellt. t'> jedoch mn dem Unterschied, daß zum Spielausgleich zwischen den Wäl/körpern ein Polster angeordnet ist.

F i g 4 einen Schnitt längs der Linie 11-11. des in F i g. 3 dargestellten Gelenkes

Fig 5 einen Schnitt einsprechend der Linie II. b/w. ι« 111 III. der Fig. I b/s 3, wobei jedoch die Wälzkörper als Zylinderslifte mn kugeligen Endkappen ausgebildet sind,

F . g. b und 7 jeweils den inneren Gclcnkkörpcr mil der Anordnung eines Wälzkörpers als Ein/elheii.
'ft I ig 8 cm t estgelenk nut vier Wälzkorpern. senk recht zur Drehachse geschnitten,

I ι g. 9 einen Schnitt längs der Lime Il 11. des in I i g. H dargestellten Gelenke".,

I ig.1(1 ein Fesigelenk im Pn.izip wie in I ig H mi diii gestellt, jedoch mn zwei Wälzkorpern.

I ig, Il einen Schnitt !angs der Linie H-Il, des m P i g. 10 dargestellten Gelenkes.

Das in Fig. I und 2 dargestellte Gelenk besteht iiii wesentlichen aus dem äußeren Gelcrtkkörpcr I₁ in hi dessen Hohlraum 2 der innere Gclcnkkörpcr 3 aufgenommen isi. Der innere Gclcnkkörper3 ist mit der Welle 4 einstückig ausgebildet. Zur Drehmomentübertragung dienen die leilkugclige Kugclflächen 20

mifweisenden Wälzkörper 5, die einerseits in Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers I 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 Hrzeugiingsradius auf der Drehachse 8 des Gelenkes liegt. Die Ausnehmungen 7 des inneren Gelenkkörpers 3, weisen einen den Wälzkörpern 5 entsprechenden öffnungsquerschnilt auf. Die Wal/korper 5 sind in diesen Ausnehmungen 7 so gehalten, daß sie sich radial verschieben können. Um eine gegenseitige Abstützung der Wälzkörper 5, auf der dem Gelenkmiuelpunki 9 zugewandten Seile, 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 Unifangsriehlung abgeflachten Wäl/körpiT 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 i 5 auf der dem Gelenkmittelpunkt 9 zugewandten Hälfte des Wälzkörpers 5 erfolgen.

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

Zur Abdichtung des Innenraumcs gegen voir außen eindringenden Schmutz oder Staub, ist ein 1 altenhaig 14 vorgesehen.

Das in den !·" ι g. i und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Prinzip dem in den F ig. I und 2 dargestellten, jedoch mit dem Unterschied, daß es sich hierbei um ein Verschiebegelenk handelt, denn aufgrund der im äußeren Gelcnkkörper 1 angeordneten achspa rallelen Rillen 6. läßt sich der innere Gelenkkörpcr 3 zusammen mit den Wälzkörpern 5 in axialer Richtung verschieben. Hei dieser Ausführung ist aufgrund des gewählten Rillenverlaufes der Rillen 6 oberhalb eines Heugewinkeis von K) 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 befmdel sich im Hohlraum 10 des inneren Gelenkkörpers 3 ein Gummi- bzw. Kunststoffsitz 15. welcher auf die Gclenkfunklion keinerlei Auswirkung hat.

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

Bei dem in IΊ g. ^ri gezeigten Gelenk ist als weitert Ausgestaltung vorgesehen, daß die Wälzkörper 5 in Umfang richtung zur Drehmomentübertragung abgeflachte Flächen aufweisen, mit denen sie an den I enslerflaihen 12 tier Ausnehmungen 7. anliegen Darüber hinaus bcsit/xn diese Wiil/.kurper 5 im Gegensatz zu dcüen in deli F i g. I bis 4 gezeigten Wäilzkörpern 5 eine rechtwinklig zu den Abflachungcn lh verlaufende zylindrische Mantelfläche 17. Die Wälzkörper "5 können mif der zylindrischen Mantelfläche 17 in axialer Richtung in den Rillen b des äußeren Gelenkkörpers I abrollen. Mil den kugeligen F.ndkap ι pen 18 stutzen sie sich weiterhin in den Abstutzpunkten Il ab. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel weisen die Ausnehmungen 7 des inneren Gjlenkkörpers 3. wie in Fig. 7 gezeigt, einen entsprechenden Offnungsquer schnitt auf.

id I i g. b zeigt einen inneren Gelenkkurper 3, in deren Ausnehmungen 7 ein Wälzkörper 5 aufgenommen ist. In Umfangsrichtung ist zwischen dem Wälzkörper 5 und dem inneren Gelenkkörper 3 an der FensteiTliiche 12 ein I läclienkoniakt möglich. In axialer Richtung an der

\Ί Flache 19 ist nur ein Punktkoniakt. In F-" i g. 7 dagegen ist an dieser Fläche 19 zumindest ein I.inienkontakl gegeben. Die in Fig. 7 dargestellte Wäl/körperform läßt sich beispielsweise aus Stangenniaceria! herstellen.

In den F i g. 8 und 9 handelt es sich bei dem gezeigten

.'0 Ausführungibeispiel um ein Festgelenk. Die Rillen 6 des äußeren Gelenkkörpers I verlaufen ν ·; bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Gelenk kreisbogi nförinig Dei Unterschied zu diesem Gelenk besteht dann, daß im Hohlraum 2 des äußeren Gelenkkörpers I über dem

.»■"> I Imfang \ ier Wälzkörper 5 verteilt sind. Auch bei dieser Ausfuhri-ig mit vier WälzkOrpern 5 stutzen sich diese gegenseitig in den Abstiiizpunkten II ab. Die Wälzkörper 5 sind in den Ausnehmungen 7 des inneren Cielenkkorpers 3 radial beweglich, mit ihren Abflachun-

in gen 16 geführt. Trotz des kurvenformige.i Verlaufes der Rilli'ii6. wird bei diesem Gelenk kein Gleichlauf erzielt.

Is besteht die Möglichkeit bei geradlinigen Verlauf der Rillen h des äußeren Gelenkkorpers 1, ein Verschiebegelenk /i\ konstruieren, ähnlich der Fig. J

r. und 4.

Die F-'ig. IO und 11 zeigen ein Gelenk, bei dem nur zwei Walzkörper 5 vorhanden sind. Ansonsten ent spricht es den I eslgelenken der I ig I und 2. sowie 8 und 9. Bei dieser Ausführung ist. da es sich lediglich um

in zwei Wälzkörper 5 handelt, nur ein AbsUilzpunkt 11 vorhanden, der sich auf der Drehachse 8 befindet. Die Wäl/körper S sind mit ihren Abflachungen 16 in Ausnehmungen 7 des inneren Gelenkkorpers 3 radial verschiebbar geführt. Diese Ausführung benötigt

ii rechtwinkelig /u der Fbene. die die Wälzkorpermillel punkte 22 enthalten, zur Abstützung am äußeren Gelcnkkorper 1 Abstützflächen 23, deren Frzeugungs radius dem Radius des Hohlraumes 2 des äußeren Gelcnkkorpcrs 1 einspricht.

^riii Auch dieses Gelenk ist ;ils Verschiebegelenk möglich Bei einer solchen Ausführung muß wiederum entspre chcnd I ι g i und 4. der Verlauf tier Rillen 6 im äußeren Gelenkkorper 1. achspari.llel ausgeführt sein. Hierbei lsi es jci! icri erforderlich, da 1.1 die Absliilzflächc 23 des

·. inneren Gelenkkorpers 3 kugelig ausgebildet und in einem zylindrischen Hohlraum 2 des äußerer Gelenk korpers axial beweglich geführt ist.

In den 'Xusfuhriingsbeispiclcii der Ii g 8 bis Il kann als weitere Ausgestaltung vorgesehen werden, daß die

mi Wälzkörper 5 recniwinklig zu den Abflachungcn lh verlaufende /.ylindnsdie Mantelflächen 17, wie bereits in F i g. 5 gezeigt, aufweisen,

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

26 34 58! Patentansprüche:

1. Winkelbewegliche Gelenkwellenkupplung, bei der zur Übertragung des Drehmomentes in Um-Fangsrichtung 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) /ur Aufnahme derselben zylindrisch ausgebildet sind.

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