DE2657821C2 - Gleichlaufdrehgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren Gelenkkörper, der einen Hohlraum besitzt und in seiner Innenfläche Kugelrillen aufweist, einem in dem Hohlraum angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenfläche eine der Anzahl der Kugelrillen im äußeren Gelenkkörper entsprechende Anzahl von Kugelriilen aufweist, wobei jeweils eine Kugelrille des äußeren und des inneren Gelenkkörpers gemeinsam eine Kugel aufnehmen und auf die Kugel bzw. Kugeln, welche eine Ebene durchlaufen, die die Achsen sowohl des äußeren und des inneren Gelenkkörpers enthält, eine die Kugeln infolge fertigungsbedingten Spiels aus der homokinetischen Ebene bewegende und im Sinne einer Verringerung des Winkels, den die die Kugelmittelpunkte enthaltende Ebene gegenüber der Achse des inneren Gelenkkörpers einnimmt, wirksame Kraft Vorhanden ist und die Kugeln gegebenenfalls zusätzlich in Fenstern eines zwischen äußerem und innerem Gelenkkörpers angeordneten Käfig gehalten sind nach Patent 23 23 822,

Bei Gleichlaufdrehgelenken haben die aus der Fertigung resultierende Toleranzen einen Einfluß auf die Steuerung der Drehmomentübertragungselemente. Die Drehmomentübertragungselemente werden aus der homokinetischen Ebene bewegt, wodurch ein negativer Einfluß auf Drehmomentkapazität und Lebensdauer feststellbar ist. Mit steigendem Beugewinkel werden die Auswirkungen der vorhandenen Spiele größer und nehmen sogar mit einem Beugewinkel von ca. 25—30" progressiv zu. Dies trifft insbesondere für Gelenke mit achsparal'eien Bahnen zu.

Bei einem derartigen Gleichlaufdrehgelenk ist nach dem Hauptpatent 23 23 822 zur Lösung der vorbeschriebenen Probleme, eine Steuereinrichtung für die Kugeln im Sinne einer Vergrößerung des Winkels zwischen der die Kugelmittelpunkte enthaltenden Ebene und der Achse des inneren Gelenkkörpers zum kompensierenden Verschieben der Kugelebene in die homokinetische Ebene vorgeschlagen.

Es sind zwar Gelenke bekannt (z. B. FR-PS 1410 608), jedoch handelt es sich hierbei um Doppelgeisnke, die zur Vergrößerung des Beugewinkels dienen. Der sich ergebende Anschlag dient dazu, daß erst nach Auslenkung des inneren Gelenkes der restliche auszuführende Beugewinkel durch das äußere Gelenk übernommen wird. Dabei unterstützt ein zusätzliches Element das als gemeinsames Bauteil ausgebildete Außenteil des Innengelenkes und das Innenteil des Außengelenkes.

Hiervon ausgeher d ist es Aufgabe der Erfindung, bei nicht spielfreien Gelenken zu einen ein Kippen des Käfigs auszugleichen und den Käfig in die Winkelhalbierende Ebene zu führen, und darüber hinaus soll eine Rückstellkraft dauernd oder ab einem bestimmten Beugewinkel erzeugt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf der Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers eine Anschlagfläche angeordnet ist und der die Kugeln in die Winkelhalbierende Ebene steuernde Käfig eine entsprechende mit dieser zusammenarbeitenden Abstützfläche aufweist

Von Vorteil bei der vorgeschlagenen Anschlagfläche ist, daß bei einem bestimmten Anschlag-Beugewinkel, der kleiner als der maximale Beugewinkel ist, der Käfig an dieser anliegt, so daß bei weiterer Beugung des inneren Gelenkkörpers der Käfig wieder den halben Beugewinkel zwischen innerem Gelenkkörper und äußerem Gelenkkörper einnimmt. Durch diesen Vorgang wird eine lastunabhängige Rückführung der Kugeln in die Winkelhalbierende Ebene und ein einwandfreier Gleichlauf erreicht. Darüber hinaus werden die Kugeln von der Bahnkante weg in den Bahngrund zurückgeführt und damit die Hertzsche Pressung d. h.die spezielle Flächenbelastung, verringert.

Ferner wird erreicht daß durch die Wiedererlangung des Gleichlaufs auch die Kugeln, die etwa den Bereich der Ebene durchlaufen, welche die Achsen von innerern und äußerem Gelenkkörper enthält, wieder an der Drehmomentübertragung beteiligt werden. Die Kugeln werden gleichmäßiger belastet und die statische Belastbarkeit erhöht

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß zwischen der Anschlagfläche des äußeren Gelenkkörpers und der Abstützfläche des Käfigs ein Federelement angeordnet ist.

Hierbei ist besonders günstig, daß die ständig oder bereits ab einem Beugewinkel von ca. 25-30° angreifende Feder eine in entgegengesetzter Richtung der Kippmomente wirkende Kraft erzeugt, die die Steuerung des Käfigs in die Winkelhalbierende Ebene unterstützt.

Durch diese Kraft wird eine Rückstellkraft erzeugt,

die ein Steuern des Gelenkes erleichtert

Des weiteren ist von Vorteil, daß eine bessere Steuerung bzw. Rücksteuerung bei größerem Winkel größere Bautoleranzen (Spiele) erlaubt Gleichlaufdrehgelenke mit größeren Bautoleranzen sind billiger herzustellen und weisen bei Betrieb eine geringere Temperatur auf.

Es ist darüber hinaus ein großer Vorteil dadurch zu erreichen, daß durch die Zwischenschaltung des Federelementes eine Unterstützung zur Rückstellung der Räder in die Normalstellung durch die Gleichlaufdrehgelenke erreicht wird.

Die aufzubringende Federkraft durch die Federn ist je nach Gelenktyp unterschiedlich, denn die Beaufschlagung durch die Feder braucht bei Gelenken mit größerem Offset erst bei größeren Beugewinkeln als bei Gelenken mit kleinerem Offset erfolgen, so daß die Verwendung von im Wesen unterschiedlicher Federn möglich ist

Bevorzugte Ausfühmngsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargest :11t

Es zeigt

F i g. 1 ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer Anschlagfläche im äußeren Gelenkkörper axial geschnitten,

Fig.2 ein Gleichlaufdrehgelenk im Prinzip wie in F i g. 1 dargestellt jedoch in gebeugtem Zustand,

Fig. 3 ein Gleichlaufdrehgelenk, bei dem die Anschlagfläche im Öffnungsbereich des äußeren Gelenkkörpers liegt

Fig.4 ein Gleichlaufdrehgelenk, bei dem der Anschlagfläche eine Feder vorgeschaltet ist,

F i g. 5 ein Gleichlaufdrehgelenk im Prinzip wie in F i g. 4, jedoch ist die Feder mit dem Käfig verbunden,

F i g. 6 ein Gleichlaufdrehgelenk im Prinzip wie in Fig.4, jedoch ist als Feder ein Kunststoffblock vorgesehen,

F i g. 7 ein Gleichlaufdrehgelenk im Prinzip wie in Fig.4, mit dem Unterschied, daß der Käfig eine Tellerfeder _ugeorndet ist

F i g. 8 und 9 die in F i g. 7 verwendete Tellerfeder als Einzelheit.

Das in F i g. 1 dargestellte Festgelenk, besteht im wesentlichen aus einem äußeren Gelenkkörper 1, welcher einen Hohlraum 2 besitzt. Umfangsverteilt über die Innenwand des Hohlraumes 2 sind parallel zur Drehachse 3 verlaufende Rillen 4 eingearbeitet. Im Hohlraum 2 ist der innere Gelenkkörper 5 angeordnet, dessen Außenfläche Längsrillen 7 aufweist. Innerer Gelenkkörper 5 und Antriebswelle 15 sind aus einem Teil hergestellt Auf der Kugelfläche 6 eines als separates Bauteil auf dem inneren Gelenkkörper 5 angeordneten Steuerkörpers 19 ist ein Käfig 8 mit einer in seinem Innenraum vorgesehenen Hohlkugelfläche geführt. Die Mittelpunkte 9, 10 von Außenkugel und innerem Hohlraum des Käfigs 8 sind auf verschiedenen Seiten der die Drehmomentübertragungselemente 11 enthaltenden Ebene angeordnet.

Der Käfig weist ferner über seinem Umfang verteilte Fenster 12 auf, in denen die der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln 11 gehalten sind, welche des weiteren in zwei sich gegenüberliegenden Rillen 4,7 des äußeren Gelenkkörpers 1 Und inneren Gelenkköfpers 5 aufgenommen sind. Zur Abdichtung des Hohlraumes 2, dient der Faltenbalg 13,

Der äußeren Gelenkkörper 1 besitzt in seinem η Hohlraum 2 konzentrisch zur Drehachse 3 eine Anschlagfläche 27, an der der Käfig 8 sich bei maximalem Beugewinkel mit seiner Abstützfläche 28 abstützt

Diese Anordnung des inneren Gelenkkörpers 5 zum äußeren Gelenkkörper 1 bei maximalem Beugewinkel ist in F i g. 2 dargestellt. Aus dieser Figur ist zu ersehen, daß der Käfig 8 mit seiner Abstützfläche 28 an der Anschlagfläche 27 anliegt Bei weiterer Beugung des inneren Gelenkkörpers 5 ist der Käfig 8 durch dieses Abstützen nicht in der Lage, eine weitere Drehbewegung mitzumachen, so daß die Kugeln 11 im Anfangsbereich der Beugung in einer Ebene 29 angeordnet sind, die zur Mittelachse des inneren Gelenkkörpers 5 einen kleineren Winkel einnimmt, als die Winkelhalbierende Ebene 30. Bei weiterer Beugung des inneren Gelenkkörpers 5 wird dieser Winkel dann sogar noch größer als der halbe Winkel zwischen den Mittelachsen des inneren und äußeren Gelenkkörpers, so daß dann die Mittelpunkte der Kugeln eine Ebene 31 einnehmen, bei der der Winkel zwischen der Mittelachse des inneren Gelenkkörpers 5 nd der Ebene 31 größer als der der Winkelhalbierenden ist

Infolge fertigungsbedingten Spieles der Bauteile zueinander hat das Gleichlaufdrehgelenk das Bestreben, daß die die Mittelpunkte der Kugeln 11 enthaltende Ebene mit zunehmender Beugung sich in Richtung der Ebene 29 bewegt Diese tatsächliche Ebene bewegt sich dann bei weiterer Beugung des Gelenkes dadurch, daß der Käfig 8 während der Rotation taumelt und bereits mit seiner Abstützfläche 28 an Teilen des Umfangs der Anschlagfläche 27 in Richtung der theoretischen Winkelhalbierenden 30 und anschließend in Richtung der Ebene 31 anschließt In dieser Stellung werden die Kugeln von der Rillenkante zurück in den Rillengrund gedrückt, und es ergibt sich somit eine größere Belastbarkeit des Gelenkes.

Fig. 3 zeigt ein Gleichlaufdrehgelenk im Prinzip wie in Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die Anschlagfläche 27 im Öffnungsbereich des öußeren Gelenkkörpers 1 liegt und als Abschrägung von dessen Stirnkante gebildet ist Die mit der Anschlagfläche 27 zu ammenarbeitende Abstützfläche 28 des Käfigs 8 ist bei dieser Ausführung an der im Querschnitt dünneren Seite des Käfigs 8 angeordnet und dient gleicnzeitig zur Erhöhung der statischen Festigkeit.

In Fig.4 ist ein Gelenk gezeigt, welches in Prinzip wie in Fig. 1 ausgebildet ist, jedoch erfolgt die Abstützung des Käfigs 8 an einer Feder 14. welche mit dem äußeren Gelenkkörper 1 über einen Ansatz 20 verbunden ist Der Käfig 8 besitzt als Abstützfläche 27 eine Kegelfläche 21, so daß bei Beugung des Gelenkes eine Abstützung bereits ab ungefähr 20—30" erfolgt Die Funktion ist die gleiche wie vorher beschrieben, da ab einem gewissen Beugungswinkel die Kegelfläche21 ganz anliegt und die Feder 14 nicht mehr nachgeben kann.

In Fig. 5 ist ein Gelenk gezeigt, welches im Prinzip wie das in Fig. 4 ausgebildet ist, jedoch mit dem Unterschied, daß die Feder 16 über ein Fixiermittel 1" am Käfig befestigt ist. Als Anschlagfläche im äußeren Gelenkkörper 1 ist eine ringförmige Fläche 23 vorgesehen, in der die Feder 16 bei Beugung des Gelenkes zum Anschlag kommt.

F i g, 6 zeigt ebenfalls ein mit der F i g. 4 vergleichbares Gelenk mit dem Unterschied, daß als Federelement ein formveränderbav'er Kunststoffblock 24 verwendet wird, welcher ringförmig den Ansatz 20 des äußeren Gelenkkörpers 1 umschließt. Bei Beugung des Gelenkes trifft die Kegelfläche 21 des Käfigs 8 auf den Kunststoffblock 24 und drückt diesen zusammen. Durch

die Vorspannung des kunststoffblockes 24 wirkt auf den Käfig 8 eine in Richtung des gestreckten Lage wirkende Kraft.

In Fig.7 dagegen ist ein Gelenk gezeigt, an dessen Käfig 8 eine Tellerfeder 22 aufgenietet ist; sie kann selbstverständlich auch durch andere hier nicht dargestellte Mittel befestigt werden. Die Abstützung der Tellerfeder 22 erfolgt an einem als separaten Bauteil in dem äußeren Gelenkkörper 1 aufgebrachten Ring 25, in dessen Oberfläche eine Abstützfläche 26 eingearbeitet worden ist.\

pieFig.l bis 7 zeigen jeweils Gelenke, deren Käfig 8 auf einem Sieuerkörper 19 geführt ist, die beschriebene Anschlaganordnung läßt sich jedoch auch Verwirklichen, wenn Gelerike anderer Gattung verwendet

werden, z. B. DO-Gelenke oder andere durch einen Käfig gesteuerte Gelenke.

In den F i g, 8 und 9 ist jeweils eine Ausführung einer Tellerfeder 22 gezeigt. Die in Fig.8 gezeigte Tellerfeder 22 besitzt auf dem Umfang verteilte und radial von außen nach innen verlaufende Schlitze 18, wobei bei dieser Ausführung die Tellerfeder bei Beugung des Gelenkes nur an den entsprechenden anliegenden Teilen auszufedern braucht.

Bei der in Fig.9 gezeigten Ausführung ist die Tellerfeder 22 ungeschützt.

Entsprechend den verschiedenen Konstruktionen ist die Möglichkeit gegeben, daß die Feder auch als Blattfeder oder als elastisch formveränderliches Kuriststöffpolster ausgebildet sein kann.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren Gelenkkörper, der einen Hohlraum besitzt und in seiner Innenfläche Kugelrillen aufweist, einem in dem Hohlraum angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenfläche eine der Anzahl der Kugelrillen im äußeren Gelenkkörper entsprechende Anzahl von Kugelrillen aufweist, wobei jeweils eine Kugelrille des äußeren und des inneren Gelenkkörpers gemeinsam eine Kugel aufnehmen und auf die Kugel bzw. Kugeln, welche eine Ebene durchlaufen, die die Achsen sowohl des äußeren und des inneren Gelenkkörpers enthält, eine die Kugeln infolge fertigungsbedingten Spiels aus der homokinetischen Ebene bewegende und im Sinne einer Verringerung des Winkels, den die die Kugelmittelpunkte enthaltende Ebene gegenüber der Achse des inneren Ge'enkkörpers einnimmt, wirksame Kraft vorhanden ist und die Kugeln gegebenenfalls zusätzlich in Fenstern eines zwischen äußerem und innerem Gelenkkörper angeordneten Käfigs gehalten sind und eine Steuereinrichtung für die Kugeln bzw. Kugeln im Sinne einer Vergrößerung des Winkels zwischen der die Kugelmittelpunkte enthaltenden Ebene und der Achse des inneren Gelenkkörpers zum kompensierenden Verschieben der Kugelebene in die homokinetische Ebene (nach Patent 23 23 822), dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers (1) eine Anschlagfläche (23, 27) angeordnet ist und caß de. die Kugeln in die Winkelhalbierende Ebeno fteuernde Käfig (8) eine entsprechende mit dieser ζ sammenarbeitende Abstützflche (21,26,28) aufweist.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anschlagfläche (23, 27) des äußeren Gelenkkörpers (1) und der Abstütztfläche (21, 26, 28) des Käfigs (8) ein Federelement (14,16,22,24) angeordnet ist. -to