DE2707890A1 - Kardangelenk mit koppelring - Google Patents

Kardangelenk mit koppelring

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Kardangelenk mit Koppelring, das zwei Gelenkgabeln aufweist, die mit dem antreibenden bzw. dem angetriebenen Organ starr verbunden sind und jeweils mit zwei Gelenkzapfen ohne gemeinsamen Punkt versehen sind, d.h. keinen Kreuzzapfen aufweisen, rotierend in Lagern, die in Ausnehmungen in dem genannten Koppelring aufgenommen sind, welches Kardangelenk die Herstellung einer elastischen Verbindung mit variabler Drehsteifigkeit und winkelmässig begrenzten Drehschwingungen erlaubt; unter "winkelmässig begrenzten Drehschwingungen" werden begrenzte Drehbewegungen der beiden Wellen um ihre zugehörigen Achsen zueinander, und zwar unabhängig von der Winkellage dieser Achsen zueinander, zwischen zwei in Drehung befindlichen Wellen verstanden; Das Kardangelenk weist ausserdem elastische Elemente unterschiedlicher Steifigkeit zur Glättung (Dämpfung) von radialen und/oder axialen Vibrationen auf.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich zwei Wellen und/oder übertragungsorgane, unabhängig von der Arbeitsdrehzahl der Anordnung, einfach mit Hilfe eines Kardangelenks mit Koppelring verbinden, wobei elastische glättende Elemente in das Gelenk selbst eingebaut sind, ohne daß eine dynamische Auswuchtung des Koppelringes erforderlich ist und sogar ohne daß ein zusätzliches, die Vibrationen glättendes elastisches Element vorgesehen ist. In gleicher Weise verhindert bei einer übertragungseinrichtung mit mindestens zwei Kardangelenken und einem elastischen glättenden Element der Einbau der elastischen glättenden Elemente in das Kardangelenk nach der Erfindung die Fluchtabweichung und das Schlagen der rotierenden übertragung sorgane.
Die Erfindung ist hierzu dadurch gekennzeichnet, daß die
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elastischen Elemente zur radialen und/oder axialen Glättung der Vibrationen in ihren radialen und/oder axialen Schwingungsbewegungen durch radiale und/oder axiale Anschläge begrenzt sind, die mechanische Zwangsanschläge darstellen, daß sie die starr mit den Gelenkgabeln und/oder dem Aussenring des Lagers verbundenen Zapfen abdeckend umgeben, und daß die genannten, radial und/oder axial glättend wirkenden, elastischen Elemente einen Ring aufweisen, der koaxial zu einem Aussenring des Lagers verläuft, mit mindestens einem radialen Anschlag, der zu der Achse des Lagers gerichtet ist, und mindestens einem axialen Anschlag, wobei der genannte Ring somit einen voreingestellten Begrenzer für axiale oder radiale Schwingungen darstellt.
Um feste Montagen auf dem Zapfen und/oder in dem Koppelring herbeizuführen, ist der Querschnitt des koaxialen Ringes des den Zapfen abdeckend umgebenden glättenden elastischen Elements etwas geringer als derjenige des Zapfens, vor seinem Aufpressen auf diesen, während der Querschnitt des koaxialen Ringes des den Aussenring der Lagerung abdeckend umgebenden glättenden elastischen Elements grosser ist als derjenige der entsprechenden Aufnahme in dem Koppelring, vor deren Zusammenbau.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Kombination der elastischen, radial und/oder axial glättenden, in das Kardangelenk integrierten, entweder den Zapfen oder den Aussenring der Lagerung des genannten Kardangelenks abdeckenden Elemente in elastische, glättende Elemente aufgeteilt werden, die in radialer und/oder axialer Richtung benutzt werden.
Unabhängig von der Ausführungsform sind die glättenden
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elastischen, in das Kardangelenk integrierten Elemente elastische Elemente, die um Zapfen und Lager zwischen die Zapfen und den Koppelring radial und/oder axial eingeschoben sind, wobei die profilierten glättenden elastischen Elemente aus einem Material bestehen, das ein Elastomer oder ein Schwingmetall sein kann.
Bei einer Ausführungsform bildet das elastische, radial glättende, den Zapfen abdeckend umgebende Element den Innenring der Lagerung und das elastische, axial glättende, den Zapfen abdeckend umgebende Element die elastische Kappe des Innenringes des Lagers.
Bei einer Ausführungsform ist die profilierte elastische Kappe in das elastische, glättende, den Aussenring des Lagers abdeckend umgebende Element integriert.
Bei einer anderen Ausführungsform besteht die profilierte elastische Kappe aus dem gleichen Material wie das elastische, glättende, den Aussenring des Lagers abdeckend umgebende Element.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die profilierte elastische Kappe in den Inneriring des Lagers integriert.
Bei einer weiteren Ausfuhrungsform besteht die profilierte elastische Kappe aus dem gleichen Material wie der Innenring des Lagers.
unabhängig von der Art der genannten Ausführungsformen befindet sich die elastische profilierte Kappe deutlich ausseraxial gegenüber der Rotationsachse des Lagers. In jedem Fall hat die elastische, profilierte Kappe ein Relief von konkaver oder konvexer Form bezüglich der Mitte
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des Kardangelenks. Sie hat ein zylindrisch-spitzbogiges, schräg oder nicht schräg abgeschnittenes, auf Kegelstumpfbasis eiförmiges, oder Pyramidenstumpfprofil auf der Grundfläche eines regelmässigen Vieleckes, einer gekrümmten Linie, einer konvexen und/oder konkaven Form. Die Kappe besitzt Relief-Kontaktflächen, die auf punkt- und/oder linienförmige Auflagen begrenzt sind, um die Kontaktreibung an der der Kardangelenkmitte zugewandten Seite am Ende des Lagerzapfens zu begrenzen. Die freien Durchlässe, die zwischen den punkt- und/oder linienförmigen Auflagen der Reliefflächen der elastischen Kappe gebildet sind, stellen Bahnen dar, in denen Schmiermittel, das in dem Vorratsbereich des Lagerzapfens enthalten ist, zu den rotierenden Elementen dieses Lagers fließt. Andererseits berühren diese linien- und/oder punktförmigen Auflagerstellen der Reliefs der elastischen Kappe auf der der Mitte des Kardangelenks abgewandten Seite das Ende des Aussenringes des Lagers oder die Reliefs des Innenumfangs des den Koppelring umgebenden Spannrings.
Die Reliefs der elastischen Kappe sind mit mindestens einem axialen Begrenzer versehen, der der axialen Zentrierung der Zapfen der Gelenkgabeln des Kardangelenks in dem Koppelring dienen. Der axiale Begrenzer hält ausserdem die Enden der rotierenden Elemente des Lagers frei, die ohne oder durch Vermittlung von bewegliehen Elementen umlaufen.
Das Innenmaß zwischen den Axialauflageflächen der beweglichen Elemente des Lagers an den beiden Enden des Aussenrings und den Enden dieser beweglichen Elemente gegenüberliegend, ist größer oder gleich ihren radialen Abmessungen, wobei die beweglichen Elemente zwischen den Rotationsbahnen des Aussenringes des Lagers und seinem Innen-
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ring liegen.
Radial in das Innere des Innenringes vorspringende Verformungen, mechanische Zwangsanschläge, bilden radiale Schultern und wirken mit einer Nut und/oder einer Rundschulter zusammen, die beide zusammenhängend oder unzusammenhängend ausgebildet und in dem Zapfen vorgesehen sind, um den Innenring axial mit dem Zapfen in einer gegenseitigen Position starr zu verbinden, die den für die Schwingung der elastischen Kappe am Ende des Innenringes erforderlichen Freiraum an der der Mitte des Kardangelenks abgewandten Seite, entweder zwischen der Spitze des Zapfens und dem Grund des Aussenringes des Lagers, oder zwischen der Spitze des Zapfens und dem Grund des elastischen radialen Elements, das in dem Koppelring befestigt ist, oder auch zwischen der Spitze des Zapfens und der der Kardangelenkmitte zugewandten Innenseite des den Koppelring umgebenden Spannringes bildet. Ausserdem dient der radiale, reliefartig in das Innere des Innenringes vorspringende radiale Anschlag in Verbindung mit der oder den Nuten und der zusammenhängenden oder nicht zusammenhängenden Ringschulter bzw. Ringschultern des Zapfens in Abhängigkeit von ihrer relativen axialen Lage auf den Rotationsachsen der Lager der Zentrierung der elastischen Kappen der vier Zapfen ein und desselben Kardangelenks gegenüber der Mitte des genannten Gelenks in den drei erwähnten Fällen. Der Bund des Innenringes an der der Kardangelenkmitte zugewandten Seite hält und positioniert das Abschließungselement der beweglichen Umlaufelemente des Lagers gegenüber seiner Auflagerfläche auf der Umrandung der Aussenringe des Lagers oder gegenüber seiner Auflagerfläche auf der Umrandung des das Lager umgebenden glättenden elastischen Elements. Der Abstand zwischen dem oder den axialen Anschlägen in der elastischen Kappe des Innenringes
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auf der der Kardangelenkmitte zugewandten Seite und der Kappe des genannten Ringes, der das Abschließungselement der beweglichen Umlaufelernente des Lagers trägt auf der der Kardangelenkmitte zugewandten Seite wird so festgesetzt, daß eine ausreichend hohe Zwangskraft auf das Abschließungselement ausgeübt wird, um einen wirksamen Abschluß der beweglichen Umlaufelemente des Lagers zu erzielen, und setzt daher die axialen Zwangskräfte des Abschließungselements auf ein Mindestmaß herab. Die Konstruktion des genannten Innenringes des Lagers setzt das Drehmoment des in Drehung befindlichen Kardangelenks bei der übertragung eines Moments auf ein Minimum herab. Der Innenring des Lagers hat vor dem Aufbau auf einen Kardangelenkzapfen die Form eines Prismas mit Vieleckgrundfläche, die Länge der Mittelsenkrechten dieser Grundfläche ist kleiner als der Halbmesser des Zapfens. Die Spitzen der genannten Vieleckgrundfläche sind Kreisbogen, deren Radien größer sind als der Zapfenhalbmesser. Durch elastische Verformung bei seinem Aufsetzen auf den Zapfen wird der Innenring aufgesetzt ohne besonders genaue Ausrichtung. Der Innenring tendiert zu einer Zylinderform, ohne sie notwendigerweise zu erreichen, weil auf seiner Aussenflache Verdickungen auftreten und Verkleinerungen des Lagerspiels herbeiführen und die beweglichen Elemente des Lagers in radialer Richtung verkleinern. Diese ständige Vorbelastung der beweglichen Elemente des Lagers verhindert das Auftreten von Lärm und Knallgeräuschen und von Graten und Riefen, die auf das Spiel der beweglichen Elemente der Lager des in Schwingung geratenen Kardangelenks zurückzuführen sind. Man sieht, daß die Stärke der bestehenden Verdickungen, die das elastische radiale Element des inneren Lagerringes nach dem Aufsetzen auf seinen Zapfen bildet, zu einem radialen Schwingen führen muß, das begrenzt wird durch die eine oder die mehreren radialen Schultern, die in das innere des Innenringes des Lagers vorspringen und 709884/0636
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die mit der Nut oder den Nuten und/oder der oder den ringförmigen, zusammenhängenden oder nicht zusammenhängenden Schultern des Zapfens zusammenwirken, so daß das genannte Lager ohne Arbeitsspiel und mit einer geringen radialen Vorbelastung der beweglichen Elemente des Lagers rotiert. Der Schrumpfring, der von dem auf den Zapfen gedrückten Innenring des Lagers gebildet wird, dient zur Verstärkung und Versteifung des genannten Zapfens. Auf diese Weise kann bei gegenüber bekannten Kardangelenken unveränderten Abmessungen das erfindungsgemäße Kardangelenk höhere Momente übertragen. Die geringe Stärke und die erhebliche Oberflächenhärte des Innenringes, die für die Rotation der beweglichen Teile des Lagers unentbehrlich sind, macht durch das Aufschrumpfen auf den einstückig mit der Gelenkgabel verbundenen Zapfen, im Gegensatz zu den bekannten Kardangelenken, eine Großserienproduktion von Gelenkgabel-Zapfen-Elementen rentabel, durch Anwendung von gut bearbeitbaren Materialien mit großen Fabrikationstoleranzen, ohne langdauernde und schwierige Wärmebehandlungen und damit ohne zusätzliche Bearbeitungsvorgänge zum Verhindern von Verformungen und geometrischen Ungenauigkeiten der Gelenkgabel-Zapfen-Elemente, die auf diese Behandlungen zurückzuführen sind; dabei wird noch eine geringe mechanische Ermüdbarkeit des Kardangelenks erreicht. Unabhängig von der Bauweise des Kardangelenks werden für den Zapfen Metalle oder Kunststoffe verwendet.
Bei einer weiteren Ausführungsform bilden Lagerzapfen und Gelenkgabel ein einheitliches Bauteil.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Zapfen auf den Gabelarm gesetzt.
Unabhängig von der Ausführungsform des Zapfens verbindet
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ein zwischen den Armen der Gabeln befindliches Versteifungsgeflecht die Arme untereinander. Eine Ausnehmung beiderseits dieses Geflechts liegt auf der Bewegungsbahn des Endes der gegenüberliegenden Gabel. Eine Einziehung befindet sich auf dem Aussenprofil der Gabelarme auf der der Kardangelenkmitte abgewandten Seite.
QLe Auffaserung des Metalls des Verstärkungsgeflechts und des Aussenprofils der Gabelarme des Kardangelenks wird durch Stauchung des Metalls hervorgebracht. Das Versteifungsgewebe verbindet die Gabelarme mit ihrer Befestigungsnabe, die mit der Übertragungswelle fest verbunden ist.
Die Nabe zur Befestigung der Gabel auf der Übertragungswelle ist radial und senkrecht zu der Rotationsachse der Gabeln geschlitzt. Die Nabe besitzt zwei Laschen, die eine Bohrung aufweisen, die ein Befestigungselement aufnehmen soll. Die blind oder nicht blind endende Bohrung der Nabe für die Befestigung der Gabel ist genutet.
Bei einer weiteren Ausfuhrungsform ist diese Befestigungsnabe ein Rotationskörper, hohl, geschlossen, blind oder nicht blind endend, genutet oder glatt. Bei einer glatten Nabe, mit der die Gabel auf der übertragungswelle befestigt wird, hat die genannte Welle mindestens drei Eintiefungen, die leicht konisch gegenüber der Übertragungsachse sind, gleichen gegenseitigen Abstand haben und mit 120° Winkelabstand angeordnet sind, wobei sich eine Materialverdickung in der Nähe der Eintiefung befindet.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Nabe zum Befestigen der Gabel auf der Übertragungswelle mit der Welle zu einem einheitlichen Bauteil verbunden.
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Das Einsetzen der Gabeln des Kardangelenks in den Koppelring erfolgt, indem die Gabeln in eine Ebene gekippt werden, die die Schwenkachse der Lager und die Achse der Nabe enthält, die die Gabeln auf der Übertragungswelle festhält. Der Koppelring des Kardangelenks weist axiale und/ oder radiale Ausnehmungen in der Bahn der Gabelarme auf, wodurch der Einführungsvorgang vereinfacht wird und andererseits eine maximale Funktionsschwingung der Gabeln in dem Koppelring erreicht wird. Die Aufnahmen in dem Koppelring nehmen die Lager mit oder ohne elastisches glättendes Element von der Aussenseite des Koppelringes auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Kardangelenks ist die Umrandung des Koppelrings von einem Spannring umgeben.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Kardangelenks wird ein optimales Ergebnis durch das Kombinieren der obenbeschriebenen radialen und axialen, elastischen, glättenden Elemente, die in das genannte Kardangelenk integriert sind, erreicht.
Zum besseren Verständnis der Erfindung dienen die nachstehende Beschreibung einer Anzahl von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kardangelenks mit Koppelring und die Zeichnungen, die folgendes darstellen:
Fig. 1 und 2 perspektivische Ansichten des elastischen glättenden Kardangelenks mit Koppelring;
Fig. 3 eine Schnittansicht bei Schnittführung längs der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 eine der Gabeln des Kardangelenks mit den Innenringen der Lager, geschnitten längs eines Durchmessers;
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Fig. 5 eine Teilansicht eines Schnitts längs der Linie V-V in Fig. 1 in grösserem Maßstab;
Fig. 6 eine Teilansicht des Schnitts längs der Linie VI-VI in Fig. 2;
Fig. 7 eine Teilansicht des Schnitts längs der Linie VII-VII in Fig. 4;
Fig. 8 einen Schnitt durch die in den Fig. 3, 5 und 6 wiedergegebenen Lager in grösserem Maßstab;
Fig. 9 eine Draufsicht in axialer Richtung auf den in den Fig. 3 bis 8 gezeigten Innenring in grösserem Maßstab;
Fig. 10 eine Ausführungsvariante des Kardangelenks, gesehen von der Aussenseite der elastischen Umhüllung, umgeben von ihrem metallenen Spannring;
i-'ig . 11 einen Schnitt in der Lbene XI-XI aus Fig. 10 durch die elastische Umhüllung, uwgeben von ihrem Spannring,·
Fij. 12 einen Schnitt in der Ebene XIl-XII aus Fig.10 durch die elastische umhüllung, umgeben von ihrem Spannring.
Vvie die Fig. 4, 7, 8 und i) arkennen lassen, weist das Kardangelenk elastische glättenae L:le.nente 1, 3 auf, die den Zapfen 5 im Inneren des ausseren Ringes 14 des Lagers 7 abaeckena umgeben; der Aussenring wird durch eine radiale Schulter 32 abgeschlossen; die Elemente sind zwischen den Koppelring 15 und den genannten Zapfen 5 der Lager 7 eingeschaltet, die mit den Armen 33 der Gslenkgabeln 21 (vgl.
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Fit;. 1 bis 9) starr verbunden sind.
Die elastischen glättenden blemente 2., 4, die den Aussenring 14 aes Layers 7 abdeckend umgeben, sind mit einem Ring 4 9 versehen, der koaxial zu dem Lager 7 verläuft und einen Anschlag jü besitzt. Der koaxiale Ring 49 wird von ausseii ner in die Aussparung 4 8 des Koppelrings 15 eingeführt. Bei dem elastischen, glättenden Element 2, 4, das uen Aussenring des Lagers 7 abdeckend umgibt, handelt es sich Uta ein elastisches, glättendes Profilelement ir.it dem Anschlag 50, der einen radialen, mit dem elastischen glättenden Profilelement 2, 4 baulich verbundenen Schwingung sbeyren zer aarstellt. Die elastischen glättenden Elemente 1, 3, die den Zapfen 5 abdeckend umgeben, sind zwischen das freie Ende 9 der Zapfen 5 und den Koppelring 15 eingeschaltet (vgl. Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12). Das elastische glättende Axialelement 3, das den Zapfen 5 abdeckend umgibt, ist eine elastische Kappe 8 aus dem gleichen ί-laterial wie der Innenring 6 des Lagers 7. Die Form der Kappe 8 ist konkav und konvex, und ihre linearen Auflageflächen 12 lassen Durchlässe für den Zulauf von Schmiermittel aus dem Vorrat 17 des Zapfens 5 des Lagers 7 zu den beweglichen Umlaufelementen 18 des Lagers 7 offen. Die vorspringende elastische Kappe 8 berührt die Innenseite 20 des Lodens 13 des Aussenringes 14 des Lagers 7. Jede elastische Kappe 8 weist axiale Schwingungsbegrenzer 19 und einen radialen Schwingungsbegrenzer 27 auf. Die vier elastischen Kappen 8 ein und desselben Kardangelenks zentrieren die Zapfen 5 der Gelenkgabelarme 33 in dem Koppelring 15 mit hilfe von radialen Verformungen 23, die mit den Nuten und Schultern 22 des genannten Zapfens zusammenwirken. Ausserdem geben die axialen Schwingungsbegrenzer 19 die Enden 30 der in dem Lager 7 beweglichen umlaufelemente 18 und den Boden 13 des Aussenringes 14 frei. Die Axialab-
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messungen des axialen Freiraums 29 am i,nde uer beweglichen Umlaufelemente 10 des Lagers 7 sind gleich den ßadialabmessungen der beweglichen Umlaufelemente 13, die sich zwischen den inneren bzw. äusseren Rotationsbahnen lü bzw. 11 des äusseren bzw. des inneren Ringes 14 bzw. ϋ aes Lagers befinden.
Der Innenring C (Fig. 1, z, 3, 4, 5, 6 , 7, 3, 9, 11, 12) zeigt mindestens drei vorspringende radiale Verdickungen 28 (vgl. Fig. 7, 8, 9) und einen Bund 25, auf dem ein Abschließung selement 2G angebracht ist, sich gegen die Mantel fläche 31 des Aussenringes 14 des Lagers 7 abstützt (Fig. 2 bis 9).
Der Zapfen 5 (Fig. 4, 5, 7, 3) ist einstückig mit dem Arm 33 der Gelenkgabel 21 verbunden. Die Arme 33 der Gelenkgabel 21 sind untereinander durch ein Versteifungsgewebe verbunden. Das Versteifungsgewebe 35 besitzt eine Ausnehmung 37 in der Schwingungsbahn der gegenüberliegenaen Gelenkgabel 21. Eine Einziehung 34 ist an der äusseren Urnrißlinie der Arme 33 der Gelenkgabeln 21 vorgenommen. Die Nabe 33 zur Befestigung der Gelenkgabel 21 mit Längsnuten 39 auf der Übertragungswelle 3 6 (Fig. 1 bis t») ist in radialer Richtung mit einem Schlitz 40 versehen und weist zwei Laschen 41 auf, durch die eine Bohrung 42 zur Aufnahme eines Befestigungselements führt. Die Bohrung der Befestigungsnabe 38 (Fig. 1, 2, 3, 4, 6, 7) ist eine mit Längsnuten versehene Sackbohrung. Die zweite Gelenkgabel 21 des Kardangelenks hat eine zylindrische Nabe 43, die hohl ist und besitzt eine Sacklochbohrung 44, die fest auf einer genuteten Übertragungswelle 45 angebracht ist (vgl. Fig. 1 bis 6).
Der Koppelring 15 des Kardangelenks ist mit axialen bzw. radialen Ausnehmungen 46 bzw. 4 7 in den Bahnlinien der
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/irine 33 der Gelenkcjabeln 21 versehen, so daß diese maximal ausschwingen können (Fig. 1, 2, 3, 5, 6, 8, 11, 12).
Die iMantelfläche des Koppelringes 15 ist von einem Spannring 24 umgeben. Vorrichtungen, die die Axialschwingung der elastischen glättenden Elemente 2, 4 begrenzen und die Aussenringe 14 der Layer 7 umgeben, bestehen aus vier Lintiefungen 52, die Schultern (64) mit linienförmiger Auflage bilden, angeordnet in üem Spannring 24, der den Koppelring 15 umgibt. Der Aussendurchmesser jeder Eintiefung 52 ist kleiner als der Aussendurchmesser des Aussenringes 14 des Lagers 7. Er wirkt zusammen mit den Axialschwingungsbegrenzern 51 des koaxialen Ringes 49 (Fig. 1, 2, 3, 5, 6, 8, 10, 11, 12).
Nach einer in den Fig. 10 bis 12 wiedergegebenen Ausführungsvariante weisen das radiale und das axiale Glättungselement radiale Muffen 53 aus Elastomermaterial auf, die als Aufnahme 54 für die Lager 7 wirken und radiale Schultern 63 bilden, die radial mit einem Winkelabstand von jeweils 90° in den Koppelring 15 eingearbeitet sind; die Muffen 53 ragen in den Mittelraum des Koppelringes 15 hinein und stehen in fester Verbindung mit einer Umhüllung 56 aus Elastomermaterial, die zumindest die Mantelfläche des Koppelringes 15 umgibt, während die öffnungen 57 der Muffen zur Aussenseite 58 der genannten Umhüllung 56 durch Abdeckplatten 59 verschlossen sind.
Die Umhüllung 56 kann sich auch über die Seitenringflachen 60 des Koppelringes erstrecken.
Der Zusammenhalt der verschiedenen Elemente des Koppelringes läßt sich noch verstärken durch den starren Spannring 24, der durch Aufquetschen 61 fest mit dem Koppelring
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verbunden werden kann. Der genannte Spannring umgibt somit lückenlos die Mantelfläche und die ringförmigen Seitenflächen 60 des Koppelringes 15, der von der Umhüllung 56 aus Elastomermaterial umschlossen ist.
Vorzugsweise sind die Umhüllung 56 und zumindest ein Teil der Aussenfläche der Muffen 53 mit dem Koppelring 15 verklebt.
Die Umhüllung 56 und die Muffen 53 können vorteilhafterweise als einheitliches Bauteil ausgeführt sein, an das die radialen Dichtungselemente 62 angeformt sind, die zum Schutz der Lager 7 dienen.
Die gepreßte elastische Umhüllung ist ein einheitliches Formstück mit festliegenden Abmessungen, das keinerlei maschineller Nachbehandlung bedarf.
Die elastische Umhüllung ist mit ihrer Metalleinlage verklebt und bildet ein mechanisch sehr stabiles einheitliches Bauteil, mit dem hohe Drehmomente übertragen werden können.
Die elastische Umhüllung besteht aus einem weichen und elastisch verformbaren Elastomer, und je nach der Art des verwendeten Materials wirα der Zusammenbau des Kardangelenks sehr vereinfacht.
Entsprechend dem Konzept ihrer Konstruktion weist die in ihren beispielsweise aus Metall bestehenden starren Spannring eingeschlossene elastische Umhüllung ein maximales Elastomervolumen bei minimalem Platzbedarf des Kardangelenks auf, und daraus ergibt sich eine bemerkenswerte Dämpfung der Schwingungen, die zum großen Teil geschluckt werden.
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Entsprechend dem Konzept ihrer Konstruktion hat die elastische Umhüllung unterschiedliche axiale und radiale Kompressionssteifigkeit um die Lager, so daß die Genauigkeit des Drehantriebs der treibenden und der angetriebenen Wellen um ihre jeweiligen Achsen unabhängig von dem zwischen diesen Wellen eingeschlossenen Winkel verbessert wird, und zwar indem die auf der Aussenseite der genannten elastischen Umhüllung befindlichen öffnungen durch Plättchen, deren Steifigkeit sich unter Umständen von derjenigen der genannten elastischen Umhüllung unterscheidet, verschlossen werden.
Die genannte Umhüllung kann auch die seitlichen Ringflächen des Koppelringes bedecken.
Die Umhüllung und zumindest ein Teil der Aussenfläche der Muffen sind mit dem Koppelring verklebt und die Umhüllung und die genannten Muffen können vorteilhafterweise ein um Jen Koppelring geformtes einheitliches Formteil darstellen.
Das elastische, federnde Kardangelenk mit Koppelring mit begrenzter Schwingmöglichkeit kann überall dort eingesetzt werden, wo die treibende Übertragungswelle oder das treibende Übertragungsorgan auf die angetriebene Übertragungswelle oder das angetriebene Übertragungsorgan keine Vibration oder Stöße erzeugen oder übertragen dürfen, insbesondere wenn gleiche oder schwach zunehmende Kräfte beim Drehantrieb der antreibenden Welle oder des antreibenden Organs erhalten werden müssen.
Das erfindungsgemäße Kardangelenk kann vorteilhafterweise das bekannte Kardangelenk bei Fernsteuerungen wegen seines bei höherer Leistung verminderten Platzbedarfs, wegen des Fehlens störender Reibungsmomente in den umlaufenden Elementen der Lager und daher wegen seiner besseren Leistung ersetzen.
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Besonders günstige Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich bei Laboratoriumsgeräten und -maschinen, bei Industriegeräten und -maschinen und bei Haushaltsgeräten und -maschinen.
Eine sehr vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit für das erfindungsgemäße Kardangelenk ergibt sich bei den Lenkorganen von Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugen.
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Claims (1)

  1. Ansprüche :
    Γl.iKardangelenk mit Koppelring, mit zwei Gelenkgabeln, ^^^ die jeweils zwei Zapfen aufweisen, die in Lagern drehbar sind, die in dem Koppelring vorgesehenen Aufnahmen angeordnet sind, welches Kardangelenk eine elastische Verbindung mit variabler Drehsteifigkeit und begrenzt möglichen Winkeldrehungen darstellt und mit elastischen Elementen zur radialen und/oder axialen Glättung von Vibrationen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elemente (1, 2, 3, 4) in ihren radialen und/oder axialen Schwingung sbewegungen durch radiale und/oder axiale Anschläge begrenzt sind, die mechanische Zwangsanschläge (19, 27, 50, 51, 63, 64) darstellen, daß sie die starr mit den Gelenkgabeln (21) und/oder dem Aussenring (14) des
    T.l.fon
    709884/0636
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    ORIGINAL INSPECTED
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    Lagers (7) verbundenen Zapfen (5) abdeckend umgeben, und daß die genannten, radial (1, 2) und/oder axial (3, 4) glättend wirkenden elastischen Elemente einen Ring (6, 4 9) aufweisen, der koaxial zu einem Aussenring (14) des Lagers (7) verläuft, mit mindestens einem radialen Anschlag (27 und/oder 50), der zu der Achse des Lagers (7) gerichtet ist, und mindestens einem axialen Anschlag (19 und/oder 51), wobei der genannte Ring (6, 49) somit einen voreingestellten Begrenzer für axiale oder radiale Schwingungen darstellt.
    2. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial (1, 2) und/oder axial (3, 4) glättend wirkenden elastischen Elemente aus elastischem Material bestehen, und zwar aus Elastomeren oder federnden Metallen (Schwingmetall) (Fig. 3, 4,5).
    3. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das radial (1) und/oder axial (3) glättend wirkende elastische Element, das den Zapfen (5) abdeckend umgibt, eine profilierte elastische Kappe (8) am freien Ende (9) des Zapfens bildet und als Umlaufbahn für bewegliche Elemente (18), wie z.B. Kugeln, Nadeln, Rollen, selbstschmierende Zwischenringe, dient und den Innenring (6) des Lagers (7) darstellt.
    4. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte elastische Kappe (8), die gegenüber der Drehachse des Lagers (7) merklich dezentriert ist, ein konkav und konvex gegenüber der Kardangelenkmitte geformtes Relief besitzt, wobei
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    das Profil der genannten elastischen Kappe zylindrischspitzbogenförmig, abgestumpft oder nicht abgestumpft, eiförmig mit schräg geschnittener Basis oder pyramidenstumpfförmig mit der Grundfläche eines regelmässigen Vielecks, krummlinig, konvex und/oder konkav ist (Fig. 2, 4, 6, 8, 9).
    Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte elastische Kappe (8) reliefartige Berührungsflächen (12) aufv/eist, die punktförmig und/oder linienförmig begrenzt sind und mit dem Ende, das einen teilweise abgeschlossenen Boden (13) des Aussenringes (14) des Lagers (7) auf der der Kardangelenkmitte abgewandten Seite bildet, und/oder mit dem Koppelring (15) zusammenwirken (Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12).
    6. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (16) zwischen den punktförmigen und/oder linienförmigen Auflagern (12) der elastischen Kappe (8) Durchlässe für den Zulauf von Schmiermittel, das sich in einem Vorrat (17) am Zapfenende (9) des Lagers (7) befindet, zu den beweglichen, umlaufenden Elementen (13), d.h. den Kugeln, Nadeln, Rollen, dem selbstschmierenden Zwischenring des genannten Lagers darstellen (Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9).
    7. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein axialer Anschlag (19) je elastische Kappe (8), zurückversetzt gegenüber der Innenseite (20) des Endes des Aussenringes (14) des
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    Lagers (7) auf der der Kardangelenkmitte abgewandten Seite, eingelagert in die Reliefflächen (12) der elastischen Kappe (8), die Amplitude der axialen elastischen Schwingung der genannten Kappe derart einstellt und begrenzt, daß die elastischen Kappen ein und desselben Kardangelenks übereinstimmende elastische Schwingungen ausführen und die Gelenkgabeln (21) des genannten Kardangelenks gegenüber dem genannten Koppelring (15) zentrieren (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12).
    8. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine kreisförmige Nut und/oder eine kreisförmige Schulter (22), zusammenhängend oder mit Unterbrechungen ausgeführt, in den Zapfen (5) vorgesehen sind und axial mit radialen, reliefartigen Verformungen (23) zusammenwirken, die in das Innere des Innenringes (6) des Lagers vorspringen und auf diese Weise den freien Raum definieren, der für die axiale Schwingungsbewegung der elastischen Kappe (8) zwischen der Spitze des Zapfens (5) und der der Kardanmttte zugewandten Innenseite des Bodens (13) des AussenrInges (14) des Lagers (7) oder des Bodens (4) des radialen, in dem Koppelring (15) befestigten radialen elastischen Elements(2) oder der der Kardanmitte zugewandten Innenseite eines den Koppelring (15) umgebenden Spannringes (24) erforderlich ist (Fig. 1 bis 12).
    9. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zentrierelement für die elastischen Kappen (8) ein und desselben Kardangelenks die genannten elastischen Kappen der Innenringe (6) de· Lagers (7) gegenüber der Mitte des genannten Kardangelenks
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    zentriert und durch radiale vorspringende Verformungen (23) im Inneren des Innenringes (6) des Lagers (7) gebildet wird, die in den Nuten und/oder den zusammenhängenden oder nicht zusammenhängenden Ringschultern (22) des Zapfens vorgesehen sind, wobei die Verschiebung der Anordnung der genannten vorspringenden radialen Verformungen (23) und der Nuten und/oder Schultern (22) auf den Drehachsen der Lager (7) zum Zentrieren der genannten elastischen Kappen (8) gegenüber der Kardangelenkmitte beitragen (Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).
    10. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein am Ende des Innenringes (6) des Lagers (7) dar Kardangelenkmitte zugewandt angeordneter Bund (25) ein Element (26) trägt und ausrichtet, das zum Abschließen der umlaufenden beweglichen Elemente (13) des Lagers gegenüber seiner Auflagerfläche an der Mantelfläche (31) des Aussenringes (14) des Lagers (und/oder an der Mantelfläche des elastischen Elements (2, 4), das dem Aussenring (14) des Lagers (7) abdeckend umgibt, bestimmt ist (Fig. 2 bis 9).
    11. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem Korpus des Innenringes (6) des Lagers (7) gebildete starre Versteifung zwischen dem Tragbund (25) für das Abschliessungselement (26) für die beweglichen Umlaufelemente (10) des Lagers (7) auf der der Kardangelenkmitte zugewandten Seite und dem oder den axialen Anschlägen (19) der elastischen Kappe (8) auf der der Kardangelenkmitte abgewandten Seite des Innenringes (6) des Lagers (7) 709884/0638
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    Ubermässige Vorbelastungen des Abschließungselements (26) verhindert (Fig. 2 bis 9).
    12. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen prismatische Innenring (6) des Lagers (7) eine polygonale Grundfläche besitzt, deren Seiten eine Länge ihrer Mittelsenkrechten besitzen, die kleiner ist als der Halbmesser des Zapfens (5), und kreisbogenförmige Spitzen, deren Radius größer ist als der Halbmesser des Zapfens (5), daß die genannten Kreisbögen, ausgestattet mit Begrenzern (27) für die radiale Schwingung, und die mit den radialen Verformungen (23) zusammenwirkenden Seiten die radialen Schwingungen des den Zapfen (5) abdeckend umgebenden elastischen Elements (1) begrenzen (Fig. 2 bis 9).
    13. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (1) zur radialen Verformung des Innenringes (6) nach dessen Anbringung auf dem Zapfen (5), die durch radiale elastische Verformung des genannten Ringes erfolgt, Verdickungen (28) auf der Mantelfläche des Innenringes (6) des Lagers (7) bilden, welche Verdickungen (28) das Lagerspiel der beweglichen Umlaufelemente (18) des Lagers (7) verkleinern, indem die genannten beweglichen Umlaufelernente (18) in der Bohrung des Aussenringes (14) des Lagers (7) radial komprimiert werden und daher die beweglichen Elemente (18) des genannten Lagers ohne Arbeitsspiel und mit einer kleinen Vorbelastung umlaufen (Fig. 2 bis 9).
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    14. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein axialer Freiraum (29) gegenüber den Enden (30) der beweglichen Umlaufelemente (18) des Lagers (7) durch die Maßunterschiede zwischen den Auflagerflächen (20, 32), die eine axiale Führung am Auslauf der Enden (30) des beweglichen Umlaufelements ((18) der beiden Enden des AussenrInges (14) des genannten Lagers (7) bilden, und dem axialen Raumbedarf der genannten beweglichen Umlaufelernente (13) zustandekommt, wobei der genannte axiale Freiraum (29) größer oder gleich dem radialen Raumbedarf der genannten beweglichen Umlaufelemente (18) ist, die sich zwischen der Umlaufbahn (11) des Aussenringes (14) des Lagers (7) und der Umlaufbahn (10) des Innenringes (6) des genannten Lagers (7) befinden (Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 8).
    15. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Innenring (6) des Lagers (7) gebildete Laufring ein Verstärkungsund Versteifungselement des Zapfens (5) darstellt und eine Stärke, eine höhere Härte und einen ausreichenden Oberflächenzustand aufweist, so daß er selbst die Umlaufbahn (10) für die beweglichen Elemente (18) des genannten Lagers (7) bilden kann (Fig. 2 bis 9).
    16. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (6) des Lagers (7) den Zapfen (5) abdeckend umgibt, der aus Kunststoff oder aus Metall hergestellt ist und der, ob er auf den Arm (33) der Gelenkgabel aufgesetzt ist oder ob er einstückig mit dem genannten Arm (33) hergestellt ist,
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    in beiden Fällen eine Einziehung (34) auf seiner der Kardangelenkmitte zugewandten Aussenseite aufweist (Fig. 1 bis 9).
    17. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärkungsgewebe (35) einerseits die Arme (33) jeder Gelenkgabel untereinander und andererseits die Nabe zur Befestigung der genannten Gelenkgabel mit der Übertragungswelle (36) verbindet, wobei das genannte Verstärkungsgewebe (35) beiderseits Ausnehmungen (37) aufweist, die im Bereich der Schwingungsbahn der Arme (33) der gegenüberliegenden Gelenkgabel liegen (Fig. 1 bis 8).
    18. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Befestigung der Gelenkgabel auf der Übertragungswelle (36) dienende, mit genutetem (39) oder glattem Sackloch oder sonstiger Bohrung versehene Nabe (38) radial und senkrecht zu der Drehachse der Gelenkgabeln (21) geschlitzt (40) ist und zwei Laschen (41) aufweist, wobei eine Bohrung (42) in den genannten Laschen vorgesehen ist, die ein Befestigungselement aufnehmen soll (Fig. 1, 2, 3, 4, 6, 7).
    19. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (43) zur Befestigung der Gelenkgabel auf der Übertragungswelle entweder einstückig mit der genannten Welle (36) verbunden ist oder einen hohlen, geschlossenen, mit Sackloch mit genuteter und/oder glatter Bohrung oder sonstiger Bohrung (44) ausgestatteten Drehkörper darstellt, der auf einer Übertragungswelle befestigt ist 709884/0636
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    und mindestens drei Eintiefungen (45) aufweist, die schwach konisch gegenüber der Übertragungsachse sind und im Winkelabstand von 120° gleichmässig verteilt mit einer Materialverdickung iia Bereich der Eintiefungen angeordnet sind (Fig. 1, 2, 3, 5, 6).
    20. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Ausnehmungen (46) des Koppelringes (15) und/oder des Spannringes (24) und/oder die radialen Ausnehmungen (47) des Koppelringes (15) in der Bewegungsbahn (33) der Gelenkgabeln einerseits gemeinsam zur Einführung der genannten Arme (33) der Gelenkgabeln (21) in den Koppelring (15) des Kardangelenks durch Kippen der genannten Gelenkgabeln (21) in eine die Drehachse der Lager (7) und die Achse der Naben (38, 43) zur Befestigung der Gelenkgabeln (21) auf der Übertragungswelle (36) und andererseits für die Schwingbewegungen der Gelenkgabeln (21) in dem Koppelring (15) vorgesehen sind (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12).
    21. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (48) des Koppelrings (15) die Lager (7) des Kardangelenks aufnehmen, wobei die genannten Aufnahmen (48) und/oder die Mantelfläche des genannten Koppelringes (15), der von einem Spannring (24) umgeben sein kann, die elastischen glättenden Elemente (2, 4) aufnehmen, die die Aussenringe (14) der genannten Lager (7) abdeckend umgeben (Fig. 1, 2, 3, 5, 6, 3, 10, 11, 12).
    22. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 21, da-
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    durch gekennzeichnet, daß der mit dem elastischen, glättenden Element (2, 4), das den Aussenring (14) eines Lagers des Kardangelenks abdeckend umgibt, vereinte koaxiale Ring (49) eine radiale Schulter (50) aufweist, die gegen die Drehachse des Lagers (7) gerichtet ist und die die radiale Schwingbewegung des genannten elastischen glättenden Elements (2, 4) begrenzt, indem sie sich an der Mantelfläche (31) des Aussenringes (14) und/oder an der Mantelfläche des Zapfens (5) des genannten Lagers (7) abstützt, wobei die axiale Schwingbewegung des elastischen glättenden Elements (2, 4) begrenzt ist durch das der Kardangelenkmitte abgewandte Ende des koaxialen Ringes (49), der an der Innenseite des Spannringes (24) mit mindestens vier Eintiefungen (52) anliegt, die Schultern (64) von linienförmiger Auflage in dem den Koppelring (15) umgebenden Spannring (24) bilden und die sich an dem Boden (13) des Aussenringes (14) und/oder dem freien Ende (9) des Zapfens (5) abstützen (Fig. 1 bis 12).
    23. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur radialen und axialen Glättung radiale Muffen (53) aus Elastomermaterial aufweisen, die Aufnahmen (54) für die Lager (7) darstellen und die öffnungen (55) durchsetzen, die radiale Schultern (63) bilden, die in dem Koppelring (15) mit 90° Winkelabstand gleichmässig verteilt angeordnet sind, wobei die genannten Muffen (53) in das Innere des Koppelringes (15) vorspringen und mit einer Umhüllung (56) aus Elastomermaterial starr verbunden sind, die mindestens die Mantelfläche des Koppelringes (15) umgibt, während die öffnungen der Muffen, die an der Aussenseite dieser Umhüllung (58) ausmünden, durch
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    Abdeckplatten (59) abgeschlossen sind (Fig. 2, 3, 5, 6, 8, 10, 11, 12).
    24. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (56) sich über die ringförmigen Seitenflächen (60) des Koppelringes (15) erstreckt (Fig. 2, 3, 5, 6, 8, 11, 12).
    25. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Koppelring (15) durch mindestens vier Quetschstellen (61) starr verbundene Spannring (24) die Mantelfläche und die ringförmigen Seitenflächen (60) des Koppelringes (15), die mit der Umhüllung (56) versehen sind, dichtend umgibt (Fig. 1, 2, 3, 5, 6, 8, 10, 11, 12).
    26. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (56) und zumindest ein Teil der Aussenseite der Muffen (53) mit dem Koppelring (15) verklebt sind (Fig. 2, 3, 5, 6, 8, 11, 12).
    27. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (56) und die Muffen (53) zusammen mit den radialen Dichtungselementen (62), die zum Schutz der Lager (7) dienen, ein einheitliches Preßteil bilden (Fig. 11, 12).
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