DE3017314C2

DE3017314C2 - Universalgelenk

Info

Publication number: DE3017314C2
Application number: DE3017314A
Authority: DE
Inventors: Minoru Shizuoka Kataoka; Haruo Mochida; Yoshiyuki Yokohama Kanagawa Tanaka; Yoshio Kosai Yamamoto
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; JTEKT Column Systems Corp
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE3017314A1; US4365488A; GB2049104B; FR2456254A1; GB2049104A; JPS55163536U

Description

Die Erfindung betrifft ein Universalgelenk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, daß beispielsweise für die Einschaltung in ein Lenkgestänge eines Fahrzeuges zwischen ein Lenkrad und die lenkbaren Straßenräder oder in einen Getriebeschaltstrang des Fahrzeuges zwischen einen Schalthebel und das Getriebe einschaltbar ist.

Es ist ein Universalgelenk der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem der quaderförmige Stützkörper einen allseitig geschlossenen Block bildet (DE-OS 26 01 026, JP-GM 53-23 881).

Ferner ist ein Universalgelenk mit einem allseitig geschlossenen Stützkörper bekannt, der aus zwei Hälften zusammengesetzt ist (US-PS 9 50 094; DE-GM 71 07 471).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Universalgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfacher Herstellbarkeit und Montage niedriges Gewicht mit einer hohen Drehsteifigkeit vereint

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkmalendes Anspruchs 1 gelöst

Mit der Erfindung ist ein verbessertes Universalgelenk geschaffen, das verglichen mit üblichen Universalgelenken einfach im Aufbau und billig in der Herstellung ist und niedrigeres Gewicht als die bekannten Universalgelenke mit allseitig geschlossenem Stützkörper bei praktisch ausreichender Drehsteifigkeit aufweist

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Explosionsdarstellung, aus der der allgemeine Aufbau eines Universalgelenks gemäß der Erfindung ersichtlich ist;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht, aus der der allgemeine Aufbau eines Gelenkkreuzes eines Universalgelenks gemäß der Erfindung ersichtlich ist;

Fig.3 einen Querschnitt einer Ausführung des Universalgelenks gemäß der Erfindung;

Fig.4 einen Querschnitt ähnlich Fig.3, der eine andere Ausführung eines Universalgelenks gemäß der Erfindung zeigt und

F i g. 5 einen F i g. 3 ähnlichen Querschnitt, der eine weitere Ausführung eines Universalgelenkes nach der Erfindung zeigt

In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine Ausführung eines Universalgelenkes A gemäß der Erfindung gezeigt, wobei die Anordnung nach den F i g. 1 und 2 allen übrigen beschriebenen Ausführungen der Erfindung gemeinsam ist. Das Universalgelenk A hat gegenüberliegende erste und zweite Gabeln bzw. »U«-förmige Glieder 21 und 22. Die erste Gabel 21 hat an ihrem zentralen Abschnitt eine Welle 23 und gegenüberliegende Gabelschenkel 21a, 216 mit Durchgangslöchern 25 und 26. In gleicher Weise hat die zweite Gabel 22 an ihrem zentralen Abschnitt eine Welle 24 und an ihren gegenüberliegenden Gabelschenkeln 22a und 226 zwei runde Durchgangslöcher 27 und 28.

Von Gabelschenkeln 21a, 216 der ersten Gabel 21 und den langgestreckten Gabelabschnitten 22a und 226 der zweiten Gabel 22 ist ein Stützkörper 29 umgeben, der Teil eines zentralen Gelenkkreuzes gemäß F i g. 4 bildet Der Stützkörper 29 ist durch Pressen einer Stahlplatte in Kastenform oder durch Preß- oder Spritz-Formen eines Kunststoffs in Kastenform gebildet. Der Stützkörper 29 hat die Gestalt eines hohlen Quaders mit fünf flachen rechteckigen Seitenwänden und einer rechteckigen Öffnung 30. Zwei gegenüberliegende parallele Plattenabschnitte des Stützkörpers 29 sind jeweils mit runden Durchgangslöchern 35 und 37 versehen, während die beiden anderen gegenüberliegenden Plattenabschnitte mit runden Durchgangslöchern 36 und 38 versehen sind, wobei die Achsen dieser Durchgangslöcher eine gemeinsame Ebene definieren.

Ein ρ attenförmiger Bodenabschnitt B gemäß F i g. 5 ist an allen vorher erwähnten parallelen Plattenabschnitten einstückig angeformt, so daß ein solider einteiliger Stützkörper ohne Schlitze gebildet ist, welche die Drehsteifigkeit des Stützkörpers reduzieren könnten.

In die Durchgangslöcher 35, 36, 37 und 38 sind vier metallene Hülsen 31,32,33,34 von außen nach innen in Richtung zur Mitte des Stützkörpers 29 hin eingesetzt Jede Hülse ist mit einem Ringflansch 31a, 32a, 33a oder 34a und mit einem zylindrischen Durchgangsloch 316, 326, 33b und 346 gemäß Fig.3 versehen. Der Ringflansch jeder Hülse hat einen größeren Durchmesser als die Durchgangslöcher 35,36,37 oder 38.

Zwei kurze Zapfen oder Stifte 39 und 40 oder andere zweckmäßig gestaltete Stiftmittel sind in entsprechdende zylindrische Löcher 32b und 346 der Hülse 32 und 34 und ferner in die Löcher 27 und 28 der entsprechenden Gabelschenkel 22a und 22b eingesetzt Die Stifte 39 und 40 sind mit Flanschen 39a und 40a versehen, die beide größeren Durchmesser als die runden Durchgangslöcher 38 und 36 habe». An zu dem betreffenden Flansch entgegengesetzten Ende jedes kurzen Stiftes ist dieser zu einem im Durchmesser vergrößerten Kopf E verformt (Fig.3), um den eingesetzten Stift 39 oder 40 an einem Herausfallen aus den runden Durchgangslöchern 27 oder 28 der Gabel 22 zu hindern. Der vergrößerte Kopf E kann durch Pressen oder Verstemmen des betreffenden Endes des Stiftes 39 oder 40 erzeugt sein. Auch kann eine Sicherung gegen Herausfallen des eingesetzten Stiftes durch Vorsehen eines Halteringes in einer Ringnut (nicht gezeigt) am Umfang des Stiftendes geschaffen sein.

Ein langer Stift 41 durchsetzt die runden Durchgangslöcher 25 und 26 der Gabel 21, wobei er auch die runden Löcher316und336der Hülsen31 und33durchsetzt,die in die runden Durchgangslöcher 35 und 37 des Stützkörpers eingesetzt sind. Der lange Stift 41 hat einen Flansch 41a größeren Durchmessers als die Durchgangslöchcr 35 und 37. Ein Ende des langen Stiftes 41, das dem Ende mit dem Flansch gegenüberliegt, ist mit Mitteln zum Zurückhalten des Stiftes in dem Durchgangsloch 25 der Gabel 21 versehen, die identisch mit den bei den kurzen Stiften 39 und 40 vorgesehenen Mitteln sind.

Das Universalgelenk A wird wie folgt montiert:
Die Hülsen 31, 32, 33, 34 werden in die Durchgangslöcher 35, 36, 37 und 38 des Stützkörpers 29 von außen eingepreßt. Dann wird der Stützkörper 29 zwischen den Gabelschenkeln 22a und 226 der Gabel 22 angeordnet. Für das Einsetzen des Stiftes 39 ist vorteilhaft, wenn die rechteckige öffnung 30 des Stützkörpers von der Gabelwelle 24 wegweist, um leichten Zugang zum Inneren des Stützkörpers 29 zu schaffen. Die Gabel 22 wird so angeordnet, daß die Durchgangslöcher 27 und 28 mit den gegenüberliegenden zwei zylindrischen Durchgangslöchern 34i> und 326 der Hülsen 34 und 32 fluchten. Danach werden die kurzen Stifte 39 und 40 in die öffnungen 346 und 326 von der Innenseite des Stützkörpers 29 her eingeschoben, worauf die Stiftenden mit Mitteln zum Zurückhalten der Stifte in ihrer montierten Lage versehen werden.

Die Gabel 21 wird so angeordnet, daß der Stützkörper 29 zwischen den Gabelschenkeln 21a und 216 zu liegen kommt, und so, daß die Durchgangslöcher 25 und 26 der Gabel 21 mit den beiden Durchgangslöchern 316und336der Hülsen 31 und 33 fluchten. Darauf wird der lange Stift 41 in die Durchgangslöcher 26 und 25 der Gabel 21 eingeführt, so daß er die beiden runden Durchgangslöcher 336 und 316 der Hülsen 33 und 31 durchsetzt Der Endabschnitt des langen Stiftes 41, der aus dem Durchgangsloch 25 schließlich herausragt, wird dann mit den Mitteln zum Zurückhalten des Stiftes in seiner montierten Stellung versehen wie vorher die kurzen Stifte 39 und 40 auch.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß bei der Ausführung nach den F i g. 1,2 und 3 die Hülsen 31,32,

33 und 34 in die Durchgangslöcher 35,36,37 und 38 des Stützkörpers 29 mit Preßsiiz montiert sind, so daß die Stifte 39,40 und 41 in den zylindrischen Durchgangslöchern der Hülsen aufgenommen sind. Aufgrund dieser Anordnung werden die Stifte 39 und 40 beim Bilden der im Durchmesser vergrößerten Köpfe E gemäß F i g. 3 verformt, so daß ihre Durchmesser zunehmen und sie auch gegenüber den Gabeln festgelegt werden, was die Wirksamkeit im Betrieb und in der Herstellung des Universalgelenks verbessert

F i g. 4 zeigt eine andere Ausführung eines Universalgelenks A', das im Aufbau ähnlich dem Universalgelenk nach F i g. 3 mit Ausnahme der Anordnung der Hülsen ist Dies sei im einzelnen auch anhand der F i g. 1 und 2 erläutert die auch zu dieser Ausführung gehören. Die Hülsen 31,33,34 und 32 sind in den Durchgangslöchern 25, 26, 27 und 28 der beiden Gabeln 21 und 22 eingepreßt Die Stifte 39 und 40 sind durch die Durchgangslöcher 38 und 36 des Stützkörpers 29 in die zylindrischen Durchgangslöcher 346 und 326 der Hülsen

34 und 32 eingesetzt. Der Stift 41 wird in die runden Durchgangslöcher 336 und 316 der Hülsen 33 und 31 eingeschoben und durchsetzt die Durchgangslöcher 37 und 35 des Stützkörpers 29. Natürlich sind bei dieser besonderen Ausführung die relativen Abmessungen der Löcher 35,36,37 und 38 im Stützkörper und die Löcher 25,26,27 und 28 an den Gabeln umgekehrt wie bei dem Beispiel nach F i g. 3.

In diesem Fall ist jeder Stift 39, 40 und 41 an seinem kleineren Ende mit einem Abschnitt versehen, der noch kleineren Durchmesser als der Hauptabschnitt des Stiftes aufweist. Die Stifte 39, 40 und 41 sind an ihren Enden mit kleinerem Durchmesser mit Scheiben 44, 45 und 46 versehen (F i g. 4). Wenn diese Scheiben 44, 45 und 46 auf die Stiftenden aufgeschoben sind, werden diese Stiftenden verschweißt, verstemmt oder in anderer üblichen Weise so behandelt, daß die Stifte in montiertem Zustand bleiben. Es ist zu bemerken, daß nicht notwendig eine Scheibe zwischen dem Flansch 41a des langen Stiftes 41 und der Oberfläche des' Gabelschenkels 216 der ersten Gabel 21 vorgesehen zu sein braucht

Bei dem so aufgebauten Universalgelenk A'sind die Hülsen 31, 32, 33 und 34 radial außerhalb des Gelenkkreuzes bzw. der Wellenverbindung 23/24 im Vergleich zu einem Universalgelenk angeordnet bei welchem die Hülsen innerhalb diesem Gelenkkreuz zu dessen Mitte hin angeordnet sind. Dies verbessert die Drehsteifigkeit des Universalgelenkes A', weil eine höhere Torsionsbeanspruchung an einer von der Gelenkmitte des Universalgelenks weiter entfernten Stelle auftritt.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführung des Universalgelenks A" gemäß der Erfindung, das ähnlich der Ausführung nach F i g. 3 ausgenommen den Einsatz nachgiebiger elastischer Ringglieder 42 und 43 aus Gummi oder Kunststoff ist, die in mindestens zwei gegenüberliegende Durchgangslöcher 36 und 38 des Stützkörpers 29 eingepreßt sind. Natürlich kann jedes nachgiebige zylindrische Ringglied an die Oberfläche

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des Durchgangsloches angeklebt oder in anderer Weise daran angeformt werden. Wie gezeigt, ist jedes nachgiebige Ringglied 42, 43 sicher im betreffendem Durchgangsloch des Stützkörpers 29 zwischen dem Flansch der Hülse und dem Flansch des entsprechenden Stiftes gehalten. Diese Anordnung absorbiert Getriebegeräusche und -schwingungen und verbessert die sanfte Übertragung einer Drehung von der treibenden Welle zur angetriebenen Welle. Bei dieser Ausführung ist bevorzugt, wenn jeder Flansch 31a, 32a, 33a und 34a der Hülsen 31, 32, 33 und 34 zwischen der äußeren Oberfläche des Stützkörpers 29 und den Plattenabschnitten 21a, 21 b, 22a, 22b der beiden Gabeln 21 und 22 angeordnet ist. Diese Anordnung verhindert die Erzeugung von Geräusch, das sonst durch den Kontakt. zwischen dem Stützkörper 29 und den Gabeln 21, 22 erzeugt würde, und vermindert ferner die reibenden Oberflächenbereiche, um eine sanfte bzw. glatte Drehung des Universalgelenkes zu gewährleisten.

Während metallene Hülsen 31, 32, 33 und 34 bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen angewendet sind, können die Hülsen auch aus Kunststoff, Hartgummi oder anderem ähnlichen Werkstoff bestehen. Ferner können die Hülsen durch Wälzlager ersetzt sein.

Wenngleich ein langer Stift 41 und zwei kurze Stifte 39 und 40 bei den oben beschriebenen Ausführungen verwendet sind, können auch vier kurze Stifte bzw. Zapfen vorgesehen sein.

s Die oben anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Universalgelenke zeitigen die folgenden bemerkenswerten Wirkungen:

1. Weil der Stützkörper, der Teil eines zentralen Gelenkkreuzes bildet, von einem einstückigen, hohlen Quader ohne Schlitze an den aneinandergrenzenden Kanten gebildet ist, weist er verbesserte Drehsteifigkeit auf, wobei jedoch gleichzeitig das angestrebte geringe Gewicht beibehalten ist.
is 2. Weil die Hülsen (mit oder ohne nachgiebige Ringglieder) in den Durchgangslöchern zur Aufnahme der Stifte vorgesehen sind, kann die Geräuscherzeugung und die Übertragung von Schwingungen verringert werden, wodurch eine sanfte Drehübertragung über das Universalgelenk erzielt ist.

3. Der Aufbau des beschriebenen Universalgelenks ist verhältnismäßig einfach, wodurch die Kosten verringert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Universalgelenk mit zwei Gabeln (21,22) deren beide Gabelschenkel (21a, 216; 22a, 226; mit fluchtenden Löchern (25, 26; 27, 28) versehen sind, und mit einem quaderförmigen Stützkörper (29), der zwischen den Gabelschenkein (21a, 216; der beiden Gabeln (21, 22) aufgenommen ist und mit den Löchern in den Gabelschenkeln fluchtende Löcher (35, 36, 37, 38) für Zapfen (39, 40, 41) zum schwenkbaren Kuppeln der Gabeln mit dem Stützkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (29) fünf rechtekkige Plattenabschnitte aufweist, von denen vier je mit einem Loch (35,36,37,38) versehen und jeweils einstückig mit benachbarten Plattenabschnitten an den aneinander angrenzenden Kanter, verbunden sind

2. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Loch (35, 36, 37, 38) des Stützkörpers je eine Hülse (31, 32, 33, 34) vorgesehen ist, die ein zylindrisches Durchgangsloch (316,326,336,346;aufweist(F i g. 3).

3. Universalgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse (31, 32, 33, 34) an einem Ende einen Ringflansch (31a, 32a, 33a, 34a) hat, und daß dieser Ringflansch zwischen dem zugehörigen Plattenabschnitt des Stützkörpers (29) und dem zugehörigen Gabelschenkel angeordnet ist

4. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch _M gekennzeichnet, daß in jedem Loch (25, 26; 27, 28) der Gabelschenkel (21a. 216; 22a, 226; je eine Hülse (31, 32, 33, 34) vorgesehen ist, die ein zylindrisches Durchgangsloch (316, 326, 336, 346; aufweist

(F ig-4).

5. Universalgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse an einem Ende einen Ringflansch (31a, 32a, 33c, 34a; aufweist, der zwischen der rechteckigen Platte des Stützkörpers und dem entsprechenden Gabelschenkel der betreffenden Gabel angeordnet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Universalgelenks nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (29) durch Pressen einer Metallplatte in die Form eines Quaders gebracht wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Universalgelenks nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (29) durch Formen eines Kunststoffes in die Gestalt eines rechteckigen Parallelepipeds gebracht wird.

8. Universalgelenk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse (31, 32,33,34) in das entsprechende Loch im Stützkörper eingepreßt ist.