DE3308935A1

DE3308935A1 - Gleichlaufgelenk, insbesondere mit grossem beugewinkel

Info

Publication number: DE3308935A1
Application number: DE19833308935
Authority: DE
Inventors: Michel Alexandre Dr. 78700 Conflans-Sainte-Honorine Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1983-03-12
Publication date: 1983-09-22
Also published as: FR2523235B1; ES8401203A1; DE3308935C2; GB2117870B; GB8306574D0; IT1159373B; SU1190999A3; ES520020A0; FR2523235A1; US4501571A; GB2117870A; IT8367282A0; MX156857A; JPS58170916A; BR8301260A

Description

Gleichlaufgelenk, insbesondere mit großem Beugewinkel

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk, insbesondere mit großem Beugewinkel, zum Verbinden zweier um Achsen drehbarer Wellen, wobei das Gelenk mit je einer der Wellen fest verbundene und koaxial zur entsprechenden Welle angeordnete Bauteile enthält, welche im wesentlichen aus einem glockenförmig ausgebildeten Gelenk-Außenteil und einem wenigstens dreizakkigen Gelenkstern bestehen.

Bekannte Gleichlaufgelenke mit großem Beugewinkel, welche bei angetriebenen und gelenkten Rädern von Kraftfahrzeugen mit Frontantrieb Anwendung finden, enthalten üblicherweise Rollkörper „ Diese übertragen die Lenkkräfte mittels Pressung ihrer Oberfläche auf die Rollbahnen. Diese sogenannte "Hertzsehe Pressung" wird hierbei sehr hoch. Vor allem, wenn derartige Gelenke unter großem Beugewinkel arbeiten, da sich die Richtung der Anpreßkräfte gegenüber der Symmetrieebene der Rollbahnen verschiebt. Der Anpreßdruck erzeugt somit unter der gepreßten Fläche Schubspannungen, welche über die Festigkeit von vergüteten Stählen hinausgehen. Es liegt auf der Hand, daß hierdurch das zulässige Drehmoment unter maximalem Beugewinkel begrenzt wird. Es ist aber notwendig, über ein

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hohes Drehmoment unter Beugewinkel zu verfügen, insbesondere bei kritischen Anfahrbedingungen. So etwa um ein festgefahrenes Fahrzeug bei maximal eingeschlagener Lenkung freizubekommen.

Angesichts dieser den bekannten Gleichlaufgelenken anhaftenden Unvollkommenheiten und des damit einhergehenden Bauaufwandes hat sich die vorliegend Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Gleichlaufgelenk mit großem Beugewinkel zu schaffen, bei welchem das Prinzip der Hertz'sehen Pressung anzuwenden entbehrlich ist und das Gleichlaufgelenk auch unter großem Beugewinkel seine Nennkapazität behält.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch, daß das mit der Welle verbundene glockenförmige Gelenk-Außenteil und der mit der Welle verbundene Stern untereinander mittels Bügel od. dgl. verbunden sind, wobei jeder dieser Bügel einerseits auf einem der Bauteile um eine senkrecht zur Achse dieses Bauteils liegende Achse und andererseits auf einem der dazu korrespondierenden anderen Bauteile mittels einer doppelten Lagerung und einer entlang einer senkrecht zur Achse des zweiten Bauteils liegenden Achse verschiebbaren Verbindung.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale lassen sich - auch im Rahmen weiterer Ausführungsbeispiele - den Unteransprüchen entnehmen.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe von Vorteile einher: Das insoweit vorgeschlagene Gelenk ist sowohl in seinem Aufbau als auch in seiner Wirkungsweise relativ einfach. Von besonderem Vorteil erweist es sich bei der Erfindung, daß das Gelenk ohne jeden Rollkörper zu arbeiten vermag. Hierdurch kann eine Hertz'sehe Pressung nicht auftreten.

benfalls die mit dieser Pressung einhergehenden und bereits v?eiter von schon erwähnten Nachteile. Ein Gleichlaufgelenk der hier vorgeschlagenen Art gewährleistet einen einwandfreien Gleichlauf. Es stellt daher eine effiziente Lösung der insoweit gestellten Aufgabe dar.

Weitere, sich aus der vorgeschlagenen Erfindung ergebende Vorteile bestehen beispielsweise auch darin, daß aus Gründen der Montage-Vereinfachung das glockenförmige Gelenk-Außenteil zweiteilig ausgebildet sein kann. Nach dem Einführen der Bügel wie auch des Sterns lassen sich die beiden Hälften des Gelenk-Außenteils sodann, etwa unter Anwendung des an sich bekannten Elektronenstrahl-Schweißens, relativ leicht zusammenfügen unter gleichzeitiger Vermeidung jeglicher feiner oder genauer Nachbearbeitung.

Die vorliegende Erfindung ist in den Zeichnungen anhand von Äusführungsbeispielen dargestellt. Dabei zeigt:

Fig» 1 ein Gleichlaufgelenk, teils im Vertikalschnitt

und teils in Seitenansicht

Fig» 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 von

Fig. 1,

Fig_o 3 ein Gleichlaufgelenk unter Beugung im

Teilschnitt,

Fig» 4 einen Vertikalschnitt durch ein Detail einer

Variante,

Fig«, 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 der

Fig. 4,

Fig. 6 einen weiteren Vertikalschnitt durch

ein Detail einer anderen Variante,

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Fig. 7 einem Querschnitt entlang der Linie 7-7

der Fig.6,

Fig. 8 einen der Fig. 2 ähnlichen Querschnitt durch

eine weitere Ausführungsvariante, und schließlich

Fig. 9 eine Ansicht in der Richtung des Pfeils F

in Fig. 8.

In Fig. 1 sind zwei Wellen 1, 2 mit ihren Achsen X-X bzw. Y-Y dargestellt, welche in der auf der Zeichnung dargestellten Lage fluchten. Die Welle 1 kann dabei ein Achszapfen eines (nicht dargestellten) angetriebenen und gelenkten Rades sein, während die Welle 2 eine mit dem Triebwerk verbundene Gelenkwelle ist.

Zwischen diesen beiden Wellen ist ein Gleichlaufgelenk angeordnet. Dieses Gelenk besitzt ein glockenförmig ausgebildetes äußeres Gelenkteil 11, welches mit der Welle 1 fest verbunden oder auf beliebige Weise auf der Welle befestigt ist und zudem die Achse X-X aufweist. Die Welle 2 trägt einen Stern 12 mit drei Zacken 13, welche im Winkel von 120° zueinander versetzt angeordnet sind und sich in einer radial zur Achse Y-Y stehenden Ebene erstrecken. Der Mittelpunkt des Sterns liegt auf der Achse Y-Y.

Die Verbindung zwischen Stern und glockenförmigen äußeren Gelenkteil erfolgt mittels dreier Bügel 14, deren relativ komplexe Form aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Jeder Bügel ist an seinen Enden über zwei Zapfen 15 schwenkbar gelagert, welche ihrerseits in diametral gegenüberliegenden Bohrungen 16 des Gelenk-Außenteils aufgenommen sind. Jeder Bügel ist

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also um eine senkrecht zur Achse Y-Y liegende weitere Achse Z-Z auf dem Gelenk-Außenteil schwenkbar gelagert, wobei die drei Achsen Z-Z zusammenlaufen und im Winkel von 60° zueinander stehen. Jeder Bügel besitzt außerdem in der Nähe seiner Schwenkzapfen ebene oder kugelförmige Abstützflächen 17, welche in Berührung mit der Innenwand 11a der Glocke stehen.

Weiterhin ist jeder Bügel über sein Mittelteil auf einem Zakken des Sterns schwenkbar gelagert. Hierzu besitzt jeder Zakken 13 an seinem Ende eine zylindrische Fläche 18 mit paral= IeI zur Achse Y-Y liegender Achse V-V. Er trägt zudem zwei Lagerbuchsenhälften 19, welche eine der zylindrischen Fläche des Sterns entsprechende zylindrische Innenfläche 20 sowie eine ebensolche Außenfläche 21 bilden, aber eine senkrecht zu den Achsen V-V und Y-Y liegende radiale Achse W-W aufweist, und mit einer im entsprechenden Bügel vorgesehenen Bohrung 22 zusammenarbeitet. Die Flächen 21 und 22 bilden zugleich eine verschiebbare Verbindung entlang der Achse W-W.

In Fig. 1 sind die Bügel etwa S-förmig ausgebildet und ineinander verschachtelt, wobei ihre Form geeignet ist, einen Winkelausschlag des Gelenks in dessen gesamten Betriebswinkelbereich, der 50° oder mehr betragen kann, zu ermöglichen.

Jeder Bügel ist also mit dem Gelenk-Außenteil 11 durch eine Lagerung um die senkrecht zur Achse X-X dieses Außenteils liegende Achse Z-Z verbunden. Er ist außerdem mit dem Stern 12 durch eine doppelte Lagerung um die parallel zur Achse Y-Y des Sterns liegende Achse V-V bzw. um die senkrecht zu dieser Achse Y-Y liegende radiale Achse W-W verbunden, und zwar durch die Lagerbuchse 19. Zudem ist zwischen jedem Bügel und dem entsprechenden Zacken des Sterns eine verschiebbare Verbindung entlang der letztgenannten radialen Achse W-W vorgesehen.

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Durch eine derartige Anordnung wird der Winkelausschlag des Sterns 12 und somit der Welle "2 geqenüber dem Gelenk-Außenteil 11 sowie der Welle 1 in jeder beliebigen Richtung ermöglicht, wobei aber jede axiale Verschiebung der Welle 2 und des Sterns gegenüber der vom Gelenk-Außenteil und der Welle 1 gebildeten Baugruppe verhindert wird. Die die Zacken des Sterns aufweisende radiale Ebene enthält in jedem Betriebszustand den Schnittpunkt der drei Achsen Z-Z der im Gelenk-Außenteil ausgearbeiteten Bohrungen, wodurch die Welle 2 und der Stern gegenüber dem Gelenk-Außenteil axial festgehalten werden. Die Achse jedes Flächenpaares 18, 20 senkrecht zur radialen Ebene, welche die Zacken des Sterns enthält, bleibt nämlich so stets senkrecht zur Achse W-W der zentralen Bohrung des Bügels 22, welche ihrerseits durch den Schnittpunkt der Achsen Z-Z der Bohrungen 16 des Gelenk-Außenteiles läuft.

Bei dieser Anordnung wird das Antriebsdrehmoment von der Welle 2 über den Stern 12 an die Lagerbuchsen 19 und von dort an die Bügel 14 und an das Gelenk-Außenteil 11 übertragen, wobei die Lagerbuchsen 19 um die Achsen V-V schwenken und in den Bohrungen 22 der Bügel 14 drehen und sich zugleich verschieben können. Diese Bügel können ihrerseits gegenüber dem Gelenk-Außenteil um die Achsen Z-Z schwenken.

Die Fig. 4 und 5 stellen eine Ausführungsvariante der Verbindung zwischen jedem Bügel 14 und entsprechenden Zacken 13 des Sterns 12 dar. Bei dieser Variante trägt jeder Zacken des Sterns einen parallel zur Achse Y-Y angeordneten Bolzen 30, auf welchem eine Lagerbüchse 31 schwenken kann. Diese ist zur Aufnahme des Zackenendes des Sterns ausgespart. Sie weist zudem an ihren beiden gegenüberliegenden Seiten 32 Bohrungen 33 zur Aufnahme des Bolzens 30 auf. Diese Lagerbuchse hat eine zylindrische Außenwand 34 und wird in der Bohrung 22 des Bügels aufgenommen, wobei sie sich in dieser Bohrung axial verschieben kann.

Ai-

Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten weiteren Variante haben die Zacken 13 des Sterns einen rechteckigen Querschnitt. Die verschiebbare Verbindung zwischen jedem Bügel und dem entsprechenden Zacken des Strerns auf der senkrecht ^ur Achse Y-Y liegenden radialen Achse W-W erfolgt entlang zweier gegenüberliegenden Flächen 40 dieser Zacken; dabei sind zwei Lagerbuchsenhälften 41" vorgesehen, welche durch Federscheiben 42, Seeger-Ringe oder andere bekannte Sicherungen in der zentralen Bohrung 22 jedes Bügels axial befestigt sind» Die beiden Lagerbuchsenhälften bilden in ihren zum Zakken des Sterns gerichteten Flächen 43 parallel zur Achse Y-Y liegende zylindrisch-konkave Lagerungen mit Achse V-V. Die Schwenkbewegung jeder Lagerbuchsenhälfte wird durch ein halbmondförmiges bzw. eben-konvexes Teil 44 ermöglicht, welches zwischen der angrenzenden Fläche 40 des Zackens des Sterns jeder Lagerbuchsenhälfte 42 eingesetzt ist.

Bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungensform besitzt jeder Stern 112 sechs Zacken 113, welche im Winkel von 60° zueinander angeordnet sind und je einen Zapfen 113a besitzen. Die Zapfen der beiden diametral gegenüberliegenden Zacken mit Achse Z^-Z₁ nehmen die Enden der beiden Zacken eines Bügels 114 auf, welche zu diesem Zwecke koaxiale Bohrungen sowie sich gegen entsprechende Flächen 117 des Sterns abstützende Stützflächen 116 aufweisen. Jeder Bügel ist außerdem über seinen zentralen Teil mittels einem vom Gelenk-Äußenteil getragenen Drehzapfen 118 gelagert. Die Verbindung zwischen Bügel und zugehörigen Drehzapfen erfolgt mittels einer ersten Lagerung mit parallel zur Achse X-X liegender Äehse Vj-V₁ (Fig. 9) , welche von einer am inneren Ende des Drehzapfens vorgesehenen und mit einer zylindrischen Fläche 120 einer Lagerbuchse 121 zusammenarbeitenden zylindrischen Lauffläche 119 gebildet wird, sowie mittels einer zweiten Lagerung mit senkrecht zur Achse X-X liegender radialer Achse

Wj-Wi_f wobei diese zweite Lagerung durch Zusammenwirken einer zylindrischen Außenfläche 122 der Lagerbuchse mit einer im Bügel vorgesehenen Bohrung 123 erfolgt. Diese letztere Verbindung bildet auch entlang der radialen Achse Wj-Wj eine solche von verschiebbarer Art.

Die drei Bügel 114 sind bei dieser Variante ineinander verschachtelt und haben eine entsprechend ausgebildete Form, um ein Arbeiten des Gelenks unter Beugung zu ermöglichen.

Claims

PATENTANSPR Ü CHE

Gleichlaufgelenk, insbesondere mit großem Beugewinkel, zum Verbinden zweier um Achsen drehbarer Wellen, wobei das Gelenk mit je einer der Wellen fest verbundene und koaxial zur entsprechenden Welle angeordnete Bauteile enthält, welche im wesentlichen aus einem glockenförmig ausgebildeten Gelenk-Außenteil und einem wenigstens dreizackigen Gelenkstern bestehen,

dadurch gekennzeichnet,

daß das mit der Welle (1) verbundene glockenförmige Gelenk-Außenteil (11; 111) und der mit der Welle (2) verbundene Stern (12; 112) untereinander mittels Bügel od. dgl. (14; 114) verbunden sind, wobei jeder dieser Bügel einerseits auf einem der Bauteile (11; 111 und 12; 112) um eine senkrecht zur Achse dieses Bauteils liegende Achse (Z...Z; Zj...Z^) und andererseits auf einem der dazu korrespondierenden anderen Bauteile mittels einer doppelten Lagerung und einer entlang einer senkrecht zur Achse des zweiten Bauteils liegenden Achse verschiebbaren Verbindung schwenkbar gelagert ist.

Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß jede doppelte Lagerung zwei drehbare Lagerungen um zwei zusammenlaufende senkrechte Achsen (V-V, W-W; V₁-V₁, aufweist.

3. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Achsen der drehbaren Lagerungen parallel bzw. senkrecht zur Achse des zweiten Bauteils angeordnet sind.

4. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß jede doppelte Lagerung eine Kugelgelenklagerunq und eine drehbare Lagerung um eine senkrecht zur Achse des zweiten Bauteils liegende Achse (W-W; W₁-W₁) aufweist.

5. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß jede doppelte Lagerung zumindest eine zwischen jedem Bügel (14; 114) und dem zweiten Bauteil (12; 112) eingesetzte Lagerbuchse (19) aufweist.

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6ο Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die drehbare Lagerung mit senkrecht zur Achse des zweiten Bauteils liegender Achse (W-W; Wj-Wj) zugleich die verschiebbare Verbindung bildet.

7«, Gleichlauf gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eines der beiden Bauteile als glockenförmiges Gelenk-Außenteil (11; 111) und das andere als Stern (12; 112) ausgebildet ist.

8. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß drei Bügel (14) vorgesehen sind, wobei jeder Bügel einerseits an seinen Enden auf dem glockenförmigen Gelenk-Außenteil (11) um eine senkrecht zur Achse (X-X) dieses Gelenkteiles liegende Achse (Z-Z) und andererseits in seinem Mittelteil auf einem Zacken (13) eines dreizakkigen Sterns (12) mittels doppelter Lagerung und verschiebbarer Verbindung schwenkbar angeordnet ist.

9» GIeichlaufgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Bügel (14) an seinen beiden Enden Zapfen (15) besitzt, welche in diametral gegenüberliegenden Bohrungen

(16) im glockenförmigen Gelenk-Außenteil (11) aufgenommen sind, wobei die Achsen dieser Bohrungen in der—selben senkrecht zur Achse (X-X) des glockenförmigen Gelenk-Außenteils liegenden radialen Ebene enthalten sind und zueinander einen Winkel von 60° bilden.

10. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß drei Bügel (114) vorgesehen sind, wobei jeder Bügel einerseits an seinen Enden auf zwei diametral gegenüberliegenden Zacken (113) eines sechszackigen Sterns (112) und andererseites in seinem Mittelteil auf dem glockenförmigen Gelenk-Außenteil (111) mittels doppelter Lagerung und verschiebbarer Verbindung schwenkbar gelagert ist.

11. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß das glockenförmige Gelenk-Außenteil (111) drei Halterungen oder Drehzapfen (118) trägt, welche radial nach innen ragen und auf welchen die Bügel gelagert sind.

12. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bügel (14; 114) in einer Richtung parallel zur Achse (W-W; W^-Wj) annäherd S-förmige Ausbildung aufweisen.