DE3343794A1 - Kugel-gleichlaufgelenk - Google Patents

Kugel-gleichlaufgelenk

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Description

  • Kugel-Gleichlaufgelenk
  • Die Erfindung betrifft ein Kugel-Gleichlaufgelenk, enthaltend (a) einen äußeren Gelenkkörper, der eine Innenfläche bildet und auf dieser Innenfläche in Längsrichtung verlaufende Kugelbahnen aufweist, (b) einen inneren Gelenkkörper, der eine der Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers zugewandte Außenfläche bildet und auf dieser Außenfläche in Länqsrichtung verlaufende Kugelbahnen aufweist, die mit den Kugelbahnen des äußeren Gelenkkörpers fluchten, (c) je eine Kugel in jedem Paar von fluchtenden Kugelbahnen des äußeren und des inneren Gelenkkörpers, die zwischen den Kugelbahnen gehalten sind, und (d) einen Käfig zwischen äußerem und innerem Gelenkkörper, durch den die Kugel jeweils in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden.
  • Solche Kugel-Gleichlaufgelenke sind beispielsweise bekannt aus dem Katalog "Löbro Gleichlauf-Festgelenke und Verschiebegelenke" der Löhr & Bromkamp GmbH, Offenbach. Durch die Ausbildung der Kugelbahnen werden bei solchen Gleichlaufgelenken die Kugel in der den stumpfen Winkel zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle halbierenden Ebene gehalten. Es gilt auch dann, wenn dieser Winkel sich ändert. Bei 'Verschiebegelenken" können sich der innere und der äußere Gelenkkörper um eine gewisse Strecke in axialer Richtung gegeneinander verschieben. Bei einem "Festgelenk" ist der Grund der Kugelbahnen so gekrümmt, daß eine solche Verschiebung nicht möglich ist. Axiale Kräfte müssen dabei über Kugelbahnen und die Kugeln übertragen werden. Solche axialen Kräfte führen daher zu hoher Flächenpressung. Auch ein Festgelenk ist daher nicht zur Ubertragung größerer Schubkräfte geeignet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugel Gleichlaufgelenk der eingangs definierten Art so aus zu bilden, daß es zur Übertragung von Schubkräften geeignet ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß (e) der innere Gelenkkörper über beiderseits desselben angeordnete Druckstücke mit konvex-sphärischer Außenfläche in komplementär dazu konkav-sphärischen Lagerflächen des äußeren Gelenkkörpers gelagert ist.
  • Die sphärischen Flächen gestatten eine Winkelbeweaung.
  • Durch die sphärischen Flächen wird ein axialer Schub zwischen dem Gelenkkörper und dem äußeren Gelenkkörper übertragene Die Schubkraft verteilt sich dabei auf eine relativ große Lagerfläche. Das eigentliche Kugel-Gleichlaufgelenk mit den Gelenkkörpern und den Kugeln hat nur die Funktion der Übertragung der Drehbewegung und der Drehmomente.
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche: Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Kugelgleichlaufgelenks.
  • Fig. 2 zeigt einen Längs schnitt einer abgewandelten Ausführung des Kugel-Gleichlaufgelenks von Fig. 1, welches eine Elastizität in Umfangsrichtung zeigt.
  • Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer mit zwei Kugel-Gleichlaufgelenken ausgebildeten Gelenkwelle, die ebenfalls eine Umfangselastizität zeigt.
  • Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer aus zwei Kugel-Gleichlaufgelenken aufgebauten Gelenkwelle mit Umfangselastizität.
  • Das Kugel-Gleichlaufgelenk von Fig. 1 enthält einen äußeren Gelenkkörper 10, der eine Innenfläche 12 bildet und auf dieser Innenfläche 12 in Längsrichtung verlaufende Kugelbahnen 14 aufweist. Das Kugel-Gleichlaufgelenk enthält weiterhin einen inneren Gelenkkörper 16, der eine der Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers zugewandte Außenfläche 18 bildet und auf dieser Außenfläche in Längsrichtung verlaufende Kugelbahnen 20 aufweist, die mit den Kugelbahnen 14 des äußeren Gelenkkörpers 10 fluchten. Jede eine Kugel 22 ist in jedem Paar von fluchtenden Kugelbahnen 14,20 des äußeren und des inneren Gelenkkörpers 10 bzw. 16 zwischen den Kugelbahnen 14,20 gehalten. Durch einen Käfig 24 zwischen dem äußeren und dem inneren Gelenkkörper 10 bzw. 16 werden die Kugeln 22 jeweils einer gemeinsamen Ebene gehalten. Der innere Gelenkkörper 16 ist über beiderseits desselben angeordnete Druckstücke 26 und 28 mit konvex-sphärischer Außenfläche 30 bzw. 32 in komplementär dazu konkav-sphärischen Lagerflächen 34 bzw. 36 des Außenkörpers 10 gelagert.
  • Der innere Gelenkkörper 16 ist mit einem Wellenstück 38 verbunden, daß an seinem Ende einen Verbindungsflansch 40 zur Verbindung mit einem umlaufenden Teil aufweist.
  • Das eine Druckstück 26 ist ringförmig ausgebildet, umgibt das Wellenstück 38 und ist über ein Lager 42 auf dem Wellenstück 38 gelagert. Das Wellenstück 38 setzt sich auf der dem Flansch 40 abgewandten Seite über den inneren Gelenkkörper 16 hinaus in einem Zapfen 44 fort. Das andere Druckstück 28 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet, umgibt den Zapfen 44 und ist über ein Lager 46 auf dem Zapfen 44 gelagert. Die Lager 42 und 46 der Druckstücke 26 und 28 bestehen aus schlecht wärmeleitendem Material. Zwischen den Stirnflächen des inneren Gelenkkörpers 16 und den Druckstücken 26 bzw. 28 sind ringförmige Isolierkörper 48 bzw.
  • 50 aus schlecht wärmeleitendem Material angeordnet. Die konkav-sphärischen Lagerflächen 34 und 36 sind mit einer Schicht 52 bzw. 54 eines reibungsarmen, abriebfesten und hoch-belastbaren Lagermaterials versehen. Vorzugsweise ist das Lagermaterial Polytetrafluorethylen. Die Kugelbahnen 14 und 20 sind zylindrische Nuten. Der äußere Gelenkkörper 10 besteht aus einem Mittelteil 56 und zwei Endteilen 58 und 60, die durch Schraubbolzen 62 und Muttern 64 miteinander verbunden sind. Der Mittelteil 56 ist ringförmig ausgebildet, umgibt den inneren Gelenkkörper 16 und bildet die Innenfläche 12 mit den Kugelbahnen 14. Ein Endteil 58 ist ringförmig ausgebildet, umgibt das Wellenstück 38 und das eine Druckstück 26 und bildet die dazu gehörige, konkav-sphärische Lagerfläche 34. Das andere Endteil bildet mit einer schalenförmigen Vertiefung die zu dem anderen Druckstück 28 gehörige, konkav-sphärische Lagerfläche 36. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bildet das besagte andere Endteil 60 einen Verbindungsflansch 66 zur Verbindung mit einem anderen umlaufenden Teil.
  • Bei der beschriebenen Anordnung werden axiale Schub- oder Zugkräfte von dem Innenteil 16 entweder über das Druckstück 28 auf die Lagerfläche 36 oder über das Druckstück 26 auf die Lagerfläche 34 übertragen. Es ergibt sich dabei eine relativ geringe Flächenpressung, die von den Schichten 54 bzw. 52 aus Lagermaterial ohne weiteres aufgenommen werden auch wenn die Druckstücke bei einem Winkel zwischen den Achsen der miteinander zu verbindenden Teil eine periodische Bewegung relativ zu den Lagerflächen 34 bzw. 36 ausführen. Die schlecht wärmeleitenden Lager 42,46 und die ringförmigen Isolierkörper 48,50 verhindern eine Übertragung von Reibungswärme auf das eigentliche Kugel-Gleichlaufgelenk und stellen sicher, daß die Wärme nach außen abfließt.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist ähnlich aufgebaut wie die Ausführungsform nach Fig. 1 und entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist mit dem äußeren Gelenkteil 10 ein Schwingmetallring 68 mit einem zylindrischen Innenring 70, einem zylindrischen Außenring 72 und einem dazwischen einvulkanisierten ringförmigen Gummikörper 74 angebracht. Mit dem Außenring 72 des Schwingmetallrings 68 ist ein Verbindungsflansch 76 verbunden. Der Gummikörper 74 besitzt trapezförmigen Querschnitt und wird nach außen zu schmaler. Das trägt der Tatsache Rechnung, daß bei vorgegebenen Drehmoment die wirksamen Kräfte nach außen zu wegen des größeren Radius geringer werden. Durch den trapezförmigen Ouerschnitt wird sichergestellt, daß die spezifische Belastung des Gummis über den Querschnitt des Gummikörpers 74 hinweg im wesentlichen konstant ist.
  • An dem vom Außenring 72 des Schwingmetallringes 68 radial einwärts ragenden Verbindungsflansch 76 ist zwischen diesem und dem äußeren Gelenkteil 10 ein ringförmiges Führungsstück 78 von L-förmigem Querschnitt angebracht. Das Führungsstück 78 besitzt einen zylindrischen, an dem Verbindungsflansch 76 befestigten Mantelteil 80 und einen davon radial einwärts ragenden Radialteil 82. An dem äußeren Gelenkteil 10 ist eine Druckplatte 84 angebracht, die in den Raum zwischen Verbindungs flansch 76 und Radialteil 82 ragt. Zwischen der Stirnfläche des äußeren Gelenkteils 10 und dem Radialteil 82 sowie zwischen Radialteil 82 und der Druckplatte 84 ist je ein Gleitlager 86 bzw. 88 angeordnet. Der Radialteil 82 ist über ein weiteres Gleitlager 90 auf einem zylindrischen Ansatz 92 des äußeren Gelenkteils 10 gelagert. An dem äußeren Gelenkteil 10 ist anschließend an den zylindrischen Ansatz 92 ein zentraler Gewindeansatz 94 gebildet. Die Druckplatte 84 ist mit einer zentralen Bohrung 96 auf den Gewindeansatz 94 aufqesetzt.
  • Die Druckplatte 84 ist durch eine Mutter 98 auf dem Gewindeansatz gesichert, die durch einen zentralen Durchbruch 100 des Verbindungsflansches 76 hindurch auf geschraubt wird.
  • Der Verbindungsflansch 76 weist als Lüfterrad wirkende, schräg zur Axialrichtung verlaufende Durchbrüche 102 auf. In dem äußeren Gelenkteil 10 sind eine Mehrzahl von durchgehenden, axialen Kühlluftkanälen 104 gebildet. Auf diese Weise wird beim Umlauf des Kugel-Gleichlaufgelenks ein ständiger Kühlluftstrom durch die Durchbrüche 102 und die Kühlluftkanäle 104 hindurchgeleitet, durch den eine Kühlung des eigentlichen Kugel-Gleichlaufgelenks ermöglicht und eventuelle Reibungswärme abgeführt wird.
  • Das beschriebene Kugel-Gleichlaufgelenk bietet neben einer homokinetischen Bewegungsübertragung und der Möglichkeit der Übertragung eines Axialschubs auch eine Umfangselastizität durch den Schwingmetallring 68.
  • Fig. 3 zeigt eine Gelenkwelle, die mit zwei im wesentlichen übereinstimmenden Kugel-Gleichlaufgelenken 106 und 108 aufgebaut sind. Entsprechende Teile der Gleichlaufgelenke sind in Fig. 1 und Fig. 3 mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wobei die Bezugsziffern in Fig. 3 den Zusatz A bzw. B tragen. Auch dort ist jeweils mit dem äußeren Gelenkteil 10A bzw. 1OB ein Schwingmetallring 110 mit einem zylindrischen Innenring 112, einem zylindrischen Außenring 114 und einem dazwischen einvulkanisierten ringförmigen Gummikörper 116 angebracht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die äußeren Gelenkkörper 10A und 1OB zweier Kugel-Gleichlaufgelenke 106 und 108 mit einem gemeinsamen Schwingmetallring 116 verbunden, so daß sie eine in Umfangsrichtung elastische Gelenkwelle bilden.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der innere Gelenkkörper 16C eines Kugel-Gleichlaufgelenks 118 über ein Wellenstück 120 mit dem inneren Gelenkkörper 16D eines weiteren Kugel-Gleichlaufgelenks 122 verbunden Das Kugel-Gleichlaufgelenk 118 ist ähnlich aufgebaut wie das Kugel-Gleichlaufgelenk 108 mit einem Schwingmetallring 110C.
  • Der Außenring 114C des Schwingmetallringes 110C ist bei dieser Ausführung (ähnlich wie bei wig. 2) mit einem Verbindungsflansch 124 verbunden. Der Verbindungsflansch 124 ist mit einer Lagerbuchse 126 auf einem mit einer Lagerschicht 128 versehenen Zapfenansatz 130 des Außenkörpers 10C des Kugel-Gleichlaufgelenks 118 verbunden.
  • Das Kugel-Gleichlaufgelenk 122 ist von üblicher, bekannter Bauart und daher nicht im einzelnen beschrieben.

Claims (18)

  1. Patentanmeldung 1. Kugel-Gleichlaufgelenk, enthaltend (a) einen äußeren Gelenkkörper (10), der eine Innenfläche (12) bildet und auf dieser Innenfläche.(12) in Längsrichtung verlaufende Kugel bahnen (14) aufweist, (b) einen inneren Gelenkkörper (16), der eine der Innenfläche (12) des äußeren Gelenkkörpers (10) zugewandte Außenfläche (18) bildet und auf dieser Außenfläche (18) in Längsrichtuna verlaufende Kugelbahnen (20) aufweist, die mit den Kugelbahnen (14) des äußeren Gelenkkörpers (10) fluchten, (c) je eine Kugel (22) in jedem Paar von fluchtenden Kugelbahnen (14,20) des äußeren und des inneren Gelenkkörpers (10 bzw. 16), die zwischen den Kugelbahnen (14,20) qehalten sind, und (d) einen Käfig (24) zwischen äußerem und innerem Gelenkkörper (10 bzw. 16), durch den die Kugel (22) jeweils in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß (e) der innere Gelenkkörper (16) über beiderseits desselben angeordnete Druckstücke (26,28) mit konvex-sphärischer Außenfläche (30,32) in komplementär dazu konkav-sphärischen Laqerflächen (34,36) des äußeren Gelenkkörpers (10) gelagert ist.
  2. 2. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (a) der innere Gelenkkörper (16) mit einem Wellenstück (38) verbunden ist, das an seinem Ende einen Verbindungsflansch (40) zur Verbindung mit einem umlaufenden Teil aufweist, und (b) das eine Druckstück (26) ringförmig ausgebildet ist, das Wellenstück (38) umgibt und über ein Lager (42) auf dem Wellenstück (38) gelagert ist.
  3. 3. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a) das Wellenstück (38) sich auf der dem Flansch (40) abgewandten Seite über den inneren Gelenkkörper (16) hinaus in einem Zapfen (44) fortsetzt und (b) das andere Druckstück (28) ebenfalls ringförmig ausgebildet ist, den Zapfen (44) umgibt und über ein Lager (46) auf dem Zapfen (44) gelagert ist.
  4. 4. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (42,46) der Druckstücke (26,28) aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen.
  5. 5. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stirnflächen des inneren Gelenkkörpers (16) und den Druckstücken (26, 28) ringförmige Isolierkörper (48,50) aus schlecht wärmeleitendem Material angeordnet sind.
  6. 6. Kugel-Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konkavsphärischen Lagerflächen (34,36) mit einer Schicht (52,54) eines reibungsarmen, abriebfesten und hochbelastbaren Lagermaterials versehen sind.
  7. 7. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermaterial Polytetrafluorethylen ist.
  8. 8. Kugel-Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnen (14,20) zylindrische Nuten sind.
  9. 9. Kugel-Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß (a) der äußere Gelenkkörper (10) aus einem Mittelteil (56) und zwei Endteilen (58,60) besteht, die durch Schraubbolzen (62) miteinander verbunden sind, (b) der Mittelteil (56) ringförmig ausgebildet ist, den inneren Gelenkkörper (16) umgibt und die Innenfläche (12) mit den Kugelbahnen (14) bildet, (c) ein Endteil (58) ringförmig ausgebildet ist, das Wellenstück (38) und das eine Druckstück (26) umgibt und die dazu gehörige, konkavsphärische Lagerfläche (34) bildet und (d) das andere Endteil (60) mit einer schalenförmigen Vertiefung die zu dem anderen Druckstück (28) gehörige, konkav-sphärische Lagerfläche (36) bildet.
  10. 10. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte andere Endteil (60) einen Verbindungsflansch (66) zur Verbindung mit einem anderen umlaufenden Teil bildet.
  11. 11. Kugel-Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß (a) mit dem äußeren Gelenkteil (10) ein das äußere Gelenkteil (10) umgebender Schwingmetallring (68) mit einem zylindrischen Innenring (70), einem zylindrischen Außenring (72) und einem dazwischen einvulkanisierten, ringförmigen Gummikörper (74) angebracht ist und (b) mit dem Außenring (72) des Schwingmetallrings (68) ein Verbindungsflansch (76) verbunden ist.
  12. 12. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummikörper (74) trapezförmigen Querschnitt besitzt und nach außen zu schmaler wird.
  13. 13. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß (a) an dem vom Außenring (72) des Schwingmetallringes (68) radial einwärts ragenden Verbindungsflansch (76) zwischen diesem und dem äußeren Gelenkteil (10) ein ringförmiges Führungsstück (78) von L-förmigem Querschnitt mit einem zylindrischen, an dem Verbindungsflansch befestigten Mantelteil (80) und einem davon radial einwärts ragenden Radialteil (82) angebracht ist.
    (b) an dem äußeren Gelenkteil (10) eine Druckplatte (84) angebracht ist, die in den Raum zwischen Verbindungsflansch (76) und Radialteil (82) ragt, (c) zwischen der Stirnfläche des äußeren Gelenkteils (10) und dem Radialteil (82) sowie zwischen dem Radialteil (82) und der Druckplatte (84) je ein Gleitlager (86 bzw. 88) angeordnet ist und (d) der Radialteil (82) über ein weiteresGleitlager (90) auf einem zylindrischen Ansatz (92) des äußeren Gelenkteils (10) gelagert ist.
  14. 14. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß (a) an dem äußeren Gelenkteil (10) anschließend an den zylindrischen Ansatz (92), ein zentraler Gewindeansatz (94) gebildet ist, (b) die Druckplatte (84) mit einer zentralen Bohrung (96) auf den Gewindeansatz (94) aufgesetzt ist und (c) die Druckplatte (84) durch eine Mutter (98) auf dem Gewindeansatz (94) gesichert ist, die durch einen zentralen Durchbruch (100) des Verbindungsflansches (76) hindurch aufgeschraubt wird.
  15. 15. Kugel-Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß (a) der Verbindungsflansch (76) als Lüfterrad wirkende, schräge zur Axialrichtung verlaufende Durchbrüche (102) aufweist und (b) in dem äußeren Gelenkteil (10) eine Mehrzahl von durchgehenden, axialen Kühlluftkanälen (104) gebildet sind.
  16. 16. Kugel-Gleichlaufgelenk, enthaltend (a) einen äußeren Gelenkkörper, der eine Innenfläche bildet und auf dieser Innenfläche in Längsrichtung verlaufende Kugelbahnen aufweist, (b) einen inneren Gelenkkörper, der eine der Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers zugewandte Außenfläche bildet und auf dieser Außenfläche in Längsrichtung verlaufende Kugelbahnen aufweist, die mit den Kugelbahnen des äußeren Gelenkkörpers fluchten, (c) je eine Kugel in jedem Paar von fluchtenden Kugelbahnen des äußeren und des inneren Gelenkkörpers, die zwischen den Kugelbahnen gehalten sind, und (d) einen Käfig zwischen äußerem und innerem Gelenkkörper, durch den die Kugel jeweils in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden} dadurch gekennzeichnet, daß (a) mit dem äußeren Gelenkteil ein das äußere Gelenkteil umgebender Schwingmetallring mit einem zylindrischen Innenring, einem zylindrischen Außenring und einem dazwischen einvulkanisierten, ringförmigen Gummikörper angebracht ist.
  17. 17. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Gelenkkörper (10A, lOB) zweier Kugel-Gleichlaufgelenke (106, 108) mit einem gemeinsamen Schwingmetallring (110) verbunden sind (Fig. 3).
  18. 18. Kugel-Gleichlaufgelenk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Gelenkkörper (16C) über ein Wellenstück (120) mit dem inneren Gelenkkörper (16D) eines weiteren Kugel-Gleichlaufgelenks (122) verbunden ist (Fig. 4).
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