DE3347262A1

DE3347262A1 - Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE3347262A1
Application number: DE19833347262
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof. Dr.-Ing. 8000 München Ehrlenspiel; Thomas Dipl.-Ing. 8900 Augsburg John; Andreas 8033 Krailling Schuierer
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Automotive GmbH
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1985-07-11
Also published as: GB2152192B; JPS60146920A; US4643698A; FR2557654A1; ES282242Y; IT1180621B; IT8405229A1; JPH0151689B2; GB2152192A; ES282242U; IT8407083V0; GB8432219D0; DE3347262C2; IT8405229A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk für die winkel bewegliche Verbindung zweier Wellen.

Aus der DE-OS 32 03 139 ist ein winkel bewegliches Gleichlaufgelenk für die Verbindung zweier Wellen bekannt, bei dem an einem Wellenende in einer Gelenkgabel eine um eine Achse schwenkbare, eine Ausnehmung enthaltende, rahmenförmige Koppel und am Ende der anderen Welle ein quer zur Wellenachse angeordneter, in die Ausnehmung eingrei· fender Bolzen angeordnet ist. Ferner sind zur Zentrierung am Ende der einen Welle eine Zentrierkugel und in dem Bolzen an der anderen Welle eine kugel kaiottenförmige Aufnahme für die Zentrierkugel vorgesehen. Bei der praktischen Ausführung dieses Gelenks hat sich gezeigt, daß es gegenüber dem Spiel zwischen dem Bolzen und der rahmenfö'rmigen Koppel empfindlich ist. Wird dieses Spiel zu groß, kann die Koppel nicht mehr eindeutig angesteuert werden. Die Koppel stellt sich dann nicht mehr zwangsläufig in der Halbierungsebene ein, sondern sie kann bei bestimmten Winkellagen der Wellen beliebige Stellungen einnehmen. Außerdem ist die Übertragungskapazität begrenzt, da das Drehmoment nur an zwei diagonalen Stellen durch die Koppel übertragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleich!auf-Wellengelenk zu schaffen, das Winkelversatz zwischen den Wellen ausgleichen kann und dessen Funktion nicht mehr so stark von dem Spiel zwischen den Koppel gliedern beeinträchtigt wird. Darüber hinaus soll auch das Kraftübertragungsvermögen des Gelenks gesteigert werden.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Ende der einen Welle wenigstens drei über den Umfang verteilte Koppeln um radiale Achsen schwenkbar gelagert sind, an dem Ende der anderen Welle wenigstens drei über den Umfang verteilte, radial gerichtete Bolzen angeordnet sind, in den Koppeln oder den Bolzen Langlochausnehmungen ausgebildet sind, in welche die zylindrischen Bolzen bzw. Koppeln eingreifen, und daß ferner an einem Wellenende eine axial vorstehende, in einer am anderen Wellenende ausgebildeten Ausnehmung zu mehr als der Hälfte aufgenommene Zentrierkugel angebracht ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform greifen zylindrische Bolzen in Langlochausnehmungen der Koppeln ein. Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindung zwischen den mindestens drei umfangsverteilten Zapfen und den mindestens drei umfangsverteilten Langlochkoppeln wesentlich weniger vom Spiel beeinträchtigt wird als die Verbindung mittels einer Rahmenkoppel. Die erfindungsgemäß verwendeten Langlochkoppeln stellen sich bei allen Winkellagen der Wellen zueinander in der Halbierungsebene ein, so daß Gleichlauf der Wellen gewährleistet ist. Die Anzahl der übertragungselemente ist mindestens drei und kann theoretisch beliebig vergrößert werden, so daß dementsprechend das Drehmomentübertragungsvermögen gesteigert wird. Das erfindungsgemäße Gelenk mit drei Bolzen hat darüber hinaus gegenüber dem Tripodegelenk den wesentlichen Vorteil, daß der Orbitalfehler wegfällt und demzufolge das Gelenk unter Abwinkelung wesentlich hochtouriger als ein Tripodegelenk gefahren werden kann. Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Gelenk auch, daß die Abstände des Mittelpunktes der Zentrierkugel von der durch die Schwenkachsen der Koppeln gelegten Ebene und von der durch die Bolzenachsen gelegten Ebene gleich sind. Diese Gleichheit

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ist dadurch gewährleistet, daß die Zentrierkugel in der vorzugsweise kugelförmigen Ausnehmung zu mehr als der Hälfte aufgenommen und dadurch der Drehpunkt fixiert ist.

Die Koppeln sind zweckmäßigerweise auf einer flanschartiger Wellenerweiterung angebracht. Auf diese Weise wird ein ausreichender radialer Abstand der Koppeln von Drehpunkt erreicht und der gewünschte Beugewinkel ermöglicht. Der Beugewinkel kann 15 ° und mehr betragen. Er wird neben dem genannten radialen Abstand der Koppeln vom Drehpunkt durch die Länge der Lang!ochausnehmungen bestimmt.

Da die Bolzen bei Abwinke!ung unter Drehmomentübertragung in den Langlochausnehmungen Schwingungsbewegungen ausführen, kann man zur Verringerung der Reibung auf die Mantelflächen der Bolzen Wälzoder Nadellager aufsetzen.

Die erfindungsgemäß eingesetzten getriebetechnischen Koppel können auch durch elastische Koppelelemente ersetzt oder mit diesen kombiniert werden. Beispielsweise können als elastische Koppelelemente Blattfedern dienen, deren Enden an auf entsprechenden Wellenflanschen angebrachten Bolzen gelenkig gelagert sind. Als weiteres elastisches Element kann eine Drehstabfeder für die Anbringung der Obertragungskoppel an dem Wellenflansch eingesetzt werden. Die Koppel kann dabei z.B. eine getriebetechnische Langlochkoppel oder eine Blattfeder sein. Bei Einsatz elastischer Koppel elemente treten bei Abwinke!ung Rückstelt" kräfte auf, die den Wirkungsgrad des Gelenks beeinträchtigen. Dagegen können sich beispielsweise bei Verwendung von Blattfedern fertigungs-

technische Vorteile ergeben, so daß der verminderte Wirkungsgrad in Kauf genommen werden könnte.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenks wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine Seitenansicht des Gelenks, teilweise im Schnitt; Figur 2 einen Schnitt nach der Linie U-II der Figur 1; Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 1; und Figur 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Figur 1.

Nach den Figuren ist am Ende der Antriebswelle 1 eine flanschartige Wellenerweiterung 1^a ausgebildet. In die Erweiterung sind umfangsseitig gleichmäßig verteilt drei radiale Mitnehmerbolzen 4 fest eingesetzt. Auf jedem Bolzen 4 ist eine Obertragungskoppel 5 um die Achse 4^a schwenkbar gelagert. Die Obertragungskoppel 5 ist dabei mit Zwischenlage eines Ringes 3 auf dem Flansch 1 abgestützt und durch den Sicherungsring 6 auf dem Bolzen 4 gehalten. Die Übertragungskoppel 5 hat in dem von dem Mitnehmerbolzen 4 entfernten Bereich ein Langloch 5^a für den abtriebseitigen Eingriff.

Nahe dem Ende der Abtriebswelle 2 sind auf einer flanschartigen Erweiterung 2 umfangsseitig drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, d.h. miteinander einen Zentriwinkel vom 120 ° bildende,

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radiale Mitnehmerbolzen 7 angebracht, die sich bei gestrecktem Gelenk ■ mittig, in den Langlöchern 5 befinden. Die Bolzen 7 haben eine zylindrische Mantelfläche, während die Langlöcher 5^a in übertragungsrichtung ebenflächig ausgebildet sind, so daß sich ein linearer Kontakt ergibt. Die Mitnehmerbolzen 7 sind bei Drehung der Wellen unter Abwinkelung des Gelenks in den Langlöchern 5 mit nur geringem Spiel gleitend beweglich, wie auch aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist. Die Mantelflächen der Mitnehmerbolzen 7 können jedoch auch mit Wälzlagern besetzt werden, um Reibung und Verschleiß beim Betrieb des Gelenks zu verringern.

Eine Zentrierkugel 8 mit einem Gewindezapfen 8 ist in die flanschartige Wellenerweiterung 1^a axial eingeschraubt, so daß die Kugel 8 mit ihrem Krümmungsmittelpunkt auf der Achse der Welle 1 fixi ist. In das Ende der Abtriebswelle 2 ist stirnseitig eine Ausnehmung 2 eingearbeitet, in der die Zentrierkugel 8 aufgenommen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Kugel 8 in der Ausnehmung 2 durch drei radial gerichtete, umfangsmäßig verteilte Gewindestifte 9 gehaltet von denen in Figur 1 nur einer sichtbar ist. Auf diese Weise werden die Wellen 1 und 2 axial zueinander festgelegt, wobei die Abwinkelung des Gelenks mit dem Mittelpunkt der Kugel 8 als Drehpunkt möglich ist. Der Beugewinkel bei der dargestellten Ausführungsform des Gelenks beträgt ungefähr 15 °, wobei dieser Winkel durch den Anschlag der Mitnehmerbolzen 7 an den Rundflächen der Langlöcher 5^a begrenzt ist. Durch eine längere Ausbildung der Langlöcher 5^a kann der Beugewinkel noch vergrößert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. So können die Ausbildungen von Koppel 5 und Bolzen 7 vertauscht werden, d.h. die radialen Bolzen 7 enthalten Langlöcher, in die zylinderförmige Bolzenkoppeln 5 eingreifen. Darüber hinaus können die getriebetechnischen Koppeln 5 durch elastische übertragungselemente, wie Blattfedern oder Drehstabfedern oder deren Kombination, ersetzt werden, wodurch bereits eine weitgehende Zentrierung gegeben ist, so daß die Zentrierungseinrichtung 2 ,8,9 entfallen kann.

Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk gestattet die Obertragung von Drehmomenten und Drehbewegungen bei Abwinkelungen in beliebigen Richtungen. Dabei kann bei höherer Zahl von übertragungskoppel η ein größeres Drehmoment als durch ein Tripodegelenk übertragen werden, und es kann im Vergleich zu diesem hochtouriger gefahren werden. Zudem werden die bei dem Gelenk nach der DE-OS 32 03 139 auftretenden Ansteuerungsprobleme bei bestimmten Abwinkelungen vermieden.

Bezugszeichenliste

1 Antriebswelle

1 flanschartige Wellenerweiterung

2 Abtriebswelle

2u flanschartige Wellenerweiterung

2 Ausnehmung

3 Ring

4 Mitnehmerbolzen 4^a Schwenkachse

5 Übertragungskoppel 5^a Langloch

6 Sicherungsring

7 Mitnehmerbolzen 7^a Bolzenachse

8 Zentrierkugel 8^a Gewindezapfen

9 Gewindestifte

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Claims

UOlOO.000 33A7262 Uni-Cardan AG 5200 Siegburg Gleichlaufgelenk Patentansprüche

1. Gl eichlaufgelenk für die winkel bewegliche Verbindung von zwei Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende der einen Welle (T) 'wenigstens drei über den Umfang verteilte Koppeln (5) um radiale Achsen (4^a) schwenkbar gelagert sind, an dem Ende der anderen Welle (2) wenigstens drei über den Umfang verteilte, radiale Bolzen (?·) angeordnet sind, in den Koppeln (5) oder den Bolzen (7) Langlochausnehmungen (5 ) ausgebildet sind, in welche die zylindrischen Bolzen (7) bzw. Koppeln (5) eingreifen, und an einem Wellenende eine axial vorstehende, in einer am anderen Wellenende ausgebildeten Ausnehmung (2 ) zu mehr als der Hälfte aufgenommene Zentrierkugel (8) angebracht ist.

2. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Bolzen (7) in Langlochausnehmungen (5^a) dev Koppeln (5) eingreifen.

3. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände des Mittelpunktes der Zentrierkugel (8) von der durch die Schwenkachsen (4 ) gelegten Ebene und von der durch die Bolzenachsen (7^a) gelegten Ebene gleich sind.

COPV

4. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeln (5) auf einer flanschartigen Wellenerweiterung (1^a) angebracht sind.

5. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Mantelfläche der Bolzen (7) Wälzoder Nadellager aufgesetzt sind.

CÖPY

BAD ORIGiNAL