DE3427186A1

DE3427186A1 - Universalgelenk

Info

Publication number: DE3427186A1
Application number: DE19843427186
Authority: DE
Inventors: Philip J. Toledo Ohio Mazziotti
Original assignee: Zeller Corp
Current assignee: Zeller Corp
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1984-07-24
Publication date: 1985-02-07
Also published as: GB2144200B; FR2549918B1; FR2549918A1; GB8418966D0; CA1227938A; GB2144200A; US4541819A; JPS6053219A

Description

Patentanwälte ,

■It/-,: Dipl.-fng. E. Ederi

- ~P-~.'..-.. Dlpl.-lng. K. Schiesc

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The Zeller Corporation, Defiance, OM o/USA

Universalgelenk

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit konstanter Geschwindigkeit arbeitendes Universalgelenk unter Verwendung von innerem Laufring, äußerem Laufring, Käfig und Kollkörpern.

Bei einem mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Universalgelenk wird das Drehmoment durch Kugeln übertragen, die zwischen inneren und^außeren Laufringen und unter Berührung von Nuten in diesen angeordnet sind. Die Kugeln sind in öffnungen in einem Käfig gehalten, 'der um den inneren Laufring angeordnet ist, und es besteht eine punktuelle Berührung zwischen den Kugeln und den Kanten der öffnungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mit konstanter Geschwindigkeit arbeitendes Universalgelenk zu schaffen, bei dem die Lebensdauer der Eollkörper verlängert und die Funktionsweise verbessert wird.

Die Erfindung lost diese Aufgabe mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Die mittigen zylindrischen Abschnitte der Hollen nach der Erfindung sorgen für eine Berührung zwischen den Rollen und dem Käfig entlang einer Linie. Dadurch wird die Kräftekonzentration und der Verschleiß verringert und demgegenüber die Lebensdauer der Universalgelenke verlängert.

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Durch, die Bollen lassen sich mit konstanter Geschwindigkeit arbeitende Universalgelenke leichter reparieren. In einem solchen Fall werden die Nuten im inneren und äußeren Laufring übergroß . ausgeschliffen, um wieder eine glatte, einheitliche Oberfläche zu erhalten. Die mittigen zylindrischen Teile der Bollen können denselben Durchmesser aufweisen wie die ursprünglichen Kugeln, wobei derselbe Käfig oder ein Käfig mit denselben Öffnungsgrößen wie der ursprüngliche verwendet werden kann. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Längsansicht, teilweise im Aufriß und teilweise im Schnitt, eines Universalgelenks;

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht, teilweise im Aufriß und teilweise im Schnitt, bestimmter Bauelemente des Universalgelenks nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines Univers al gel enks vom Typ Ezeppa;

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein mit Quernuten versehenes Universalgelenk, und

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5.

In den Figuren 1 bis 3 ist das mit konstanter Geschwindigkeit arbeitende Universalgelenk mit dem Bezugszeichen 10 versehen.

Es ermöglicht Längsbewegungen zweier Wellen, die miteinander· über das Gelenk verbunden sind. Diese in Fig. 1 dargestellten Wellen 14 und 22 können sich aufeinander zu und voneinander fort bewegen und gestatten eine Winkelbeweglichkeit um einen bestimmten Betrag. Gelenke dieser Art sind in US-PS 3,442,095 und US-PS 3,464,232 gezeigt.

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Das'Universalgelenk umfaßt einen inneren Laufring 12, der an einer Welle 14 mittels Keilnuten 16 "befestigt ist, sowie einen Sprengring 18. Das Gelenk weist darüber hinaus einen äußeren Laufring 20 auf, welcher einstückig mit einer Stummelwelle 22 verbunden ist.

Der Laufring 12 weist eine teilweise sphärische äußere Oberfläche 23 sowie eine Anzahl gerader Nuten 24 auf, die sich in Längsrichtung der Achsen der Welle 14 und des Laufrings 12 erstrecken. Der äußere Laufring 20 weist eine teilweise zylindrische Ausnehmung 26 mit am Umfang im Abstand angeordneten Nuten 28 auf, die sich in Längsrichtung der Achsen der Stummelwelle und des Laufrings 20 erstrecken.

Auch die Nuten 24 und 28 sind im Abstand voneinander um die Laufringe angeordnet und bilden Rollbahnen zur Aufnahme von Rollen 30, die sich in diesen bewegen. Die Nuten 24 und 28 sind im Querschnitt gewölbt und weisen gleiche Radien auf.

Die Rollen 30 weisen zentrale zylindrische Abschnitte 32 mit gerundeten Enden 34 und 36«auf, die jeweils in den Nuten 24 bzw. 28 angeordnet sind. Auch die" gerundeten Enden 34 und haben den gleichen Radius und passen in die Nuten 24 und Darüber hinaus weisen die Radien der gerundeten Enden 34 und 36 einen gemeinsamen Mitte.lbereich auf, der im vorliegenden Falle sich in einer Ebene befindet, die senkrecht zu der Achse des zylindrischen Abschnitts 32 steht und symmetrisch in bezug auf die Länge des zylindrischen Abschnitts ist.

Die Rollen 30 sind in öffnungen 38 eines Wälzkäfigs 40 gehalten, die sich zwischen dem inneren und äußeren Laufring 12 bzw. -20 befinden. Die öffnungen 38 sind im allgemeinen rechteckig, wobei die Längsabmessung im wesentlichen dem Durchmesser der zylindrischen Abschnitte 32 der Rollen entspricht und die Umfangsabmessung gOßer ist als die zylindrischen Abschnitte 32 der Rollen 30. Dadurch können die Rollen 30 sowohl um die Achse der zylindrischen Abschnitte 32 als auch um andere Achsen rotieren, mit Ausnahme der Bedingung,

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daß die zylindrischen Abschnitte 32 mit den flachen bzw. geraden Kanten der Öffnungen 38 in Berührung stehen, wie beispielsweise bei der oberen Rolle 30 in Pig. 3 gezeigt. Der Käfig 4-0 kann sich am Umfang in bezug auf die Rollen 30 bewegen.

Die Rollen 30 lassen sich vorteilhafterweise auch für die Reparatur bekannter, mit konstanter Geschwindigkeit arbeitender Universalgelenke verwenden. Bei der Reparatur der Gelenke können entweder nur einige oder alle geraden Nuten 24 und 28 unter Glättung der Oberflächen und Entfernung verbrauchter Oberflächenschichten so geschliffen werden, daß sie größer werden.

Die Rollen 30 können dann mit gerundeten Enden 34- und 36 entsprechend vergrößerter Abmessungen versehen werden, wobei diese dann größer sind als die entsprechenden Bauteile in dem ursprünglichen Universalgelenk. Dadurch jedoch, daß der Radius des zylindrischen'Abschnitts 32 der Rolle 30 kleiner ist als der Radius der gerundeten Enden 34 und 36, können die Rollen 30 in den gleichen öffnungen 38 des ursprünglichen Käfigs 40 angeordnet sein, so daß' ein Austausch des Käfigs nicht erforderlich ist, sofern dieser zum Zeitpunkt der Reparatur des Universalgelenks einen zufriedenstellenden Zustand aufweist. ' ..

Auch ergibt sich durch die Berührung der zylindrischen Abschnitte 32 der Rollen 30 mit den sich am Umfang erstreckenden Kanten der Käfigöffnungen 38 entlang einer geraden Linie ein geringerer Verschleiß als bei einer punktuellen Berührung, welche bei herkömmlichen Kugeln gegeben ist. Darüber, kinaus verlängert sich die Lebenszeit des Universalgelenks. Die Rollen 30 ermöglichen weiterhin ein reibungsloseres Arbeiten des Universalgelenks bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug-Vorderradantrieb.

Erfindungsgemäße Rollen können auch in mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Universalgelenken vom Typ Rzeppa

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gemäß Pig. 4 verwendet werden, wobei solche Gelenke zum Beispiel in der US-PS 2,046,584- dargestellt sind.

Das Ezeppa-Universalgelenk 42 weist einen inneren Laufring •44 auf, der an einer Welle 46 befestigt ist. Ferner umfaßt das Universalgelenk einen äußeren Laufring 48, der einstückig mit einer Stummelwelle 50 verbunden ist.

Der innere Laufring 44 weist eine teilsphärische Oberfläche 52 mit gewölbten Nuten 54 auf, die im Abstand über den Umfang angeordnet sind. Der äußere Laufring 48 weist eine teilsphärische Vertiefung 56 mit gewölbten Nuten 58 in diesen auf, welche im Abstand über den Umfang um die Vertiefung angeordnet sind.

Jede der Eollen 60 weist einen zylindrischen zentralen Abschnitt 62 mit gerundeten Enden 64 und 66 auf, die jeweils in den Nuten 5^ und 58 aufgenommen sind.¹ Die gerundeten Enden weisen Eadien mit einem gemeinsamen Mittelbereich auf, der sich in einer Ebene senkrecht zur Achse des zylindrischen Abschnitts 62 und symmetrischi«Ln bezug auf die Läng des zylindrischen Abschnitts angeordnet ist.

Die Eollen 60 sind in öffnungen 68 in einem Käfig 70 angeordnet und wirken in den öffnungen ähnlich den Eollen 30 nach Fig. 1 bis 3» d.h. sie können sich um die Achse der zylindrischen Abschnitte 62 und um andere Achsen drehen, mit Ausnahme der Bedingung, daß die zylindrischen Abschnitte mit den Flächen der öffnungen 68 in Berührung stehen. Die mit diesen Eollen 60 erzielten Vorteie sind ähnlich denen für die Eollen

Die erfindungsgemäßen Eollen können auch in mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Univers al gelenk en mit quer verlaufenden Nuten gemäß den Fig. 5 und 6 Verwendung finden. Ein Universalgelenk 72 umfaßt einen inneren Laufring 7^, der an einer Welle, ähnlich den inneren Lauf ringen 12 und 54, befestigt ist. Das Gelenk umfaßt weiterhin einen äußeren Laufring 76, der an einer anderen Welle über Bolzenlöcher 78 be-

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festigt ist. Der innere Laufring 7^- weist gerade Nuten 80 auf, -welche in bezug auf die Achse des Laufrings 7^- in einem Winkel verlaufen. Der äußere Laufring 76 weist eine teilweise zylindrische Ausnehmung 82 auf, um die Nuten 84-im Abstand angeordnet sind, die gerade, in bezug auf die Achse des äußeren Laufrings 76 aber unter einem Winkel verlaufen. Die Nuten 80 und 84- sind bei gleichen Badien im Querschnitt gewölbt. '

Jede der Hollen 86 weist einen mittigen zylindrischen Abschnitt 88 mit gerundeten Enden 90 und 92 auf. Diese sind jeweils in den Nuten 80 und 84- aufgenommen. Die gerundeten Enden 90 und 92 weisen gleiche Eadien auf, die im wesentlichen gleich sind den Radien der Nuten 80 und 84·. Darüber, hinaus haben die Eadien der gerundeten Enden einen gemeinsamen Mittel bereich in einer Ebene senkrecht zur Achs.e des zylindrischen Abschnitts 88 und sind symmetrisch in bezug auf die Länge des zylindrischen Abschnitts.

Die Bollen 86 sind in öffnungen 9^- eines Wälzlagerkäfigs 96 angeordnet. Diese öffnungen sind im wesentlichen rechteckig, wobei die Längsabmessung im wesentlichen gleich dem Durchmesser des zylindris chen Abschnitts 88 der EoIle ist und die Umfangsabmessung größer ist als der Durchmesser des zylin-* drischen Abschnitts. Dadurch können die Bollen sich in ähnlicher Weise drehen wie die Bollen 30 und 60.

Wenn auch die Nuten der vorstehend besprochenen Universalgelenke einen gewölbten Querschnitt mit gleichen Badien aufweisen, können sie auch andere Querschnittsformen haben. Beispielsweise können die Nuten im Querschnitt V-förmig oder parabolisch ausgebildet sein. Im ersteren Falle wären die Enden der Bollen dann konusförmig. Im letzteren Falle wären die Enden der Bollen teilweise eiförmig. Darüber hinaus brauchen die Nuten nicht notwendigerweise die gleiche Querschnitts größe aufspleißen.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. E. Eder

DIpI.-Ing. K. SchieschkÄ

8 München 40. Elieabethctraße

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Claims

anspräche

^Universalgelenk mit innerem-Laufring, äußerem Laufring, fäfig und Hollkörpern, dadurch ge^; kennzeichnet, daß der innere Laufring (12) nit sirtigen Einrichtungen (16) für eine gegen Drehung - gesicherte Befestigung an einer Welle (14) und mit einer Vielaahl einheitlich über den Umfang im Abstand angeordneter Suten (2-^ gewölbter Form mit einem bestimmten Querschnittsradius versebez ist daß der äußere Laufring _V2ö) -- _Ser -_lsichen Anzahl einheitlich über den Umfang i=r A^srand sr:eeordneten Nuten (28) vie am inneren Laufring -_S) auscesr=-ret ist, wobei die Nuten gewölbt sind und de-sel-e- vcrres-immten Querschnittsradius aufweisen,

daß der Käfig (40) zwischen de- irrten und dem äußeren Laufring mit einer Vielzahl -rheirli- -er den Umfang im Abstand angeordneter öff^cen _V?S^ τ-seien ist, die der Anzahl der Nuten des innere 1=-^-^^ ^_{a des} äußeren Laufrings entsprechen, und e-_e~ als Zrlle (30) ausgebildeten Hollkörper in jeder der "^nu—cen —=^n und daß die Holle (30) eine- -r-^_a r-Zlidrischen Abschnitt v?2) und zwei gerundere Ξ^ζ^ .>.. ^₅- aufweist, deren Radius im wesentlichen de- v-esri^ter üadius der Nuten entspricht.

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2. Universalgelenk nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eadien der gerundeten Enden (34-, 36) einen gemeinsamen iiitterbereich haben.
3. Universalgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Mittelbereich sich in einer durch den zylindrischen Abschnitt hindurchgehenden Ebene befindet,wobei die Ebende in bezug auf die Länge des zylindrischen Abschnitts (32) symmetrisch ist.
.4. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des zylindrischen Abschnitts (32) kleiner ist als der Radius der gerundeten Enden (34-, 36).
5. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (24-, 28) gerade sind.
6. Universalgelenk nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten sich bei der Ausrichtung parallel zu den Achsen des inneren und äußeren Laufrings (12, 20) erstrecken.
7. Universalgelenk nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten bei der Ausrichtung zu den Achsen des inneren und äußeren Laufrings in einem Winkel verlaufen.
8. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in Längsrichtung gekrümmt sind.
9. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die I-läfigöffnungen (38) im allgemeinen rechteckig sind, wobei der Abstand in Längsrichtung zwischen den Kanten der Öffnungen im wesentlichen dem Durchmesser der zylindrischen Abschnitte (32) entspricht.
10. Universalgelenk nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsabstand zwischen den Kanten der öffnungen .größer ist als der Durchmesser der mittigen zylindrischen Abschnitte.

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11· Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Enden der Solle eine Größe und Form aufweist, die im wesentlichen den Uuten des inneren Lauf rings entspricht, und das andere Ende eine Größe und Form aufweist, die im wesentlichen den Nuten des äußeren Laufrings ent-, spricht.
12. Universalgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gerundeten Enden gleiche Eadien mit einem gemeinsamen Mitterbereich haben.
15- Universalgelenk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Mitterbereich in einer durch den zylindrischen Abschnitt hindurchgehenden Ebene liegt, wobei die Ebene in "bezug auf die Länge des zylindrischen Abschnitts symmetrisch ist.
14·. Universalgelenk nach.Anspruch 12,* dadurch gekennzeichnet, daß der Badius des zylindrischen Abschnitts kleiner ist als die Eadien der gerundeten Enden.
15- Universalgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigöffnungen im allgemeinen rechteckig sind, wobei der Abstand in Längsrichtung zwischen Kanten der öffnungen im wesentlichen dem Durchmesser der zylindrischen Abschnitte entspricht.
16. Universalgelenk nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsabstand zwischen den Kanten der öffnungen größer ist als der Durchmesser der mittigen zylindrischen Abschnitte.
17. Universalgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten gerade sind.
18. Universalgelenk nach Anspruch I7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausrichtung die Uuten parallel zu den Achsen des inneren und äußeren Laufrings verlaufen.

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19. Universalgelenk nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten bei der Ausrichtung zu den Achsen des inneren und äußeren Laufrings in einem Winkel verlaufen..
20. Universalgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, d-aß die Nuten in Längsrichtung gekrümmt sind.
21. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gerundeten Enden der Bollen gleiche Radien mit einem gemeinsamen Mittelbereich aufweisen, wobei der Eadius des zylindrischen Abschnitts kleiner ist als die Eadien der gerundeten Enden.
22. Universalgelenk nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Mittelbereich der Eadien der gerundeten Enden in einer Ebene senkrecht zu dem mittigen zylindrischen Abschnitt und symmetrisch in bezug auf die Länge des zylindrischen Abschnitts liegt.
23. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Rolle in Form und Größe den Nuten des inneren Laufrings entspricht und das andere Ende in Form und Größe den Nuten des "äußeren Laafrings entspricht.
24. Universalgelenk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenenden um Achsen symmetrisch sind, die mit der Achse des mittigen zylindrischen Abschnitts fluchten.

tentanwfilte . Eder

8 München 40. Elisaberthetraße

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