DE3645139C2

DE3645139C2 -

Info

Publication number: DE3645139C2
Application number: DE19863645139
Authority: DE
Inventors: Daniel W. Detroit Mich. Us Hazebrook; Steven C. Mt. Clemens Mich. Us Hahn
Original assignee: GKN Automotive Components Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1991-01-17
Anticipated expiration: 2006-02-22
Also published as: FR2638798B1; JPH0754855A; FR2578012B1; JPS61192929A; DE3606075A1; FR2638798A1; GB8603737D0; GB2171492B; GB2171492A; FR2578012A1; CA1323768C

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk zur Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen treibenden und angetriebenen Körpern, umfassend ein Gelenkinnenteil mit darin vorgesehen Öffnungen, einer Mehrzahl von in den Öffnungen vorgesehenen Kugeln, ein Gelenkaußenteil mit einer Mehrzahl von in einem Abstand voneinander angeordne ten Rillen, wobei jede der Kugeln in einer dieser Rillen aufgenommen wird, und wobei das Gelenkinnenteil relativ zu dem Gelenkaußenteil gebeugt werden kann und die Kugeln die Drehmomentübertragung übernehmen, Mitteln zur axialen Sicherung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil und einem im Innern des Gelenkinnenteils angeordneten axial verschieblichen gefederten Kolben, wobei sich bei axialer Verschiebung des federbelastenden Kolbens die Kugeln nach innen aufeinander zubewegen und radial innerhalb der Mit tel zur axialen Sicherung eintreten können. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Drehgelenk, das in der Lage ist, eine Drehmomentübertragung zu erzielen, wenn die treibenden und angetriebenen Körper bei hoher Geschwindig keit laufen und in bezug zueinander abgewinkelt sind oder nicht fluchten. The invention relates to a swivel for producing a torque transmitting connection between driving and driven bodies, comprising an inner joint part with openings provided therein, a plurality of in the Openings provided balls with an outer joint part a plurality of spaced apart ten grooves, each of the balls in one of these grooves is recorded, and wherein the inner joint part relative to the outer joint part can be bent and the balls Take over torque transmission, means for axial securing of the inner joint part relative to the outer joint part and an axially arranged inside the inner joint part sliding spring-loaded pistons, with axial Displacement of the spring-loaded piston after the balls move towards each other inside and radially inside the Mit can occur for axial securing. In particular The invention relates to a swivel, which in the Is able to achieve torque transmission when the driving and driven body at high speed running and angled in relation to each other or don't swear.

Ein Gelenk ist aus der US 41 56 354 bekannt, bei dem das Drehmoment durch Rollkörper in Form von abgeflachten Kugeln übertragen wird, die zwischen dem Gelenkinnen- und dem Gelenkaußenteil angeordnet sind und ebenflächig begrenzte Ausnehmungen in dem Gelenkinnenteil einnehmen, so daß sie mit diesen in einem radialen Schie beeingriff stehen. Durch diese Art Konstruktion wird das Gelenk komplizierter und größer und erfordert eine sorg fältige Durchführung der Oberflächenbearbeitung und ein genaues Einhalten der Fertigungstoleranzen, damit eine zufriedenstellende Betriebsweise gewährleistet ist. Als Folge des Schiebeeingriffs zwischen den Rollenkörpern und den Ausnehmungen in dem Gelenkinnenteil ergibt sich eine erhöhte Reibung, wodurch der einwandfreie Betrieb des Gelenks beeinträchtigt wird, und außerdem ist das Gelenk relativ teuer herzustellen.A joint is from US 41 56 354 known in which the torque by rolling body in Form of flattened balls is transferred between the inner and outer joint parts are arranged and flat recesses in the inner joint part ingest so that they are in a radial shoot with them stand by. With this type of construction Joint more complicated and larger and requires care thorough execution of surface processing and a exact adherence to the manufacturing tolerances, so that a satisfactory operation is guaranteed. As Result of the sliding engagement between the roller bodies and the recesses in the inner joint part result in a increased friction, which ensures the proper operation of the Joint is affected, and also the joint relatively expensive to manufacture.

Die US 29 10 845 schlägt ein Gleichlaufdrehgelenk mit kugelförmigen Antriebskörpern vor, die so in ihrer Bewe gung eingeschränkt sind, daß sie sich um die in dem Ge lenkinnenteil vorgesehenen Zapfen drehen. Eine solche Bewegungseinschränkung der Antriebskörper erhöht die Rei bung in dem Gelenk, was nicht wünschenswert ist.The US 29 10 845 proposes a constant velocity joint spherical drive bodies in front, so in their movement are restricted that they concern themselves in the Ge Turn the pin provided on the inner steering part. Such Restriction of movement of the drive body increases the friction exercise in the joint, which is not desirable.

In der DE-AS 11 85 868 wird ein Gelenk der eingangs ge nannten Art beschrieben, bei dem die radial im Innenteil verschiebbaren Kugeln von einem axial federbelasteten Riegelbolzen gesichert werden. Die als Tellerfedern ausge bildeten Sicherungsmittel sind nur schwierig mit Spezial werkzeug zu entfernen.In DE-AS 11 85 868 a joint of the beginning is ge described type, in which the radially in the inner part slidable balls by an axially spring loaded Bolts are secured. The out as disc springs Secured means are difficult with special remove tool.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine schnell lösbare Aus führung des Gelenks zu schaffen, dessen Löseeinrichtung sich gleichermaßen für Verschiebe- und Festgelenke eignet.The object of the invention is a quick-release to create guidance of the joint, its release device is equally suitable for sliding and fixed joints.

Erfindungsgemäß wird ein Drehgelenk zur Drehmomentübertra gung geschaffen, bei dem sich die den Kolben beaufschla gende Feder im Gelenkinnenteil abstützt und der Kolben zur axialen Verschiebung durch Druckbetätigung gegen die Kraft der Feder zugänglich ist.According to the invention, a swivel joint for torque transmission created in which the piston acts supporting spring in the inner joint part and the piston to axial displacement by pressing against the force the spring is accessible.

Bei dem erfindungsgemäßen Gelenk gewährleistet die Kombi nation von uneingeschränkter Drehung der Wälzkörper in dem Gelenkinnenteil, das Abstützen der Wälzkörper am Kolben und die Fähigkeit der Wälzkörper, sich in den Rillen in dem Gelenkaußenteil zu drehen, eine Drehmomentübertragung bei minimaler Belastung und geringsten Schwingungen. Das Gelenk hat bis zu einer Beugung von ca. 8° annähernd Gleichlaufeigenschaften, was für eine Vielzahl von Anwen dungsfällen ausreicht.In the joint according to the invention, the combination ensures nation of unrestricted rotation of the rolling elements in the Inner joint part, the support of the rolling elements on Piston and the ability of the rolling elements to move in the grooves to rotate the outer joint part, a torque transmission with minimal load and minimal vibrations. The The joint is approximately up to a flexion of approx. 8 ° Synchronism properties, what a variety of applications sufficient cases.

Es können mehrere Gelenke gleichzeitig verwendet werden, um einen relativ großen Winkelfehler oder eine relativ große Fluchtverlagerung zwischen treibenden und angetriebenen Körpern, die durch solche Gelenke verbunden werden, aufzu fangen.Multiple joints can be used at the same time a relatively large angle error or a relatively large one Relocation between driving and driven Bodies that are connected by such joints to catch.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention based on in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mäßen, als Schraubenschlüsselantrieb verwendetes Drehgelenk, Fig. 1 is a schematic representation of a erfindungsge MAESSEN, used as a wrench drive pivot joint,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mäßen, in Zusammenhang mit einem Ratschenschrauben schlüssel verwendeten Drehgelenks, Fig. 2 is a schematic representation of a erfindungsge MAESSEN, pivot keys used in connection with a ratchet screw,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mäßen Drehgelenks, das im Falle eines axialen Ver satzes zwischen verbundenen, drehmomentübertragen den Wellen Anwendung findet, Fig. 3 is a schematic representation of a erfindungsge MAESSEN rotary joint, the set in the case of an axial Ver between associated, torque transmitted waves is applied,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mäßen Drehgelenks, das in einem Fall, wo eine Ab winkelung und ggfs. ein Versatz zwischen Wellen zu überbrücken ist, verwendet wird, Fig. 4 is a schematic diagram which is used in a case where a Ab angulation and. Optionally, an offset is to be bridged between the shafts of a erfindungsge MAESSEN rotary joint,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Konstruktion mit einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Drehgelen ken, die in Form einer Gelenkkette miteinander ver bunden sind, Figure 5 is a schematic illustration of a construction ken. With a plurality of the invention Drehgelen which are ver each other in the form of a link chain connected,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsge mäßen Drehgelenks, das in einem Zapfwellensystem verwendet wird, Fig. 6 is a schematic diagram which is used in a power take-off system of a erfindungsge MAESSEN rotary joint,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein einzelnes Drehgelenk mit einer erfindungsgemäßen Schnellkupplung, Fig. 7 is a longitudinal section through a single rotary joint with an inventive quick connector,

Fig. 8 einen Längsschnitt wie in Fig. 7 mit betätigter Schnellkupplung. Fig. 8 is a longitudinal section as in Fig. 7 with controlled quick coupling.

In den Fig. 1 bis 6 sind mehrere Anwendungsfälle für das erfindungsgemäße Drehgelenk gezeigt. In der Fig. 1 ist ein Steckschraubenschlüssel 23 mit einem Drehgelenk 20 darge stellt. Das Gleichlaufgelenk 20 kann als schnell zu lösen des Gelenk, so wie es hiernach beschrieben wird, angesehen werden, wobei die Lösevorrichtung durch einen gefederten Druckknopf 23a in Betrieb gesetzt wird. Das Gelenk 20 selbst besteht aus einem Gelenkaußenteil 75 und einem Gelenkinnen- oder Zapfenkörper 21. Der Schraubenschlüssel 23 mit dem dazugehörigen Gelenkinnenteil 21 kann Teil eines Satzes bilden, der eine Vielzahl von verschiedenen Steck einsatzgrößen aufweist, die sich einzeln alle zur Verbin dung mit dem Gelenkinnenteil 85 eignen und als Gelenkau ßenteil dienen. Es ist auch vorgesehen, andere Werkzeuge, wie z.B. Schraubenzieher, Druckluft-Schraubenschlüssel und andere Werkzeuge und elektrische Schraubenschlüssel und andere Werkzeuge mit einem einteilig damit ausgeführten Drehgelenk zu versehen.In Figs. 1 to 6 several applications for the inventive hinge is shown. In Fig. 1 is a socket wrench 23 with a swivel 20 Darge provides. The constant velocity joint 20 can be regarded as a quick release of the joint, as will be described hereinafter, the release device being activated by a spring-loaded push button 23 a. The joint 20 itself consists of an outer joint part 75 and an inner joint or pin body 21 . The wrench 23 with the associated inner joint part 21 can form part of a set which has a large number of different insert sizes, which are all individually suitable for connection to the inner joint part 85 and serve as outer joint part. It is also provided that other tools, such as screwdrivers, compressed air wrenches and other tools and electric wrenches and other tools, are provided with a swivel joint made in one piece therewith.

Die Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen Steckschraubenschlüs sel 27, wobei der Antrieb durch eine Verlängerung 28 mit quadratischen Steckbolzen geschaffen wird. Die Verlängerung 28 paßt in eine in dem Gelenkaußenteil 26 eines Drehgelenks 24 vorgesehene Einstecköffnung 29. Das Drehgelenk 24 weist einen Gelenkinnen- oder Zapfenkörper 25 auf. Es ist auch vorgesehen, daß das Drehgelenk 24 im Zusammenhang mit ande ren Arten von angetriebenen Werkzeugen verwendet werden kann, wie z.B. Schraubenzieher, Druckluft-Schraubenschlüs sel und Schraubenzieher und elektrische Schraubenschlüssel und Schraubenzieher. Fig. 2 shows a conventional Steckschraubenschlüs sel 27 , the drive being created by an extension 28 with square socket bolts. The extension 28 fits into an insertion opening 29 provided in the outer joint part 26 of a swivel joint 24 . The swivel joint 24 has an inner joint or pin body 25 . It is also contemplated that the hinge 24 may be used in conjunction with other types of power tools such as screwdrivers, air wrenches and screwdrivers, and electric wrenches and screwdrivers.

Die Fig. 3 zeigt einen Anwendungsfall, wo ein Versatz in dem axialen Abstand und möglicherweise eine winklige Ab weichung zwischen der Welle eines Motors 30 und der An triebswelle eines Schaltgetriebes 31 besteht. Motor und Schaltgetriebe sind durch ein erfindungsgemäßes Doppel- Drehgelenk 32 verbunden. Fig. 3 shows an application where an offset in the axial distance and possibly an angular deviation between the shaft of a motor 30 and the drive shaft to a gearbox 31 there . Motor and manual transmission are connected by a double swivel joint 32 according to the invention.

Fig. 4 zeigt den gleichen Motor und das gleiche Schaltge triebe wie in Fig. 3, mit dem Unterschied, daß eine Winkel abweichung und nur ggfs. ein Versatz vorhanden sind. Wie derum sind die Welle des Motors 30 und die Antriebswelle des Schaltgetriebes 31 mittels eines Doppel-Drehgelenks 32 verbunden. Fig. 4 shows the same motor and the same Schaltge gearboxes as in Fig. 3, with the difference that an angular deviation and only if necessary an offset are available. As in turn, the shaft of the motor 30 and the drive shaft of the gearbox 31 are connected by means of a double swivel joint 32 .

Fig. 5 stellt einen Anwendungsfall dar, bei dem zwischen der Welle des Motors 30 und der Antriebswelle des Schalt getriebes 31 eine wesentliche Winkelabweichung besteht. Motor und Schaltgetriebe sind durch eine Reihe von mitein ander verbundenen erfindungsgemäßen Drehgelenken 32 verbun den. Fig. 5 shows an application in which there is a substantial angular deviation between the shaft of the motor 30 and the drive shaft of the gearbox 31 . The engine and the transmission are connected by a number of mutually connected swivel joints 32 according to the invention.

Fig. 6 zeigt einen Fall, wo ein erfindungsgemäßes Gelenk als Nebenantrieb verwendet wird. Eine Zugmaschine wie z.B. ein landwirtschaftlicher Schlepper oder ein anderes Fahr zeug 33 sind ziehend mit einer Arbeitsvorrichtung verbun den. Das Gerät 33 liefert einen Drehantrieb für den Be trieb der Arbeitsvorrichtung 34. In diesem Fall wird ein schnell zu lösendes einzelnes Drehgelenk 37 zur Schaffung dieser Verbindung verwendet. Fig. 6 shows a case where an inventive joint is used as a power take-off. A tractor such as an agricultural tractor or other driving tool 33 are pulling verbun with a working device. The device 33 provides a rotary drive for the operation of the working device 34th In this case, a quick-release single swivel 37 is used to create this connection.

In Fällen, wo ein schnell zu lösendes Gleichlaufdrehge lenk erforderlich ist, kann die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenks zur Anwendung kommen. Es wird ein Drehgelenk mit zwei Kugeln gezeigt.In cases where a quick-release constant-velocity joint is required, the embodiment of the joint according to the invention shown in FIGS . 7 and 8 can be used. A swivel joint with two balls is shown.

Bei dem in den Fig. 7 und 8 gezeigten, schnell lösbaren Drehgelenk ist ein Gelenkaußenteil 75 mit einer Mehrzahl von teilweise zylindrischen, gradlinigen Rillen 79, in denen Kugeln 83 aufgenommen sind, vorgesehen, wobei die Kugeln in den Öffnungen in dem Gelenkinnenteil 77 aufgenom men sind. Um das Gelenkinnenteil in seiner Stellung zu halten, sind verformte Bereiche 76 vorgesehen, aber in diesem Fall können sich die Kugeln 83 im Gelenkinnenteil 77 zur Trennung des Gelenks so weit nach innen in Richtung auf den Gelenkmittelpunkt zu bewegen, daß die verformten Bereiche 76 freigestellt werden.In the quick-release swivel shown in FIGS. 7 and 8, an outer joint part 75 is provided with a plurality of partially cylindrical, straight grooves 79 , in which balls 83 are received, the balls being received in the openings in the inner joint part 77 are. In order to hold the inner joint part in position, deformed regions 76 are provided, but in this case the balls 83 in the inner joint part 77 can move so far inwards towards the center of the joint to separate the joint that the deformed regions 76 are exposed .

Dies wird erreicht, indem das innere Antriebsteil hohl aus geführt und mit einem Kolben 81 versehen wird, der eine zur Kolbenachse geneigte Fläche 81a aufweist, gegen die die Kugeln 83 anstoßen. Der Kolben 81 wird in dem hohlen Innenraum des inneren Antriebsteils 77 aufgenommen und wird in seiner eingezogenen Stellung durch eine Druckfeder 82 gehalten, die in ihrer Normalstellung in der Fig. 15 gezeigt wird. Die Feder 82 wird zwischen einem Lagerab schnitt 85 am Inneren des Gelenkinnenteils und einem Vor sprung 87 an dem Kolben 81 gehalten, so daß die Feder, wenn der Kolben in Richtung auf das Gelenkaußenteil 75 gedrückt wird, zusammengedrückt wird und es dem Kolben ermöglicht, sich axial in Richtung auf das Gelenkaußenteil zu bewegen, und gleichzeitig können sich die Kugeln 83 in Richtung auf die Kolbenachse bewegen. Wegen der Abmessun gen des Kolben bewegen sich die Kugeln 83 weit genug nach innen, so daß sie die verformten Bereiche 76 freistellen und infolgedessen einen Ausbau des Gelenkinnenteils 77 aus dem Gelenkaußenteil 75 ermöglichen, so wie es in der Fig. 8 gezeigt wird.This is achieved in that the inner drive part is made hollow and is provided with a piston 81 which has a surface 81 a inclined to the piston axis, against which the balls 83 abut. The piston 81 is received in the hollow interior of the inner drive part 77 and is held in its retracted position by a compression spring 82 , which is shown in its normal position in FIG. 15. The spring 82 is cut between a Lagerab 85 on the inside of the inner joint part and a pre jump 87 on the piston 81 , so that the spring, when the piston is pressed towards the outer joint part 75 , is compressed and allows the piston itself to move axially towards the outer joint part and at the same time the balls 83 can move towards the piston axis. Because of the dimensions of the piston, the balls 83 move far enough inwards so that they expose the deformed areas 76 and consequently enable the inner joint part 77 to be removed from the outer joint part 75 , as shown in FIG. 8.

Claims

1 rotary joint for transmitting torque, comprising an inner joint part (85) having provided therein apertures (41), a plurality of pre-in openings (41) provided for balls (83), an outer joint part (75) having a plurality of at a distance from one another arranged grooves ( 79 ), each of the balls ( 83 ) being received in one of these grooves, and wherein the inner joint part ( 85 ) can be bent relative to the outer joint part ( 75 ) and the balls ( 83 ) take over the torque transmission, means for axially securing the inner joint part ( 85 ) with respect to the outer joint part ( 75 ) and an axially displaceable spring-loaded piston ( 81 ) arranged in the inside of the inner joint part, the balls moving inward toward one another when the spring-loaded piston is axially displaced and radially within the means for axial securing can occur, characterized in that the spring ( 82 ) acting on the piston ( 81 ) is in the The inner joint part ( 85 ) is supported and the piston ( 81 ) is accessible for axial displacement by pressing against the force of the spring ( 82 ).

2. Joint according to claim 1, characterized in that the piston ( 81 ) inclined to the longitudinal axis, in particular conical surface parts which cooperate with the Ku gels ( 83 ).

3. Joint according to claim 2, characterized in that the axial securing between the inner and outer joint part ( 77, 75 ) ensuring means from a deformed portion ( 76 ) of the outer joint part ( 75 ) be.

4. Joint according to claim 3, characterized in that the axial securing between the inner and outer joint ensuring means consist of individual deformations ( 76 ) at the ends of the grooves, which are distributed over the circumference of the outer joint part ( 75 ) angeor dnet .

5. Joint according to claim 2, characterized in that the axial securing between the inner and outer joint part ( 77, 75 ) ensuring means consist of an end cap attached to the outer joint part.