DE576908C

DE576908C - Universal joint for large angle adjustments

Info

Publication number: DE576908C
Application number: DE1930576908D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-08-14
Filing date: 1930-08-14
Publication date: 1933-05-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Universalgelenk für große Winkelverstellungen, beispielsweise für den Vorderradantrieb von Kraftwagen, mit zwei Gliedern, die ineinandergreifende Zähne und die Zahnlücken überbrückende Verstärkungen aufweisen, und mit die Kraft von einem Zahn auf den anderen übertragenden, relativ zu den Gliedern beweglichen Körpern in nichtkonzentrischen Nuten, die in be-The invention relates to a universal joint for large angular adjustments, for example for the front-wheel drive of motor vehicles, with two links that interlock Teeth and the tooth gaps have reinforcements bridging the gap, and with the force from one tooth to the other transferring bodies movable relative to the limbs in non-concentric grooves that are

jo nachbarten Flächen zusammenarbeitender Zähne ausgearbeitet und im Winkel zueinander angeordnet sind. Die Erfindung besteht darin, daß jede der Nuten nach einer zusammengesetzten Kurve ausgebildet ist, deren Krümmungshalbmesser nach den offenen Enden der Nuten zu kleiner werden.jo adjacent surfaces of cooperating teeth worked out and at an angle to each other are arranged. The invention is that each of the grooves after a composite Curve is formed, the radius of curvature of which becomes too small after the open ends of the grooves.

Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen darin, daß auf Grund der Kurvenform der Nuten der Schnittwinkel zwischen den Kurven sein Minimum dann aufweist, wenn die Gelenkglieder sich in gestreckter Lage befinden, das Maximum, wenn die Winkelverstellung ihr Maximum erreicht hat. Hierdurch wird der Widerstand des Gelenkes und die Abnutzung der beweglichen Körper (Kugeln) sowie auch der zusammenarbeitenden Teile, im Falle die Gelenkglieder vollständig oder nahezu in Verlängerung zueinander liegen, wie das zu 90 °/₀ der Betriebs-The advantages of the subject matter of the invention are that, due to the curved shape of the grooves, the intersection angle between the curves has its minimum when the joint members are in the extended position and the maximum when the angular adjustment has reached its maximum. This reduces the resistance of the joint and the wear and tear of the moving bodies (balls) as well as the cooperating parts, in the event that the joint links are completely or almost in extension of one another, as is the case at 90 ° / _{0 of} the operating

zeit in Frage kommt, so gering wie möglich gehalten, während bei Vergrößerung der Winkelver stellung der Schnittwinkel· der Rinnenachsen sich gleichfalls vergrößern wird, um dabei den bei den größeren Winkelverstellungen in Frage kommenden Erfordernissen zu genügen.Time is kept as low as possible while increasing the size of the Angle adjustment of the cutting angle · of the channel axes also increase is in order to meet the requirements of the larger angular adjustments to suffice.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematiscli dargestellt, und zwar zeigenAn exemplary embodiment of the subject matter of the invention is schematically shown in the drawing shown, namely show

Fig. ι einen teilweisen Längsschnitt durch ein Universalgelenk gemäß der Erfindung,Fig. Ι a partial longitudinal section through a universal joint according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Gelenk gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows a cross section through a joint according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eines der Gelenkglieder, in welchem die Stellung des Fräsers für die Herstellung der Zähne in strichpunktierten Linien angedeutet ist,Fig. 3 is a cross section through one of the joint members, in which the position of the Milling cutter for the production of the teeth is indicated in dash-dotted lines,

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eines der Gelenkglieder, an welchem die Arbeit des Fräsers zur Herstellung der Nuten oder Rinnen beschrieben werden soll,Fig. 4 is a partial longitudinal section through one of the joint members on which the work of the milling cutter for producing the grooves or channels is to be described,

Fig. 5 einen der Zähne in Ansicht und im Schnitt,5 one of the teeth in view and in section,

Fig. 6, 7 und 8 graphische Darstellungen der Beziehungen der zusammenarbeitenden Nuten oder Rinnen in den beiden äußersten und der Mittelstellung der Winkelverstellung der Gelenkglieder.Figures 6, 7 and 8 are graphical representations of the relationships of the cooperating Grooves or channels in the two outermost and the middle position of the angle adjustment the articulated limbs.

In dein dargestellten Ausführungsbeispiel trägt das Antriebsglied α des Gelenkes drei Fortsätze oder Zähne α¹, deren radial gerichtete Flächen mit entsprechenden Flächen an Fortsätzen oder Zähnen b¹ des getriebenen Gliedes b zusammenzuwirken bestimmt sind. Die Glieder α und b sind mit Wellenzapfen σ² und b^a als in einem Stück bestehend dargestellt. Sie zentrieren sich an einem kugelförmigen mittleren Lagerkörper d. In your illustrated embodiment, the drive member α of the joint carries three extensions or teeth α ¹ , the radially directed surfaces of which are intended to interact with corresponding surfaces on extensions or teeth b ^{1 of} the driven member b. The members α and b are shown with shaft journals σ ² and b ^a as consisting in one piece. They are centered on a spherical central bearing body d.

In den benachbarten Flächen 'eines jeden Fortsatzes oder Zahnes α¹, b¹ der beiden Glieder α und b ist je eine Nut c ausgebildet. Die beiden Nuten zweier benachbarter Flächen der zusammenwirkenden Teile oder Zähne der Gelenkglieder sind derart geformt, daß ihre Längsachsen, unabhängig davon, ob sie gestreckt (gerade) oder kurvenförmig sind, nicht konzentrisch zueinander, sondern so angeordnet sind, daß sie einander in jeder Winkelverstellung des Gelenkes schneiden, und zwar in einer Ebene, welche den Verstellungswinkel der beiden Glieder halbiert, wie näher hiernach beschrieben werden soll. Die Kraft wird nun nicht durch einfachen Kontakt der benachbarten Flächen der zusammenwirkenden Teile oder Zähne der beiden Glieder übertragen, sondern durch einen zwischengeschalteten und relativ beweglichen Körper, welcher in der Zeichnung als Kugel f dargestellt ist. Die beiden Gelenkglieder werden durch kugelförmige Schellen g und g¹ in ihrer Betriebslage gehalten.A groove c is formed in each of the adjacent surfaces of each extension or tooth α ¹ , b ^{1 of} the two links α and b. The two grooves of two adjacent surfaces of the cooperating parts or teeth of the joint members are shaped in such a way that their longitudinal axes, regardless of whether they are straight or curved, are not concentric to one another, but are arranged so that they are mutually angularly displaced Cut the joint, in a plane that halves the angle of adjustment of the two links, as will be described in more detail below. The force is now not transmitted by simple contact between the adjacent surfaces of the interacting parts or teeth of the two members, but by an interposed and relatively movable body, which is shown in the drawing as a ball f . The two joint members are held in their operating position by spherical clamps g and g ^1.

Die Erfindung beschäftigt sich in erster Linie mit der Ausgestaltung der benachbarten Flächen der zusammenarbeitenden Fortsätze oder Zähne der beiden Gelenkglieder, dergestalt, daß der notwendige Abstand zur gegenseitigen Winkelverstellung der beiden Glieder über einen verhältnismäßig großen Winkel, wie z. B. 30 oder 40⁰, gewährleistet ist, und weiterhin soll die Schwächung des Zahnfußquerschnittes jedes Zahnes, die mit der Bildung der Zwischenräume (Zahnlücken) verbunden ist, geeignet ausgeglichen werden. Um die Herstellung der Zähne besser verständlich zu machen, soll vorerst beschrieben werden, wie die Form der benachbart liegenden Zahnflächen erhalten wird. Selbstverständlich werden durch geeignete Mittel vorerst die drei Zähne, des Gliedes gebildet, und zwar derart, daß sie in gleichem Abstand voneinander stehen und durch gleiche Zwischenräume voneinander getrennt sind. Wenn ein so ausgebildeter Körper hergestellt ist, wird er in eine Fräsmaschine eingespannt und ein Kegelfräser k, wie er in Fig- 3 in strichpunktierten Linien angedeutet ist, zwischen die ebenen benachbarten Flächen zweier aufeinanderfolgender Zähne eingeführt, und zwar in einer Art, daß seine äußere oder Rückenfläche k¹ nächst seinem Fräserzapfen k² sich innerhalb der Außenfläche des Gelenkgliedes bewegt, und zwar in einem wesentliehen Abstand von dieser, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Nun wird das Gelenkglied um seine Achse α³ geschwenkt, derart, daß der Fräser in die Seitenflächen der Zähne einschneidet. Gleichfalls findet eine Schwenkung um eine Achse statt, die durch den Punkt α⁴ (Fig. 4) hindurchgeht und senkrecht zur Achse α³ liegt, so daß die benachbarten Flächen der Zähne in axialer Richtung in bezug auf das Gelenkglied ausgeschnitten werden. Selbstverständlich kann man entweder derart vorgehen, daß das Glied entweder in einer oder in beiden Richtungen geschwenkt werden kann, während der Fräser sich um eine feststehende Achse bewegt, oder man ordnet den Fräser selbst in bezug auf das Gelenkglied in beiden Richtungen beweglich an, um das Material der benachbarten - beiden Zahnflächen auszuschneiden.The invention is primarily concerned with the design of the adjacent surfaces of the cooperating extensions or teeth of the two joint members, such that the necessary distance for the mutual angular adjustment of the two members over a relatively large angle, such as. B. 30 or 40 ⁰ , is guaranteed, and furthermore, the weakening of the tooth base cross-section of each tooth, which is associated with the formation of the spaces (tooth gaps), should be appropriately compensated. In order to make the production of the teeth easier to understand, it will first be described how the shape of the adjacent tooth surfaces is obtained. Of course, the three teeth of the member are first formed by suitable means, in such a way that they are at the same distance from one another and are separated from one another by the same gaps. When a body formed in this way has been produced, it is clamped in a milling machine and a conical milling cutter k, as indicated in dash-dotted lines in FIG or the back surface k ¹ next to its milling cutter pin k ² moves within the outer surface of the joint member, namely at a substantial distance therefrom, as can be seen from FIG. 3. The joint member is now pivoted about its axis α ^{3 in} such a way that the milling cutter cuts into the side surfaces of the teeth. Likewise, there is a pivoting about an axis which passes through the point α ⁴ (Fig. 4) and is perpendicular to the axis α ³ , so that the adjacent surfaces of the teeth are cut out in the axial direction with respect to the joint member. Of course, one can either proceed in such a way that the link can be pivoted either in one or in both directions while the cutter moves about a fixed axis, or one arranges the cutter itself movably in both directions with respect to the joint member, about the Cut out the material of the adjacent - two tooth surfaces.

Es zeigt sich also, daß dieser Fräsvorgang ein teilweises Fortschneiden oder Schwächen des Fußes jedes Zahnes mit sich bringt, wie in gestrichelten Linien α⁵ in Fig. 5 dargestellt ist, daß aber gleichzeitig eine Verstärkung, die durch a^s in der gleichen Figur dargestellt ist, stehenbleibt. Diese Verstärkung läuft vom Körper des Gelenkgliedes bis zur Kopflinie des Zahnes spitz zu. Sie bildet eine wesentliche Verstärkung für den Zahn, die genügt, um die Schwächung des Querschnittes des Zahnfußes auszugleichen. Die Verstärkung überlappt oder erstreckt sich seitlich über den Zwischenraum zwischen den Zahnfüßen zweier angrenzender Zähne. Ersichtlich kann die Verstärkung auch durch Anschweißen eines Verstärkungsstückes an die- go ser ersten Verstärkung vergrößert werden, die radial außen an den Kontaktflächen der Zähne vorgesehen wird und mit jedem Zahn in einem Stück besteht, unabhängig davon, ob der Zahn durch Fräsen oder durch Schweißen hergestellt ist. Nachdem die benachbarten Flächen der Zähne in der beschriebenen Weise ausgebildet sind, werden die Rinnen c mittels eines Kugelfräsers oder eines anderen. Werkzeuges, wie in Fig. 4 dargestellt, eingeschnitten. It can therefore be seen that this milling process brings about a partial cutting away or weakening of the foot of each tooth, as shown in dashed lines α ⁵ in FIG. 5, but that at the same time a reinforcement, which is shown by a ^s in the same figure , stop. This reinforcement tapers from the body of the joint to the head line of the tooth. It forms an essential reinforcement for the tooth, which is sufficient to compensate for the weakening of the cross-section of the tooth root. The reinforcement overlaps or extends laterally across the space between the tooth roots of two adjacent teeth. Obviously, the reinforcement can also be increased by welding a reinforcement piece to this first reinforcement, which is provided radially outside on the contact surfaces of the teeth and is in one piece with each tooth, regardless of whether the tooth is made by milling or welding is. After the adjacent surfaces of the teeth are formed in the manner described, the grooves c are made by means of a ball mill or another. Tool, as shown in Fig. 4, cut.

Zu beachten ist, daß der Zahnkopf α⁷ jedes Zahnes etwas weggeschnitten ist, wie bei α⁸ in Fig. ι und 4 dargestellt, um das Eintreten eines Zahnes in den zugehörigen Zwischenraum zwischen zwei Zähnen des Gegengliedes zu ermöglichen, ohne durch die VerstärkungIt should be noted that the tooth tip α ^{7 of} each tooth is slightly cut away, as shown at α ⁸ in Fig. Ι and 4, in order to allow the entry of a tooth into the associated space between two teeth of the opposing member, without the reinforcement

behindert zu sein. - to be disabled. -

Gemäß der Erfindung wird nun jede Rinne c so ausgebildet, daß sie oder besser ihre Längsachse nach einer zusammengesetzten Kurve verläuft, wie in Fig. 4 durch c¹ angedeutet. Diese Kurve ist von verschiedenen Mittelpunkten mit verschiedenen Radien geschlagen. So hat der erste in Fig. 4 rechts liegende Teil der Kurve einen kurzen Radius c², während der links liegende Teil der Kurve mit einem großen Radius c³ entstanden ist.According to the invention, each channel c is now designed so that it, or better its longitudinal axis, runs according to a composite curve, as indicated in FIG. 4 by c ^1. This curve is made from different center points with different radii. Thus, the first part of the curve on the right in FIG. 4 has a short radius c ² , while the part of the curve on the left has a large radius c ³ .

Liegen nun die Längsachsen der beiden uelenkglieder in einer Geraden oder in Verlängerung zueinander, so werden sich dieNow lie the longitudinal axes of the two uelenkglieder in a straight line or in an extension to each other, so will the

Längsachsen der Rinnen beim Betrieb des Gelenkes unter ihrem kleinsten Winkel schneiden (Fig. 7). Hat aber der Verstellungswinkel sein Maximum erreicht, z. B. 40⁰, so werden die Stellungen der beiden Längsachsen der Rinnen zueinander etwa den in Fig. 6 und 8 dargestellten entsprechen. Fig. 6 zeigt die gegenseitigen Beziehungen der Achsen auf der einen Seite des Gelenkes und Fig. 8 die auf der anderen Seite, und zwar beide in der Ebene betrachtet, in welcher die Winkelverstellung vor sich ging. Aus den Fig. 6, 7 und 8 ist ersichtlich, daß auf Grund der Kurvenforni der Nuten oder Rinnen der Schnittwinkel zwischen den Rinnen sein Maximum dann aufweist, wenn die Gelenkglieder in gestreckter Lage sich befinden, und das Maximum, wenn die Winkelstellung ihr Maximum erreicht hat. Unter diesen Umständen wird, wie bereits ausgeführt, der Reibungswiderstand des Gelenkes und die Abnutzung der Kugeln und der zusammenarbeitenden Teile sehr gering, im Falle die Gelenkglieder vollständig oder nahezu in Veriängerung zueinander liegen, wie dies zu etwa 90 °/₀ der Betriebszeit in Frage kommt, und da bei Vergrößerung der Winkelverstellung der Schnittwinkel der Rinnenachsen sich gleichfalls vergrößern wird, um damit den bei der größeren Winkelverstellung in Frage kommenden Erfordernissen zu genügen.Cut the longitudinal axes of the grooves when the joint is in operation at their smallest angle (Fig. 7). But if the adjustment angle has reached its maximum, z. B. 40 ⁰ , the positions of the two longitudinal axes of the channels to each other will approximately correspond to those shown in FIGS. Fig. 6 shows the mutual relationships of the axes on one side of the joint and Fig. 8 that on the other side, both viewed in the plane in which the angular adjustment took place. From FIGS. 6, 7 and 8 it can be seen that due to the curve shape of the grooves or channels, the angle of intersection between the channels has its maximum when the joint members are in the extended position and the maximum when the angular position reaches its maximum Has. Under these circumstances, as already stated, the frictional resistance of the joint and the wear of the balls and the cooperating parts are very low, if the joint members are completely or almost in extension to one another, as is the case at about 90 ° / _{0 of} the operating time , and since when the angular adjustment is increased, the intersection angle of the channel axes will also increase in order to meet the requirements that come into question for the larger angular adjustment.

Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Manche Abänderung ist vielmehr denkbar, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described here. On the contrary, some modifications are conceivable without departing from the scope of the invention.

Claims

Claim:

Universal joint for large angular adjustments, for example for the front-wheel drive of motor vehicles, with two links that have meshing teeth and reinforcements that bridge the gaps between the teeth, and with bodies that transfer the force from one tooth to the other and move relative to the links in non-concentric grooves that are in adjacent surfaces of cooperating teeth are worked out and are arranged at an angle to one another, characterized in that each of the grooves is formed according to a composite curve, the radius of curvature of which becomes too smaller after the open ends of the grooves.

1 sheet of drawings