DE628922C - Gelenk zum Antrieb von Kraftfahrzeuglenkraedern - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
20. APRIL 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 63 c GRUPPE

£DipL-3ng. Ludwig Baersch in Ulm, Donau Gelenk zum Antrieb von Kraftfahrzeuglenkräcfem

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. März 1934 ab

Die Erfindung betrifft ein Gelenk zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, insbesondere lenkbarer Treibräder, das jener Gelenkgruppe angehört, deren Wellen im Gelenkmittelpunkt aneinander kugelig geführt sind, wodurch die antreibende Gelenkwelle keiner zusätzlichen äußeren Kugelführung und besonderer Lagerung an der Welle bedarf, wie diese für die bekannten Doppelgelenke zum Verhindern des Ausknickens unentbehrlich sind.

Da alle bekanntgewordenen Doppelgelenke in bezug auf gleichwinklige Übertragung der Drehbewegung bisher nur als Annäherungsmittel gelten können, wurden bereits Vor-

15· schlage gemacht, durch die genaue Gleichwinkligkeit der Bewegungsübertragung dadurch erzielt werden sollte, daß eine die beiden Einzelgelenke des Doppelgelenkes verbindende Zwischenwelle beiderseits mittels gegeneinanderwirkender Federn o. dgl. Mittel, also kraftschlüssig, so eingestellt wird, daß die beiden Einzelgelenke genau in gleichem Abstande von der Schwenkachse zu liegen kommen. Eine genaue Abstimmung

as zweier gegeneinanderwirkender Federkräfte ist jedoch praktisch, besonders unter dem Einfluß starker, infolge hoher Umfangskräfte auftretender Reibung unmöglich, ganz abgesehen davon, daß diese Reibungskräfte die Lenkung der Treibräder unzulässig hemmen. Zweck vorliegender Erfindung ist nicht allein, diese Nachteile zu vermeiden, sondern auch die Herstellungskosten eines solchen vervollkommneten Gelenkes zu verringern. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die beiden.an sich bekannten Zwischenstücke an den Wellenenden in geschlossenen Augen schwenkbar gelagert sind und in sich einen die geschlossenen Wellenaugen durchdringenden Ring einfachster^ Form aufnehmen, dessen Loch an der Innenfläche des Ringes anliegende, die Wellenenden verbindende Brücken o. dgl. aufnimmt und den gegen die Gelenkmitte zu verlängerten Wellenenden sowie deren mittlerer Kugelführung freien Ausschlag gewährt. Dadurch wird das Gelenk gegen die in axialer Richtung auftretenden Kräfte zusammengehalten und der Ring bei Gelenkausschlag zur Winkelhalbierenden der Achsen der beiden zu kuppelnden Wellen senkrecht eingestellt und unbedingt gleichwinklige Bewegungsübertragung von der treibenden auf die getriebene Welle und somit größte Schonung der Bereifung und Kurvensicherheit des Fahrzeugs gewährleistet.

Die durch vorliegende Erfindung entfallende axiale Bewegung der zu verbindenden Wellenteile bei Gelenkausschlag vermeidet sowohl bei den größten Lenkausschlagen wie beim Federn des Fahrzeugs oder bei beiden gleichzeitig die infolge hoher

Umfangskräfte im inneren Antriebsgelenk der Querwelle auftretende--starke Reizung, was sich in wesentlicher Verringerung der aufzuwendenden Lenkkräfte auswirkt. Auf der Zeichnung sind mehrere Beispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine Ausführungsform ..des Gelenkes im Längsschnitt in gestreckter Wellehl'age, ^: ίο Abb. 2 eine Draufsicht von oben auf Abb.- ,1 im Schnitt, . ■' ' · ,

Abb. 3 einen Längsschnitt gemäß Abb.' ι bei größtem Gelenkausschlag,

Abb. 4 eine weitere Ausfuhrungsfdrin des Gelenkes im Längsschnitt in gestreckter Wellenlage,

Abb. 5 eine Draufsicht von oben auf Abb. 4 im Schnitt, '■-'·'" .-"--·

Abb. 6 einen Längsschnitt gemäß Abb. 4 bei größtem Gelenkausschlag, ·

Abb. 7 einen Schnitt durch eine bespndere Ausführungsform eines zweiteiligen Zwi=· schenstückes mit Teilung in einer Querebene A-B senkrecht zu dessen jLängsa.elase, -" Abb. 8 einen Teils'chnitt durch das Zwischenstück nach der !Ebene A-B der Abbs 7, . ■ Abb. 9 beispielsweise eine" Ausführungsform eines offenen Ringkörpers,

Abb. 10 beispielsweise eine Ausführungsform eines geteilten und zusammengesetzten RikQ

• Abb., if eine AMsfUhrungsfj3i3ji.eings.Paar.es Zylinderafoschnitte mit loser F^hrungslsugel, wahlweise zuöj Einbau jn 4ie in Abb· 2 dargestellte Au.§führ,ungsfprm_f " *

Abb., "1.2 beispielsweise (.eine Ausftührüngs-■fOtHi der Aneinanderreihung einer [beliebigen Zahl Gelenke zu einer biegsamen Welle, · Abb. 13 eine Führung durch' Kegelspitze iä Kegelpfanne.. - ^{; :} ' .

Es bezeichnen 1 den genj-einsaiüen Gelenk=- < mittelpunkt ,des Gelenkes, 2, 3.die zu' ver-bi»- denden Wellen, 4, 4 die in <fen' -vom GelenkmMelpunkt gleich jEeit ^bsfehendea, geschlossenen Wiellenaugm schwienkbaf gelagerten, zweckmäßig gleichen Zwischenstücke au sich bekannter Art,: die durch ,Nuten 5., 5 beliebiger Eorm die. Lflgerstelfen für .den sie kuppelnden Ring" 6 !bilden, Die JJuten S, S werden „zum Erhöhen der Festigkeit dej? .Zwischenstücke 4, 4 in. ibekanjiter Weise ^WiCIcjnäßig jnit zylindrischem iGrund ausgelühri;) wie in der Abb. 2, "Abb. S seehte vSeite, Abb. 7 . un,d Abb. 9 heispielswefee dargie§teUt, .oder geradlinig durchgefräst, wie in Abb. 5 aft dem linken Zwischenstück gezeichnet* Die affene S.eite'der Nuten 5, S ist, .wie aus den "AbMt düngen der Zeichnung: .ersichtlich, im Ml- ■ gemeinen nacsh ,dem .Gelenkniiiiiieilpünkt zu gerichtet, kann aber auch in Sonderfällen, nach außen hin gerichtet sein, . Itn !ersten EaMe wir,d der für den Erfindungsgegenstand besondere Ring 6 als Kraftübertragungsmittel für die beiden Zwischenstücke 4, 4 von innen in deren Lagerstellen S, 5 eingeführt.

Die Augen der Wellen zum Aufnehmen der Zwischenstücke 4, 4 können verhältnismäßig breit (Abb. 2) und die Zwischenstücke als zylindrische, auf beliebige Art in der Mittelläge gehaltene Köjrper, z. B. Anschlagbolzen 26, Flanschansätze-27. (Abb. 5) o. dgl., durchgebildet sein.

Die rein zylindrische Ausführungsform der Zwischenstücke 4, 4 ist besonders für geschlossene Wellenaugen geeignet, wie solche beispielsweise in den Abb. 1 bis 3 angenommen sind. Die Ausführungsform mit Flanschansätzen setzt geschlitzte Wellenaugen, die durch beliebige Mittel wieder geschlossen werden (Abb. 4 bis 6), oder geteilte Zwischenstücke voraus (Abb. 7). Im Falle der "Verwendung dauernd geschlossener Wellenaugen muß ;der Ringkörper 6, um das Auffädeln der Wellenaugen auf ihn zu ermöglichen, entWjeder nach Abb. 9 an einer Stelle 9 geschlitzt (offener Ring) oder, wie in Abb. 10 dargestellt, in beliebiger Art geteilt und zusammensetzbar sein. In diesem Falle können die Enden der beiden Wellen 2 und 3 zweckmäßig von den beiden Wellenaugen aus gegen den Gelenkmittelpunkt 1 zu verlängert und unmittelbar als kugelige Wellenführung beliebiger "Art· durchgebildet werden. ■ Diese kugelige Führung einer der beiden Wellen an der anderen Welle kann entweder, wie in den Abb. ι bis 3 dargestellt, in an sich bekannter Weise durch eine lose Führungskugel 10, die von beiden Wellenenden nur teilweise umgriffen wird, oder, wie in Abb. 4 bis 6 dargestellt, ehenfalls in bekannter Weise durch eine Kugel 11 in einer entsprechenden Kugelpfanne: 12 .0. dgl.· durchgebildet sein. Dabei ist es für den Erfindüiigsgegenstand belanglos, ob Kugel -und Kugelpfanne unmittelbar mit' den Wellen aus einem Stück in diese eingesetzt ader an zusätzlichen Welleriteilen 20 angeordnet sind (Abb. 4 bis 6).

An Stelle von Kugel und Kugelpfanne kann beispielsweise auch eine Kegelspitze 11 gelagert in einer Kegelpfanne 12 (Abb. 13) verwendet werden: -

Die an sich bekannte Eigenführung der Wellenenden im Gelenkmittelpunkt aneinander jnaeht: ,eine zusätzliche, kostspielige ;äufiere Führungs- oder.-Schutzkugel vollkomirien ,entbehrlich, was einer wesentlichen Verbilligung entspricht.

Wesentlich für .die Erfindung ist die Verwendung von dauernd geschlossenen oder geschlitzten und. idurch beliebige Mittel wieder geschlossenen Augen in den Wellenenden, die durch einen j&tt entsprechend großem Loch

versehenen Ring 6, ein einfaches und billiges Mittel (reiner Drehkörper), als Mitnehmer für die beiden Zwischenstücke 4, 4 zusammengehalten werden. Der Ring 6 hat den S Vorteil, den Teilen für die Eigenführung der beiden Wellenenden aneinander, trotz gedrungendster Bauweise, hinreichenden Raum für deren Unterbringung und deren freien Ausschlag zu gewähren,
to Weitere Vorteile des Ringes als Mitnehmer bestehen darin, daß dessen Innenfläche (naturgemäß auch konzentrische Flächen von Beilagen p. dgl. Mittel zu dieser) entweder durch Anlage an Abrundungen 13 (Abb. 7) in geschlossenen Wellenaugen oder an den an beiden Wellenenden vorhandenen Mitteln zum Zusammenhalten des Gelenkes gegen die bei Kraftübertragung in axialer Richtung auftretenden großen Kräfte verwendet wird und daß, wie bereits eingangs hervorgehoben, keinerlei Verschiebung der beiden Wellen gegeneinander in axialer Richtung bei Gelenkausschlag eintreten kann.

Diese Vorteile werden nach der Ausführungsform gemäß den Abb. 1 bis 3 der Zeichnung durch sehr einfache Mittel erreicht, indem beispielsweise in den beiden Wellenenden 2 und 3 innerhalb des Ringloches 8 des Ringes 6 je zwei oder mehrere Einstellbolzen 14 senkrecht zur Wellenachse vorgesehen sind, deren Lage so gewählt ist, daß sie bei jedem beliebigen Gelenkwinkel gleitend an der beispielsweise ballig ausgeführten Innenfläche 15 des Ringloches 8 anliegen und die beiden Wellen gegen Auseinanderziehen durch die in axialer Richtung auftretenden Kräfte sichern. Die Folge hiervon ist, daß sich die durch den Ring innerhalb des Gelenkes gebundenen Kräfte nicht mehr hemmend auf die Lenkung der angetriebenen Räder beim Einstellen dieser unter einem beliebigen Lenkwinkel auswirken können. Ein unerwünschtes Zusammenschieben der Wellen gegeneinander wird andererseits durch die Anlage der Führungskugel auf dem Grund der hohlkugelförmigen Kugelpfanne vermieden.

In Abb. 2 sind beispielsweise in jedem Wellenende zwei derartige Einstellbolzen 14 dargestellt, deren Aufgabe es nach der Erfindung ist, den Ring 6 einerseits zu führen und andererseits in jeder beliebigen Wellenlage konzentrisch zum Gelenkmittelpunkt und mit seiner Ringebene senkrecht zur Winkelhalbierenden der beiden Wellenachsen einzustellen. Der übersichtlicheren Darstellung wegen sind in Abb. 1 und 2 je ein solcher Einstellbolzen 14 in die Schnittebene verschoben dargestellt. Da sich die Zwischenstücke 4, 4 naturgemäß beim Gelenkausschiag aus der gestreckten Wellenlage nähern, der Durchmesser des starren Ringes jedoch- gleich groß bleibt, wird dieser, um ein Drängen zu verhindern, in den Zwischenstücken 4, 4 mit dem Spiel χ eingebaut, das sich beim Gelenkausschlag immer mehr verringert (Abb. 1 und 2 gegenüber Abb. 3 und Abb. 4 und 5 gegenüber Abb. 6). Die Achse des Ringes 6 wird genau in die Winkelhalbierende des Gelenkausschlages in neuartiger Weise von innen heraus schlüssig durch die Wellenenden eingestellt, wodurch die unbedingt gleichwinklige Übertragung der Drehbewegung gewährleistet wird. Da die Berührungsstellen der zylindrischen Einstellbolzen 14 mit der Innenfläche des Ringloches 8 des Ringes 6 die Erzeugenden eines Zylindermantels darstellen, können auch an Stelle der Einstellbolzen 14 Zylindermanteiabschnitte 16 nach Abb. 11 als Anlage an der balligen Innenfläche 15 des Ringes 6 verwendet werden, was den Vorteil von Linienberührung gegenüber Punktberührung für die Einstellung des Ringes hat. Die Teile 16 können gleichzeitig die Führungskugel halten.

Ein besonderer Vorteil dieses Gelenkes besteht ferner darin, daß sich selbst bei den größten Gelenkausschlägen von 40⁰ bis 5Q° nach beiden Seiten der gestreckten Wellenlage die Druckflächen für die Übertragung der hohen Umfangskräfte nicht verkleinern, wie dies bei anderen Gelenkarten der Fall ist. In den Abb. 4, 5 und f> der Zeichnung ist ferner eine zweite Ausführungsmöglichkeit dargestellt. Hier handelt es sich beispielsweise um Wellenenden, deren Augen 4,-4 wohl geschlitzt, jedoch durch -besondere Abschiußteile 20 wieder geschlossen werden, die durch Nasen ein Aufspreizen der Wellenenden verhindern. Die Befestigung der Abschlußteile 20 kann durch beliebige bekannte Mittel 22, z. B. Bolzen,. Schrauben, Nieten, durch Gewindegänge o. dgl. erfolgen. Die Abschlüßterle der Wellen werden nach der Erfindung entweder nur als Kugelabschnittflächen mit einer losen Führungskugel. 10 zum Führen der Wellenenden herangezogen oder nach der bekannten Ausführung einer einerseits angeordneten Kugel 11 und einer am anderen Abschlußteil angeordneten Kugelpfanne 12 aneinandergeführt. Der Ring 6 wird hier in umgekehrter Art wie im voraus geschilderten Ausführungsbeispiel geführt und eingestellt, indem hier die Abschlußteile mit zur Führungskugel 1 konzentrischen Kugelabschnitten 18 vergehen sind, die gleitend in ein zylindrisches Loch 17 des Ringes 6 passen und dessen Mantelflächen genau führen und -einstellen. . ■

Eine weitere Ausführungsform, die mit Rücksicht auf Verwendung geschlossener Wellenaugen und eines geteilten, zusammen-

gesetzten Ringes besonders- geeignet ist, stellen beispielsweise die beiden Abb. 7 und 8 dar. . . ·

In Abb. 7 ist das Zwischenstück nach ,einer Querebene A-B zu seiner Drehachse geteilt und durch Verbindungsschrauben o. dgl. 28 im Wellenauge drehbar zusammengehalten. Durch entsprechende Abrundungen jj der Innen- und Außenkanten der Wellenaugenlöcher ergibt sich eine !feste Führung für den Ring 6, der mit Rücksicht auf geschlossene Wellenaugen zweiteilig und zusammengesetzt sein muß. Um dem Verbindungsbolzen 28 hinreichend Spiel gegenüber dem. Ring 6 zu geben, wird dieser zweckmäßig "außen mit einer Hohlkehle 25 versehen. Abb. 8 zeigt einen Teilschnitt des Ringes 6 nach der

Ebene A-B der Abb. 7. " . ....

Bei Verwendung eines geschlitzten, einteiligen Ringes zum Auffädeln geschlossener Wellenaugen auf diesem empfiehlt es sich, gemäß der Darstellung nach Abb. 9, den Schlitz des Ringes in einem der beiden Zwischenstücke 4 durch Bolzen, Sicherungsstift o. dgl. 30 am Wandern zu hindern, wodurch sich der Ring beim Ausschlagen des Gelenkes mit dem betreffenden Zwischenstück gemeinsam dreht und im zweiten Zwischenstück 4 den durch den Ringpfeil 31 angedeuteten Weg zurücklegt, ohne daß hierdurch der geschlitzte Ring 6 bei der Übertragung höher· Drehmomente, geschwächt wird..

Die Gelenke können auch ohne die erwähnten Mittel zum Verhindern des Auseinanderziehens des Gelenkes, z. B. .die Teile 13, 14, τ.6, 2o, ausgeführt werden, wenn die beiden Wellen gegen axiales Verschieben durch entsprechende Stützlager gesichert sind, ohne daß eine der beiden Wellen (beim Lenkradantrieb die antreibende Welle) ein besonderes Halslager in Verbindung mit äußerer Fuhrungs- oder Schutzkugel benötigt. Für den Antrieb lenkbarer Treibräder wird ein solches Stützlager zum Aufnehmen .der axialen Kräfte bei Gelenkausschlag zweckmäßig am' Widerlager des inneren Gelenkes des Querwellenantriebs vorgesehen. ·

Wie in Abb. 12 veranschaulicht, kann eine beliebige Anzahl solcher Gelenke- durch kettengliedartiges Aneinanderreihen zu einer biegsamen Welle zusammengesetzt werden, deren einzelne . Gelenkglieder die Drehbewegung, je Umdrehung ohne jegliche Beschleunigung und .Vef zögerung gegenüber der antreibenden Welle durchwegs winkeltreu übertragen, so daß jedes beliebige Glied als Schlußglied für Verwendungszwecke, die gleichwinklige Übertragung fordern, verwendet werden kann.

Wird diese biegsame Welle durch einen biegsamen Schlauch 29 umhüllt, werden die vorspringenden Teile 4, 4 und 6 zweckmäßig außen mit demselben Kugeldurchmesser D mit ■ !entsprechender Passung zum lichten Schlauchdurchmesser ausgeführt.

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   i. Gelenk zum Antrieb von Kraftfahrzeugtreibrädern, insbesondere lenkbarer Treibräder mit in den beiden Wellenenden . schwenkbar gelagerten Zwischenstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden

   ■ Zwischenstücke in entweder dauernd durch Brücken (13) geschlossenen oder zunächst geschlitzten und durch Bolzen (14), Abschlußteile (ΐβ, 20) 0. dgl. wieder geschlossenen Wellenaugen der Wellenenden (2, 3) gelagert, sind und in sich einen die geschlossenen Wellenaugen durchdringenden Ring (6) aufnehmen, dessen Loch (8) den die beiden Zwischenstücke (4) umgreifenden, gegen die Gelenkmitte zu verlängerten und die mittlere

   ■ Führungskugel (io, 11) umfassenden Wellenenden (2, 3) freien Ausschlag bietet. · _:
2. 2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (6) mit dem Höchstausschlag des Gelenkes entsprechendem radialem Spiel {x, x, Abb. 2 und S) in den beiden Zwischenstücken (4) 'gleitbar gelagert ist.
3. • · 3. Gelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenenden zum Einsetzen des Ringes an den Lagerstellen der Zwischenstücke geschlitzt und die Schlitze mittels Abschlußteife (14, 16, 20) wieder geschlossen sind (Abb. ι bis 3 und 4 bis 6).
4. 4. Gelenk- nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Ringlöches ballig ist und' mit Zylindermantelabschnitten (16) o. dgl. zusammenwirkt, die gleichzeitig die lose Führungskugel (10) der Wellen (2, 3) und den Ring (6) führen und die ge- ■ schlitzten Wellenaugen verschließen.
5. 5. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen des Ringloches zylindrisch und die Außenflächen (18) der Abschlußteile (20) konzentrisch zur Führungskugel (10, 11) der Wellen ausgebildet sind.
6. 6. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Abrundungen (13) der geschlossenen Wellenaugen an der Ringlochinnenfläche anliegen.
7. 7. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine der Wellen bzw. deren Abschlußteil in bekannter Weise selbst als Führungs-

   kugel für die Wellen und die andere Welle bzw. deren Abschlußteil als entsprechende Kugelpfanne oder beide Wellen bzw. deren Abschlußteile je als die Kugel nur teilweise umschließende Kugelpfannen für eine an sich bekannte lose Führungskugel für die Wellen ausgebildet sind.
8. 8. Gelenk nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Wellenenden umgreifende Nasen an den Abschlußteilen (20, Abb. 4 bis 6).
9. 9. Gelenk nach den Ansprüchen r bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke (4) zum Lagern des Ringes in zur Längsachse der Zwischenstücke senkrecht liegender Ebene geteilt, so von außen in die Wellenaugen einführbar und mittels Schrauben o. dgl. zusammengehalten sind (Abb. 7 und 8).
10. 10. Gelenk nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke zum Lagern des Ringes außen genutet und durch das Ringloch von innen in den Ringkörper einführbar sind. , as
11. 11. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring zum Auffädeln der Wellenenden geschlitzt ist und daß die Unterbrechungsstelle innerhalb eines Zwischenstückes gegen freies Wandem gesichert ist (Abb. ro).
12. 12. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper zum Auffädeln der geschlossenen Wellenenden geteilt und zusammensetzbar ausgeführt ist.
13. 13. Von einem Schlauch umhüllte biegsame Welle aus Gelenken nach den Ansprüchen I bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der vorspringenden Teile (4, 6) nach einem Kugeldurchmesser ausgebildet sind, der dem Innendurchmesser des Schlauches entspricht (Abb. 13).

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    BERLIN CEDRUCKT IM DER