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Zentriervorrichtung für Kardangelenke, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf Kreuzgelenkkupplungen (Kardangelenke) und bezweckt
die Schaffung einer wirksamen, zuverlässigen, nicht der dauernden Überwachung bedürfenden
gegenseitigen Zentrierung der zur einen und zur anderen Welle gehörigen Kupplungsteile.
Die Erfindung macht in bekannter Weise von einem in der glitte der Kupplung untergebrachten
Kugelkörper Gebrauch, der von zwei an den Enden der zu kuppelnden Wellen befindlichen
Kugelschalen umfaßt wird. Dabei besteht das Neue darin, daß die den Kugelkörper
von gegenüberliegenden Seiten umfassenden, aber nicht bis zum, größten Kugelquerschnitt
reichenden Kugelschalen durch elastisches Zusammenpressen in axialer Richtung mit
dem Kugelkörper in Eingriff gehalten werden. Das Zusammenpressen erfolgt vorzugsweise
mit Hilfe Eines durch eine Bohrung des Kugelkörpers gehenden Bolzens, der sich gegen
Ansätze der die Kugelschalen enthaltenden Klauenteile elastisch abstützt, und zwar
zweckmäßig durch Vermittlung von Gummikörpern. Gemäß einer weiteren Ausbildung des
Erfindungsgedankens wird die. Drehbewegung des Kugelkörpers gegenüber den ihn umfassenden
Schalen nachgiebig begrenzt. Weitere Verbesserungen werden sich an Hand der nachstehenden
Beschreibung ,ergeben.
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In der Zeichnung ist die Erfindung. in zwei Ausführungsbeispielen
veranschaulicht, und zwar in Anwendung auf eine Kupplung mit zweiarmigen Klauen.
Die Abb. i und 2 stellen Axialschnitte durch die betreffende Kupplung dar.
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1n beiden Fällen sind mit i eine cler beiden gekuppelten Wellen, n
iit 2 und 3 die Kupplungsklauen, mit 4 das die Köpfe 2" und 21, bzw. _;" und 31,
der Klauenarme aufnehmende
Ringgehäuse und mit 5 die in diesem
Gehäuse untergebrachten Gummipuffer bezeichnet, die mit den radial von innen in
das Gehäuse ragenden Klauenköpfen abwechseln. Der zur Zentrierung- dienende Kugelkörper
6, dessen Mittelpunkt mit dem der ganzen Kupplung zusammenfällt, steht in beiden
Fällen in keiner festen Verbindung finit den Kupplungsklauen, ist vielmehr zwischen
diesen frei gelagert, und zwar mit Hilfe von in den einander gegenüberliegenden
Seiten der Klauen eingearbeiteten Kugelschalenflächen. Mit diesen steht der Kugelkörper
6 aber nicht unmittelbar, sondern durch Vermittlung von Futterstücken; in Eingriff.
Diese Futterstücke bestehen vorzugsweise aus einem eine g CY ewisse natürliche Schmierfähigkeit
besitzenden Kunststoff, z. B. aus einem mit Fasern durchsetzten Phenolharz, und
haben die Form ringförmiger Kugelschalenausschnitte, deren Achsen mit denen der
betreffenden Klauen a, 3 zusammenfallen und die in entsprechende Ausnehmungen der
Wandteile der zugehörigen Klauen eingelassen sind.
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Der Kugelkörper 6 wird in seiner zentralen Lage durch Zusammenpressen
der ihn umfassenden Schalen gehalten. Dies geschieht bei der Ausführung nach Abb.
i mit Hilfe eines Gewindebolzens 8, der durch eine weite Bohrung 6" des Kugelkörpers
sowie zwei anschließende Bohrungen 9, 1o der benachbarten Klauen 2, 3 hindurchgeführt
ist. Die Bohrung 9 ist unmittelbar in dem Wandteil i i der Klaue z, die Bohrung
i o dagegen in einem in die Klaue 3 eingeschraubten Gewindering 12 vorgesehen. Der
Bolzen 8 stützt sich mit seinem Kopf 8" durch Vermittlung einer Unterlegscheibe
13 auf einen ringförmigen Weichgummikörper 1+ ab, dessen Widerlager durch eine Tasse
15 gebildet wird, deren Flanschteil an dem Gewindering 12 anliegt. In entsprechender
Weise stützt sich der Bolzen 8 mit seiner Mutter 86 links an der Klaue 2 durch Vermittlung
der Unterlegscheibe 13" des Gummiringes 14" und der Tasse 15" ab. Diese liegt mit
ihrem Flanschteil an der Wand I 1 der Klaue 2 an. Die Unterlegscheiben 13 und
11, haben etwas geringeren Durchmesser als die Gummiringe 1¢, 11" und sind
am Rande aufgebogen.
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Mit 16 und 16" sind zwei in Erweiterungen der Bohrung 6" des Kugelkörpers
eingelassene Weichgummischeiben bezeichnet, durch die der Bolzen 8 stramm hindurchgeht,
und zwar in der Mitte. Dies scheint der Darstellung nach Abb. i zu widersprechen.
Das beruht darauf, daß in dieser Abbildung die Kupplung in einem Betriebszustand
dargestellt ist, bei dem die Welle i gegenüber der die Welle a tragenden Klaue abgewinkelt
ist. Dadurch gelangt der Bolzen S mit seiner Achse aus der durch die Mitte der Zentrierkugel
6 gehenden Achse heraus, während die Kugel selbst in ihrer zentralen Lage verbleibt,
wodurch sich die exzentrische Lage des Bolzens 8 zur Bohrurig 6"- und damit die
Unsymmetrie der oberhalb und unterhalb des Bolzens 8 liegenden Teile der Gummischeiben
I6. i Q, ergibt. Durch diese Gummischeiben wird die Drehbewegung des Kugelkörpers
6 gegenüber dem Bolzen 8 in gewissen Grenzen gehalten, und zwar in elastischer Weise.
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Die Gummipuffer 1 4 und 14" erhalten beim Zusammenbau der Kupplung
eine gewisse Vorspannung durch entsprechendes Anziehen der Mutter Sb. Bei gegenseitigen
Winkelausschlägen der gekuppelten Wellen werden die Gummipuffer, wie Abb. i erkennen
läßt. auf ihrem Umfang in verschiedenem Maße zusammengepreßt, und zwar wird oberhalb
der Achse die Pressung verstärkt, unterhalb dagegen verringert.
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Bei der Ausführungsform nach ?ebb. 2 dient zum Halten der Zentrierkugel
6 gleichfalls ein Bolzen 8, der durch eine Bohrung 6" der Kugel geht und sich durch
Vermittlung des Gummikörpers 14" federnd gegen die Klaue abstützt. Mit seinem Kopf
8" liegt der Bolzen bei dieser Ausführung aber ohne Zwischenschaltung eines Gummipuffers
unmittelbar an dein Wandteil 12" der Klaue 3 an. Die Vorspannung wird dem Gummikörper
1.4" in diesem Falle durch Anziehen eines Gewindenippels 8, erteilt, der auf das
rechte, mit Gewinde versehene Ende des Bolzens aufgeschraubt wird und sich. mit
seinem kegel-, förmig ausgebildeten Kopf in eine entsprechend gestaltete Versenkung
einer auf dem Gummipuffer 14" ruhenden Unterlegscheibe 13" legt. Die Kugelschalenflächen
sind im vorliegenden Falle nicht unmittelbar in den Kupplungsklauen vorgesehen,
sondern in. besonderen Einsatzstücken 7a, ,-b, die zwe;:kmä.Lig aus einem
Kunststoff der oben angedeuteten Art bestehen und mit zylindrischen Ansätzen in
entsprechende Bohrungen der Klauen eingepaßt sind. Das Einsatzstück ; ,= wird durch
entsprechendes strammes Einpasseil mit der zugehörigen Klaue 2 fest verbunden, während
das Einsatzstück ; b mit seineirr länger gehaltenen zylindrischen Ansatz in
der Bohrung der Klaue 3 verschiebbar ist. Die elastische Begrenzung der Drehbewegung
des Kugelkörpers 6 wird bei dieser Ausführungsform durch einen Gummiring iS erreicht,
der in eine entsprechend gestaltete Ringnut des Kugelkörpers unter Spannung eingelassen
ist. Bei gegenseitigen Winkelausschlägen der gekuppelten Wellen kommt der Gummiring
auf der betreffenden Seite an den Rändern der Kugelschalenteile der Einsatzstücke
; ,,, ; ;, zur Anlage und sor-t auf diese Weise dafür. da[-')
die
Zentrierkugel nicht zu sehr von ihrer Mittellage abweicht. In entsprechender Weise
könnte natürlich die Abgrenzung der Drehbewegung der Zentrierkugel auch bei der
Ausführung nach Abb. -i erreicht werden; die Gummischeiben 10, 16" würden dann in
Fort fall kommen. - _ Die die Futterstücke ; aufnehmenden Höhlungen der Klauen 2,
3 der Ausführung nach Abb. i brauchen natürlich nicht genau kugelig zu sein, was
für die einfache Bearbeitung von Bedeutung ist. Man wird die betreffenden Flächen
zweckmäßig raub ausdrehen, um für die Futterstücke ; eine gute Verbindung und einen
sicheren Sitz zu schaffen. Die - Stücke ;, 7 werden, wenn sie aus einem Phenolharz
bestehen, zweckmäßig unmittelbar in die Klauen eingepreßt, und zwar unter Anwendung
von Hitze. Dabei kann gleichzeitig durch Verwendung eines entsprechend geformten
Preßkörpers die Kugelfläche gewonnen werden, die dann keiner weiteren Bearbeitung
bedarf. Es bleibt also die Preßhaut erhalten, die besonders günstige Gleiteigenschaften
besitzt und eine besonders lange Lebensdauer sichert. -Die Gummipuffer 14, 14a erhalten
zweckmäßig eine so hohe Vorspannung, daß ein Abheben der Kugelschalen von der Zentrierkuge16
im Betriebe nicht eintreten kann. Dabei können aber die Puffer bei Winkelausschlägen
der Wellen noch genügend ausweichen, um die Winkelbewegungen nicht zu hindern. Durch
Wahl des Gummimaterials und gegebenenfalls durch Bewehrung der Gummimasse mit Gewebeeinlagen
läßt sich jede :gewünschte Elastizität bzw. Steifigkeit erreichen. -Beim Zusammenbau
der Kupplung werden die Kugelflächen zweckmäßig mit Fett oder Graphit eingerieben.
Ferner wird man die aus Kunststoff bestehenden Teile vorher in ül kochen, um eine
gewisse Schmiermittelreserve zu schaffen. Man erreicht auf diese Weise, daß die
Zentrierung während der Lebensdauer der empfindlicheren Teile der Kupplung keiner
Schmierung oder sonstigen j Wartung bedarf. Die Verwendung Von Gummipuffern zum
Anpressen der Kugelschalen an die Zentrierkugel bietet, abgesehen von der dadurch
erreichten geringen axialen Baulänge, noch den Vorteil, daß sie zu der durch die
klangstumpfe Lagerung der Kugel durch Vermittlung der Kunststoffutterstücke ; bedingten
Unterbindung der Weiterleitung von Geräuschen beiträgt.
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Zu erwähnen ist noch, daß der Gummiriiil; 18 der Ausführungsform nach
Abb. zweckmäßig so großen Querschnitt erhält. daß er normalerweise an den Rändern
der I Kugelschalen beider Einsatzstücke 7 ". ; p an lieft, und zwar mit Spannung.
Dadurch werden die Gleitflächen der Zentrierkugel gegen das Eindringen von Straßenstaub.
Spritzi\-Flsser u. dgl. geschützt.