DE764422C

DE764422C - Cardan shaft, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE764422C
Application number: DEK153075D
Authority: DE
Inventors: Hans Kattwinkel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-01-12
Filing date: 1939-01-12
Publication date: 1953-04-09

Description

Kardanwelle, insbesondere- für Kraftfahrzeuge Die insbesondere bei Kraftfahrzeugren zur Verbindung des Wechselgetriebes mit dem Ausgleichgetriebe dienende Gelenkwelle (Kardanwelle) mini bekanntlich in der Länge veränderlich sein, damit sie sich den beim Fahren auftretenden Änderungen des Abstandes zwischen den gewöhnlich als Gelenkkupplungen ausgebildeten, in der Regel axial nicht verschiebbaren Anschlüssen an die An- und Abtriebswellen anpassen kann. Zu diesem Zweck wird die Gelenkwelle im allgemeinen aus zwei ineinandersteckenden und in der Längsrichtung gegeneinander verschiebbaren Teilen, einem für gewöhnlich vollen; Wellenstück und einer dieses aufnehmenden Hülse hergestellt, wobei die Übertragung des Drehmomentes durch in beiden Wellenteilen vorgesehene, ineinander passende Nuten und Leisten erfolgt. Diese zweiteiligen Wellen sind verhältnismäßig teuer; außerdem haben sie den Nachteil, daß es fabrikatomisch sehr schwierig ist, den Forderungen einerseits nach: einem die möglichst freie axiale Verschiebbarkeit zulassenden Spiel, anderseits nach einem genügend -festen, nicht klappernden Sitz und hinreichender Zentrierung des Wellenstückes in der Hülse gleichzeitig Rechnung zu tragen. Das erfordert eine sehr genaue Arbeit; um so mehr, als auch dafür" gesorgt werden muß, daß möglichst sämtliche Leisten des einen Wellenteiles an sämtlichen Leisten des anderen Teiles gleichmäßig tragen, da andernfalls außerordentlich hohe Flächendrucke auftreten, die an sich angesichts des meist verhältnismäßig kleinen für die Übertragung des Drehmomentes wirksamen Radius schon sehr hoch sind. Diese hohen Drücke führen, zumal es angesichts der zeitweilig stoßweisen Beanspruchungen kaum möglich ist an den arbeitenden Flächen das Schmiermittel zu halten, zu sehr hohen Reibungswiderständen,, die der gegenseitigen Verschiebung der Wellenteile entgegenwirken. Diese Widerstände können bei mittelschweren Fahrzeugen leicht Werte bis zu iooo kg und darüber annehmen.Cardan shaft, especially for motor vehicles Motor vehicle runners to connect the gearbox with the differential gear PTO shaft (cardan shaft) mini known to be variable in length, so be aware of the changes in the distance between the usual ones that occur while driving designed as articulated couplings, usually axially non-displaceable connections can adapt to the input and output shafts. For this purpose the PTO shaft generally made up of two nested ones and one against the other in the longitudinal direction sliding parts, usually a full one; Wave piece and one this receiving sleeve, the transmission of the torque through in Grooves and strips that fit into one another are provided for both shaft parts. These two-part shafts are relatively expensive; they also have the disadvantage that it is very difficult from an industrial point of view to meet the demands on the one hand for: one the possible free axial displaceability permitting play, on the other hand after a Sufficiently firm, non-rattling seat and adequate centering of the shaft piece to take into account at the same time in the sleeve. That requires a very precise one Job; all the more so as "care must be taken that as many strips as possible Carry one part of the shaft evenly on all strips of the other part, otherwise extraordinarily high surface pressures occur, which in itself in view the mostly relatively small ones that are effective for the transmission of the torque Radius are already very high. These high pressures result, especially as it is given the Temporary intermittent loads are hardly possible on the working surfaces to keep the lubricant at very high frictional resistance, that of the mutual Counteract displacement of the shaft parts. These resistances can be used for moderate Vehicles can easily assume values of up to 100 kg and more.

Alle diese Übelstände werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Eingriffsflächenteile der durch die Nuten und Leisten der Schiebestücke der zur Zeit üblichen Kardanwellen gebildeten Mitnehmer einen erheblich größeren wirksamen Radius erhalten" indem sie über den Umfang der Welle hinaus in eine Erweiterung des einen @N'ellenteiles verlegt sind, und daß die eine Gruppe dieser Flächenteile gegenüber den zugehörigen Mitnehmern in ihrem ganzen Flächenausmaß elastisch abgestützt ist. Dabei wird die gegenseitige Zentrierung der Wellenstücke mittels lang ineinandergreifender glatter zylindrischer Teile erreicht, die eine gegenseitige Verdrehung sowie eine weitgehende gegenseitige axiale Verschiebung zulassen.All these inconveniences are avoided according to the invention by that the engagement surface parts of the through the grooves and strips of the sliding pieces the currently common cardan shafts formed a considerably larger driver Get effective radius "by extending it beyond the circumference of the shaft of one @ N'ellenteiles are relocated, and that one group of these surface parts with respect to the associated drivers, elastically supported in their entire area is. The mutual centering of the shaft pieces is achieved by means of long interlocking achieved smooth cylindrical parts, which a mutual twist as well as a allow extensive mutual axial displacement.

Durch Verlegung der Eingriffsflächen der Mitnehmer auf einen größeren Radius und die dadurch bedingte Herabsetzung der Umfangskräfte wird auch die Reibungsarbeit, die bei der im Betrieb auftretenden gegenseitig;n Verschiebung der Eingriffsflächen aufzuwenden ist, und damit ihr Verschleiß verringert; auch die zylindrischen 7entrierungsteile verursachen, da ihre Eingriffsflächen auch bei enger Passung im wesentlichen drucklos sind, keinerlei erhebliche Reibung. Anderseits ermöglicht der durch die Vergrößerung des Radius gewonnene Platz die Unterbringung von elastischen Abstützgliedern zwischen den 1litnehmern.By relocating the engagement surfaces of the drivers to a larger one Radius and the resulting reduction in the circumferential forces will also reduce the work of friction, the mutually occurring during operation; n displacement of the engagement surfaces has to be expended, and thus its wear and tear is reduced; also the cylindrical centering parts cause, since their engagement surfaces are essentially pressureless even with a tight fit are, no significant friction. On the other hand, it is made possible by the enlargement of the radius gained space the accommodation of elastic support members between the 1lit participants.

Es ist bei nachgiebigen Gelenkkupplungen bekannt, die Kraftübertragung dadurch elastisch zu gestalten, daß man zwischen die durch die Arme der Kupplungsklauen gebildeten 1litnehmer Gummipuffer einlest, oder auch dadurch. daß man die Mitnehmerarme des einen Kupplungsteils elastisch, z. B. als Blattfedern. ausbildet und sie sich an am anderen Kupplungsteil vorgesehenen Bolzen abstützen lä13t. In beiden Fällen wird durch die besondere Art der Vereinigung der Kupplungsteile eine gegenseitige Winkeleinstellung der betreffenden Wellen ermöglicht.In the case of flexible articulated couplings, it is known that power is transmitted to make elastic by that between the arms of the coupling claws 1litnehmer rubber buffer formed, or through it. that you have the driver arms of a coupling part resiliently, for. B. as leaf springs. trains and she herself can be supported on bolts provided on the other coupling part. In both cases becomes mutual due to the special way in which the coupling parts are united Allows angle adjustment of the shafts concerned.

Demgegenüber handelt es sich im Fall der Erfindung nicht um Gelenkkupplungen, die bei Verwendung in Verbindung mit einer Kardanwelle außerdem die Ausbildung der letzteren als Schiebewelle bzw. das 'Versehen mit einem sogenannten Schiebestück erfordern, sondern um die besondere Ausbildung dieses Schiebestückes und die Erfindung wird lediglich in der Verwendung der unter Schutz gestellten Merkmale in diesem Zusammenhang erblickt.In contrast, in the case of the invention, it is not a matter of articulated couplings, which, when used in conjunction with a cardan shaft, also enables the formation of the the latter as a sliding shaft or the 'provision with a so-called sliding piece require, but about the special training of this sliding piece and the invention is only used in the use of the protected features in this Context.

In den Zeichnungen, die die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise veranschaulichen, stellt Fig. i das vordere, dem Getriebe zugekehrte Ende einer mit dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Zwischenglied ausgerüsteten Kardanwelle dar, und zwar teilweise in Ansicht, teilweise in einem Axialschnitt; Fig. -2 ist ein Schnitt durch das Zwischenglied nach der Linie A-B der Fig. i ; Fig. 3 zeigt in der gleichen Darstellungsweise eine zweite Ausführungsform, von der Fig. 4. einen Schnitt nach Linie C-D der Fig. 3 darstellt.In the drawings, the invention is shown in two embodiments, for example Illustrate, Fig. i shows the front, the transmission facing end of a equipped with the intermediate member forming the subject of the invention cardan shaft Figure, partly in view, partly in an axial section; Fig. -2 is a section through the intermediate member along the line A-B of Fig. i; Fig. 3 shows in the same manner of representation a second embodiment, from FIG. 4 a Represents section along line C-D of FIG.

Die Erfindung ist in Anwendung auf eine Kardanwelle veranschaulicht, wie sie bei Kraftfahrzeugen zwischen dein Wechselgetriebe und dem Ausgleichgetriebe (Differential) angeordnet ist. Solche Kardanwellen stehen mit den Anschlußwellen einerseits des Getriebes, anderseits des Differentials gewöhnlich durch je eine Gelenkkupplung in Verbindung. In Fig. i ist nur der vordere, dem Wechselgetriebe benachbarte Teil der Kardanwelle dargestellt. -Mit i ist das Flanschstück bezeichnet, das die Verbindung mit dem aus dem Getriebegehäuse kommenden\Vellenstück herstellt. 2 stellt die vordere Gelenkkupplung dar, deren rechte Klaue mit 3 bezeichnet ist. An das Stück 3 ist ein Flansch .4 angeschlossen, der zusammen mit einem -Mantelring da und einem gegenüberliegenden Flansch d.U ein ringförmiges Gehäuse 5 bildet, von dessen Mantelteil d.a im dargestellten Fall acht Rippen 6 radial nach innen ragen. Diese Rippen stellen die Mitnehmer des durch das Anschlußstück 3 gebildeten einen Wellenteiles dar. Die Mitnehmer des anderen Wellenteiles ; sind mit 8 bezeichnet. Sie sitzen an einem die `Verlängerung des Wellenteiles 7 bildenden Rohrstück 711, von dem sie gleichfalls in radialer Richtung vorspringen. Die Mitnehmer 8 haben, wie Fig. i erkennen läßt, eine geringere axiale Breite als der in axialer Richtung gemessene Innenraum des Gehäuses 5, während die Mitnehmer 6 über die ganze axiale Breite des Gehäuses durchgehen. Die Mitnehmer 8 sind, Wie Fig. 2 erkennen läßt, auf beiden Flanken mit verhältnismäßig dünnen Belagstücken io belegt, die aus einem möglichst gute Gleiteigenschaften besitzenden Werkstoff bestehen. Vorzugsweise kommen hierfür Platten aus einem, gegebenenfalls durch faserige Einschlüsse verstärkten, Kunstharz in Betracht. Zweckmäßig wird das Material auch noch mit einem den Reibwert herabsetzenden Stoff, beispielsweise Graphit, durchsetzt und im übrigen durch Eintauchen in heißes Öl oder Fett mit einem Schmiermittel imprägniert. Die Befestigung der Gleitbeläge io auf den Mitnehmerlappen, 8 erfolgt zweckmäßig mit Hilfe von Hohlnieten.The invention is illustrated in application to a cardan shaft, as in motor vehicles between your gearbox and the differential gear (Differential) is arranged. Such cardan shafts are with the connecting shafts on the one hand the gearbox, on the other hand the differential usually by one each Joint coupling in connection. In Fig. I is only the front, the change gear adjacent part of the cardan shaft shown. -I denotes the flange piece, that establishes the connection with the shaft piece coming out of the gear housing. 2 shows the front articulated coupling, the right claw of which is denoted by 3. A flange .4 is connected to the piece 3, which together with a casing ring da and an opposite flange d.U forms an annular housing 5, of whose shell part d.a in the illustrated case eight ribs 6 protrude radially inward. These ribs represent the driver of the one formed by the connector 3 Shaft part represents. The driver of the other shaft part; are denoted by 8. They sit on a pipe section 711 which forms the extension of the shaft part 7, from which they also project in the radial direction. The drivers 8 have as Fig. i shows, a smaller axial width than that in the axial direction measured interior of the housing 5, while the driver 6 over the entire axial Go through the width of the housing. The drivers 8 are, as in FIG. 2 can be seen, on both flanks covered with relatively thin pieces of covering io, which consist of a material that has the best possible sliding properties. For this purpose, plates are preferably made of one, possibly by fibrous inclusions reinforced, synthetic resin into consideration. The material is also useful with a the substance that reduces the coefficient of friction, for example graphite, penetrates and otherwise impregnated with a lubricant by immersion in hot oil or fat. the Attachment of the sliding linings io on the driver tabs, 8 is expediently carried out with Help of hollow rivets.

Mit jedem der Beläge io der Mitnehmer 8 arbeitet ein Gleitstück i i zusammen, das vorzugsweise aus einer Metallplatte, insbesondere aus einem Stück Bandstahl; besteht, das auf der dem Mitnehmer 8 zugekehrten Seite hochglanzpoliert ist, um die Reibung und den Verschleiß gegenüber den Belags,tücken io möglichst herabzusetzen, Die Gleitstücke r i werden gegenüber den äußeren Mitnehmern 6 durch Gummikörper 9 abgestützt, deren Profil der Querschnittsfo,rm der zwischen den Gleitstücken i i und den Mitnenmern 6 befindlichen Hohlräume angepaßt ist, die aber in der Umfangsrichtung etwas größere Abmessungen haben als der Entfernung der Gleitstücke i i vorn den Mitnehmern 6 entspricht, so, da,ß die Gummikörper, wenn das ganze Zwischenglied fertig zusammengebaut ist, unter einer gewissen Vorspannung stehen. Die Gleitstücke i i können mit den zugehörigen Gummikörpern 9 fest, etwa durch Anvulkanisieren; verbunden sein; sie können aber auch lose än ihnen. anliegen und durch Einbettung in das Gummimaterial oder, wie im Fall der Fig. 2 angenommen, durch an den äußeren Enden derrGummikörper vorgesehene Vorsprünge 911 gegen Verschiebung nach außen gesichert sein.With each of the linings io of the drivers 8, a slider i works i put together, preferably from a metal plate, in particular from one piece Strip steel; consists, which is highly polished on the side facing the driver 8 is, as far as possible, to reduce the friction and wear and tear on the lining reduce, the sliders r i are opposite the outer drivers 6 by Rubber body 9 is supported, the profile of which has the cross-sectional shape between the sliders i i and the Mitnenmern 6 located cavities is adapted, but in the circumferential direction have slightly larger dimensions than the distance of the sliders i i in front of the Driver 6 corresponds, so, there, ß the rubber body if the entire intermediate link is fully assembled, are under a certain pretension. The sliders i i can firmly with the associated rubber bodies 9, for example by vulcanizing; be connected; But they can also be loosely changed. abut and by embedding into the rubber material or, as assumed in the case of FIG. 2, through to the outer Ends of the rubber body provided projections 911 secured against displacement to the outside be.

Die Ausführung nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, daß die äußeren Mitnehmer nicht durch Rippen des, Gehäuses 5 gebildet werden, sondern durch Sch.raubbodäen 6a, die das Gehäuse in axialer Richtung durchqueren und auch durch innerhalb des Gehäuses vorgesehene Gummikörper 9v hindurchgehen. Diese Gummikörper ersetzen je zwei Gummikörper 9 der an Hand der Fig. i und 2 beschriebenen Ausführung.The embodiment according to FIGS. 3 and 4 differs from that described essentially only in that the outer driver is not through the ribs of the housing 5 are formed, but by Sch.raubbodänen 6a, which the housing in the axial direction traverse and also pass through rubber body 9v provided inside the housing. These rubber bodies each replace two rubber bodies 9 of those described with reference to FIGS Execution.

Die Zentrierung der durch das Zwischenglied miteinander verbundenen Wellenteile erfolgt mit Hilfe eines Rohrstückes i2, das in den Wellenteil 3 eingelassen ist und in die Hülse 7a des Wellenteiles 7 hineinragt. Der Außendurchmesser des Rohrstückes 12 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Hülse 711. Der Zwischenraum ist durch eine Büchse 13 aus einem Kunststoff der oben bei Beschreibüng der Gleitstücke i i angegebenen Art ausgefüllt, um ein möglichst leichtes und verschleißfreies, Gleiten des. Rohrstückes i2 in der Hülse 7a zu gewährleisten. Das Rohrstück 12 soll sich zur Bildung einer großen Lagerfläche möglichst weit in die Hülse 7a erstrecken, und die letztere soll auch möglichst lang sein. Mit 14 ist eine zur Abdichtung gegen Staub, Spritzwasser us,w. dienende Hülse bezeichnet, die beispielsweise aus Filz oder Kunstharz bestehen dann und im lezteren Fall auch der zusätzlichen Zentrierung dient.The centering of the interconnected by the intermediate link Shaft parts are made with the help of a pipe section i2, which is let into the shaft part 3 and protrudes into the sleeve 7a of the shaft part 7. The outside diameter of the Pipe section 12 is slightly smaller than the inner diameter of the sleeve 711. The space is through a sleeve 13 made of a plastic of the above in Beschreibüng of the sliders i i specified type filled out in order to ensure a light and wear-free, To ensure sliding of the pipe section i2 in the sleeve 7a. The pipe section 12 should extend as far as possible into the sleeve 7a to form a large bearing surface, and the latter should also be as long as possible. With 14 is a seal against Dust, splash water, etc. serving sleeve referred to, for example, made of felt or synthetic resin then and in the latter case also the additional centering serves.

Beim Zusammenbau werden sowohl die durch die Büchse 13 gebildete, Lagerstelle als auch die Stellen, wo die Gleitstücke i i sich an den Belägen io der Mitnehmer 8 reiben, zweckmäßig mit einer Paste aus Fett und Graphit versehen. Das Zwischenglied bedarf dann keiner überwachung. Es genügt, wenn man beim Auswechseln der Gummikörper 9, das. nach längerer Betriebsdauer erforderlich wird, die Schmiermittelfü.llung erneuert.When assembling, both the sleeve 13 formed by Bearing point as well as the points where the sliding pieces i i are on the linings io rub the driver 8, expediently provided with a paste of fat and graphite. The pontic then does not require any monitoring. It is enough if you change them the rubber body 9, which is required after a long period of operation, the lubricant filling renewed.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die beschriebenen Einzelheiten, insbesondere ist es nicht unbedingt erforderlich, daß gerade die inneren Mitnehmer 8 mit Be@-lägen aus Gleitmaterial versehen sind. Diese Beläge könnten auch an den. Gleitstücken i i vorgesehen sein oder aber auch ganz fehlen. Dann müßte in anderer Weise, etwa durch entsprechende Wahl der miteinander in Berührung stehenden Metalle für ein möglichst verschleißfreies Gleiten gesorgt werden. Wesentlich ist, daß einerseits die aneinander gleitenden Flächen einen erheblich größeren wirksamen Radius haben als die bei der bisher gebräuchlichen Schubverbindung der beidenWellenteile aneinander gleitendenFlanr ken der Leisten der genuteten Wellenteile und. daß anderseits die aneinander gleitenden Teile leicht so gestaltet und bearbeitet sowie besonders ausgestattet werden können, daß die bei der axialen Verschiebung auftretenden Reibungskräfte sehr gering sind.The invention is of course not limited to those described Details, in particular, do not necessarily have to be internal Driver 8 are provided with Be @ -lays made of sliding material. These toppings could also to the. Sliders i i may be provided or may be completely absent. Then would have to in another way, for example by appropriate choice of those in contact with one another Metals for a sliding that is as wear-free as possible. What is essential is that on the one hand the surfaces sliding against each other have a considerably larger effective Have a radius than that of the previously common shear connection of the two shaft parts flanges of the strips of the grooved shaft parts and sliding against one another. that on the other hand the parts sliding against each other easily designed and processed as well as special can be equipped that the frictional forces occurring during the axial displacement are very low.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cardan shaft, especially for motor vehicles, Consists of two axially inein, mutually displaceable shaft parts, which are used for transmission the circumferential forces with radially inward or outward protruding, in close mutual Engaging catches standing in contact with one another, characterized in that d: ate with mutual centering of the partial shafts (3, 7) by means of long interlocking smooth cylindrical parts (i2, 7a), which have a mutual twist as well as a allow extensive axial displacement that Engaging surface parts (io, ii) the driver (6, 8) beyond the circumference of the shaft into an extension -of one shaft part (3) are laid and that one group of these surface parts (i i) with respect to the associated drivers (6) elastic in its entire area is supported.

2. Cardan shaft according to claim i, in which the driver of the one Shaft part with those of the other through the mediation of special sliding pieces in engagement are, characterized in that between the flanks of the driver (6) of the a shaft part and the associated, z. B. made of polished sheet steel Sliders (ii) rubber bodies (9) are embedded with which the sliders in question (i i), preferably by vulcanization, are immovably connected, while the z. B. from a plastic molding compound existing sliders (io) of the other group are riveted on both sides on the flanks of the associated driver (8).

3. Cardan shaft according to claim 2, characterized in that by the associated housing (5) and axially by a rubber body (96) common to the adjoining sliders through bolts (6a) are inserted through which the driver of the one Form part of the shaft. To delimit the subject matter of the invention from the prior art the following publications have been considered in the granting procedure: German Patent Nos. 18.1413, 454 oi5, 6o8 7227, 613 097; U.S. Patents 7r. 1561 192, 1 968 925.