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Gelenk zur Verbindung von Wellen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen.
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Bei dem Gelenk gemäss der Erfindung ist die den Zwischenring zwangläufig mitnehmende Führungsstange so gelagert, dass bei der Verschwenkung der Wellen aus der Gradstellung heraus der Kugelwulst auf der Stange immer den gleichen Abstand von dem Mittelpunkt des ganzen Gelenksystems beibehält, während sich die beiden kugelförmigen Enden der Stange aus ihren Lagern herausbewegen, indem die in dem Gelenkkopf der einen Welle gelagerte Kugel der Stange sich von dem Systemmittelpunkt entfernt und die in der andern Welle gelagerte Kugel der Stange sich dem Systemmittelpunkt nähert.
Hiedurch wird erreicht, dass unter Vermeidung irgendwelcher Klemmwirkungen die Wellen bis zu Winkeln von 40 bis 45 zu beiden Seiten der Geradstellung verschwenkt werden können.
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schematischer Längsschnitt nach der Linie II von Fig. 3 durch ein mit Gleitsteinen als Mitnehmer arbeitendes Gelenk, wobei die beiden Wellen in unverschwenkter Lage, d. h. gleichachsig gezeigt sind.
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mit weiteren Einrichtungen in einer der Fig. 2 entsprechenden Stellung der Wellen im Schnitt nach der Linie V-V von Fig. 6. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch dieses Gelenk nach der Linie VI-VI von Fig. 5. Fig. 7 ist eine schaubildliche Darstellung des Gelenkkopfes und einiger abgenommener Teile davon. Fig. 7a ist eine Draufsicht und Fig. 7b eine Vorderansicht eines Dreheinsatzes in dem
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Teile davon.
Fig. 9 ist eine sehaubildliche Darstellung der zur Gelenkpfanne gehörigen Teile.
Bai der Ausführungsform nach den schematischen Fig. 1-4 trägt die eine Welle 1 den kugelförmigen Gelenkkopf 2 und die andere Welle 3 die kugelschalenförmige Gelenkpfanne 4. In dem Gelenkkopf 2 (vgl. Fig. 3) sitzen gleichmässig verteilt fünf Einsätze 5, die sich in ihren Lagern drehen können und eine der Oberfläche des Gelenkkopfes 2 entsprechende kugelförmige Aussenfläche haben. Jeder drehbare Einsatz 5 weist an seiner Aussenseite eine Nut 6 mit geraden Seitenwänden und einem zylindrischen, konvex gewölbten Boden auf, in welcher als Mitnehmer wirkende Gleitsteine 7 geführt werden.
Mit dem Gelenkkopf 2 wirkt ein Zwischenring S zusammen, der eine konkave kugelschalenförmige
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nuten 10 aufweisen, so dass die Mitnehmergleitsteine 7 zur Hälfte in den Einsätzen 5 des Gelenkkopfes 2 und zur Hälfte in den zugehörigen Einsätzen 9 des Zwischenrings 8 liegen.
Der Zwischenring ist an seiner Aussenseite mit äusseren drehbaren Einsätzen 11 versehen, die derart verteilt sind, dass sie zwischen den inneren Einsätzen 9 liegen (vgl. Fig. 3). Mit diesen äusseren Einsätzen 11 wirken in ähnlicher Weise auf der Innenseite der Gelenkpfanne 4 befindliche drehbare Einsätze 12 über Mitnehmergleitsteine 13 zusammen.
B3wegt man den Gelenkkopf 2 oder die Gelenkpfanne 4 in irgendeiner Richtung, so verschiebt sich ein Teil der Gleitsteine 7 und 13 nach der einen Seite und ein anderer Teil nach der entgegengesetzten Seite. Ein weiterer Teil der Gleitsteine verschiebt sich weniger stark, während sich die zugehörigen Einsätze drehen. Ein weiterer Teil der Gleitsteine schliesslich verschiebt sich überhaupt
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also die Gleitsteine lediglich diese Drehbewegung mitmachen.
D ? r Zwischenring ist auf der einen Seite mit einem kappenförmigen Ansatz 14 versehen, der ein kugelschalenförmiges Lager 15 aufweist, in welchem ein auf der Führungsstange 16 vorgesehener
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kippen, sich aber nicht in ihrer Längsrichtung verschieben kann. Die Stange 16 steht an ihren Enden mit den Wellen 1 und 3 in beweglichem Eingriff. Das als Kugel ausgebildete Ende 18 der Stange iqt
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der Welle 3 sowohl drehbar als auch verschiebbar gelagert.
Wenn die beiden Wellen gegeneinander eine Verschwenkung erfahren, d. h. wenn die Welle 1 aus der in Fig. 1 wiedergegebenen Gradstellung in die in Fig. 2 dargestellte Winkellage gebracht wird,
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über einen Winkel mitgenommen, der einen Teil des Schwenkwinkels zwischen den Wellen ausmacht. Wie zu ersehen, ist die Stange 16 so gelagert, dass ihr Kippunkt, d. h. der Mittelpunkt des kugelförmigen Wulstes 17, bei der Verschwenkung der Wellen immer die gleiche Entfernung von dem Systemmittelpunkt M beibehält, während sich die Endkugeln 18 bzw. 20 in ihren Lagern 19 bzw. 21 unbehindert drehen und über den ganzen Wirikelbereieh gleichmässig verschieben können.
Die Abstandsverhältnisse der Mittelpunkte der Kugeln 17, 18 und 20 untereinander und in bezug auf den Mittelpunkt M des ganzen Gelenksystems können derart gewählt sein, dass bei der Verschwenkung der Wellen der Zwischenring etwa um die Hälfte des Winkels zwischen den Wellen mit-
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geführt wird und der Mittelpunkt der Kugel J ! ? auf einer Kugelfläche wandert, die angenähert durch die Mitte zwischen der Aussen-und Innenob ? rfläche des Zwischenrings hindurchgeht.
An Stelle von Gleitsteinen können für die Mitnehmer auch Wälzkörper, wie Rollen oder Kugeln, verwendet werden, die gegebenenfalls noch in besonderen Käfigen geführt werden.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Gelenks mit Mitnehmerkugeln dargestellt. Zwischen dem
Gelenkkopf 2 und dem Zwischenring 8 wird die Kraft durch die Kugeln 7'und zwischen dem Zwischenring 8 und der Gelenkpfanne 4 durch die Kugeln 1. 3' übertragen. Die in zwei Lagen übereinander angeordneten Kugeln 7'und M' werden, ähnlich wie die Gleitsteine ? bzw.- ! 3 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1-3, in den drehbaren Einsätzen in entsprechend geformten Laufrillen geführt. Die Anzahl der Kugeln in jedem drehbaren Einsatz ist von der Grösse des Gelenks abhängig, und in dem dargestellten Beispiel ist angenommen, dass in jedem Einsatz drei Kugeln angeordnet sind.
In den Fig. 5-9 ist ein Ausführungsbeispiel des Gelenks wiedergegeben, das weitere Einrichtungen und die Ausbildung der einzelnen Teile erkennen lässt.
Der mit der einen Welle l'verbundene, im wesentlichen kugelförmige Gelenkkopf 2'weist fünf parallel zur Wellenachse verlaufende Einschnitte 22 auf, und in jedem Einschnitt ist ein drehbarer Einsatz 5'von besonderer Form gelagert. Wie insbesondere aus den Fig. 7, ? ? und 7b ersichtlich ist, haben diese Einsätze eine der Oberfläche des Gelenkkopfes entsprechende kugelförmige Oberfläche 23 und eine ebene Grundfläche 24, aus welcher ein Drehzapfen 25 hervorgeht, mittels dessen der Einsatz in eine Bohrung 26 eingreifen kann, die in dem Gelenkkopf 2'von der Mitte des Einschnittes 22 aus in Richtung auf den Mittelpunkt des Gelenkkopfes verläuft.
Jeder Einsatz 5'hat in seiner Oberseite eine Längsnut 6'mit zylindrisch gewölbter, konvexer Bodenfläche und geraden Seitenflächen, in welcher ein Gleitstein 7"von viereckigem Querschnitt und entsprechend geformten Oberflächen gleiten kann.
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hafter Weise vergrössert. Danach werden die inneren Einsätze 9'des Zwischenrings und schliesslich die äusseren Einsätze 11'in die Bohrungen. ! ? der mittels der Bolzen 30 miteinander vereinigten Hälften
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In der, Gelenkpfanne 4'befinden sich die Dreheinsätze 12', die in ihrer Ausgestaltung den inneren Einsätzen 9'des Zwischenrings gleichen und über entsprechend geformte Mitnehmergleitsteine 13" mit den äusseren Einsätzen 11'des Zwischenrings zusammenwirken. Die Einsätze 12'in der Gelenkpfanne 4'werden in zylindrische Bohrungen 41 in die Gelenkpfanne eingesetzt, und der verbleibende Raum über ihnen wird durch zylinderlinsenförmige runde Metallkörper 42 abgeschlossen.
Die Teile 4'a und 4'b der Gelenkpfanne werden aussen von einem Ring 4. 3 umhüllt. Zur Erleichterung der Zentrierung beim Zusammenbau sind die beiden Teile 4'a und 4'h der Gelenkpfanne und die beiden Teile 8'a und 8'b des Zwischenrings an ihren zusammenstossenden Rändern abgesetzt, so dass sie sich überlappen.
Da bei dem Gelenk gemäss der Erfindung die treibende Welle immer völlig gleichförmig mit der angetriebenen Welle umläuft, kann die Abdichtung der offenen Seite des Gelenks auf äusserst einfache und sichere Art erfolgen. Es kann nämlich eine Abdichtungskappe 44, die in üblicher Weise aus einem Kautschuk-oder Ledermaterial bestehen kann, mit ihren Rändern sowohl an der einen Welle als auch an der andern Welle, z. B. mittels Schellen 45, 46 od. dgl., starr befestigt werden.
Es ist auch möglich, an Stelle der in Fig. 5 wiedergegebenen biegsamen Abdichtungskappe 44 zwei starre kugelschalenförmige Metallkappen zu verwenden, von denen die eine eine zentrale Öffnung'mit einem Flansch besitzt, mittels dessen sie durch eine Schelle od. dgl. fest mit der einen Welle verbunden wird, während die andere Kappe eine zentrale Öffnung mit einem Flansch besitzt, mittels dessen sie durch eine Schelle od. dgl. mit der an dem Welle fest verbunden wird. Bei der Verschwenkung der Wellen wurden sich dann die beiden Kappen aufeinander verschieben.
Man könnte auch das offene Ende der ersteren Kappe sich unmittelbar aussen auf der Gelenkpfanne verschieben lassen, die in diesem Fall eine kugelförmige Aussenfläche erhalten würde, wie dies in den Fig. 1-4 angenommen ist.
Die Drehbarkeit der Einsätze 12'in der Gelenkpfanne 4'kann in geeigneter Weise begrenzt werden, z. B. dadurch, dass man in diesen Einsätzen 12'eine zylindrische Bohrung 48 von kleinerem
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Durchmesser demjenigen der kleineren Bohrung 48 entspricht. Die Kugeln 49 sitzen dann zum Teil in den Einsätzen 12'und zum Teil in den Ab, chlusskörprrn 42, so dass, da die Abschlusskörper in bezug auf die Gelenkpfanne 4'unbeweglich sind, die Einsätze 12'sich nur so weit um ihreAchse drehen können, als es die Kugel zulässt ; bei einem bestimmten Drehwinkel der Einsätze 12'stösst die Kugel an den Seitenwänden der grösseren Bohrung 47 in den Einsätzen 12'an und lässt dann eine Weiterdrehung der Einsätze nicht zu. Auf diese Weise kann z.
B. verhindert werden, dass, wenn sich das Gelenk ausser
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Weise kann gegebenenfalls auch die Drehbarkeit der Einsätze 9'und 11'in dem Zwischenring z. B. durch eine Kugel 50 begrenzt werden, die in übereinanderliegenden gleichgrossen Bohrungen der Ein- sätze sitzt. sitzt.
Die Zuführung des schmiermittels in das Innere des Gelenks kann durch die Gelenkpfanne oder die Abdichtungskappe oder, im Falle hohler Wellen, durch diese hindurch erfolgen. Ein besonderer Vorteil ist, dass dauernd eine einwandfreie Abdichtung des Gelenks gegen den Austritt von Schmiermitteln bzw. den Eintritt von Staub od. dgl. dadurch erzielt wird, dass die Abdichtungskappe mit den beiden Wellen fest verbunden werden kann, weil die Wellen vollkommen gleichmässig umlaufen.
Es ist zu beachten, dass die Mitnehmergleitsteine zwischen dem Gelenkkopf und dem Zwischenring und die Gleitsteine 13"zwischen dem Zwischenring und der Gelenkpfanne eine gewisse Länge nicht unterschreiten dürfen. So sollen die inneren Gleitsteine 7" im mittleren Längsschnitt so lang sein, dass ihre Enden immer über die Ebene, welche durch den Mittelpunkt des Gelenkkopfes und die Mitten der Einsätze 5'in dem Gelenkkopf hindurchgeht, hinausreichen. Ebenso sollen die äusseren Gleitsteine 13"im mittleren Längsschnitt so lang sein, dass ihre Enden über die Ebene, welche durch den Systemmittelpun1.'"t und die Mitten der Einsätze 11'in dem Zwischenring hindurchgeht, hinausreichen.
Entsprechendes würde auch zu beachten sein, wenn an Stelle von Gleitsteinen mehrere Kugeln verwendet werden ; dabei müsste dann der Mittelpunkt der äussersten Kugel jenseits der entsprechenden Ebene liegen.
Die Anzahl der drehbaren Einsätze hängt von der Grösse des Gelenks und der zu übertragenden Kraft ab ; die Anzahl fünf (wie in den Zeichnungen angenommen) oder sieben in jeder Reihe erweist sieh als besonders vorteilhaft.
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