DE1223632B

DE1223632B - Homokinetisches Universalgelenk fuer grosse Beugungswinkel

Info

Publication number: DE1223632B
Application number: DEW37860A
Authority: DE
Inventors: Kurt Schroeter
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1964-10-28
Filing date: 1964-10-28
Publication date: 1966-08-25
Also published as: GB1122377A; US3324683A

Description

Homokinetisches Universalgelenk für große Beugungswinkel Die Erfindung bezieht sich auf ein homokinetisches Universalgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, . die in einem zwischen dem kugelförmigen Innenkörper und dem zylindrischen, auf einer Seite als Hohlkugel ausgebildeten Außenkörper liegenden Käfig gehalten und in geraden Längsrillen geführt werden, wobei Innen- und Außenkörper um den Gelenkmittelpunkt schwenken können. Bei den bekannten Gelenken dieser Bauart erfolgt die Begrenzung der durch die geraden Längsrillen ermöglichten Axialverschiebung zwischen Außen- und Innenkörper entweder außerhalb des Gelenkes - man spricht dann von Verschiebegelenken - oder innerhalb durch Anschläge. Auch sind Ausführungen bekannt, in denen Führungselemente die zusätzliche Aufgabe haben, die das Drehmoment übertragenden Kugeln in einer Ebene zu halten, die die Winkelhalbierende zu den Achsen der beiden Gelenkkörper darstellt, um die Gleichförmigkeit der übertragung sicherzustellen.
Meist werden Kugelkäfige verwendet, die als Hohlkugeln mit Tangentialschlitzen ausgebildet und zwischen dem Innen- und dem Außenkörper des Gelenkes angeordnet sind und die bewirken, daß alle Kugeln in einer Ebene geführt werden. Gelenke der bekannten vorbeschriebenen Bauweise mit achsparallelen Rillen, auch wenn sie mit einem Käfig augestattet sind, können indessen nur einwandfrei arbeiten, wenn der Winkel zwischen den Achsen der Gelenkkörper im Betrieb stets größer ist, als der Reibungswinkel zwischen den Oberflächen der miteinander arbeitenden Materialien bleibt. Solche Gelenke können also bei Beugungswinkeln unter 14' keine Verwendung finden. Es sind auch Gelenkkonstruktionen der vorbezeichneten Art bekannt, die zur Behebung dieses übelstandes zusätzlich mit Steuereinrichtungen für den Kugelkäfig oder die Kugeln ausgerüstet sind, um in gestreckter oder schwach abgewinkelter Gelenklage die richtige Kugeleinstellung zu bewirken. Diese Einrichtungen sind jedoch wiederum für die besonderen Anforderungen von Achsantriebsgelenken an Kraftfahrzeugen mit Winkeleinschlägen von 45' und mehr nicht verwendbar, da der für die Unterbringung der Steuerungselemente notwendige Raum nur Beugungswinkel bis höchstens 35' zulassen würde.
Es ist auch ein Universalgelenk mit Dtehmomentübertragung durch Kugeln bekannt, die in einem kugelförmigen Käfig geführt sind und innen und außen in Lagerschalen ruhen, welche ihrerseits in Längsrillen der beiden Gelenkteile gleiten können. Der kugelförmige Käfig wird hierbei durch einen Stößel mit kugeligen Enden geführt, welcher zwischen den beiden Kupplungsteilen in halbkugeligen Lagerschalen ruht. Mit diesem Universalgelenk ist es nicht möglich, die gewünschten großen Beugungswinkel zu erzielen.
Bei * eine:---i ebenfalls bekannten homokin'etischen Wellengelenk sind zwischen zwei Teilen des als Doppelgelenk wirkenden Systems gerade, paarweise kämmende Stirnverzahnungen vorgesehen. Auch bei dieser Bauart lassen sich die gewünschten Beugewinkel nicht erzielen, auch ist ein solches Gelenk kompliziert im Aufbau und sehr aufwendig in der Herstellung.
Schließlich ist ein homokinetisches Wellengelenk bekanntgeworden, bei dem das Drehmoment durch Kugeln übertragen wird, die in Längsrillen geführt werden. Zwischen den Enden der beiden Wellen sind stirnseitig ringförmige Verzahnungen angebracht. Die Kugeln werden in eine den Beugungswinkel halbierenden Ebene geführt. Bei diesem Gelenk sind nur sehr kleine Beugewinkel möglich. Außerdem ist es kein sogenanntes Festgelenk zur übertragung von Axialzug- und -druckkräften. Es ist auch ungeeignet zur übertragung größerer Drehmomente, da die Einstellung der kugelförmig auf die Winkelhalbierende nicht zuverlässig ist und bei kleinsten Abweichungen hiervon durch die Innenkräfte Schwingungen erregt werden. Schließlich ist auch die Anwendbarkeit dieses Gelenkes in bezug auf die übertragbare Drehzahl begrenzt, weil die exakte Kugelführung im Beugezustand durch Fliehkräfte gestört wird. Auch dieses bekannte Gelenk kann daher die oben beschriebene Aufgabe nicht lösen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines nicht verschiebbaren Gleichganggelenkes it geraden Kugellaufrillen für große Abwinkelungen bis 50', das dabei einfach in seinem Aufbau bleiben muß, um den großen Vorteil der billigen Herstellungsmöglichkeit gerader Kugelrillen, z. B. durch Räumen, nicht zu verlieren. Nach der Erfindung ist bei einem homokinetischen Universalgelenk der eingangs erwähnten Art in an sich bekannter Weise eine Zentrierung mit Ringverzahnung vorgesehen, und diese Ringverzahnung ist einerseits an einem Kupplungsteil, wie an sich bekannt, stirnseitig und andererseits an dem pilzförmig ausgebildeten Stützglied angebracht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das pilzförmige Stützglied an dem mit der Ringverzahnung versehenen Ende sphärisch ausgebildet und verschiebbar in einer zylindrischen Verlängerung des Kugelkäfigs gelagert, so daß der Kugelkäfig zumindest nach einer Seite durch die sphärischen Flächen des pilzföimigen Stützgliedes geführt ist.
Das homokinetische Universalgelenk nach der Erfindung läßt einen großen Beugewinkel bis etwa 50' zu und ist auch gut geeignet für kleinere Beugungswinkel, wobei in gestreckter Lage eine sichere Kugelführung und damit eine gleichmäßige übertragung der Drehbewegung gewährleistet ist. Das Gelenk ist geeignet, axiale Kräfte nach beiden Richtungen aufzunehmen. Es ist möglich, eine einfache Einstellvorrichtung für das Längsspiel zum Ausgleich von Bearbeitungstoleranzen und Abnutzung vorzusehen. Die Montage des Gelenkes ist sehr einfach. Alle Teile sind so ausgebildet, daß sie mit einfachen Werkzeugen preiswert hergestellt werden können.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt des neuen Gelenkes im gestreckten Zustand, F i g. 2 einen Längsschnitt des Gelenkes im abgewinkelten Zustand mit zusätzlicher Anbringung einer axialen Längsverstellung.
In F i a. 1 sitzt auf der Verzahnung 2 der Antriebswelle , der kugelförmige Innenkörper 3, der sechs gleichförmig am Umfang verteilte, gerade Kugelrillen 4 mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweist. Die Befestigungsschraube 5 trägt am Kopf eine sogenannte Ringverzahnung 6, die in eine gleichartige Verzahnung 7 des Führungsgliedes 8 eingreift. Dieses besitzt ein kugelförmiges Ende 9, das sich in der Kugelpfanne 10 der Abtriebswelle 11 abstützt. Am Flansch 12 der Abtriebswelle 11 ist der Gelenkaußenkörper 13 befestigt, der ebenfalls sechs gleichmäßig am Umfang verteilte, im Querschnitt halbkreisförmige gerade Kugelrillen 14 aufweist. In diesen bewegen sich sechs Kugeln 15, die von dem gemeinsamen Kugelkäfig 16 in Tangentialschlitzen gehalten werden. Der Kugelkäfig 16 stützt sich mit einem zylinderförmigen Kragen 17 auf dem Führungsglied 8 ab.
F i g. 2 des Gelenkes zeigt, daß sich durch die besondere Ausbildung der Käfigsteuerung große Winkel bis zu 50' erzielen lassen. Das mit der Ringverzahnung 7 versehene Führungsglied 8 sorgt im Zusammenwirken mit der Ringverzahnung 6 der Befestigungsschraube 5 dafür, daß der Abstand zwischen dem Gelenkmittelpunkt 18 und dem Schwenkpunkt des Führungsgliedes 19 nicht verändert wird, da die Mtitelpunkte 18 bzw. 19 zugleich. die Mittelpunkte der Teilkreise der Ringverzahnung 6 und 7 darstellen. Wie aus F i g. 2 ebenfalls zu- ers * ehen ist, schwenkt das Führungsglied 8 aus dem Kragen 17 des Kugelkäfigs heraus, so daß nur noch am Punkt 22 eine Berührung des Führungsgliedes 8 mit dem Kragen 17 des Kugel.: käfigs 16 vorhanden ist. Zum einwandfreien Einstellen des Kugelkäfigs 16 auch bei großer Abwinkelung ist die einseitige Führung am Punkt 22 völlig ausreichend.
Die sehr einfach und leicht herzustellende Ausführung der Führungselemente zusammen mit der Herstellungsmöglichkeit der geraden Kugellaufrillen 4 und 14 sowohl am Innenkörper 2 als auch- am Außenkörper 13 durch Räumen lassen die Herstellungskosten stark vermindern.
. In F i g. 2 ist eine Längseinstellung des Führungsgliedes 8 durch die Schraube 20 dargestellt, deren Kopf mit einer kugelförmigen Vertiefung 21 zur Aufnahme des kugelförmigen Endes 9 des Führungsgliedes ausgebildet ist. Durch diese leichte Einstellungsmöglichkeit werden die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit verringert, die Montage erleichtert und die Möglichkeit gegeben, bei Abnutzung die Gelenke nachzustellen.

Claims

Patentansprüche: 1. Homokinetisches Universalgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die in einem zwischen dem kugelförmigen Innenkörper und dem zylindrischen, auf einer Seite als Hohlkugel ausgebildeten Außenkörper in einem Käfig gehalten und in Längsrillen geführt werden, wobei Innen- und Außenkörper um den Gelenkmittelpunkt schwenken können, mit einem Stützglied mit kugeligem Ende, welches in einer halbkugelig ausgebildeten Vertiefung an der Stirnseite des einen Kupplungsteiles abgestützt ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Zentrierung mit Ringverzahnung (6, 7) vorgesehen ist und daß diese Ringverzahnung einerseits an einem Kupplungsteil (1), wie an sich bekannt, stirnseitig und andererseits an dem pilzförmig ausgebildeten Stützglied (8) angebracht ist.
2. Homokinetisches Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pilzförmige Stätzglied (8) in dem mit der Ringverzahnung versehenen Ende sphärisch ausgebildet ist und verschiebbar in einer zylindrischen Verlängerung (17) des Kugelkäfigs (16) gelagert ist, so daß der Kugelkäfig zumindest nach einer Seite durch die sphärischen Flächen des pilzförmigen Stützgliedes geführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 589 243, 930 056, 019 131; USA.-Patentschriften Nr. 2 352 776, 2 427 237.