DE537340C

DE537340C - Flexible universal joint coupling, especially for the cardan shafts of motor vehicles

Info

Publication number: DE537340C
Application number: DE1930537340D
Authority: DE
Original assignee: Kirchbach & Co
Current assignee: Kirchbach & Co
Priority date: 1930-11-11
Filing date: 1930-11-11
Publication date: 1932-03-14

Description

Die Kraftübertragung vom Motor auf die Hinterräder erfolgte bei Kraftfahrzeugen früher allgemein durch sogenannte Kreuzgelenkkupplungen (Kardangelenke). Diese Kupplungen werden schon seit einer Reihe" von Jahren vielfach durch sogenannte Gelenkscheibenkupplungen ersetzt, bei denen die miteinander zu verbindenden Wellen durch Vermittlung von Armsternen oder Gabelköpfen an versetzt zueinander Hegenden Stellen an eine Scheibe aus durch Gewebeeinlagen verstärktem Gummi o. dgl. angeschlossen werden. Diese Gelenkscheiben werden neuerdings immer mehr durch Kupplungen ersetzt, bei denen die Armsterne oder Gabellcöpfe der beiden Wellen durch Laschen miteinander verbunden werden, die in quer zur Wellenachse liegenden Ebenen liegen und durch von einem Drahtseilring umschlungeneThe power transmission from the engine to the rear wheels took place in motor vehicles previously generally through so-called universal joint couplings (cardan joints). These couplings have been used for a number of " Replaced over the years by so-called flexible disk clutches, where the Shafts to be connected to one another by means of arm stars or fork heads at staggered points on a disk made of fabric inlays Reinforced rubber or the like. Be connected. These flexible disks have recently been used more and more by clutches replaced, in which the arm stars or fork heads of the two shafts by lugs are connected to each other, which lie in planes lying transversely to the shaft axis and by wrapped in a wire rope ring

so Gummikörper gebildet werden, in die Augen für die Aufnahme der Anschlußbolzen der Armsterne oder Gabelköpfe eingebettet sind. Man hat solche Verbindungslaschen, die auf die bei Gelenkkupplungen auftretenden besonderen Beanspruchungen zugeschnitten sind und deshalb bei verhältnishmäßig geringer Raumbeanspruchung und kleinem Gewicht sehr hohe Kräfte übertragen können, auch bereits in eine gemeinsame Gummi-Scheibe eingebettet und solche Scheiben in der Art der gewöhnlichen nachgiebigen Gelenkscheiben benutzt.so rubber bodies are formed in the eyes for receiving the connecting bolts of the Arm stars or clevises are embedded. You have such connecting straps that open the special stresses occurring with articulated couplings are tailored and therefore relatively lower Space requirements and low weight can transfer very high forces, even in a common rubber washer embedded and such disks in the manner of the ordinary flexible joint disks used.

Diese Gelenkverbindungen haben sich sehr gut bewährt; sie lassen aber im allgemeinen nur kleine Winkelausschläge der gekuppelten Wellen, etwa bis zu 5⁰, nach der einen oder anderen Seite der Wellenachse zu, da bei größeren Ausschlägen die Seile der Verbindungslaschen sehr ungünstig abgebogen und infolgedessen schnell zerstört werden. Es werden aber in vielen Fällen, insbesondere dann, wenn die Kardanwelle sehr kurz ist, größere Winkelausschläge verlangt. Besonders bei den neuerdings in Aufnahme kommenden Vorderradantrieben, wo das Ausgleichgetriebe zwischen den Vorderrädern sitzt und die Verbindungswellen vom Getriebe zu den Rädern beim Federn mit auf und ab schwingen müssen, ist wegen der geringen Länge der Wellen mit sehr großen Winkelausschlägen zu rechnen.These joint connections have proven themselves very well; but they generally only allow small angular deflections of the coupled shafts, about up to ⁵⁰ , to one side or the other of the shaft axis, since with larger deflections the ropes of the connecting straps are bent very unfavorably and consequently quickly destroyed. In many cases, however, especially when the cardan shaft is very short, larger angular deflections are required. Particularly in the case of the front-wheel drives that have recently been introduced, where the differential is located between the front wheels and the connecting shafts from the gearbox to the wheels have to swing up and down when springs are in place, very large angular deflections are to be expected due to the short length of the shafts.

Um diesen Verhältnissen Rechnung zu tragen, sieht die Erfindung die Vereinigung des Scheiben- oder Laschengelenkes mit dem altbekannten Kreuzgelenk vor, und zwar in der Weise, daß der die Gelenkzapfen der auf den Wellenenden sitzenden Gabelköpfe aufnehmende Teil aus einem vorzugsweise in einer quer zur Achse liegenden Ebene unterteilten nachgiebigen Ringkörper besteht.In order to take these relationships into account, the invention sees the association of the disc or plate joint with the well-known universal joint, namely in the way that the pivot pin of the fork heads sitting on the shaft ends receiving part from a preferably subdivided in a plane lying transversely to the axis resilient ring body consists.

Zu bemerken ist noch, daß es bekannt ist, die einander gegenüberliegenden Enden zweier Wellen mit Hilfe eines nachgiebigen Ringkörpers zu verbinden, der durch einen im Querschnitt U-förmigen Gummiring gebildet wird. Die Wellenenden sind aber bei diesem Gelenk mit den Flanschen des Gummiringes unmittelbar durch die Anschlußbolzen ver-It should also be noted that it is known the opposite ends to connect two shafts with the help of a resilient ring body, which is through an im Cross-section U-shaped rubber ring is formed. The shaft ends are on this one Connect the joint to the flanges of the rubber ring directly through the connecting bolts.

bunden, also nicht wie im vorliegenden Falle durch Vermittlung der von der alten Kreuzgelenkkupplung her übernommenen Gelenke. In der Zeichnung, die die Erfindung beispielsweise in einer Ausführungsform veranschaulicht, stellttied, so not as in the present case through the mediation of the old universal joint coupling inherited joints. In the drawing, which illustrates the invention, for example in one embodiment, represents

Fig. ι einen Axialschnitt durch die neue Kupplung dar, und zwar ist der Schnitt durch die obere Hälfte um 90° gegen den durch die untere Hälfte versetzt.Fig. Ι an axial section through the new coupling, namely the section is through the upper half offset by 90 ° against that through the lower half.

Fig. 2 ist ein Schnitt quer zur Achse in der Ebene nach Linie 11-11 der Fig. 1.FIG. 2 is a section transverse to the axis in the plane along line 11-11 of FIG. 1.

Fig. 3 stellt die beiden Gabelköpfe des Kreuzgelenkteils schaubildlich dar.Fig. 3 shows the two fork heads of the universal joint part diagrammatically.

Fig. 4 veranschaulicht die Verbindung der die Gelenkzapfen der Gabelköpfe aufnehmenden Kappen mit den nachgiebigen Ringen gleichfalls in schaubildlicher Darstellung.
Fig. S und 6 stellen weitere Ausführungsformen dar.Fig. 4 illustrates the connection of the caps receiving the pivot pins of the fork heads with the flexible rings, likewise in a diagrammatic representation.
Figs. 5 and 6 illustrate further embodiments.

Auf den miteinander zu verbindenden Wellen 1,2 sind die Gabelköpfe i^a, 2° aufgekeilt. Diese haben die bei den alten Kreuzgelenkkupplungen übliche Form. Sie greifen mit ihren Gelenkzapf en 3 in die Bohrungen von Kappen 4 ein, die mit Hilfe von Schraubbolzen 5 zwischen zwei nachgiebigen Ringen 6, 7 befestigt sind. Die Stirnflächen der Kappen 4 sind eben ausgebildet, so daß sie sich den Innenflächen der Ringe 6 und 7 anpassen. Die Abmessungen sowie der Abstand der Anschlußbolzen 5 werden zweckmäßig so g6wählt, daß die Bolzen in die Augen der üblichen Gelenkscheiben bzw. Verbindungslaschen passen. Die Köpfe und Muttern der Bolzen 5 setzen sich auf Verstärkungsbleche 8 auf, die, wie Fig. 1 erkennen läßt, die Ringe 6 und 7 auch vom Umfange her umfassen.The fork heads i ^a , 2 ° are keyed onto the shafts 1, 2 to be connected. These have the shape usual with the old universal joint couplings. They engage with their pivot pins 3 in the bores of caps 4, which are fastened between two flexible rings 6, 7 with the aid of screw bolts 5. The end faces of the caps 4 are flat so that they adapt to the inner surfaces of the rings 6 and 7. The dimensions and the spacing of the connecting bolts 5 are expediently chosen so that the bolts fit into the eyes of the usual joint disks or connecting straps. The heads and nuts of the bolts 5 sit on reinforcement plates 8 which, as shown in FIG. 1, also encompass the rings 6 and 7 in terms of their circumference.

Die Ringe 6, 7, von denen übrigens nicht unbedingt zwei vorhanden zu sein brauchen, können, wie bereits erwähnt, entweder nach Art der bekannten nachgiebigen Gelenkscheiben aus durch Gewebeeinlagen verstärktem Gummi hergestellt sein oder aber auch aus Gummischeiben bestehen, in die Verbindungslaschen eingebettet sind, die in der oben angedeuteten Art ausgebildet sind. Die Bolzen 5 werden dann durch die Augen der:The rings 6, 7, of which two need not necessarily be present, by the way, can, as already mentioned, either in the manner of the known flexible joint disks be made of rubber reinforced by fabric inserts or consist of rubber washers into the connecting straps are embedded, which are formed in the type indicated above. The bolts 5 are then through the eyes of:

Verbindungslaschen geführt. Übrigens können die nachgiebigen Ringe 6, 7 auch durch entsprechende Gruppen von Verbindungslaschen der erwähnten Art ersetzt werden, wie sie bei Gelenkkupplungen gleichfalls üblich sind.Connecting straps led. By the way, the flexible rings 6, 7 can also go through Corresponding groups of connecting straps of the type mentioned are replaced, as they are also used in articulated couplings are common.

Erwähnt sei noch, daß bei der altbekannten Kreuzgelenkkupplung der die Lager für die Gelenkzapfen der Gabelköpfe enthaltende Teil nicht nur die Aufgabe der Kraftübertragung, sondern gleichzeitig auch die der Zentrierung der Wellenenden hatte. Eine solche Zentrierung vermag aber der nachgiebige Ringkörper 6, 7 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht zu bewirken. Die Aufgabe der Zentrierung des Gelenkes wird nun in einfacher Weise dadurch gelöst, daß einer der Gabelköpfe, im vorliegenden Falle der mit i^a bezeichnete rechte, auf dem inneren Ende mit einem Fortsatz 9 versehen ist, der außen eine Kugelfläche aufweist, die in eine an dem inneren Ende des anderen Gabelkopfes 2° vorgesehene, zweckmäßig zylindrisch ausgebildete Sitzfläche 10 faßt. Der Mittelpunkt der Kugelfläche muß natürlich in der Wellenachse und gleichzeitig in den durch diese gehenden Achsen der Gelenkzapfen 3 liegen. Da die Kappen 4 symmetrisch ausgebildet und angeordnet sind, ergibt sich beim Einbau ohne weiteres die richtige· Lage des Gabelstückes 2^fl zu der Kugelfläche des Zentrierungsansatzes 9; das ist auch unbedingt . erforderlich, da bei größeren Winkelausschlägen und unrichtiger Lage des Kugelmittelpunktes ganz erhebliche Zerrbeanspruchungen in den Gelenken auftreten können.It should also be mentioned that in the well-known universal joint coupling, the part containing the bearings for the pivot pins of the fork heads not only had the task of transmitting power, but at the same time also centering the shaft ends. Such a centering, however, is not able to bring about the resilient ring body 6, 7 according to the present invention. The object of centering the joint is now achieved in a simple manner in that one of the fork heads, in the present case the right one designated by i ^a , is provided on the inner end with an extension 9 which has a spherical surface on the outside that extends into an the inner end of the other fork head 2 ° provided, expediently cylindrical seat surface 10 summarizes. The center of the spherical surface must of course lie in the shaft axis and at the same time in the axes of the pivot pin 3 passing through this. Since the caps 4 are designed and arranged symmetrically, the correct position of the fork piece 2 ^fl relative to the spherical surface of the centering projection 9 is readily obtained during installation; that is also essential. required, since with larger angular deflections and incorrect position of the center of the sphere, considerable strain can occur in the joints.

Bei der Ausführung nach Fig. 5, die die Kupplung in Richtung der Achse gesehen darstellt, ist der nachgiebige Ringkörper, der hier mit 12 bezeichnet ist, reifenförmig ausgebildet, und die die Gelenkzapfen auf- go nehmenden Kappen 4 sind mit Hilfe der Bolzen S von innen an dem Reifen. 12 befestigt. Der letztere besteht zweckmäßig aus einer vulkanisierten Bandwicklung. Diese Ausführung bietet gegenüber der Verwendung von zusammen vulkanisierten Geweberingscheiben den Vorteil, daß es durch Benutzung eines Bandes mit besonders ausgeprägter Kette möglich ist, die fast ausschließlich in der Umfangsrichtung auftretenden, durch die Kupplung übertragenen Kräfte wirksam aufzunehmen. In the embodiment according to FIG. 5, the coupling seen in the direction of the axis represents, the resilient ring body, which is designated here with 12, is tire-shaped, and the caps 4 receiving the pivot pins are on the inside of the tire with the aid of the bolts S. 12 attached. The latter expediently consists of a vulcanized tape winding. This execution offers over the use of fabric washers vulcanized together the advantage that it is achieved by using a belt with a particularly pronounced chain is possible, which occurs almost exclusively in the circumferential direction, by the Effective absorption of the forces transmitted by the clutch.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind die Kappen 4 der beiden Gabelköpfe i^a, 2" durch Laschen 11 miteinander verbunden, die durch Bolzen 5 an die Kappen angeschlossen sind. Als Verbindungslaschen finden zweckmäßig die eingangs erwähnten Laschen Verwendung, wie sie bei Gelenkkupplungen zur Verbindung der Anschlußbolzen der Gelenkklauen bekannt sind. Derartige Laschen bestehen aus einem ringförmig gewickelten Stahldrahtseil, das in Gummi eingebettet ist und auf den Enden die zur Aufnahme der Anschlußbolzen dienenden Buchsen einschließt. In the embodiment according to FIG. 6, the caps 4 of the two fork heads ^{1 a} , 2 ″ are connected to one another by tabs 11 which are connected to the caps by bolts 5. The tabs mentioned at the beginning are expediently used as connecting tabs, as they are used in articulated couplings Such brackets consist of a ring-shaped wound steel wire cable which is embedded in rubber and encloses the sockets which are used to receive the connecting bolts at the ends.

Zu vermerken ist noch, daß die bisher bekannten Kardangelenke insofern einen theoretischen Fehler aufweisen, als die Winkelgeschwindigkeiten infolge der relativ starren Anordnung in den beiden äußeren Winkelstellungen des Gelenkes erheblich verschiedenIt should also be noted that the universal joints known so far are theoretical Have errors than the angular velocities due to the relatively rigid arrangement in the two outer angular positions of the joint considerably different

sind. Dieser Übelstand kommt bei dem neuen, der Erfindung gemäß ausgebildeten Gelenk in Fortfall, da hier die starre Verbindungsstrecke von den Gabelzapfen des einen Gelenkes zu denen des anderen wegfällt und durch eine elastische Strecke ersetzt ist. Es kommt damit auch die durch den Eingriff von Metall auf Metall bedmgte harte Arbeitsweise in Wegfall. Natürlich weist das neueare. This disadvantage occurs with the new joint designed according to the invention in omission, because here the rigid connection path from the fork pin of one joint to those of the other disappears and is replaced by an elastic stretch. It with it comes the hard working method required by the interference of metal on metal in omission. Of course, the new one points

ίο Gelenk auch alle durch die Elastizität der Verbindung bedingten Vorteile der üblichen Gelenkscheiben- und elastischen Laschenkupplungen auf.ίο also all due to the elasticity of the joint Connection-related advantages of the usual flexible disk and elastic plate couplings on.

Die Bohrungen der Kappen 4 werdenThe holes of the caps 4 are

iS außen zweckmäßig geschlossen, so daß ein Raum zur Unterbringung von Schmiermitteln entsteht. Diese Fettkammern können mit Schmier nipp ein ausgerüstet sein, so daß man das Fett mit· Hilfe einer Fettpresse in einfachster Weise in die Schmierkammern drücken kann.iS expediently closed on the outside, so that a Space to accommodate lubricants is created. These fat chambers can with Lubricant nipple be equipped so that you can remove the fat with the help of a grease gun in the simplest possible way Way into the lubrication chambers.

Claims

Patent claims:

ι. Flexible universal joint coupling, in particular for the cardan shafts of motor vehicles, characterized in that the ^{part receiving the pivot pins (3) of the fork heads (i a} , 2 ") of the shaft ends to be connected consists of a flexible annular body (6, 7).

2. Universal joint coupling according to claim i, characterized in that the Bearing caps (4), which are used to accommodate the pivot pin (3), each with two for attaching the flexible ring body serving holes for the bolts (5) are provided and that the distance between the holes corresponds to that of the bushing holes of the joint disks or connecting straps of the usual design.

3. Universal joint coupling according to claim i, characterized in that the resilient ring body consists of a unitary tire (12) on which the pivot pin (3) receiving ⁴ S caps (4) are attached from the inside.

4. Universal joint coupling according to claim i, characterized in that the Ring body is composed of several tabs (11) with their ends are connected to the caps (4) receiving the pivot pins (3).

1 sheet of drawings