DE576908C - Universalgelenk fuer grosse Winkelverstellungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Universalgelenk für große Winkelverstellungen, beispielsweise für den Vorderradantrieb von Kraftwagen, mit zwei Gliedern, die ineinandergreifende Zähne und die Zahnlücken überbrückende Verstärkungen aufweisen, und mit die Kraft von einem Zahn auf den anderen übertragenden, relativ zu den Gliedern beweglichen Körpern in nichtkonzentrischen Nuten, die in be-

jo nachbarten Flächen zusammenarbeitender Zähne ausgearbeitet und im Winkel zueinander angeordnet sind. Die Erfindung besteht darin, daß jede der Nuten nach einer zusammengesetzten Kurve ausgebildet ist, deren Krümmungshalbmesser nach den offenen Enden der Nuten zu kleiner werden.

Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen darin, daß auf Grund der Kurvenform der Nuten der Schnittwinkel zwischen den Kurven sein Minimum dann aufweist, wenn die Gelenkglieder sich in gestreckter Lage befinden, das Maximum, wenn die Winkelverstellung ihr Maximum erreicht hat. Hierdurch wird der Widerstand des Gelenkes und die Abnutzung der beweglichen Körper (Kugeln) sowie auch der zusammenarbeitenden Teile, im Falle die Gelenkglieder vollständig oder nahezu in Verlängerung zueinander liegen, wie das zu 90 °/₀ der Betriebs-

zeit in Frage kommt, so gering wie möglich gehalten, während bei Vergrößerung der Winkelver stellung der Schnittwinkel· der Rinnenachsen sich gleichfalls vergrößern wird, um dabei den bei den größeren Winkelverstellungen in Frage kommenden Erfordernissen zu genügen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematiscli dargestellt, und zwar zeigen

Fig. ι einen teilweisen Längsschnitt durch ein Universalgelenk gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Gelenk gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eines der Gelenkglieder, in welchem die Stellung des Fräsers für die Herstellung der Zähne in strichpunktierten Linien angedeutet ist,

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eines der Gelenkglieder, an welchem die Arbeit des Fräsers zur Herstellung der Nuten oder Rinnen beschrieben werden soll,

Fig. 5 einen der Zähne in Ansicht und im Schnitt,

Fig. 6, 7 und 8 graphische Darstellungen der Beziehungen der zusammenarbeitenden Nuten oder Rinnen in den beiden äußersten und der Mittelstellung der Winkelverstellung der Gelenkglieder.

In dein dargestellten Ausführungsbeispiel trägt das Antriebsglied α des Gelenkes drei Fortsätze oder Zähne α¹, deren radial gerichtete Flächen mit entsprechenden Flächen an Fortsätzen oder Zähnen b¹ des getriebenen Gliedes b zusammenzuwirken bestimmt sind. Die Glieder α und b sind mit Wellenzapfen σ² und b^a als in einem Stück bestehend dargestellt. Sie zentrieren sich an einem kugelförmigen mittleren Lagerkörper d.

In den benachbarten Flächen 'eines jeden Fortsatzes oder Zahnes α¹, b¹ der beiden Glieder α und b ist je eine Nut c ausgebildet. Die beiden Nuten zweier benachbarter Flächen der zusammenwirkenden Teile oder Zähne der Gelenkglieder sind derart geformt, daß ihre Längsachsen, unabhängig davon, ob sie gestreckt (gerade) oder kurvenförmig sind, nicht konzentrisch zueinander, sondern so angeordnet sind, daß sie einander in jeder Winkelverstellung des Gelenkes schneiden, und zwar in einer Ebene, welche den Verstellungswinkel der beiden Glieder halbiert, wie näher hiernach beschrieben werden soll. Die Kraft wird nun nicht durch einfachen Kontakt der benachbarten Flächen der zusammenwirkenden Teile oder Zähne der beiden Glieder übertragen, sondern durch einen zwischengeschalteten und relativ beweglichen Körper, welcher in der Zeichnung als Kugel f dargestellt ist. Die beiden Gelenkglieder werden durch kugelförmige Schellen g und g¹ in ihrer Betriebslage gehalten.

Die Erfindung beschäftigt sich in erster Linie mit der Ausgestaltung der benachbarten Flächen der zusammenarbeitenden Fortsätze oder Zähne der beiden Gelenkglieder, dergestalt, daß der notwendige Abstand zur gegenseitigen Winkelverstellung der beiden Glieder über einen verhältnismäßig großen Winkel, wie z. B. 30 oder 40⁰, gewährleistet ist, und weiterhin soll die Schwächung des Zahnfußquerschnittes jedes Zahnes, die mit der Bildung der Zwischenräume (Zahnlücken) verbunden ist, geeignet ausgeglichen werden. Um die Herstellung der Zähne besser verständlich zu machen, soll vorerst beschrieben werden, wie die Form der benachbart liegenden Zahnflächen erhalten wird. Selbstverständlich werden durch geeignete Mittel vorerst die drei Zähne, des Gliedes gebildet, und zwar derart, daß sie in gleichem Abstand voneinander stehen und durch gleiche Zwischenräume voneinander getrennt sind. Wenn ein so ausgebildeter Körper hergestellt ist, wird er in eine Fräsmaschine eingespannt und ein Kegelfräser k, wie er in Fig- 3 in strichpunktierten Linien angedeutet ist, zwischen die ebenen benachbarten Flächen zweier aufeinanderfolgender Zähne eingeführt, und zwar in einer Art, daß seine äußere oder Rückenfläche k¹ nächst seinem Fräserzapfen k² sich innerhalb der Außenfläche des Gelenkgliedes bewegt, und zwar in einem wesentliehen Abstand von dieser, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Nun wird das Gelenkglied um seine Achse α³ geschwenkt, derart, daß der Fräser in die Seitenflächen der Zähne einschneidet. Gleichfalls findet eine Schwenkung um eine Achse statt, die durch den Punkt α⁴ (Fig. 4) hindurchgeht und senkrecht zur Achse α³ liegt, so daß die benachbarten Flächen der Zähne in axialer Richtung in bezug auf das Gelenkglied ausgeschnitten werden. Selbstverständlich kann man entweder derart vorgehen, daß das Glied entweder in einer oder in beiden Richtungen geschwenkt werden kann, während der Fräser sich um eine feststehende Achse bewegt, oder man ordnet den Fräser selbst in bezug auf das Gelenkglied in beiden Richtungen beweglich an, um das Material der benachbarten - beiden Zahnflächen auszuschneiden.

Es zeigt sich also, daß dieser Fräsvorgang ein teilweises Fortschneiden oder Schwächen des Fußes jedes Zahnes mit sich bringt, wie in gestrichelten Linien α⁵ in Fig. 5 dargestellt ist, daß aber gleichzeitig eine Verstärkung, die durch a^s in der gleichen Figur dargestellt ist, stehenbleibt. Diese Verstärkung läuft vom Körper des Gelenkgliedes bis zur Kopflinie des Zahnes spitz zu. Sie bildet eine wesentliche Verstärkung für den Zahn, die genügt, um die Schwächung des Querschnittes des Zahnfußes auszugleichen. Die Verstärkung überlappt oder erstreckt sich seitlich über den Zwischenraum zwischen den Zahnfüßen zweier angrenzender Zähne. Ersichtlich kann die Verstärkung auch durch Anschweißen eines Verstärkungsstückes an die- go ser ersten Verstärkung vergrößert werden, die radial außen an den Kontaktflächen der Zähne vorgesehen wird und mit jedem Zahn in einem Stück besteht, unabhängig davon, ob der Zahn durch Fräsen oder durch Schweißen hergestellt ist. Nachdem die benachbarten Flächen der Zähne in der beschriebenen Weise ausgebildet sind, werden die Rinnen c mittels eines Kugelfräsers oder eines anderen. Werkzeuges, wie in Fig. 4 dargestellt, eingeschnitten.

Zu beachten ist, daß der Zahnkopf α⁷ jedes Zahnes etwas weggeschnitten ist, wie bei α⁸ in Fig. ι und 4 dargestellt, um das Eintreten eines Zahnes in den zugehörigen Zwischenraum zwischen zwei Zähnen des Gegengliedes zu ermöglichen, ohne durch die Verstärkung

behindert zu sein. -

Gemäß der Erfindung wird nun jede Rinne c so ausgebildet, daß sie oder besser ihre Längsachse nach einer zusammengesetzten Kurve verläuft, wie in Fig. 4 durch c¹ angedeutet. Diese Kurve ist von verschiedenen Mittelpunkten mit verschiedenen Radien geschlagen. So hat der erste in Fig. 4 rechts liegende Teil der Kurve einen kurzen Radius c², während der links liegende Teil der Kurve mit einem großen Radius c³ entstanden ist.

Liegen nun die Längsachsen der beiden uelenkglieder in einer Geraden oder in Verlängerung zueinander, so werden sich die

Längsachsen der Rinnen beim Betrieb des Gelenkes unter ihrem kleinsten Winkel schneiden (Fig. 7). Hat aber der Verstellungswinkel sein Maximum erreicht, z. B. 40⁰, so werden die Stellungen der beiden Längsachsen der Rinnen zueinander etwa den in Fig. 6 und 8 dargestellten entsprechen. Fig. 6 zeigt die gegenseitigen Beziehungen der Achsen auf der einen Seite des Gelenkes und Fig. 8 die auf der anderen Seite, und zwar beide in der Ebene betrachtet, in welcher die Winkelverstellung vor sich ging. Aus den Fig. 6, 7 und 8 ist ersichtlich, daß auf Grund der Kurvenforni der Nuten oder Rinnen der Schnittwinkel zwischen den Rinnen sein Maximum dann aufweist, wenn die Gelenkglieder in gestreckter Lage sich befinden, und das Maximum, wenn die Winkelstellung ihr Maximum erreicht hat. Unter diesen Umständen wird, wie bereits ausgeführt, der Reibungswiderstand des Gelenkes und die Abnutzung der Kugeln und der zusammenarbeitenden Teile sehr gering, im Falle die Gelenkglieder vollständig oder nahezu in Veriängerung zueinander liegen, wie dies zu etwa 90 °/₀ der Betriebszeit in Frage kommt, und da bei Vergrößerung der Winkelverstellung der Schnittwinkel der Rinnenachsen sich gleichfalls vergrößern wird, um damit den bei der größeren Winkelverstellung in Frage kommenden Erfordernissen zu genügen.

Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Manche Abänderung ist vielmehr denkbar, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Universalgelenk für große Winkelverstellungen, beispielsweise für den Vorderradantrieb von Kraftwagen, mit zwei Gliedern, die ineinandergreifende Zähne und die Zahnlücken überbrückende Verstärkungen aufweisen, und mit die Kraft von einem Zahn auf den anderen übertragenden, relativ zu den Gliedern bewegliehen Körpern in nichtkonzentrischen Nuten, die in benachbarten Flächen zusammenarbeitender Zähne ausgearbeitet und im Winkel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten nach einer zusammengesetzten Kurve ausgebildet ist, deren Krümmungshalbmesser nach den offenen Enden der Nuten zu kleiner werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen