DE1170720B

DE1170720B - Homokinetisches Universalgelenk

Info

Publication number: DE1170720B
Application number: DER28208A
Authority: DE
Inventors: Willi Zeidler
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1960-06-25
Filing date: 1960-06-25
Publication date: 1964-05-21
Also published as: GB987572A

Description

Homokinetisches Universalgelenk Die Erfindung bezieht sich auf ein homokinetisches Universalgelenk mit einem inneren Kugelkopf und einem äußeren Hohlkugelkopf, die beide mit bogenförmig verlaufenden Rillen für die das Drehmoment zwischen An- und Abtriebsseite übertragenden Kugeln versehen sind, wobei die Laufrillen im äußeren Hohlkugelkopf in besondere Einsatzsteine eingearbeitet sind.
Bei den bekannten Gelenken dieser Gattung werden die Kugeln durch einen Käfig gehalten, dessen Innenfläche mit dem Kugelkopf und dessen Außenfläche mit der Innenfläche des Hohlkugelkopfes in Berührung kommt. Bei dieser Anordnung ist die Anwendung des vorerwähnten Käfigs zwingend, weil die Kugeln, um den gewünschten Gleichlauf des Gelenkes zu erzielen, in die Richtung der Winkelhalbierenden zwischen An- und Abtriebsachse hineingesteuert werden müssen. Für dieses Einsteuern sind in der Regel besondere und zusätzliche Einrichtungen erforderlich, die den an sich schon recht verwickelten Aufbau des Gelenkes noch weiter komplizieren.
Ferner ist bereits ein homokinetisches Wellengelenk mit Übertragungskugeln bekanntgeworden, bei dem die Laufrinnen nicht direkt im äußeren Gelenkteil bzw. in der Gelenkhülse, sondern in Einsatzsteinen eingearbeitet sind, die ihrerseits in die Hülse eingeschoben und in dieser befestigt sind.
Durch das Befestigen der Einsatzsteine in der Hülse ist ein gegenseitiges Verspannen der Steine zum Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten nicht möglich, so daß die Einsatzsteine ebenso wie ihre Führungen mit großer Genauigkeit gefertigt werden müssen. Damit hebt sich dieses bekannte Gelenk von anderen Gelenken der gleichen Gattung, die ebenfalls einer Präzisionsfertigung bedürfen, in keiner Weise vorteilhaft ab.
Zwar ist noch eine Gelenkverbindung mit einer Wellennabe bekanntgeworden, deren in Achsrichtung angeordnete Laufrillen mit den entsprechend ausgebildeten Laufrillen im äußeren Hohlkugelkopf Laufkanäle für die das Drehmoment zwischen An- und Abtriebsseite übertragenden Kugeln bilden, wobei zwischen den einzelnen Laufrillen der Wellennabe radiale Schlitze vorgesehen sind, durch die die Wellennabe als ein. die Ungenauigkeiten bei der Fertigung der Laufrillen ausgleichendes Spreizelement wirksam ist. Dadurch, daß die Schlitze in der Wellennabe aber eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich machen, die möglicherweise kostspieliger ist als eine präzise Fertigung der Laufrillen, zeichnet sich auch dieses Gelenk nicht durch besondere Vorzüge vor den anderen bekannten Gelenken aus. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines homokinetischen Universalgelenkes, in dem Fertigungsungenauigkeiten der einzelnen Kupplungsteile ausgeglichen werden können und das gleichwohl billig hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die die Laufrillen enthaltenden Einsatzsteine als keilförmig gestaltete Segmente sich zu einem Kreisring ergänzen und nach Art eines Spreizringes zusammenwirken, der als Ganzes in einer entsprechenden Bohrung des Gelenkgehäuses unter Formschluß und/oder Kraftschluß. fixiert ist.
Der durch : die einzelnen Segmente gebildete Spreizring kann durch eine überwurfmutter gespannt und damit Fertigungsungenauigkeiten des Kugelkopfes, des Gehäusekörpers; der Segmente und Kugeln weitgehend ausgeglichen werden.
Ferner braucht durch die Aufteilung der Kugellaufschale in einzelne Segmente nicht das ganze Gehäuse einschließlich Achszapfen, sondern nur das einzelne Segmentstück gehärtet zu werden. Dadurch kann das eigentliche Gehäuse mit Achszapfen aus einem entsprechend zähen Stahl, die Segmentstücke jedoch aus einem hochwertigen Stahl gefertigt werden, der eine sehr hohe spezifische Flächenbelastung zuläßt und der für die Herstellung von Kugellaufrillen besonders geeignet ist. Weiter ist es vorteilhaft, daß das einzelne Segmentstück in seinem mittleren Bereich etwas schwächer gehalten ist, um sich der Form des Gehäuses federnd anpassen zu können.
Schließlich besteht mit der Aufteilung der Kugellaufbahn in einzelne Segmentstücke die Möglichkeit zu einer spanlosen Verformung dieser Segmente, vorzugsweise im Fließpreßverfahren. Da außerdem alle Segmente die gleiche Form aufweisen, ist damit die Voraussetzung für eine rationelle Massenfertigung gegeben.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt des neuen Gelenks im ungebeugten Zustand, F i g. 2 ein Detail aus F i g. 1 in perspektivischer Darstellung, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie A-B in F i g. 1, F i g. 4 eine Abwicklung, aus der u. a. der aus Segmenten bestehende Aufbau des Hohlkugelkopfes und die Kreuzungspunkte der Kugellaufrillen erkennbar sind und F i g. 5 eine abgewandelte Ausführung mit der Anwendung des Erfindungsgedankens auf homokinetische Universalgelenke mit Käfig.
In F i g. 1 ist an dem innenliegenden Kugelkopf 1 der Antriebszapfen 2 des Gelenks angeordnet. Der außenliegende Teil des Gelenks mit dem Abtriebszapfen 3 besteht aus einem Gehäusekörper 4, in dem eine Anzahl von etwa dreieckförmigen, zylindrisch gekrümmten Segmenten 5 zu erkennen ist. Diese Segmente wirken keilartig zusammen und bilden auf diese Weise einen Spreizring, der im gezeichneten Falle durch die überwurfmutter 6 vorgespannt wird.
Zur Kraftübertragung zwischen den Teilen 1 und 4/5 dienen in an sich bekannter Weise beispielsweise sechs Kugeln 7, denen Laufrillen 8 im Kugelkopf und Laufrillen 9 (F i g. 1) im Hohlkugelkopf, d. h. den Segmenten 5 zugeordnet sind. Die Tiefe der Laufrillen entspricht jeweils etwa dem halben Kugeldurchmesser. Die Laufrillen selbst kreuzen einander, so daß sich an den einzelnen Kreuzungspunkten 10 (vergl. insbesondere F i g. 4) aus den Halbrillen im Kugelkopf und im Hohlkugelkopf jeweils Kammern zusammensetzen, die die betreffende Kugel aufnehmen können und deren Wände die Führung der betreffenden Kugel bewirken.
Die Kreuzungspunkte befinden sich immer in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen An- und Abtriebsseite des Gelenks, so daß schon allein infolge der sich kreuzenden Rillen, d. h. ohne zusätzliche Führungsmittel, ein absoluter und völlig zwangläufiger Gleichlauf der Gelenkteile erzielt wird.
Die Kugellaufrillen in beiden Kugelköpfen sind nach den Stirnseiten hin offen, so daß sie sehr rationell, z. B. durch Scheibenfräser und Schleifscheiben bearbeitet werden können.
Aus den F i g. 2 und 4 ist ersichtlich, daß die Laufrillen im Hohlkugelkopf jeweils von zwei Rillenhälften 9a und 9b an den beiden keilförmigen inneren Kanten der Segmente 5 gebildet werden.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Beispiel beschränkt. So könnte beispielsweise der aus Segmenten zusammengesetzte und als Spreizring wirkende Hohlkugelkopf gleichzeitig auch als überlastsicherung für das Gelenk nutzbar gemacht werden, indem er durch geeignete Spannmittel, z. B. federbelastete Verschraubungen, derart mit dem Außengehäuse des Gelenks verspannt wird, daß er im Gehäuse durchrutscht, sobald das dem Gelenk zugemessene maximale Drehmoment überschritten wird.
In gewissen Fällen kann man den aus den Segnuenten 5 gebildeten Spreizring auch durch besondere Mittel, z. B. Stifte, Nocken, Keile, Riffelung od. dgl. fixieren bzw. diese Mittel zu Sollbruchstellen ausbilden.
Ferner könnte man die Lehre der Erfindung, soweit sie sich aus der segmentförmigen Ausbildung des äußeren Hohlkugelkopfes ergibt, auch - entsprechend F i g. 5 der Zeichnung - auf homokinetische Gelenke mit Käfig anwenden.
Durch diese spezielle Maßnahme ließen sich nämlich die Herstellungskosten derartiger bekannter Gelenke ganz erheblich reduzieren, weil das außerordentlich umständliche, schwierige und zeitraubende Einarbeiten der Kugellaufrillen im Kugelhohlkopf dann durch ein einfaches Fertigungsverfahren ersetzt wäre. Gegebenenfalls könnte man die Segmente einschließlich der Rillen in allen Fällen auch durch spanlose Formgebung, z. B. durch Pressen, Hämmern, Ziehen od. dgl., herstellen und auf diese Weise noch weitere Einsparungen an Herstellungskosten erzielen.
Schließlich könnte es in gewissen Fällen vorteilhaft sein, die Kugellaufrillen in Achsrichtung nicht gerade, sondern kurvenförmig auszubilden.

Claims

Patentansprüche: 1. Homokinetisches Universalgelenk mit einem inneren Kugelkopf und einem äußeren Hohlkugelkopf, die beide mit bogenförmig verlaufenden Rillen für die das Drehmoment zwischen An-und Abtriebsseite übertragenden Kugeln versehen sind, wobei die Laufrillen im äußeren Hohlkugelkopf in besondere Einsatzsteine eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzsteine als keilförmig gestaltete Segmente (5) sich zu einem Kreisring ergänzen und nach Art eines Spreizringes zusammenwirken, der als Ganzes in einer entsprechenden Bohrung des Gelenkgehäuses (4) unter Formschluß und/oder Kraftschluß fixiert ist.
2. Homokinetisches Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Segmente (5) gebildete Spreizring durch Spannmittel derart mit dem Außengehäuse (4) des Gelenkes verspannt wird, daß der dadurch zwischen dem Spreizring und dem Außengehäuse des Gelenks erzielte Reibungsschluß um einen geringen Betrag über dem vom Gelenk maximal zu übertragenden Drehmoment liegt.
3. Homokinetisches Universalgelenk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen der einzelnen Segmente (5) in Richtung der Symmetrieachsen der Kugellaufrillen (8, 9) verlaufen.
4. Homokinetisches Universalgelenk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise den Kugeln (7) sich kreuzende Laufrillen (8, 9) zugeordnet sind, von denen die Rillen (8) im Kugelkopf (1) spiegelbildlich zu den Rillen (9) im äußeren Hohlkugelkopf verlaufen.
5. Homokinetisches Universalgelenk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufrillen (8, 9), wie an sich bekannt, in Achsrichtung gesehen kurvenförmig verlaufen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 624 463; französische Patentschriften Nr. 698 966, 918 808, 1177 760; britische Patentschrift Nr. 760 681; USA.-Patentschriften Nr. 2182 455, 2 313 279, 2319100.