DE1171679B - Constant velocity swivel - Google Patents

Description

Gleichlauf-Drehgelenk Die Erfindung bezieht sich auf Gleichlauf-Drehgelenke mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die in Meridianrillen in den Kugelflächen eines inneren und eines äußeren Gelenkkörpers liegen, bei denen der innere Gelenkkörper mit einer Keilverzahnung auf der Welle sitzt.Constant velocity swivel joint The invention relates to constant velocity swivel joints with torque transmission through balls, which are in meridian grooves in the spherical surfaces an inner and an outer joint body, in which the inner joint body sits with a spline on the shaft.

Bei den bekannten Gelenken dieser Bauart ist der innere Gelenkkörper mit einem üblichen Keilwellenprofil auf die Welle aufgepreßt und dann durch Federringe in seiner axialen Lage gesichert. Das übliche Keilwellenprofil sieht sechs über den Umfang verteilte Keile mit rechteckigem Querschnitt vor. Bei dieser Ausführung treten an den Flanken eine hohe Flächenpressung und im Grunde der Nut Spannungsspitzen auf, die die Ursache für Dauerbrüche der Welle bilden. Dieser Dauerbruch beginnt in der Regel am schroffen Querschnittsübergang von dem auf Drehmoment belasteten Teil der Welle zum Gelenkkörper. Außerdem ergibt die verhältnismäßig große Höhe der Keile bei den bekannten Gelenken einen verhältnismäßig schwachen inneren Gelenkkörper, wodurch ebenfalls eine Grenze des übertragbaren Drehmomentes gegeben ist.In the known joints of this type, the inner joint body is Pressed onto the shaft with a standard spline profile and then through spring washers secured in its axial position. The usual splines are over six the circumference distributed wedges with a rectangular cross-section. In this version There is a high surface pressure on the flanks and, basically, stress peaks in the groove which are the cause of fatigue fractures in the shaft. This fatigue break begins usually at the abrupt cross-section transition from the one subjected to torque Part of the shaft to the joint body. In addition, the relatively large height results the wedges in the known joints have a relatively weak inner joint body, whereby there is also a limit to the torque that can be transmitted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen dem inneren Gelenkkörper und der Welle in der Weise zu verbessern, daß sie eine höhere Drehmomentübertragung im Gelenk auch bei Dauerbeanspruchung mit einer Wechsellast zuläßt.The invention is based on the object of the connection between to improve the inner joint body and the shaft in such a way that they are a higher torque transmission in the joint, even under continuous load with an alternating load allows.

Das Gleichlauf-Drehgelenk nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, @daß als Keilverzahnung eine an sich als Nabenbefestigung bekannte Evolventenverzahnung vorgesehen ist und daß die vom inneren Gelenkkörper nach innen vorstehenden Zähne der Keilverzahnung sich in einem axial über den Gelenkkörper vorstehenden und in ihrer radialen Abmessung zur Achse hin verjüngenden Vorsprung fortsetzen, so daß die Zähne axial gerichtete, sich verjüngende Zacken bilden.The constant velocity swivel joint according to the invention is characterized in that @ that as a spline an involute toothing known per se as a hub attachment is provided and that the teeth protruding inwards from the inner joint body the spline is in an axially protruding over the joint body and in continue their radial dimension towards the axis tapering projection so that the teeth form axially directed, tapered prongs.

Durch die Evolventenverzahnung wird gegenüber einer üblichen Keilverzahnung die Last über eine größere Anzahl von Zähnen verteilt und dadurch an Zahnhöhe gespart, so daß bei gleichen Außenabmessungen der Querschnitt des inneren Gelenkkörpers kräftiger ist. Wenn, wie vorzuziehen ist, eine 15-Grad-Evolventenverzahnung gewählt wird, wird auch der innere Gelenkkörper nur in einem praktisch unerheblichen Maße auf Sprengung beansprucht. Die geringere Zahnhöhe bedingt aber auch eine geringere Schwächung der Welle, so daß schon hierdurch, wie bekannt, die Drehmomentübertragbarkeit verbessert ist.The involute toothing is compared to a conventional spline the load is distributed over a larger number of teeth and thus saved in tooth height, so that with the same external dimensions, the cross-section of the inner joint body is stronger is. If, as is preferable, a 15 degree involute spline is selected, the inner joint body is only increased to a practically insignificant extent Demolition claimed. However, the lower tooth height also results in less weakening the shaft, so that this, as is known, improves the torque transmission is.

Die erfindungsgemäße Anordnung des sich zur Achse hin derart verjüngenden Vorsprungs, daß die Zähne axial gerichtete, sich in ihrer radialen Abmessung verjüngende Zacken bilden, verhindert in an sich bekannter Weise die Kerbwirkung, da die von den Zähnen zum Ende hin übertragene Last allmählich auf Null abnimmt. Dadurch werden Spannungsspitzen am Querschnittsübergang von einem auf die Welle aufgesetzten Teil zur Welle vermieden, wie es an sich bei aufgeschrumpften Teilen mit einem sich axial zur Welle hin verjüngenden Vorsprung bereits bekannt ist.The inventive arrangement of the tapering towards the axis Projection that the teeth are axially directed, tapering in their radial dimension Forming spikes prevents the notch effect in a manner known per se, since that of the load transmitted to the teeth gradually decreases to zero towards the end. This will be Stress peaks at the cross-sectional transition from a part placed on the shaft to the shaft avoided, as is the case with shrunk-on parts with an axially towards the shaft tapering projection is already known.

Der Übergang von der Welle zum inneren Gelenkkörper wird bezüglich des Abbaus der Spannungen noch weiter verbessert, wenn in der Stirnfläche des Gelenkkörpers, wie an sich zum Abbau von Spannungsspitzen bekannt, eine Hohlkehle vorgesehen ist und diese derart angeordnet wird, daß die sich axial verjüngende Außenkontur des Vorsprungs in diese Hohlkehle übergeht.The transition from the shaft to the inner joint body is related to the reduction of stresses is further improved if in the end face of the joint body, as is known per se for reducing stress peaks, a fillet is provided and this is arranged such that the axially tapering outer contour of the Projection merges into this groove.

Der Gelenkkörper mit Meridianrillen besteht aus einem ringförmigen Grundkörper, auf welchem zwischen den Meridianrillen radiale Vorsprünge wegragen. Bezüglich der Kraftübertragung ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Außenkontur des sich verjüngenden Vorsprungs stetig in den Grund der Meridianrille und damit in den Außenumfang des eigentlichen Grundkörpers des inneren Gelenkkörpers übergeht.The joint body with meridian grooves consists of a ring-shaped one Base body on which radial projections protrude between the meridian grooves. With regard to the power transmission, it is particularly advantageous if, according to a Another feature of the invention is the outer contour of the tapered projection steadily in the bottom of the meridian groove and thus in the outer circumference of the actual The base body of the inner joint body merges.

Ferner ist es für den allmählichen Übergang der Kräfte vorteilhaft, wenn der bekannte allmähliche Übergang vom normalen Wellendurchmesser auf die Keilverzahnung der Welle derart gestaltet wird, daß sich die Außenkontur des sich verjüngenden Vorsprungs des Gelenkkörpers in der Außenkontur dieses Übergangs stetig fortsetzt.It is also advantageous for the gradual transition of forces when the well-known gradual transition from the normal shaft diameter to the spline the shaft is designed in such a way that the outer contour of the tapered Projection of the joint body in the outer contour of this transition continues steadily.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert: F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie 1-1 von F i g. 2 und F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II von F i g. 1 durch ein bekanntes Gleichlauf-Drehgelenk; F i g. 3 ist ein Längsschnitt durch Welle und inneren Gelenkkörper bei einem Gleichlauf-Drehgelenk nach der Erfindung; F i g. 4 ist ein Querschnitt durch die Mitnehmerverzahnung.The invention is illustrated by means of schematic drawings of exemplary embodiments explained in more detail: F i g. 1 shows a longitudinal section along the line 1-1 of F i g. 2 and F i g. 2 shows a cross section along the line II-II of FIG. 1 by a known constant velocity swivel joint; F i g. 3 is a longitudinal section through Shaft and inner joint body in a constant velocity swivel joint according to the invention; F i g. 4 is a cross section through the drive teeth.

Bei einem Gleichlauf-Drehgelenk ist auf der Welle 1 ein innerer Gelenkkörper 2 mittels einer Keilverzahnung mit rechteckigem Querschnitt 3 aufgepreßt. Der innere Gelenkkörper 2 besitzt eine Kugeloberfläche, in welcher in die Achse der Welle enthaltenden Ebenen Meridianrillen von halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen sind. Der innere Gelenkkörper 2 ist von einem äußeren Gelenkkörper 5 umgeben, der am Ende der zweiten Welle 6 sitzt und innen eine Hohlkugelfläche besitzt, in welcher Meridianrillen 7 angeordnet sind. In den Rillen 7 und 4 liegen Kugeln 8, die von einem Käfig 9 in ihrer Lage gehalten werden und ein Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 6 oder umgekehrt übertragen.In the case of a constant velocity swivel joint, an inner joint body 2 is pressed onto the shaft 1 by means of a spline with a rectangular cross section 3. The inner joint body 2 has a spherical surface in which meridional grooves of semicircular cross-section are provided in planes containing the axis of the shaft. The inner joint body 2 is surrounded by an outer joint body 5, which sits at the end of the second shaft 6 and has a hollow spherical surface on the inside, in which meridian grooves 7 are arranged. In the grooves 7 and 4 are balls 8, which are held in place by a cage 9 and transmit a torque from the shaft 1 to the shaft 6 or vice versa.

Am rechten Ende des in F i g. 1 gezeigten inneren Gelenkkörpers 2 ist ein schroffer Querschnittsübergang zu dem Durchmesser der Welle 1 vorhanden.At the right end of the in F i g. 1, there is a sharp cross-sectional transition to the diameter of the shaft 1 .

In F i g. 3 sind gleiche Teile wie in F i g. 1 und 2 mit gleichem Bezugszeichen versehen. Als Mitnehmerverzahnung zwischen dem inneren Gelenkkörper 2 und der Welle 1 ist bei dem Drehgelenk jedoch die in F i g. 4 im Querschnitt gezeigte 15°-Evolventenverzahnung vorgesehen. Der innere Gelenkkörper 2 besitzt an seinem zum belasteten Wellenteil hinweisenden Ende zentral einen Vorsprung 11, der innen die Keilverzahnung 12 aufweist. Die Welle wird von dem Durchmesser d zum Gelenkkörper hin allmählich dicker und die Außenkontur 13 der Welle geht im Längsschnitt betrachtet in die Außenkontur 14 des Vorsprungs über und dieser verläuft wiederum in der Kontur einer in der Stirnseite des Gelenks 2 vorgesehenen Hohlkehle 15. Die Hohlkehle ist derart angeordnet, daß sie innen etwa tangential den Grund 16 der Meridianrillen 4 berührt.In Fig. 3 are the same parts as in FIG. 1 and 2 are provided with the same reference numerals. However, in the case of the swivel joint, the drive toothing between the inner joint body 2 and the shaft 1 is the one shown in FIG. 4 15 ° involute toothing shown in cross section is provided. The inner joint body 2 has a central projection 11 at its end pointing towards the loaded shaft part, which has the spline 12 on the inside. The shaft becomes gradually thicker from the diameter d towards the joint body and the outer contour 13 of the shaft, viewed in longitudinal section, merges into the outer contour 14 of the projection and this in turn runs in the contour of a groove 15 provided in the end face of the joint 2. The groove is arranged in such a way that it touches the bottom 16 of the meridian grooves 4 approximately tangentially on the inside.

Die 15°-Evolventenverzahnung ergibt im Querschnitt sowohl für die Innenverzahnung in der Bohrung des Gelenkkörpers als auch für die Außenverzahnung der Welle etwa das Profil eines Trägers gleicher Festigkeit. Das gleiche gilt für die Zacken 17, die dadurch entstehen, daß der Vorsprung 11 innen die Verzahnung besitzt und zum Ende verjüngt ausläuft. Durch diese Gestaltung der Verzahnung werden die Verdrehkräfte von der Welle - jede Spannungsspitze vermeidend - allmählich auf den inneren Gelenkkörper 2 übergeleitet. Der äußere Gelenkkörper 5 ist bei dem in F i g. 1 gezeigten Gelenk bereits in der Weise gestaltet, daß von dort der Kräftefluß wieder in günstiger Weise auf die Welle 6 weiterfließt.The 15 ° involute toothing results in both the Internal toothing in the bore of the joint body as well as for the external toothing the shaft roughly the profile of a beam of the same strength. The same applies the prongs 17, which arise from the fact that the projection 11 inside the toothing possesses and tapers towards the end. Through this design the gearing will be the torsional forces from the shaft - avoiding any stress peaks - gradually increase the inner joint body 2 transferred. The outer joint body 5 is in the in F i g. 1 joint shown already designed in such a way that the flow of forces from there flows again in a favorable manner on the shaft 6.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Gleichlauf-Drehgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die in Meridianrillen in den Kugelflächen eines inneren und eines äußeren Gelenkkörpers liegen, bei dem der innere Gelenkkörper mit einer Keilverzahnung auf der Welle sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß als Keilverzahnung (12), wie an sich bekannt, eine Evolventenverzahnung vorgesehen ist und daß die vom inneren Gelenkkörper (2) nach innen vorstehenden Zähne der Keilverzahnung sich in einem axial über den Gelenkkörper vorstehenden und in ihrer radialen Abmessung zur Achse hin verjüngenden Vorsprung (11) fortsetzen. Claims: 1. Constant velocity swivel joint with torque transmission by balls that lie in meridional grooves in the spherical surfaces of an inner and an outer joint body, in which the inner joint body sits with a spline on the shaft, characterized in that as a spline (12), such as known per se, an involute toothing is provided and that the inwardly protruding teeth of the spline toothing from the inner joint body (2) continue in a projection (11) protruding axially over the joint body and tapering in its radial dimension towards the axis. 2. Gleichlauf-Drehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich axial verjüngende Außenkontur (14) des Vorsprungs (11) in eine an sich bekannte Hohlkehle (15) in der Stirnfläche des inneren Gelenkkörpers (2) übergeht. 2. constant velocity swivel joint according to claim 1, characterized in that the axially tapering outer contour (14) of the projection (11 ) merges into a groove (15) known per se in the end face of the inner joint body (2). 3. Gleichlauf-Drehgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem durch den Grund (16) einer Meridianrille (4) gelegten Schnitt die Außenkontur (14) des sich verjüngenden Vorsprungs (11) stetig in den Grund der Meridianrille übergeht. 3. Constant velocity swivel according to claim 2, characterized in that in one through the base (16) one Meridional groove (4) cut the outer contour (14) of the tapered projection (11) merges steadily into the bottom of the meridian groove. 4. Gleichlauf-Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenkontur (14) des sich verjüngenden Vorsprungs (11) in der Außenkontur (13) des Übergangs von der Keilverzahnung der Welle in den normalen Wellendurchmesser (d) stetig fortsetzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 551391, 663 563, 679 407, 821449; Patent Nr. 17 745 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; britische Patentschrift Nr. 441718; USA: Patentschriften Nr. 2182 455, 2 299 351.4. constant velocity swivel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer contour (14) of the tapering projection (11) in the outer contour (13) of the transition from the spline of the shaft to the normal shaft diameter (d) steadily continues. Considered publications: German Patent Nos. 551391, 663 563, 679 407, 821449; Patent No. 17,745 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Zone of Occupation in Germany; British Patent No. 441718; USA: Patent Nos. 2182 455, 2 299 351.