DE1750085C3 - Universal joint - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Universalgelenke, und insbesondere auf ein Universalgelenk, bei welchem das Drehmoment zwischen einem inneren und einem äußeren Glied durch zwei Kugeln übertragen wird, die diametral gegenüberliegend symmetrisch in geradlinigen Nuten angeordnet sind, welche sich axial in der inneren Wand des äußeren Gliedes erstrecken.The invention relates to universal joints, and more particularly to a universal joint in which the Torque is transmitted between an inner and an outer link through two balls that are diametrically opposed are arranged opposite symmetrically in straight grooves, which are axially in the inner Extend the wall of the outer limb.

Es ist ein Universalgelenk dieser Gattung bekannt (US-PS 24 32 216), bei dem das innere Glied eine teilkugelförmige, konvexe, mit einem Teil der inneren Oberfläche des äußeren Gliedes über einen Käfig zusammenwirkende Oberfläche aufweist, welche mit zwei diametral gegenüberliegenden und in Nuten angeordneten Kugeln zusammenwirkt, die symmetrisch zu der axialen Symmetrieebene des Teiles der inneren Oberfläche liegen. Die innere Oberfläche des äußeren Gliedes kann hierbei größer sein als die äußere kugelförmige Oberfläche des Käfigs, so daß ein geringer Abstand zwischen Käfig und äußerem Glied gegeben ist.There is a universal joint of this type known (US-PS 24 32 216), in which the inner member is a partially spherical, convex, cooperating with part of the inner surface of the outer member via a cage Has surface, which is arranged with two diametrically opposed and grooves Spheres interacts symmetrically to the axial plane of symmetry of the part of the inner surface lie. The inner surface of the outer link can be larger than the outer spherical one Surface of the cage, so that there is a small distance between the cage and the outer member.

Ziel der Erfindung ist ein Universalgelenk, bei dem ein Kugelkäfig, wie er bei dem vorstehend als bekannt geschilderten Universalgelenk vorgesehen ist, nicht mehr erforderlich ist, und das besonders einfach und zweckmäßig hergestellt werden kann.The aim of the invention is a universal joint in which a ball cage, as it is known in the above as described universal joint is provided, is no longer required, and particularly simple and can be expediently produced.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem gattungsgemäßen Universalgelenk dadurch erreicht, daß das innere Glied eine nach innen gerichtete zylindrische konkave Oberfläche aufweist, deren Achse senkrecht zur Gelenkachse in ausgerichtetem Zustand verläuft und die mit beiden Kugeln zusammenarbeitet, daß das innere Glied eine nach außen gerichtete teilkugelförmige Oberfläche aufweist, die direkt mit einem zylindrischen Teil der Innenfläche des äußeren Gliedes zusammenwirkt, und daß die Nuten in der Wand des äußeren Gliedes mit ihrer Öffnung zur zylindrischen konkaven Oberfläche des inneren Gliedes gerichtet verlaufen.According to the invention, this is achieved in a generic universal joint in that the inner Member has an inwardly directed cylindrical concave surface, the axis of which is perpendicular to the Joint axis runs in the aligned state and that cooperates with both balls that the inner one Limb has an outwardly directed partially spherical surface that connects directly to a cylindrical Part of the inner surface of the outer member cooperates, and that the grooves in the wall of the outer Limb with its opening to the cylindrical concave Surface of the inner member are directed.

Die Innenfläche des äußeren Gliedes kann auch einen leicht kegelstumpfförmigen oder kugelförmigen Teil aufweisen, der sich in axialer Richtung verjüngt Dabei ist nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung eine Federanordnung zwischen radialen Vorsprüngen des äußeren Gliedes und des inneren Gliedes vorgesehen, die das innere Glied in Eingriff mit dem verjüngten Teil drückt, und die im äußeren Glied angeordnet ist.The inner surface of the outer member can also be slightly frustoconical or spherical Have part that tapers in the axial direction. According to a special embodiment, the Invention a spring arrangement between radial projections of the outer member and the inner Link provided which presses the inner link into engagement with the tapered part, and which in the outer link is arranged.

Ein Universalgelenk mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kann als im wesentlichen homokinetisch für kleine Biegungswinkel (im allgemeinen kleiner als 10°) betrachtet werden. Ein derartiges Gelenk kann vorteilhaft mit Kardangelenken verglichen werden, gegenüber welchen es den Vorteil hat, daß gewisse axiale Verschiebebewegungen zugelassen werden.A universal joint with the features according to the invention can be considered to be essentially homokinetic for small bending angles (generally less than 10 °). Such a joint can can be compared advantageously with universal joints, over which it has the advantage that certain axial Shifting movements are allowed.

Weiterhin hat das erfindungsgemäße Universalgelenk den Vorteil, daß es besonders einfach herstellbar ist, daß es eine relativ geringe Anzahl von Teilen besitzt und daß es leicht bearbeitbar ist. Das äußere Glied kann durch ein Strangpreßverfahren hergestellt werden, und wegen des großen Durchmessers der Kugeln kann die Behandlung der inneren Flächen nur aus einer Mittelfrequenzbehandlung bestehen, die leicht mit Hilfe von Induktoren ausgeführt werden kann, welche parallel zur Achse des äußeren Gliedes bewegt werden. Das Bearbeiten des inneren Gliedes ist ebenfalls auf sehr einfache Weise möglich. Die zylindrischen Nuten können gleichzeitig an einer Vielzahl von inneren, nebeneinander ausgerichteten Gliedern bearbeitet werden, wobei ihre Achsen parallel zueinander liegen.Furthermore, the universal joint according to the invention has the advantage that it is particularly easy to manufacture is that it has a relatively small number of parts and that it is easily machinable. The outer link can be made by an extrusion process, and because of the large diameter of the balls The treatment of the inner surfaces can only consist of a medium frequency treatment, which can easily be done with the help of can be performed by inductors which are moved parallel to the axis of the outer link. The Editing of the inner link is also possible in a very simple manner. The cylindrical grooves can are processed simultaneously on a large number of inner, side by side aligned links, with their axes parallel to each other.

Das Universalgelenk nach vorliegender Erfindung ist besonders geeignet für die Übertragung von hohen Drehmomenten für Übertragungs- oder Gitriebewellen, welche mit kleinen Biegewinkeln arbeiten.The universal joint according to the present invention is particularly suitable for the transmission of high Torques for transmission or gear shafts that work with small bending angles.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, the invention is shown as an example.

F i g. I zeigt ein Universalgelenk nach der Erfindung in Vorderansicht mit weggebrochenen Teilen;F i g. I shows a universal joint according to the invention in front view with parts broken away;

F i g. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II derF i g. Fig. 2 is a cross-section along the line II-II of FIG

Fig.1:Fig. 1:

F i g. 3 und 4 sind Längsschnitte von U-Gelenken nach der Erfindung ohne eine Verlaschung.F i g. 3 and 4 are longitudinal sections of U-joints according to the invention without a linkage.

Wie aus den F i g. I und 2 zu ersehen ist, weist das Universalgelenk ein äußeres Glied 10 auf, welches die Form einer Trommel oder eines röhrenförmigen Teiles hat, welcher einteilig mit einer Welle 12 verbunden ist, und ferner ein inneres Glied 14, welches im Inneren des äußeren Gliedes 10 angeordnet und einteilig mit einer Übertragungswelle 16 verbunden ist. Der Kopf des inneren Gliedes 14 ist mit einer kugelförmigen, konvexen Außenfläche 18 versehen, weiche mit einem zylindrischen Teil 20 des äußerer. Gliedes 10 zusammenwirkt. Die Mitte der Krümmung der teilkugelförmigen Oberfläche 18 liegt im wesentlichen auf der Achse des Gelenkes in ausgerichtetem Zustand. Der Kopf des inneren Gliedes 14 enthält eine zylindrische, konkave Ober-As shown in FIGS. I and 2 can be seen, the universal joint has an outer member 10, which the Has the form of a drum or a tubular part which is integrally connected to a shaft 12, and further an inner member 14, which is arranged in the interior of the outer member 10 and is integral with a Transmission shaft 16 is connected. The head of the inner link 14 is spherical, convex Outer surface 18 provided, soft with a cylindrical part 20 of the outer. Link 10 cooperates. The center of the curvature of the part-spherical surface 18 lies essentially on the axis of the joint in the aligned state. The head of the inner link 14 includes a cylindrical, concave upper

fläche 22, deren Achse im rechten Winkel zur Achse des Gelenkes in ausgerichtetem Zustand, oder genauer senkrecht zur Ebene der Längssymmetrie des Teiles 20 •der zylindrischen Oberfläche Hegt, mit weicher die kugelförmige Oberfläche 18 des inneren Koples zusammenwirkL surface 22, the axis of which is at right angles to the axis of the joint in the aligned state, or more precisely perpendicular to the plane of longitudinal symmetry of part 20 • the cylindrical surface, with softer the spherical Surface 18 of the inner cople interacts

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind zwischen dem inneren Glied 14 und dem äußeren Glied 10 zwei Kugeln 24 angeordnet, deren Radius im wesentlichen gleich dem der die zylindrische Oberfläche 22 bildenden Nut ist. Die Kugeln 24 sind in Nuten 26 angeordnet, welche parallel zu der Achse des Gelenkes in ausgerichtetem Zustand symmetrisch mit Bezug auf die Symmetrieebene des zylindrischen Teiles 20 liegen.As shown in the drawing, between the inner member 14 and the outer member 10 are two balls 24 arranged, the radius of which is substantially equal to that of the cylindrical surface 22 forming Groove is. The balls 24 are arranged in grooves 26 which are aligned parallel to the axis of the joint State symmetrically with respect to the plane of symmetry of the cylindrical part 20.

Im Hinblick auf die Übertragung eines maximalen Drehmomentes bei einer gegebenen Härte der Kugeln 24 und Nuten 26 ist der maximal mögliche Durchmesser für die Kugeln gewählt worden, welcher praktisch gleich der Hälfte des Radius des zylindrischen Teiles 20 ist.With regard to the transmission of a maximum torque for a given hardness of the balls 24 and grooves 26, the maximum possible diameter for the balls has been chosen, which is practical is equal to half the radius of the cylindrical part 20.

Wenn das Gelenk gebogen wird, wobei die Achsen der Glieder 10 und 14 in der Ebene der F i g. 1 bleiben, geschieht das Biegen des Gelenkes um die die Mitten der Kugeln 24 verbindenden Achsen, wobei die Kugeln beständig in ihren Nuten 26 bleiben. Wenn im Gegensatz dazu das Biegen des Gelenkes aus der Ebene der F i g. 1 heraus erfolgt, bewegen sich die Kugeln 24 in ihren entsprechenden Nuten 26, und die kugelförmige Oberfläche 18 des Gliedes 14 wird in Berührung mit der zylindrischen Oberfläche 20 des äußeren Gliedes 10 gehalten.When the hinge is flexed, the axes of the links 10 and 14 are in the plane of FIG. Stay 1, the bending of the joint occurs about the axes connecting the centers of the balls 24, the balls remain permanently in their grooves 26. If, on the contrary, the bending of the joint out of the plane of the F i g. 1 takes place out, the balls 24 move in their corresponding grooves 26, and the spherical Surface 18 of member 14 comes into contact with cylindrical surface 20 of outer member 10 held.

Das Gelenk arbeitet natürlich normal selbst bei sehr kleinen axialen Verschiebungen der Welle 12 und 16, solange als der Berührungspunkt der kugelförmigen Oberfläche 18 in dem zylindrischen Teil 20 des Gliedes 10 verbleibt, wobei die Kugeln 24 in ihrer entsprechenden Nut bleiben.The joint works normally even with very small axial displacements of the shaft 12 and 16, as long as the point of contact of the spherical surface 18 in the cylindrical part 20 of the link 10 remains with the balls 24 remaining in their corresponding groove.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Teil der zylindrischen Oberfläche, auf welchem sich die kugelförmige Oberfläche des inneren Gliedes abstützt, durch eine Oberfläche ersetzt, welche leicht kegelstumpf förmig und in Richtung nach außen verjüngt ist. Wenn in solch einem Fall das innere Glied nach innen von dem äußeren Glied gedrückt wird, ist es möglich, das Spiel auszuschalten. Das kann von Interesse sein, wenn das Gelenk in einer Lenksäule angeordnet wird. Bei solch einer Lenksäule werden vorzugsweise zwei Gelenke nach der Erfindung verwendet, auf welche Druckkräfte ausgeübt werden.According to a further feature of the invention, the part of the cylindrical surface on which there is the spherical surface of the inner member is supported, replaced by a surface which is slightly truncated is shaped and tapered towards the outside. If in such a case the inner link after is pressed inside by the outer link, it is possible to turn off the game. That can be of interest when the joint is placed in a steering column. With such a steering column are preferred two joints according to the invention are used on which compressive forces are exerted.

In den F i g. 3 und 4 sind zwei Ausführungsformen nach der Erfindung dargestellt, bei weichen das Gelenk ähnlich dem nach den F i g. 1 und 2, aber mit einer konischen oder teilkugelförmigen Fläche versehen ist, welche mi·, dem inneren Glied zusammenwirkt, und es sind federnde Mittel zwischen dem inneren und äußeren Glied angeordnet, um das innere Glied gegen die konische oder teilkugelförmige Fläche zu drücken und ein Spiel zu verhindern.In the F i g. 3 and 4 show two embodiments according to the invention, in which the joint is soft similar to that according to FIGS. 1 and 2, but has a conical or part-spherical surface, which cooperate with the inner member, and there are resilient means between the inner and outer Member arranged to press the inner member against the conical or part-spherical surface and to prevent a game.

Nach F i g. 3 arbeitet die kugelförmige Oberfläche 18 des inneren Gliedes 14 mit der inneren Oberfläche 20 des äußeren Gliedes 10 zusammen, welche mindestens bei 21 nahe der Endfläche 23 des äußeren Gliedes 10 konisch oder kugelförmig ist.According to FIG. 3, the spherical surface 18 of the inner member 14 works with the inner surface 20 of the outer link 10 together, which at least at 21 near the end face 23 of the outer link 10 is conical or spherical.

Die Neigung im Falle einer konischen Oberfläche 21 oder der Radius im Falle einer kugelförmigen Oberfläche 21 ist so gewählt, daß sich die Oberfläche 21 in Richtung auf das Innere des Gelenkes erweitert.The slope in the case of a conical surface 21 or the radius in the case of a spherical surface 21 is chosen so that the surface 21 widens in the direction of the interior of the joint.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 enthalten die zwischen dem äußeren Glied 10 und dem inneren Glied 14 vorgesehenen elastischen Mittel einen Stapel 30 von Beilevillescheiben od. dgl., welche einerseits eine flache Zwischenscheibe 32 in Eingriff gegen radiale Vorsprünge 34 der inneren Wand des rohrförmigen äußeren Gliedes und andererseits einen kugelförmigen, axial vorspringenden Teil 36 des inneren Gliedes 14 unter Zwischenschaltung einer schalenförmigen Abstützscheibe 36 in Eingriff halten. Eine Gummimanschette 39 ist mit beiden dargestellten Teilen verbunden.In the embodiment according to FIG. 3 contain those between the outer link 10 and the inner link 14 provided elastic means a stack 30 of Beileville discs od. The like. Which on the one hand a flat Washer 32 in engagement against radial projections 34 of the inner wall of the tubular outer Member and on the other hand a spherical, axially projecting part 36 of the inner member 14 below Hold the interposition of a cup-shaped support disk 36 in engagement. A rubber cuff 39 is connected to both parts shown.

Zur Montage des Gelenkes nach F i g. 3 wird das innere Glied 14 in das äußere Glied 10 eingeführt, die Kugein von der Außenseite des Gelenkes eingefügt, die federnden Mittel eingesetzt und die letzteren durch Stanzen der Vorsprünge 34 mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges festgehalten.To assemble the joint according to FIG. 3, the inner member 14 is inserted into the outer member 10, the Ball inserted from the outside of the joint, inserted the resilient means and the latter through Punching the projections 34 held in place with the aid of a suitable tool.

Das Gelenk nach F ig. 4 enthält federnde Mittel, welche aus einer spiralförmigen Druckfeder 40 von Kegelstumpfform bestehen, die sich gegen Schultern 42 und 44 abstützt, welche an dem inneren und äußeren Glied 10 und 14 vorgesehen sind. Eine eine Abdichtung des Gelenkes gegen Schmutz bildende Manschette 46 ist um die Feder 40 herum angeordnet.The joint according to Fig. 4 contains resilient means, which consist of a helical compression spring 40 of truncated cone shape exist, which is supported against shoulders 42 and 44, which on the inner and outer Link 10 and 14 are provided. A sleeve 46 that seals the joint against dirt is arranged around the spring 40.

Das Montieren des Gelenkes nach F ig. 4 kann durch Einfügen der Kugeln zwischen die beiden Glieder von der Außenseite des Gelenkes aus wie im Falle des Gelenkes nach F i g. 3 erfolgen, es ist aber auch möglich und sogar vorzuziehen, die Kugeln von der Innenseite des äußeren Gelenkes 10 einzufügen.The assembly of the joint according to Fig. 4 can be done by inserting the balls between the two links from the outside of the joint as in the case of the joint according to FIG. 3, but it is also possible and even preferable to insert the balls from the inside of the outer joint 10.

Die Gelenke nach den F i g. 3 und 4 sind als nicht verlaschte Gelenke sehr zweckmäßig zur Verwendung bei Lenksäulen von Kraftfahrzeugen.The joints according to FIGS. 3 and 4 are very suitable for use as hinged joints in steering columns of motor vehicles.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Universalgelenk, bei welchem das Drehmoment zwischen einem inneren und einem äußeren Glied durch zwei Kugeln übertragen wird, die diametral gegenüberliegend symmetrisch in geradlinigen Nuten angeordnet sind, welche sich axial in der inneren Wand des äußeren Gliedes erstrecken, d a durch gekennzeichnet, daß das innere Glied (14) eine nach innen gerichtete zylindrische konkave Oberfläche (22) aufweist, deren Achse senkrecht zur Gelenkachse in ausgerichtetem Zustand verläuft und die mit beiden Kugeln (24) zusammenarbeitet, daß das innere Glied eine nach außen gerichtete teilkugelförmige Oberfläche (!8) aufweist, die direkt mit einem zylindrischen Teil (20) der Innenfläche des äußeren Gliedes (10) zusammenwirkt, und daß die Nuten (26) in der Wand des äußeren Gliedes mit ihrer Öffnung zur zylindrischen konkaven Oberfläche des inneren Gliedes gerichtet verlaufen.1. Universal joint, in which the torque is between an inner and an outer Limb is transmitted by two spheres that are diametrically opposite symmetrically in rectilinear Grooves are arranged which extend axially in the inner wall of the outer member, d a through characterized in that the inner member (14) is an inwardly directed cylindrical one has concave surface (22), the axis of which is perpendicular to the joint axis in the aligned state runs and the two balls (24) cooperates that the inner member one after outwardly directed partially spherical surface (! 8), which directly with a cylindrical part (20) the inner surface of the outer member (10) cooperates, and that the grooves (26) in the wall of the outer member with its opening directed towards the cylindrical concave surface of the inner member get lost. 2. Universalgelenk, bei welchem das Drehmoment zwischen einem inneren und einem äußeren Glied durch zwei Kugeln übertragen wird, die diametral gegenüberliegend symmetrisch in geradlinigen Nuten angeordnet sind, welche sich axial in der inneren Wand des äußeren Gliedes erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des äußeren Gliedes (10) einen leicht kegelstumpfförmigen oder kugelförmigen Teil (21) aufweist, der sich in axialer Richtung verjüngt.2. Universal joint, in which the torque is between an inner and an outer Limb is transmitted by two spheres that are diametrically opposite symmetrically in rectilinear Grooves are arranged which extend axially in the inner wall of the outer member, thereby characterized in that the inner surface of the outer member (10) is slightly frustoconical or spherical part (21) which tapers in the axial direction. 3. Universalgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federanordnung (30 bis 40} zwischen radialen Vorsprüngen des äußeren Gliedes (10) und inneren Gliedes (14) vorgesehen ist, die letzteres in Eingriff gegen den verjüngten Teil (21) drückt, und daß die Federanordnung im äußeren Glied angeordnet ist.3. Universal joint according to claim 2, characterized in that a spring arrangement (30 to 40} between radial projections of the outer member (10) and inner member (14) is provided, the the latter presses into engagement against the tapered part (21), and that the spring arrangement in the outer Limb is arranged. 4040