DE1888833U - Drehgelenk. - Google Patents

Description

Patentanwalt RÄ. O O k 5 9 3* - 3. I.

E/Bä München-Pullach, 2. Januar 1964

SOGIi)TS AIOIIME AEDEEA CITROEH, 117 ä 167, Quai Andre Citroen, Paris XY e, Prankreich

Drehgelenk

Die Neuerung "betrifft ein Drehgelenk zur winkerbewegliehen Kupplung von zwei Wellen, das eine Übertragung von Drehbewegungen ohne Geschwindigkeitsänderung gestattet« Die Neuerung bezieht sich insbesondere auf ein Drehgelenk, bei dem die zwischen der treibenden und getriebenen Welle befindliche Antriebsverbindung in einer auf einer der Wellen senkrecht stehenden Ebene zu liegen kommt und nicht auf einer Ebene, die eine Halbierende des Jlächenwinkels zwischen den Ebenen darstellt, die auf den beiden Wellen senkrecht stehen.

Es ist eine Bauart von mit gleicher Geschwindigkeit übertragenden Drehgelenken bekannt, bei der das mit der getriebenen oder treibenden Yfelle fest "verbundene Antriebs- oder Mitnahmeglied durch drei starre Lagerzapfen oder Achsstummel gebildet wird, die in einer zur genannten Achse senkrecht stehenden Ebene zueinander unter Winkeln von jeweils 120° angeordnet sind. Auf diesen Zapfen sind, mit oder ohne eine axiale Verschiebungsmöglichkeit frei drehbare sphärische Verbindungsstücke angeordnet, die zwischen flächen eingreifen, die einerseits zueinander und andererseits zu einer die Wellenachse beinhaltenden Ebene parallel sind*

Diesen bekannten Gelenken haftet der Hachteil an, daß die treibende Welle äur getriebenen Wellekeiien wesentlichen Winkel einnehmen kann.

Die Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Drehgelenk zu schaffen, das es unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile gestattet, die gegensätzlichen Anforderungen hinsichtlich leichten Gewichts, geringer Größenausdehnung, günstigen Verhaltens der Wälzo"berflächen und niedrigen Herstellungspreises in Übereinstimmung zu bringen.

Ein Merkmal der Neuerung besteht darin, daß bei einem Drehgelenk zur winkelbeweglichen Verbindung von zwei Wellen, bei dem das Ende der ersten Welle oder ein mit ihr verbundener Kopf drei radial nach aussen vorstehende, unter einem Winkel von 120° symmetrisch zueinander angeordnete Lagerzapfen aufweist, die jeweils sphärische Körper tragen, die zweite Welle eine Backe trägt, welche drei zylindrische Aussparungen aufweist, deren Achsen zueinander und zur zweiten Welle parallel sind, und daß in diesen zylindrischen Aussparungen die sphärischen Körper gleitend gelagert sind. Ein derartiges Gelenk, das keinen gemeinsamen Mittelpunkt hat, weist dennoch den Vorteil auf, daß es mit gleicher Geschwindigkeit oder ohne Geschwindigkeitsänderung überträgt.

Gemäß einem zweiten Merkmal der Neuerung erhalten zur Verbesserung der Schmierung einerseits die Lagerzapfen eine spezielle Ausbildung, während andererseits das Gelenk durch eine dichte Hülle abgeschlossen wird, so daß eine SehmiermittelreeervÄ .3 gebildet wird.

Diese und weitere, wesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung gehen noch besser aus der folgenden Besehreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen einige Ausführungsformen der Neuerung vsransehaulicht sind. ' .

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein ohne Geschwindigkeitsänderung übertragendes Gelenk gemäß der vorliegenden Neuerung;

!Pig» 2 eine Stirn- und eine Seitenansicht einer Ausführung form des dreischenkligen Bauteiles des treibenden Gliedes;

Mg. 3 eine Stirn- und eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des dreischenkligen Bauteiles des treibenden Gliedes;

Fig. 4 und 5 zwei Beispiele für das Profil der in den zylindrischen Laufbahnen beweglichen Rollen;

Jig. 6 und 7 eine Schnitt- und eine Stirnansicht des getriebenen Gliedes des neuerungsgemäßen Gelenks;

I¹Xg. 8 eine die Laufbahn bildende Büchse;

Fig. 9 einen mit der Rolle ausgestatteten Lagerzapfen im Längsschnitt;

Fig.10 eine Stirnansieht des in der Backe angeordneten dreischenkligen Bauteils;

Fig.11 eine Sehnittansicht einer am Ausgang des Getriebekastens befindlichen Anordnung, die den Zusammenbau einer Bremsscheibe mit einem Gelenk gemäß der Neuerung veranschaulicht;

Fig.12 das dreischenklige Bauteil mit einer darauf befindlichen Rolle anderer Bauart und

Fig.13 eine Rolle gemäß Fig. 12 in Einzeldarstellung.

Das den Gegenstand der vorliegenden Neuerung bildende und in Fig. dargestellte Gelenk mit einer der Eingangsdrehzahl gleichen Ausgangsdrehzahl enthält im wesentlichenen ein treibendes Glied 1 und ein getriebenes Glied 2. Die Bezeichnung "treibend" oder "getrieben" hinsichtlich dieser Glieder oder von Tifellen wurde nur der Einfachheit halber gewählt, da die treibenden und getriebenen Glie der ohne weiteres ihre Rolle vertauschen können.

Das treibende oder Antriebsglied 1 wejsfc eine Welle 3 auf, die an ihrem äusseren Ende 4 drei lauf- oder Lagerzapfen 5 "besitzt, welche jeweils eine Rolle oder ein Kugelgelenk 6 tragen das sich darauf drehen und verschieben kann. Die drei Zapfen 5 sind in einer senkrecht zur Antriebswelle 3 stehenden Ebene um 120 gegeneinander versetzt und legen den Schnittpunkt 7 dieser Ebene mit der Welle 3 fest.

Diese Zapfen können entweder einstückig mit der Welle 3 ausgeführt sein, oder auf dieser mittels Ausnehmungen befestigt sein (vergleiche Fig. 2). Sie können überdies auf dem äusseren Ende der Welle fest aufgeschrumpft oder aufgepresst sein, (Mg. 3). Die ■ als Übertragungsglieder dienenden Sollen oder Kugelgelenke 6 weisen sphärische Oberflächen auf, die im Querschnitt geringfügig verändert sind, damit sie an vorbestimmten Berührungslinien an den Gleitbahnen zur Anlage kommen, so daß die örtlich auftretenden Komponenten der Reibungs- oder Gleitkräfte vermindert werden. Die Pig. 4 und 5 zeigen die Rollen- oder Kugelgelenke im senkrechten Schnitt und lassen erkennen, daß deren Rundung so verändert ist, daß sich nicht mehr als eine Berührungszone (vergl. Fig. 4^ oder nicht mehr als zwei Berührungszonen (vergl. Mg, 5) ergeben. Diese Zonen sind durch ■■ Schraffierungslinien veranschaulich

Die Mittelpunkte der Rollen-oder Kugelgelenke 6 befinden sich auf der an früherer Stelle erläuterten, senkrecht zur Welle 3 stehenden Ebene.

Eine auf der getriebenen Welle 9 befindliche Backe 10 nimmt die drei Antriebsrollen oder -gelenke 6 auf. Diese Backe hat die Form eines Hohlzylinders, in dessen Innenwand 11 die drei zylindrischen Gleitbahnen 12 ausgespart sind, welche zur Achse der Welle 9 paral IeI verlaufen und um diese Achse mit einem gegenseitigen Winkelabstand von 120° verteilt angeordnet sind. Diese drei Gleitbahnen

sind in Längsrichtung offen, so daß die Antriebszapfen 5 eingeführt werden können.

Das erhebliehen mechanischen Kräften ausgesetzte Antriebsgieid 10 wird vorzugsweise durch Guß oder aus einem massiven Stahlguß stück hergestellt. In "bestimmten Anwendungsfällen jedoch, oder wenn auf leichtes Gewicht oder günstige Wärmeabgabe Wert gelegt wird,kann die in den Fig. 6 und 7 veranschaulichte Ausführungsform verwendet werden.

In diesem Beispiel sind die zylindrischen Gleitbahnen 12 so aus einem Gehäuse 10 aus Leichtmetall, (beispielsweise Aluminium) herausgearbeitet, daß sie zylindrische ^aufbüchsen 13 aus sehr hartem Stahl, wie beispielsweise Wälzlagerstahl, aufnehmen können, (sh. Fig. 8). Um eine Bewegung oder Verschiebung der Büchsen 13 in ihrem Sitz 12 zu verhindern, sind diese an den Enden mit Vorsprüngen oder Nasen 14 versehen, die im Boden der Backe 10, oder, falls vorhanden, in einem Deekel oder einer Kappe verankert sind.

Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen nähere Einzelheiten der zur Verbesserung der Schmierung der Anordnung getroffenen Maßnahmen. Die die Rollen- oder Kugelgelenke 6 tragenden Zapfen 5 weisen an ihrem Mittelabschnitt abgeflachte Oberfläehenteile oder Hüten 15 auf, wahrem das freie Ende 16 nicht bearbeitet und zylindrisch ist.

Die Rolle oder das Kugelgelenk β begrenzt daher zusammen mit der Abplattung 15 eine Tasche, in der sich das Schmiermittel so ansammeln kann, äaß es die Zentrifugalkraft wegen der reibenden Berührung zwischen der Rolle und dem sie tragenden Zapfen nur sehr langsam herausschleudern kann.

Die in Fig. 11 dargestellte, am Ausgang des Getriebekastens vorgesehene Anordnung gestattet die Kombin»ation einei* besonders vorteil·

haften Ausbildungsform der Feuerung mit einer Bremsscheibe 25.

Die Ausgangswelle 17 endigt in einem im wesentlichen kreisförmigen Plansch 18, der um seine Achse herum verteilt,dmÖffnungen 19 aufweist, in denen sich Schraubenbolzen 20 befinden. Mit diesen Bolaen 20 ist der schalenförmige Teil 21 der Bremsscheibe 25,■ ein Deckel 22 und die Backe 25 des getriebenen Gliedes an der Welle befestigt. Diese Anordnung hat den orteil, daß insbesondere die Scheibe sehr schnell ausgebaut werden kann.

Das Gelenk ist gegen den Austritt von Schmiermittel und den Zutritt von Staub durch eine abdichtende Schutzhülle 24 aus ^ummi oder ähnlichem Material geschützt. Diese Hülle 24 ist als !Faltenbalg ausgebildet, der an der Backe 23 durch einen Endwulst 27 befestigt ist, we~lcher in eine an der Backe befindliche TJmfangsnut 28 eingreift, während er an der Radwelle durch einen Stutzen befestigt ist, der sich zwischen zwei durch die Bunde 31 und 32 festgelegten Grenzstellungen verschieben kann.

Die Rillen oder Windungen 33 des Balgens nehmen in ihren Durchmessern in Richtung auf das Rad zu ab, so daß sich im Betrieb eine sehr günstige Schmierung ergibt. Die Zentrifugalkraft wirtbauf die auf der Innenwand der Hülle abgelagerten Schmiermittelteilchen ein und entleert jede der Rillen oder Windungen in die benachbarte Rille oder Windung, die den größeren durchmesser besitzt.

Im Endzustand konzentriert sich das Schmiermittel im Inneren der Backe, d.h. in der Mtzzone, wobei die Hülle vollständig entleert ist. Dadurch wird eine Beanspruchung der Hülle ganz vermieden und die Gefahr vermindert, daß das Schmiermittel entweicht, falls die elastische Hülle durchlöchert wird. Es ist daher ersichtlich, daß die Verwendung dickflüssiger oder konsistenter Schmiermittel vorteilhaft ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der sind die Bohrungen der Rollen 6 mit einem Material ausgekleidet, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Dieses Material kann beispielsweise als Hülse oder Ring 34 ausgebildet sein, de in die lagerbohrung der Rolle eingepresst ist, oder auf den die Rolle aufgeschrumpft ist. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Gelenks bei größeren Winkeln zwischen den Wellen und das Verhalten der aufeinandergleitenden Zapfen- und Rollenflächen verbessert werden. Weiter wird dadurch die unter Drehmoment-beanspruchung auftretende axiale Verschiebekraft geringer.

Die gemäß der vorliegenden Neuerung ausgeführten Drehgelenke bieten zahlreiche Vorteile. Sie sind fast frei von Spiel, das dadurch vorgegeben ist, daß sich die Rollen mit geringer Reibung in ihren Laufbahnen einstellen können. Durch die Herstellung des Antriebsgliedes aus mehreren Bauteilen, die aus einem Metall bestehen, das sich von dem aus Aluminium oder einer Leichtmetalllegierung bestehenden Körper unterscheidet, ergibt sieh geringes Gewicht und eih großes Widerstandsvermögen. Die Erforschung der Schmierungsprobleme führt zu abgedichteten Anordnungen, die als Vorratsraum für das Schmiermittel dienen und somit eine lange Lebensdauer und Betriebssicherheit garantieren.

Es ist klar, daß diese Universalgelenke in allen mechanischen Vorrichtungen Verwendung finden können, die einen winkelbeweglichen Antrieb erfordern, wenn auch das spezielle Anwendungsgebiet die Kraftübertragung von Kraftfahrzeugen ist.

Alle beschriebenen und gezeigten Einzelheiten sind neuerungswesentlich.

Claims (16)

Schutzansprüche

1. Drehgelenk zur winkerbeweglichen Verbindung von zwei Wellen, "bei dem das Ende der ersten Welle oder ein mit ihr verbundener Kopf drei radial nach aussen vorstehende, in einer zu dieser Welle senkrechten Ebene unter Zentriwinkeln von 120° symmetrisch zueinander angeordnete Lagerzapfen aufweist, die jeweils sphärische Körper tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle eine Backe (10)/, welche drei zylindrische Aussparungen aufweist, deren Achsen zueinander und zur zweiten Welle parallel sind und daß in diesen zylindrischen Aussparungen die sphärischen Körper (6) gleitend gelagert sind.

2. Drehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (5) als getrennte Bauteile ausgeführt und in dem Wellenende oder in dem Kopf befestigt sind.

3. Drehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (5) einstückig mit dem Ende der Welle (3) oder dem Kopf ausgeführt sind.

4. Drehgelenk nach Anspruch 1, 2.oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Zapfen (5) mindestens eine Ausnehmung oder Abplattung~(15),aufweisen, die sich im mittleren Teil ihrer Länge befindet, während ihr äusserer^in der Eiahe des freien Endes gelegener Teil im ganzen Bereich des Umfanges zylindrisch ausgebildet ist.

5. .Drehgelenk nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß sich 4ede Ausnehmung oder Abplattung nach innen mindestens so weit fort

setzt, daß eine nach innen offene Tasche zwischen der Bohrung des Körpers (6) -and der Ausnehmung oder Abp'Isfctung des Zapfens (5)

entsteht* -

6. Drehgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrung der als Sollen ausgebildeten sphärischen Körper (6) mit einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten ausgekleidet ist«

7. Drehgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse oder ein Ring (34) aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten in die Bohrung der Rolle (6) eingepresst oder die Rolle auf diese Hülse oder diesen Ring aufgeschrumpft ist.

8. Drehgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß die als Rollen ausgebildeten sphärischen Körper (6) drehbar und versehieblieh auf den Zapfen (5) gelagert sind und daß die äusseren TJmfangs flächen der Rollen so ausgebildet sind, daß sie jeweils nur in einer oder in mehreren Wälzbahnen an den zylindrischen Aussparungen der Backe (10) zur Anlage gelangen. -■ -^.

9. Drehgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der B-olle (6), gesehen in einer die Drehachse der Rolle enthaltenden Schnittebene, kleiner ist als der Radius der Zylindrischen Aussparungen der Backe (10).

10. Drehgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (6), gesehen in einer die Drehachse der Rolle enthaltenden Schnittebene, einen im wesentlichen dem Radius der zylindrischen Aussparung der Backe (10) gleichen Radius aufweist und daß die Rolle im wesentlichen in der Mitte ihrer axialen ErStreckung zylindrisch oder so ausgebildet ist, daß sie in diesem Bereich/¹ -

- TO-

nicht zur Anlage an der zylindrischen Aussparung gelangt.

11. Drehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backe (10) aus einem leichten Material, beispielsweise Aluminium besteht, und daß die im wesentlichen zylindrischen Innenräume von in axialer Dichtung geschlitzten,aus hartem Material, beispielsweise Wälzlagerstahl bestehenden Hülsen (13), welche in Hohlräumen der Backe angeordnet sind, die zylindrischen Aussparungen bilden, in denen die sphärischen Körper bzw. die Rollen gleitend gelagert sind.

12. Drehgelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (13), Ansätze oder Nasen (14) aufweisen, die am Boden oder einem Deckel der Backe (10) verankert sind.

13. Drehgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der ersten Welle zugekehrte Ende der Backe durch eine elastische Hülle gegen die erste Welle abgedichtet ist.

14. Drehgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Hülle aus einem Faltenbalg (24) besteht, der einerseits am Umfang der Backe befestigt ist,'und andererseits die erste Welle mit einer Hülse umgreift,

15. Drehgelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Palten oder Rillen (33) des Balges (24) mit zunehmendem Abstand von der Backe abnimmt.

16. Drehgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Backe eine Bremsscheibe (25) verbunden ist»