DE2061206B2

DE2061206B2 - Universalgelenk

Info

Publication number: DE2061206B2
Application number: DE19702061206
Authority: DE
Inventors: Leslie George; Smith Henry Thomas; Griffiths Gordon Hughes; Birmingham Fisher (Großbritannien)
Original assignee: GKN Birfield Transmissions Ltd
Current assignee: GKN Birfield Transmissions Ltd
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1970-12-11
Publication date: 1972-07-27
Also published as: BE760239A; DE2061206A1; FR2073671A5; SE7316241D0; SE402334B; IL35806A0; IL35806A; DK136274B; DK136274C; NL7018096A

Description

30

Die Erfindung betrifft ein Universalgelenk, bei dem ein äußerer Kupplungsteil eine Bohrung zum Aufnehmen eines inneren Kupplungsteils aufweist und zum Übertragen eines Drehmoments Kugeln in Rillen des inneren und des äußeren Kupplungsteils angeordnet sind, die so geformt sind, daß sie axiale Relativbewegungen des inneren und des äußeren Kupplungsteiles zulassen, und eine im Querschnitt C-förmig ausgebildete elastische Dichtung am äußeren Ende der Bohrung zwischen dem inneren Kupplungsteil und dem äußeren Kupplungsteil des Gelenks .".^geordnet ist, die den Gelenkinnenraum schmiermitteldicht nach außen abdichtet und einen inneren zylindrischen Abschnitt aufweist.

Bei einem bekannten Gelenk dieser Art (britische Patentschrift 1 130 669) ist die elastische Dichtung innen an der mit dem inneren Kupplungsteil verbundenen Antriebs- oder Abtricbswclle abdichtend befestigt. Diese Konstruktion bedingt die Endmontage des Universalgelenks mit der dabei vorzunehmenden Schmiermittelfüllung zusammen mit der An- oder Abtriebswelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Unisersalgclenk der oben angegebenen Gattung bzw. einer Gclcnkwellcnbaugruppc mit je einem solchen Universalgelenk an jedem Ende so auszugestalten, daß sie komplett ohne die zugehörige Antriebs- oder Abtriebswelle montiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der innere zylindrische Abschnitt auf dem inneren Kupplungsteil und so gehalten ist, daß er elastisch federnd von dessen Drehachse weg vorgespannt ist.

Der innere Gelenkkörper ist dabei ein von der zugehörigen Welle unabhängiges Teil. Das Universalgelenk nach der Erfindung kann vom Gelenkwcllenhersteller daher vollständig abgedichtet geliefert weiden.

Die Endmontage mit der zugehörigen Welle geschieht einfach durch Einstecken in den inneren Gelenkkörper beim Abnehmer, beispielsweise Kraftfahrzeughersteller, ohne daß dieser noch, wie sonst üblich das Gelenk mit Schmiermittel füllen und abdichten muß.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F ί g. I zeigt in einer verkürzten, teilweise längsgeschnittenen Seitenansicht eine Gelenkwellenbaugruppe mit einem Kardanwellenrohr und zwei Gleichlaufdrehgelenken;

Fig. 2 zeigt in einer Darstellung ähnlich Fig. 1 eine abgeänderte Ausführungsform einer Gelenkwellenbaugruppe, bei der an jedem Universalgelenk ein Rohr befestigt ist, und bei der ein weiteres, die beiden Rohre verbindendes Rohr vorgesehen ist, wobei Ringe aus einem Elastomermaterial eine Antriebsverbindung zwischen dem zusätzlichen Rohr und den beiden zuerst genannten Rohren herstellen;

Fig. 3 zeigt in einer verkürzten, teilweise als Längsschnitt gezeichneten Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer Gelenkwellenbaugruppe;

F i g. 4 zeigt eine Abwandlung der Gelenkwellenbaugruppe nach F i g. 3.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Gelenkwellenbaugruppe ist nur eines der Universalgelenke im Längsschnitt dargestellt. Das in einer Seitenansicht gezeigte zweite Universalgelenk ist von gleicher Konstruktion wie das im Längsschnitt dargestellte.

Die beiden in F i g. 2 gezeigten Universalgelenke sind grundsätzlich von der gleichen Konstruktion wie das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Universalgelenk.

Jedes Universalgelenk umfaßt ein inneres Kupplungs- oder Bauteil 10, das in dem zugehörigen hohlen, etwa zylindrischen äußeren Kupplungs- oder Bauteil 11 axial bewegbar und mit ihm durch einen Satz von sechs in gleichmäßigen Winkelabständen verteilten Drehmomentübertragungskugeln 12 gekuppelt ist. In F i g. 1 und 2 verläuft der Längsschnitt bei jedem geschnitten dargestellten Gelenk auf entgegengesetzten Seiten der Gelenkachse in verschiedenen radialen Ebenen. Oberhalb der Gelenkachse sind eine Kugel 12 und unterhalb der Gelenkachse die Querschnittsform der Gelenkteile zwischen benachbarten Kugeln dargestellt. Das äußere Bauteil 11 jedes Gel°nks weist eine zylindrische Bohrung 13 auf, in deren Wand sich in der Längsrichtung erstreckende Rillen 14 ausgebildet sind, die parallel zu der mit der Gelenkachse zusammenfallenden Drehachse des äußeren Bauteils verlaufen. Das innere Bauteil 10 hat eine einen Teil einer Kugelfläche bildende Außenfläche, in die am Umfang gleichmäßig verteilt gerade Rillen 15 eingearbeitet sind, die sich parallel zur Drehachse des inneren Bauteils erstrecken. Diese Drehachse fällt mit der Gelenkachse zusammen, wenn die Teile des Gelenks, <vie in den Zeichnungen dargestellt, gestreckt sind. Die Rillen 14 und 15 der beiden Gelenkteile 10 und 11 arbeiten paarweise zusammen und bilden Kugelführungen, längs denen die Kugeln 12 Wälzbewegungen ausführen, wenn die Teile des Gelenks relativ zueinander gebeugt und oder axial verschoben werden.

An ihrem inneren Ende ist die Bohrung 13 des äußeren Bauteils 11 durch eine Stirnwand 16 abgeschlossen, die bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Atisführungsform mit dem zylindrischen

Wmidabsehnitt des äußeren Bauteils 11 aus einem Stück besteht. Bei einer abgeänderten Anordnung kann die Stirnwand 16 durch ein stirnseitiges Verschlußteil gebildet sein, das von dem äußeren Bauteil getrennt und z, B. als Preßteil aus Metall hergestellt ist.

Das innere Bauteil 10 weist eine Bohrung 17 auf, deren Wand über einen Teil ihrer Länge mit Keilnuten versehen ist. Dieser Teil der Bohrung kann mit dem Keilwellenabschnitt 19 einer treibenden oder ge- ίο triebenen Welle 18 zusammenarbeiten. Der Keilwellenabschnitt 19 der Welle 18 ist mit einer Ringnut versehen, in die ein Sprengring 120 eingesprengt ist, der beim Einschieben in den mit Keilbahnen versehenen Teil der Bohrung 17 zusammengedrückt wird und sich beim Erreichen des aufgeweiteten inneren End abschnitts 21 der Bohrung 17 elastisch federnd aufspreizt, um die Welle 18 in dem inneren Bauteil

10 festzuhalten (Fig. 1).

Die Bohrung 17 des inneren Bauteils ist durch eine stirnseitige Platte 22 abgeschlossen, auf die ein elastisch federnder Puffer 23 aufgesetzt ist. Dieser Puffer umfaßt einen zylindrischen Abschnitt mit einer radial nach innen abgewinkelten Lippe, die in eine Ringnut auf der Außenseite des inneren Endab-Schnitts des inneren Bauteils 10 eingreift.

Zwischen dem inneren Bauteil 10 und dem äußeren Bauteil 11 jedes Gelenks ist ein mit Fenstern versehener Kugelkäfig 24 angeordnet, in denen die Kugeln 12 mit Spiel aufgenommen sind. Der Kugelkäfig dient zur Zentrierung des inneren Bauteils gegenüber dem äußeren Bauteil. Der Kugelkäfig 24 hat ein Teil einer Kugelfläche bildende Innenfläche, die zu einer entsprechenden, Teil einer Kugelfläche bildenden Außenfläche des inneren Bauteils 10 paßt, so daß der Käfig 2·" nicht nur das innere Bauteil zentriert, sondern derart festgehalten ist, daß er keine axialen Bewegungen gegenüber dem inneren Bauteil ausführen kann. Ferner hat der Käfig 24 einen Teil einer Kugelfläche bildende Außenfläche 25, die mit der Wand der zylindrischen Bohrung 13 des äußeren Bauteils

11 zusammenarbeitet.

Die Innenfläche des Kugelkäfigs 24 hat einen Krümmungsmittelpunkt, der dann, wenn das innere und das äußere Bauteil gleichachsig angeordnet sind, gegenüber dem Gdenkmittelpunkt 0, d. h. dem Punkt, an dem die die Mittelpunkte der Kugeln 12 enthaltende Ebene die Gelenkachse schneidet, in Richtung auf das offene Ende der Bohrung 17 des inneren Bauteils 10 hin versetzt ist. Die kugelige 5η Außenfläche 25 des Kugelkäfigs 24 hat einen Krümmungsmittelpunkt, der ebenfalls auf der Gclenkachse liegt, doch gegenüber dem Gelenkmittelpunkt 0 um einen gleich großen Betrag in dei entgegengesetzten Richtung versetzt ist.

Diese versetzte Anordnung der Krümmungsmittelpunkte gewährleistet, daß bei Beugung des Gelenks das innere Bauteil 10 praktisch auch um den Krümmungsmittelpunkt der inneren Käfigfläche und das äußere Bauteil 11 praktisch um den versetzten Krümmungsmittelpunkt der Außenfläche des Käfigs geschwenkt wird. DL"ie Anordnung gewährleistet, daß die die Mittelpunkte der Kugel 12 enthaltende Ebene stets genau den Beugewinkel halbiert,

Bei einem maximalen Beugewinkel der Gelenkteile von etwa 20° braucht sich die einen Teil einer Kugelfläche bildenden Außenfläche 25 des Kugelkäfigs 24 am Gelenkmittelpunkt 0 nur über einen Winkelbereich von 10 zu erstrecken. Die benachbarten Außenflüchenteile 26 und 27 des Kugelkäfigs können kegelstumpffönTiig sein. Diese Gestaltung ermöglicht es, dem Kugelkäfig eine erheblich höhere Festigkeit zu verleihen und seine Enden dicker auszubilden, als es möglich wäre, wenn die gesamte Außenfläche einen Teil einer Kugelfläche bildete.

Die kegelstumpfförmige Fläche 27 ist so angeordnet, daß sie sich an der Wand der Bohrung 13 anlegt, wenn die Gelenkteile den größten konstruktiv vorgesehenen Beugewinkel erreichen. Dieser Anschlag verhindert, daß die Gelenkteile über den konstruktiv vorgesehenen Winkel hinaus gegeneinander gebeugt werden können.

Das Ende des Kugelkäfigs 24, an dem die Außenfläche 25 ausgebildet ist, weist gemäß der Zeichnung eine Bohrungserweiterung auf. deren Durchmesset so gewählt ist, daß das innere inuteil 10 bei der Montage des Gelenks durch den Kugelkäfig hindurch bewegt werden kann.

An dem inneren und dem äußeren Bauteil des Gelenks ist eine im Querschnitt C-förmige elastische Dichtung bzw. Dichtungsmanschette 28 befestigt, die einen zylindrischen inneren Abschnitt 29 mit einer sich radial erstreckenden Lippe am freien Ende und einen zylindrischen äußeren Abschnitt 30 umfaßt. An diesen schließt ein Abschnitt 31 mit einer radial verlaufenden Fläche an, der in einen gekrümmten Abschnitt 32 übergeht, welcher die zylindrischen inneren und äußeren Abschnitte 29 und 30 verbindet.

Das innere Bauteil 10 des Gelenks weist einen Abschnitt 35 auf, mit dessen Außenseite der zylindrische innere Abschnitt 29 der Dichtung mittels einer Befestigungsvorrichtung verbunden ist. Zum freien Ende des Abschnitts 33 hin hat das innere 3auteil einen Abschnitt 34, der einen größeren Querschnitt als der Abschnitt 33 hat und auf seiner Außenseite nach außen vorgewölbt ist. Die Dichtungsmanschette 28 ist ursprünglich so geformt, daß der zylindrische innere Abschnitt 29 und der ihm benachbarte Teil der Dichtungsmanschette etwa gleichen Radius haben. Der den größeren Durchmesser aufweisende Abschnitt 34 des inneren Bauteils 10 dient daher dazu, den damit zusammenarbeitenden Teil der Dichtungsmanschette 28 gegenüber der Gelcnkachse nach außen vorzuspannen. Wenn im Betrieb des Gelenks axiale Bewegungen zwischen dem inneren und dem äußeren Bauteil des Gelenks auftreten, ist auf Grund der beschriebenen Konstruktion die Dichtungsmanschette 28 nicht bestrebt, sich nach innen zu bewegen und an die Welle 18 anzulegen. Wenn die Welle 18 l'nd das Gelenk mit einer hohen Drehzahl umlaufen, wird der der Welle 18 am nächsten benachbarte Teil der Dichtungsmanschette 28 durch Fliehkräfte radial nach außen gedrückt, so daß sich die Dichtungsmanschette auch nicht bei hohen Drehzahlen an die Welle 18 anlegt.

Der zylindrische äußere Abschnitt 30 der Dichtungsmanschette 28 ist auf das benachbarte Ende des äußeren Bauteils 11 des Gelenks aufgeschoben und an diesem Bauteil mittels einer Haltehülse 35 befestigt, die als Metallpreßtcil ausgebildet ist und eine Lippe 36 hat, die beim Zusammenbau des Gelenks in Richtung auf die benachbarte Stirnfläche des äußeren Bauteils 11 derart nach innen gedrückt wird, daß sie die radiale Fläche des Abschnitts 31 der Dichtungsmanschette 28 gegen die radiale Stirnfläche des äußeren Bauteils U drückt. Das äußere Bauteil des Ge-

lenks kann nahe seiner Stirnfläche mit einer nicht dargestellten, in UmfangsrichUing verlaufenden Rippe versehen sein, die dazu beiträgt, die Dichtungsmanschette 28 gegen eine Relativbewegung gegenüber dem äußeren Bauteil 11 zu sichern, und die außerdem die Dichtungswirkung der Dichtmansc'nette 28 verbessert.

Der mit der radialen Fläche versehene Abschnitt 31 der Dichtungsmanschette 28 weist einen Abschnitt 37 auf. der radial nach innen über den Grund der Kugelaufnahmerillen 14 hinausragt; dieser radial nach innen vorspringende Abschnitt 37 bildet einen elastisch federnden Endanschlag, der die axiale Bewegung der Kugeln 12 in den Rillen 14 und damit auch das Ausmaß der axialen Bewegung des inneren Bauteils 10 des Gelenks gegenüber dem äußeren Bauteil

11 auf die Welle 18 zu begrenzt. Der Abschnitt 3? der Dichtungsmanschette hat eine solche Querschnittsform, daß beim Auflaufen der Kugeln an den Abschnitten 37 jede zusätzliche Axialkraft, die be- ao strebt ist. das innere Bauteil gegenüber dem äußeren Bauteil nach außen zu bewegen, über die an den elastischen Endanschlägen 37 anliegenden Kugeln 12 auf das Verschiebegelenk am anderen Ende der Kardanwellenbaugruppe übertragen wird. Das führt as dazu, daß sich das äußere Bauteil des Gelenks am anderen Ende der Kardanwellenbaugmppe von dem zugehörigen inneren Bauteil wegbewegt.

Am anderen Ende jeder Rille 14 kann die Wälzbewegung der Kugeln 12 dadurch begrenzt sein, daß an der Stirnwand 16 ein nach innen vorspringender Ansatz ausgebildet oder befestigt ist. Gemäß der Zeichnung ist jedoch die Bewegung des inneren Bauteils 10 gegenüber dem äußeren Bauteil 11 dadurch begrenzt, daß der elastisch federnde Puffer 23 an der Stirnwand 16 anschlägt.

Die die Kugeln 12 aufnehmenden Führungsrillen 14 und 15 sind so profiliert, daß sie von den Kugeln im wesentlichen ausgefüllt sind. Wenn eine axiale Bewegung des inneren Bauteils 10 gegenüber dem äußeren Bauteil 11 stattfindet, kann daher, wenn überhaupt, nur eine kleine Schmiermittelmenge an den Kugeln 12 vorbei von der einen Seite des Gelenks zur anderen fließen. Das Schmiermittel befindet sich in einem Hohlraum, der durch das äußere Bauteil 11, +5 seine Stirnwand 16. die Dichtungsmanschette 28 und das innere Bauteil 10 mit dem Puffer abgegrenzt ist.

Die Dichtungsmanschette 28 hat eine solche Form, daß bei einer axialen Bewegung zwischen dem inneren und dem äußeren Bauteil der Rauminhalt des gemaß F i g. 1 vor den Kugeln 12 liegenden Teils des Hohlraums etwa konstant bleibt. Wenn sich das innere Bauteil 10 gegenüber dem äußeren Bauteil 11 nach außen bewegt, ist daher der Druck des Schmiermittels in dem vor den Kugeln 12 liegenden Teil der Umschließung höher als der Druck des Schmiermittels in dem hinter den Kugeln 12 liegenden Teil des Hohlraums, der vollständig oder teilweise mit dem Schmiermittel gefüllt ist. Daher übt das Schmiermittel eine Rückstellkraft auf das innere Bauteil 10 aus und dämpft außerdem die axiale Bewegung des inneren Bauteils 10 gegenüber dem äußeren ISauteil 11.

Wenn sich das innere Bauteil 10 gegenüber dem äußeren Bauteil 11 nach innen bewegt, nimmt der Druck des Schmiermittels in dem hinter den Kugeln

12 liegenden Teil der Umschließung zu. Der erhöhte Druck des Schmiermittels erzeugt eine Rückstellkraft, die bestrebt ist, das innere Bauteil 10 in seine ursprüngliche Lage gegenüber dem äußeren Bauteil 11 zurückzuführen.

Gemäß Fig. 1 weist das äußere Bauteil 11 jedes Gelenks als Bestandteil seiner Stirnwand 26 einen sich axial erstreckenden zylindrischen Zapfenabschnitt 38 auf, auf den ein Endabschnitt eines Rohrs 38 aufgesetzt ist, der mit dem zylindrischen Zapfenabschnitt 38 verschweißt ist. Im Betrieb der Kardanwellenbaugruppe kann sich das Rohr 39 gegenüber den beiden inneren Bauteilen 10 der Gelenke in axialer Richtung bewegen. Jedoch wird seine Axialbewegung gedämpft, und es wird e'ne Rückstellkraft aufgebracht, die das Rohr 39 axial zentriert.

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Gelenkwellenbaugruppe, die an jedem Ende mit einem Universalgelenk versehen ist. das grundsätzlich von der gleichen Konstruktion ist wie die Universalgelenke an den Enden der Gelenkwellenbaugruppe nach F i g. 1. In F t g. 2 gezeigte Teile, die an Hand von F i g. 1 beschriebenen Teilen entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Das äußere Bauteil 40 jedes der in F i g. 2 gezeigten Gelenke unterscheidet sich von dem äußeren Bauteil 11 nach Fig. 1 dadurch, daß die Außenfläche dtes äußeren Bauteils 40 nahe der Stirnwand 16 mit einer Ringnut 41 versehen ist. und dadurch, daß die zwischen benachbarten Rillen 14 liegenden Teile des äußeren Bauteils 40 mit Vertiefungen 42 versehen sind, welche die Ringnut 41 anschneiden.

Ferner ist ein Rohr 43 vorgesehen, dessen benachbarter Endabschnitt so auf das äußere Bauteil 40 aufgeschoben ist. daß die Stirnfläche des Rohrs bei dem zusammengebauten Gelenk an dem zylindrischen äußeren Abschnitt 30 der Dichtungsmanschette 28 anliegt.

Der Endabschnitt des Rohrs 43 wird nach dem Aufschieben auf das äußere Bauteil 40 in Richtung nach innen verformt, z. B. mit Hilfe eines elektromagnetischen Impulsformverfahrens, so daß der Endabschnitt des Rohrs mit dem äußeren Bauteil 40 des Gelenks formschlüssig verbunden wird.

Nachdem das äußere Bauteil 11 des Gelenks nach F i g. 1 an dem zugehörigen Rohr 39 oder das äußere Bauteil 40 des Gelenks nach F i g. 2 an dem zugehörigen Rohr 43 befestigt worden ist, werden das innere Bauteil 10 und der Kugelkäfig 24 zusammengebaut, und die diese Teile umfassende Baugruppe vrird dann in die Bohrung 13 des äußeren Bauteils eingeführt. Die Dichtungsmanschette 28 wird an dem inneren Bauteil 10 vor oder nach dem Einführen dieses Bauteils in die Bohrung 13 des äußeren Bauteils befestigt, z. B. mit Hilfe der in der Zeichnung dargestellten Befestigungsvorrichtung. Der äußere Abschnitt 30 der Dichtungsmanschette wird dann auf das freie Ende des äußeren Bauteils aufgeschoben und mit diesem Bauteil durch die Haltehülse 35 verbunden, die z. B. mit Hilfe eines elektromagnetischen Impulsformverfahrens so verformt wird, daß sie entweder mit dem äußeren Bauteil 11 des Gelenks nach F i g. 1 oder mit dem Rohr 43 nach F i g. 2 verbunden wird. Dabei wird die Lippe 36 der Hülse nach innen gepreßt, um die radiale Fläche des Abschnitts 31 der Dichtungsmanschette 28 in feste und abdichtende Anlage an der benachbarten Stirnfläche des äußeren Bauteils des Gelenks zu bringen. Das Gelenk wird vor dem endgültigen Befestigen der Dichtungsmanschette 28 mit einer SchmiennrttelfüHung versehen.

Auf diese Weise entsteht am Ende des Wellenrohrs

7 8

ein in sich abgedichtetes Gelenk, das mit der z. B. an zelteile eingespannt wird, wenn die Einzelteile mittels

einem anderen Ort und in beliebiger Lage befindli- Schrauben verbunden werden.

chen Antriebswelle 18 auf einfache Weise durch Ein- Das äußere Bauteil kann auch einstückig duich

schieben des Keilwellenabschnitts 19 der Antriebs- Extrudieren oder ein elektrochemisches Bearbei-

welk 18 in die mit Keilnuten versehene Bohrung 17 5 tungsverfahren hergestellt werden.

des inneren Kupplungsteils verbunden werden kann. Fig. 3 zeigt eine weitere Gelenkwellenbaugruppe

Bei dem Rohr 39 der in F i g. 1 gezeigten Gelenk- mit einer Welle 50, die ein Gleichlaufverschiebegewellenbaugruppe handelt es sich um ein einziges lenk 51 mit einem Gleicht auf festgeienk 52 verbindet. Rohr, dessen Enden mit den beiden äußeren Gelenk- Das Gelenk 52 umfaßt ein äußeres Bauteil 53 bzw. bauteilen 11 verbunden sind. Die in Fig. 2 darge- io einen Abschnitt, der einstückig mit einem Wellensteüte Kardanwellenbaugruppe umfaßt dagegen zwei stummel 54 ausgebildet ist, welcher mit einem Keil-Rohre 43. von denen je eines mit jedem äußeren Bau- wellenabschnitt 55 versehen ist. um mit einem Anteil 40 fest verbunden ist. Ferner ist ein Rohr 44 vor- triebselement mit einer Keilnuten aufweisenden Bohgesehen. das die beiden Rohre 43 verbindet und ihre rung verbunder werden zu können. Das innere Baubenachbarten Enden überlappt. Die beiden Rohre 43 15 teil S6 des Gelenk? 52 ist durch eine Keilwellenversind mit dem Rohr 44 zum Übertragen einer An- bindung mit einem keilverzahnten Endabschnitt 57 tfiebskraft durch mehrere aus einem Elastomermate- der Welle 50 verbunden. An dem äußeren Bauteil 53 rial bestehende Ringe 45 verbunden, die zwischen der ist mit Hilfe einer Spannschelle 59 eine flexible Dich-Außenfläche jedes Rohrs 43 und der Innenfläche des tungsmanschette 58 verbunden, die an der Welle 50 Rohrs 44 angeordnet sind und zwischen den benach- ao mit Hilfe einer weiteren Spannschelle 60 befestigt ist. barten Rohrflächen unter einer Druckvorspannung Das Gelenk 52 enthält mehrere Kugeln 61, die durch stehen. Die Ringe 45 dienen zum übertragen eines einen Käfig 62 geführt sind und in Rillen laufen. Drehmomentes zwischen den Rohren 43 und dem zu- welche auf der Innenseite des äußeren Bauteils 53 sätzlichen Rohr 44 und lassen dabei begrenzte Dreh- und der Außenseite des inneren Bauteils 56 ausgearbewegungen des Rohrs 44 gegenüber den beiden as beitet sind

Rohren 43 zu. Die elastisch federnden Ringe 45 be- Das Gelenk umfaßt ein äußeres Bauteil 63, das

wi.ken also, daß erzwungene Schwingungen der aus zwei Einzelteilen hergestellt ist, welche bei 64 mit

Rohre 43 gedämpft werden. Hilfe eines Reibungsschweißverfahrens verbunden

Zwar weist jedes der inneren Bauteile 10 eine mit sind. Das äußere Bauteil 63 umfaßt einen Abschnitt

Keilnuten versehene Bohrung zum Aufnehmen eines 30 65 mit einer keilverzahnten Bohrung zum Verbinden

als Keilwelle ausgebildeten Abschnitts der zugehöri- mit einem als Keilwelle ausgebildeten Antriebsele-

gen Antriebswelle auf. Das innere Bauteil jedes Ge- ment.

lenks der Gelenkwellenbaugruppe kann jedoch auch Das innere Bauteil 66 des Gelenks 51 ist durch

mit der zugehörigen Antriebswelle einstückig ausge- eine Keilwellenverbindung mit einem keilverzahnten

bildet sein, und die Antriebswelle kann gemäß der 35 Endabschnitt 67 der Welle 50 verbunden. Zwischen

Zeichnung an ihrem freien Ende einen Flansch 46 dem inneren Bauteil 66 und dem äußeren Bauteil 63

aufweisen, der mit nicht dargestellten Löchern für des Gelenks 41 erstreckt sich eine flexible Dichtungs-

Verbindungsschrauben versehen ist. manschette 68. die ebenso ausgebildet ist wie die an

Alternativ kann jede Welle 18 an Stelle des Flan- Hand von Fig. 1 und 2 beschriebene Dichtungsmansches 46 einen auf seiner Außenseite mit einer Keil- *o schette 28. Die Manschette 68 umfaßt einen Abverzahnung versehenen Endabschnitt autweisen, der schnitt 69. der radial nach innen ragt, so daß er die in von einer keilverzahnten Bohrung einer treibenden dem äußeren Bauteil 63 ausgearbeiteten Rillen 70 oder getriebenen Welle aufnehmbar ist. Eine weitere überlappt, um die Bewegung der Kugeln 71 zu beMöglichkeit besteht darin, jede Welle 18 mit einer grenzen, wenn sich die Kugeln gemäß F i g. 3 nach keih erzahnten Bohrung zu versehen, die sich vom 45 links bewegen. Die Kugeln 71 liegen in Fenstern freien Ende der Welle aus nach innen erstreckt, so eines Käfigs 72, der. wie oben an Hand von F i g. 1 daß eine Keilwellenverbindung zwischen dieser Welle beschrieben, auf Grund seiner inneren und äußeren und einem Endabschnitt einer treibenden oder getrie- Krümmung Gleichlauf des Gelenks gewährleistet und benen Welle hergestellt werden kann. außerdem axiale Bewegungen des inneren Bauteils 66

Die beschriebene Gelenkwellenbaugruppe hat an 50 gegenüber dem äußeren Bauteil 63 ermöglicht,

jedem Ende ein axiale Bewegungen zulassendes Die Bohrung des äußeren Bauteils 63 ist an ihrem

Gleichlaufverschiebegelenk. Alternativ kann an inneren Ende durch eine Platte 73 verschlossen, die

einem Ende der Kardanwellenbaugruppe ein Festge- an dem äußeren Bauteil befestigt ist und mit einem an

lenk sein. dem inneren Bauteil 66 angebrachten elastisch

Um das Eindringen von Staub und Schmutz in den 55 federnden Puffer oder Endanschlag 74 zusammenar-

Raum zwischen der Dichtungsmanschette 28 und der beitet, um die axiale Einwärtsbewegung des inneren

Welle 18 zu verhindern, kann auf der Welle 18 ein Bauteils 66 gegenüber dem äußeren Bauteil 63 zu be-

nicht dargestellter Abweisring angeordnet sein. grenzen.

Das äußere Bauteil jedes Gelenks kann entweder Ferner ist eine flexible Dichtungsmanschette 68 einstückig sein, wie es in der Zeichnung dargestellt 60 mit dem inneren Bauteil 66 durch eine federnde ist, oder es kann aus zwei Teilen hergestellt sein, die Klammer 75 und mit dem äußeren Bauteil 63 durch nach ihrer Herstellung mittels eines Reibungs- eine federnde Klammer oder Schelle 76 verbunden, schweißverfarens miteinander verschweißt sind. Bei dieser Anordnung wird ein schmiermitteldichter Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das äußere Hohlraum, der die Kugeln 71 und den Käfig 72 entBauteil aus zwei Einzelteilen zu bilden, die durch 65 hält, durch die Dichtungsmanschette 68_; das innere Schrauben verbunden sind, wobei ein das innere Bauteil 66, den elastisch federnden Endanschlag 74, Ende der Bohrung verschließendes Dichtungsteil zwi- die Verschlußplatte 73 und das äußere Bauteil 63 abschen einander zugewandten Flächen der beiden Ein- gegrenzt.

Tm Betrieb der Antriebswelle nach Fig. 3 kann das äußere Bauteil 63 ungehindert sowohl Beugewinkelbewegungen als auch axiale Relativbewegungen gegenüber dem inneren Bauteil 66 und somit auch gegenüber der Welle 50 ausführen. Die axiale Bewegung des äußeren Bauteils 63 gegenüber dem inneren Bauteil 66 wird in der oben beschriebenen Weise gedämpft; das äußere Bauteil ist in Richtung auf eine Mittelstellung gegenüber dem inneren Bauteil 66 vorgespannt.

Die an Hand von F i g. 1 beschriebene Gelenkwellenbaugruppe läßt sich bei ihrem Einbau ohne weiteres direkt zwischen der Ritzelwelle und der Getriebeausgangswelle eines Kraftfahrzeugs anordnen.

Bei einer Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 1 ist der Abschnitt 37 der Dichtungsmanschette 28, der zur Begrenzung der Relativbewegungen zwischen den Teilen des Gelenks mit den Kugeln zusammenarbeitet, von einer aus Metall oder Kunststoff bestehenden Scheibe gebildet, die an der Dichtungsmanschette 28 so befestigt ist, daß sie die Rillen 14 überlappt.

Bei einer weiteren Abwandlung der Ausführung nach Fig.l ist das äußere Bauteil des Gelenks stumpf an das benachbarte Ende des Rohrs angeschweißt. Bei einer weiteren Abwandlung ist die Hülse zum Festhalten der Dichtungsmanschette mit dem äußeren Bauteil durch Punktschweißen verbunden.

Bei einer Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 2 sind zwei Rohre vorgesehen, von denen das eine einen größeren Durchmesser hat als das andere, wobei an jedem äußeren Gelenkteil eines der Rohre befestigt ist, und wobei die beiden Rohre zum Übertragen eines Drehmomentes durch zwischen den Rohren angeordnete Ringe aus einem Elastomermaterial

ίο verbunden sind.

F i g. 4 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung nach F i g. 3, bei der beide Gelenke als Gleichlaufverschiebegelenke ausgebildet und die inneren Bauteile der Gelenke durch Steckverbindungen mit einer mas-

IS siven Welle SO verbunden sind, welche die Gelenke verbindet. Die in F i g. 4 gezeigten Teile, die in F i g. 3 dargestellten Teilen entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Die Ausführungsform nach F i g. 3 wird normaler-

ao weise bei Kraftfahrzeugen mit Frontantrieb verwendet, während die Ausführungsform nach Fig. 4 normalerweise bei Kraftfahrzeugen mit Hinterradantrieb und unabhängig aufgehängten Hinterrädern verwendet wird. Die Bewegung der Welle zwischen den beiden Gelenken wird dadurch begrenzt, daß die Gelenkkugeln in der an Hand von F i g. 3 beschriebenen Weise mit Anschlägen zusammenarbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2462

Claims

Patentanspruch:

Unis'ersalgelenk, bei dem ein äußeres Kupplungsteil eine Bohrung zum Aufnehmen eines inneren Kupplungsteils aufweist und zum Übertragen eines Drehmoments Kugeln in Fällen des inneren und des äußeren Kupplungsteils angeordnet sind, die so geformt sind, daß sie axiale Relativ- xo bewegungen des inneren und des äußeren Kupplungsteil zulassen, und eine im Querschnitt C-förmig ausgebildete elastische Dichtung am äußeren Ende der Bohrung zwischen dem inneren Kupplungsteil und dem äußeren Kupplungsteil des Gelenks angeordnet ist, die den Gelenkinnenraum schmiermitteldicht nach außen abdichtet und einen inneren zylindrischen Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser innere zylindrische Abschnitt (29) auf dem inneren Kupplungsteil (10; 66) und so gehalten ist, daß er elastisch federnd von dessen Drehachse weg vorgespannt ist.