DE2314904C2 - Homokinetische Gelenkkupplung - Google Patents

Description

nicht axial verschiebbar sind, große Beugewinkel

55 auch bei knapper Bemessung der radialen Mindestdicke des Käfigs zugelassen werden können.

Die Erfindung betrifft eine homokinetische Ge- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelenkkupplung mit Drehmomentübertragung durch löst, daß der Käfig mindestens an der einen Seite jemindestens drei Kugeln, vorzugsweise eine größere, des Fensters eine in an sich bekannter Weise über gerade Anzahl von Kugeln, die in vorzugsweise achs- 60 seine kugelförmige Außenfläche nach außen ragende, parallelen Kugelrillen eines inneren und eines äuße- in die zugehörige Kugelrille des äußeren Gelenkkörren Gelenkkörpers geführt und in einer gemeinsamen pers eingreifende Nase und/oder eihe über seine ku-Ebene in Fenstern eines cinstückigen Käfigs gehalten gelförmige Innenfläche nach innen ragende, in die sind, dessen Innen- und Außenflächen als Kugelflä- zugehörige Kugelrille des inneren Gelenkkörpers einchen, vorzugsweise mit gegen die gemeinsame Ebene 65 greifende Nase als Führung für die zugehörige Kugel der Kugeln axial nach verschiedenen Seiten um aufweist, und daß sämtliche Nasen in jeder beliebigleiche Strecken versetzten Mittelpunkten, gestaltet gen Schnittebene, die sich im rechten Winkel zu einer . und an einer kugelförmigen Außenfläche des inneren durch den Mittelpunkt der betreffenden kugelförmig

10

.„- he bzw. Innenfläche des Käfigs und > Mitte zwischen benachbarten Fenstern ver- ■i Achse erstreckt, innerhalb einer zu dieser jiiEonzentrisehen Kreisringfläche ü>gen, deren fr Kreis sämtliche in derselben Schnittebene De-' ι bezug auf die genannte AtLe inneren Betoien der Kugelrillen umschreibt, und deer Kreis von den in derselben Schnittebene ι äußeren Begrenzungslinien der Kugelriflen ^L—list

r Gestaltung wird erreicht, daß der mit Ben ragenden Nasen versehene Käfig ebenso Käfig mit rein kugelförmiger, nicht durch erregter Außenfläche dadurch in den äußenkkörper eingesetzt werden kann, daß der i_S nacht in e^:üer Stellung, in der seine Achse ie des äußeren Gelenkkörpers im rechten [ schneidet, längs der Achse des äußeren Ge-

ipers in diesen eingeschoben wird, wober zwei

einander diametral gegenüberstehende Stege zwi- ao sehen benachbarten Kugelrillen des äußeren Gelenkkörpers in einander diametral gegenüberstehende Fenster des Käfigs in deren Umfangsrichtung eingreifen, und der Käfig dann, wenn der Mittelpunkt seiner kugelfönnigen Außenfläche mit dem Mittelpunkt der as kugelförmigen Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers übereinstimmt, um den halben Teilungswinkel zwischen benachbarten Fenstern um seine eigene Achse gedreht wird, und der Käfig schließlich u.a eine Achse, die sich durch den Mittelpunkt seiner kugelfönnigen Außenfläche und die Mitte zwischen benachbarten Fenstern erstreckt und in der Mittelebene der kugelfönnigen Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers liegt, um 90° gedreht wird.

In entsprechender Weise wird der innere Gelenk körper mit dem Käfig zusammengebaut, wenn der Käfig nach innen ragende Nasen aufweist.

Mit der beschriebenen Gestaltung der Nasen ist einerseits dafür gesorgt, daß die Kugeln an beiden zur Achse des Käfigs im wesentlichen rechtwinkligen Seitenflächen der Fenster eine ausreichende Führung radial zur Käfigachse haben und andererseits die Nasen auch dann, wenn sie die im Hinblick auf die Tiefe der Kugelrillen, in die sie eingreifen sollen, größtmögliche Höhe haben, die beschriebene Montage, insbesondere das Verdrehen des Käfigs um 90°. nicht behindern können.

Zum Stand der Technik wird noch die DT-AS 1575 828 erwähnt, aus der eine homokinetische Gelenkkupplung bekannt ist, deren Käfig radial über seine kugeiförmige Außenfläche vorspringende Nasen aufweist. Dort ist die Außenfläche des Käfigs jedoch nicht in einer kugelfönnigen, sondern in einer zylindrischen Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers geführt, so daß es ohne weiteres möglich ist, den Käfig zusammen mit dem inneren Gelenkkörper und den in die Käfigfenster eingelegten Kugeln axial in den äußeren Gelenkkörper einzuschieben. Die Mittelpunkte der kugelförmigen Innen- und Außenflächen des Käfigs liegen beide in der zur Käfigachse rechtwinkligen Ebene, in der sämtliche Kugeln angeordnet sind. Der Käfig wird in die honiokinetische Ebene durch ein zentrales Steuerglied eingesteuert, das drei längs einer gemeinsamen Achse angeordnete Kugeln aufweist, von denen die mittlere in einer Lagerschale des Käfigs gehalten ist, während von den 'beiden Kugeln an den Enden des zentralen Steuerglieds die eine Kugel in einer Kugelpfanne des inneren Gelenkkörpers und die andere Kugel in einer Kugelpfanne des äußeren Gelenkkörpers gelagert ist Axmle Relativbewegungen zwischen dem inneren und dem äußeren Gelenkkörper werfen einerseits ^dur™ die zylindrische Innenfläche des äußeren Ge-If ο ^{orpers ermö}g^u'cht und andererseits dadurch, daß die erwähnten Gelenkpfannen gegen den Widerstand von Federn in den betreffenden Gelenkkörpern axial verschiebbar geführt sind; bei dieser bekannten Gelenkkupplung handelt es sich also um eine Verschiebegelenkkupplung und nicht um eine Festgelenkkupplung, wie sie Gegenstand der Erfindung ist Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkkupplung mit im Querschnitt keilförmigem Käfig sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Nasen an der Seite der Fenster, nach der sich der Käfig verjüngt, angeordnet und ragen so weit radial über die Innen- und/oder Außenfläche des Käfigs hinaus, daß dessen über die Nasen gemessene Gesamtdicke ebenso groß ist wie die radiale Dicke des Käfigs auf der anderen Seite der Fenster.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine homikinetische Gelenkkupplung mit einer ersten Ausführungsform eines Käfigs,

Fig. 2 eine Stimansicht des äußeren Gelenkkörpers der in F i g. 1 dargestellten Gelenkkupplung beim Einbau des Käfigs, der im axialen Schnitt dargestellt ist,

Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene IH-III in F i 3.2, wobei der Käfig gegenüber seiner in F i g. 2 abgebildeten Stellung um 30° um seine Achse verdreht ist,

F i g. 4 eine Teilansicht in Richtung des Pfeils IV in Fig. 3,

F i g. 5 eine Stirnansicht des äußeren Gelenkkörpers, wobei der Käfig gegenüber F i g. 3 um 90° in die Ebene des äußeren Gelenkkörpers verdreht ist,

F i g. 6 eine Teilansicht in Richtung des Pfeils VI in F i g. 5,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch eine homokinetische Gelenkkupplung mit einer zweiten Ausführungsform eines Käfigs.

Hauptbestandteile der in F i g. 1 bis 6 dargestellten homokinetischen Gelenkkupplung sind ein innerer Gelenkkörper 12, ein äußerer Gelenkkörper 14, ein zwischen beiden Gelenkkörpern angeordneter Käfig 16 und ein Satz Kugeln 18. Die Kugeln 18 sind in je einer achsparallelen Nut 20 des inneren Gelenkkörpers 12 und einer achsparalkien Nut 22 des äußeren Gelenkkörpers 14 geführt und in je einem Fenster 24 des Käfigs 12 in einer gemeinsamen Ebene gehalten.

Der innere Gelenkkörper 12 weist eine kugelförmige Außenfläche 26 auf, deren Mittelpunkt 28 längs der Achse 30 des inneren Gelenkkörpers gegen die gemeinsame Ebene 32 der Kugeln 18 versetzt ist, in F i g. 1 nach links. An der kugelförmigen Außenfläche 26 des inneren Gelenkköipers 12 ist eine komplementäre, kugelförmige Innenfläche 34 des Käfigs 16 geführt.

Der äußere Gelenkkörper 14 weist eine kugelförmige Innenfläche 36 auf, deren Mittelpunkt 38 gegen die gemeinsame Ebene der Kugeln 32 vom Mittelpunkt 28 weg, also in F i g. 1 nach rechts, versetzt ist. In der kueelförmieen Innenfläche Mi He« R

Gelenkkörpers 14 ist eine komplementäre, kugelför- Diese Gestaltung des Käfigs 16 ermöglicht es, den

mige Außenfläche 40 des Käfigs 16 geführt. Käfig ohne den inneren Gelenkkörper 12 und die

Arn inneren Gelenkkörper 12 ist im dargestellten Kugeln 18 in der aus Fig.2 ersichtlichen Weise in Beispiel eine Welle 42 befestigt; der äußere Gelenk- den äußeren Gelenkkörper 14 einzuschieben, wobei körper 14 ist mit einem Wellenstumpf 44 einstückig 5 die Achse des Käfigs 16 die Achse des äußeren Geausgebildet, lenkkörpers im rechten Winkel schneidet. Anschlie-

Die gegenseitige Versetzung der Mittelpunkte 28 ßend wird der Käfig 16 um den halben Abstand zwi-

und 38 der innenfläche 34 und der Außenfläche 40 sehen zwei benachbarten Fenstern 14 um seine

des Käfigs 16 hat zur Folge, daß der Querschnitt des eigene Achse gedreht; im dargestellten Beispiel weist

Käfigs 16, wie besonders in der unteren Hälfte der to der Käfig sechs Fenster auf, so daß er um 30° ge-

Fig. 1 erkennbar ist, sich nach der einen axialen dreht werden muß, um in die aus Fig.3 und4 er-

Richtung, in Fig. 1 nach links, verjüngt. Dies bedeu- sichtliche Winkelstellung zu gelangen. In dieser Win-

tet, daß die radiale Dicke des Käfigs nach links der- kelstellung läßt sich der Käfig 16 um die Achse 50

art abnimmt, daß der Käfig den Kugeln 18 keine drehen; es ist eine Drehung um 90° erforderlich, da-

ausreichende Führung mehr geben könnte, wenn der 15 mit der Käfig 16 in die aus F i g. 5 und 6 ersichtliche

Käfig an seiner radial äußeren Seite ausschließlich Stellung pelangt, in der jedes seiner Fenster 24 einer

durch die kugelförmige Außenfläche 40 begrenzt Kugelrille 22 des äußeren Gelenkkörpers 14 radial

wäre. gegenübersteht und die zugehörige Nase 46 in die

Eine ausreichende Führung für die Kugeln 18 Kugelrille 22 eingreift. Anschließend werden die Kuauch auf der linken Seite der Fenster 24 ist jedoch ao geln 18 radial von innen nach außen in die Fenster dadurch gegeben, daß der Käfig 16 an der Seite, 24 des Käfigs 16 eingesetzt und dann der innere Genach der er sich verjüngt, also an seiner in F i g. 1 lenkkörper 12 axial in den Käfig 16 eingeschoben, linken Seite, in der Mitte jedes Fensters 24 eine Nase Schließlich wird die Welle 42 am inneren Gelenkkör-46 aufweist, die über seine kugelförmige Außen- per 12 befestigt.

fläche soweit hinausragt, daß der Käfig 16 im Be- »5 Die in F i g. 7 dargestellte homokinetische Gelenkreich jeder dieser Nasen 46 etwa den gleichen kupplung unterscheidet sich von der in F i g. 1 bis 6 Außendurchmesser aufweist wie auf der gegenüber- dargestellten dadurch, daß an Stelle des Käfigs 16 liegenden, in F i g. 1 rechten Seite der Fenster 24. ein Käfig 16' vorgesehen ist, der an der Seite, nach

Damit die Nasen 46 den Einbau des Käfigs 16 in der er sich verjüngt, also an seiner in F i g. 7 linken

den äußeren Gelenkkörper 14 nicht behindern, müs- 30 Seite, in der Mitte jedes Fensters 24' eine Nase 46'

sen sämtliche Nasen 46 in jeder beliebigen Schnitt- aufweist, die über seine kugelförmige Innenfläche so

ebene 48, die sich im rechten Winkel zu einer durch weit nach innen ragt, daß der Käfig 16' im Bereich

den Mittelpunkt 38 der kugelförmigen Außenfläche jeder dieser Nasen 46' etwa den gleichen Innen-

40 des Käfigs 16 und durch die Mitte zwischen be- durchmesser aufweist wie auf der gegenüberliegen-

nachbarten, in Fig.3 oberen und unteren Fenstern 35 den, in Fig.7 rechten Seite der Fenster 24. Die bei-

24 verlaufende Achse 50 erstreckt, innerhalb einer zu den Gelenkkörper 12 und 14 sind in Fi g. 7 dieselben

dieser Achse 50 konzentrischen Kreisringfläche 52 wie in F i g. 1.

liegen, deren innerer Kreis sämtliche in derselben Beim Zusamme ubau des Käfigs 16' mit dem inne-

Schnittebene 48 liegenden, in bezug auf die Achse 50 ren Gelenkkörper 12 geht man sinngemäß ebenso

inneren Begrenzungslinien 54 der Kugelrillen 22 um- 40 vor wie bei dem an Hand von F i g. 1 bis 6 beschrie-

schreibt, und deren äußerer Kreis von den in dersel- benen Zusammenbau des Käfigs 16 mit dem äußeren

ben Schnittebene 48 liegenden äußeren Begrenzungs- Gelenkkörper 14. An Stelle einer Drehung um die

linien 56 der Kugelrillen 22 umschrieben ist. Diese Achse 50 findet jedoch am Ende des Zusammenbaus

Begrenzung der Nasen 46 bedeutet, daß der Käfig eine Drehung des Käfigs 16' in bezug auf den inne-

16, wenn er um die Achse 50 gedreht wird, einen 45 ren Gelenkkörper 12 um die Achse 50' statt, die sich

Rotationskörper bildet, der sich wegen der vorsprin- im rechten Winkel zur Achse 30 des inneren Gelenk-

genden Nasen 46 zwar erheblich vors einer Kugel un- körpers 12 durch den Mittelpunkt 28 von dessen ku-

tcrscheidet, sich aber dennoch nicht mit dem äußeren gelförmiger Außenfläche 26 erstreckt.

Oelenkkörper 14 überschneidet, da jeder der bei Ro- Die beiden Gelenkkörper 12 und 14 könnten auch

tation des Käfigs 16 um die Achse 50 von den Nasen so mit einem Kai g zusammengebaut werden, der so-

46 gebildeten gedachten ringförmigen Rippen durch wohl nach außen ragende Nasen 46 wie nach innen

zwei in bezug auf die Achse 50 symmetrisch an- ragende Nasen 46' aufweist, sofern all diese Nasen geordnete Kugelrillen 22 des äußeren Gelenkkörpers den insbesondere an Hand von F i g. 3,4 und 6 erläu-

14 hindurchläuft terten Bedingungen entsprechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Gelenkkörpers und einer kugelförmigen Innenfläche Patentansprüche: des äußeren Gelenkkörpers geführt sind. Bei der Gestaltung solcher Gelenkkupplungen ist

1. Homokinetische Gelenkkupplung mit Dreh- man im allgemeinen bestrebt, die radiale Dicke des momentübertraguag durch mindestens drei Ku- s Käfigs möglichst gering zu halten, damit bei gegebegehl, vorzugsweise eine größere, gerade Anzahl neai Bauvolumen der Gelenkkupplung der Außen-Iron Kugeln, die in vorzugsweise achsparallelen durchmesser des inneren Gelenkkörpers, und damit Kugelrinnen eines inneren und eines äußeren Ge- auch die Belastbarkeit der Gelenkkupplung, moglenkkörpers geführt und in einer gemeinsamen liehst groß wird. Der Verkleinerung der radialen Ebene in Fenstern eines Käfigs gehalten and, i« Dicke des Käfigs sind indessen bei bekannten Gedessen Innen- und Außenfläche als Kugelflächen, lenkkupplungen der beschriebenen Gattung dadurch vorzugsweise rait gegen die gemeinsame Ebene Grenzen gesetzt, daß die von Stegen gebildeten seithder Kugeln axial nach verschiedenen Seiten um chen Begrenzungsflächen der Fenster des Käfigs in gleiche Strecken vfasetzten Mittelpunkten, gestal- radialer Richtung nicht zu schmal sein dürfen, damit tet und an einer kugelförmigen Außenfläche des »5 die Kugeln noch ausreichend geführt sind und der inneren Gelenkkörpers und einer kugelförmigen Käfig seine Aufgabe erfüllen kann, sämtliche Kugeln Innenfläche des äußeren Gelenkkörpers geführt bei jedem Beugungswinkel des Gelenks in der sogesind, dadurch gekennzeichnet, daß der nannten homokinetischen Ebene zu halten, die den Käfig (16; 16') mindestens an der einen Seite je- Winkel zwischen den Achsen der beiden Gelenkkördes Fensters (24; 24') eine in an sich bekannter aio per halbiert. Eine ausreichende Führung der Kugel Weise über seine kugelförmige Außenfläche (40) in radialer Richtung durch die Seitenflächen des Känach außen ragende, in die zugehörige Kugelrille figs ist besonders wichtig bei solchen homokineti-(22) des äußeren Gelenkkörpers (14) eingreifende sehen Gelenkkupplungen der eingangs beschriebenen Nase (46) und/oder eine übei seine kugelförmige Gattung, bei denen der Käfig dadurch in der homoInnenfläche (34) nach innen ragende, in die züge- «5 kinetischen Ebene gehalten ist, daß seine h.ncn- und hörige Kugelrille (20) des inneren Gelenkkörpers Außenfläche als Kugelflächen mit gegen die gemein-(12) eingreifende Nase (46') als Führung für die same Ebene der Kugeln axial nach verschiedenen zugehörige Kugel (18) aufweist, und daß samt- Seiten um gleiche Strecken versetzten Mittelpunkten liehe Nasen (46; 46') in jeder beliebigen Schnitt- gestaltet sind. Bei solchen Gelenkkupplungen führen ebene (48), die sich im rechten Winkel zu einer aio die Kugeln während jeder Umdrehung der Kuppdurch den Mittelpunkt (38; 28) der betreffenden lungsteile radial hin- und hergehende Bewegungen kugelförmigen Außenfläch;: bzw. Innenfläche des im Käfig aus, deren Größe mit dem Beugewinkel der Käfigs und durch die Mitte zwischen benachbar- Gelenkkupplung zunimmt. Der Käfig hat, bedingt ten Fenstern verlaufende Achse (50; 500 er- durch die axiale Versetzung der Mittelpunkte seiner streckt, innerhalb einer zu dieser Achse konzen- 35 kugelförmigen Innen- und Außenfläche, einen sieh trischen Kreisringfläche (52) liegen, deren innerer nach der einen axialen Richtung keilförmig verjün-Kreis sämtliche in derselben Schnittebene liegen- genden Querschnitt. Damit trotz dieser Verjüngung den, in bezug auf die genannte Achse inneren Be- eine ausreichende Führung der Kugeln auch an der grenzungslinien (54) der Kugelrillen (22; 20) um- Seite der Fenster, nach der sich der Querschnitt des schreibt, und deren äußerer Kreis von den in der- 40 Käfigs verjüngt, noch gewährleistet ist, muß der Käselben Schnit'ebene liegenden äußeren Begren- fig bei bekannten Gelenkkupplungen der zuletzt bezungslinien (56) der Kugelrillen umschrieben ist. schriebenen Bauart (US-PS 2 046 584), die auch als

2. Homokinetische Gelenkkupplung nach An- Doppeloffsetgelenke bezeichnet werden, eine erhebspruch 1, deren Käfig im Querschnitt keilförmig liehe radiale Mindestdicke, gemessen zwischen seiist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (46; 45 ner kugelförmigen Innenfläche und seiner dagegen 46') an der Seite der Fenster (24; 24') nach der mittelpunktversetzten kugelförmigen Außenfläche, sich der Käfig (16; 16') verjüngt, angeordnet sind aufweisen.

und so weit radial über die Außen- und/oder In- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

nenfläche (40; 34) des Käfigs (16; 16') hinausra- homokinetische Gelenkkupplung der eingangs begen, daß dessen über die Nasen gemessene Ge- 50 schriebenen Gattung, insbesondere der zuletzt besamtdicke ebenso groß ist wie die radiale Dicke schriebenen Doppeloffset-Bauart, derart weiterzubildes Käfigs auf der anderen Seite der Fenster. den, daß bei Gestaltung des Gelenks als Festgelenk,

also als Gelenk, dessen Gelenkkörper gegeneinander