DE2343540A1 - Gleichgang-universalgelenk mit drei mitnehmerrollen - Google Patents

Description

Gleichgang-Universalgelenk mit drei Mitnehmerrollen

Die Erfindung betrifft ein Gleichgang-Universalgelenk des Drei-Rollen-Typs, bei dem zur Erzielung eines Gleichgang-Universalantriebes bei Winkelverlagerung der Achsen cfer beiden Gelenkteile drei von dem einen Gelenkteil getragene Mitnehmerrollen mit entsprechenden, am anderen Gelenkteil ausgebildeten Führungskanälen in Eingriff sind. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Universalantrieb mit wenigstens einem Gleichgang-Gelenk dieses Drei-Rollen-Typs.

Ein Beispiel für Gleichgang-Universalgelenke des Drei-Rollen-Typs ist,in der US-Patentschrift 2 910 845 offenbart . Soweit der Anmelderin bekannt, ist das dort beschriebene Gelenk das erste Drei-Rollen-Gleichgang-Gelenk, das sich bewährt hat. Drei-Rollen-Gelenke der dort offenbarten Ausbildung haben bei in der'Raumfahrtindustrie verwendeten Hydraulik-Vorrichtungen ein weites Anwendungsgebiet gefunden.

Ältere Versuche, Universalgelenke des Drei—Rollen-Typs zu schaffen, sind beispielsweise in den US-Patentschriften

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2 125 615 und 2 235 002 sowie in der britischen Patentschrift 143 654 beschrieben.

Nach Offenbarung des von der Anmelderin entwickelten Gelenkes in der US-Patentschrift 2 910 845 sind andere Drei-Rollen-Gelenke der gleichen Art von der Automobilindustrxe mit Erfolg als Universalgelenke in der Kraftleitung von Kraftfahrzeugen zum Übertragen von Drehmoment auf die Triebräder verwendet worden. Ein solches Anwendungsbeispiel aus dem Kraftfahrzeugbau ist in einem Artikel von J.M. Roethlisberger und P.C. Aldrich beschrieben, der im Anschluß an einen vom 13. bis 17. Januar 1969 in Detroit, Michigan, abgehaltenen Technischen Kongreß von der Society of Automotive Engineers unter dem Titel "The Tri-Pot Universal Joint" veröffentlicht wurde. Nach diesem Artikel werden in den Vorderrad-Antriebsystemen der Automobilmodelle "Toronado" von Oldsmobile und ¹¹El Dorado¹¹ von Cadillac Universalgelenke des Drei-Rollen-Typs verwendet. Ähnliche Drei-Rollen-Gelenke der französischen Glaenzer Spicer S.A. sind in der US-Patentschrift 3 125 870 offenbart. Es wird berichtet, daß Ausführungen hiervon in bestimmten französischen Peugeot- und schwedischen Saab-Automobilen verwendet wurden.

Soweit der Anmelderin bekannt, hat sie als erste das bei Drehung der beiden Gelenkteile eines Drei-Rollen-Gelenkes unter Winkelverlagerung ihrer Achsen auftretende Problem des "Taumeins" oder "Kreisens" erkannt und zufriedenstellend gelöst. Bei den Drei-Rollen-Gelenken entsprechend der US-Patentschrift 2 910 845 und bei nachfolgenden, bewährten Drei-Rollen-Gelenken wurde das Taumeln oder Kreisen dadurch aufgenommen, daß die Mitnehmerrollen an feststehenden, zur Achse des einen Gelenkteiles rechtwinkligen Zapfen verschieblich gemacht wurden und daß ihre Lageveränderungen in den entsprechenden Führungskanälen des anderen Gelenkteiles beschränkt und gesteuert wurden.

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Diese. Forderung nach Verschiebung oder axialer Verlagerung der Mitnehmerrollen bei gleichzeitiger Drehung ist mit größer werdenden Drehmomentbelastungen und G-elenkanstellwinkeln zunehmend schwieriger zu erfüllen.

Eine zusätzliche Schwierigkeit ergibt sich bei derartigen herkömmlichen Ausbildungsformen noch c|urch die Notwendigkeit, die Lageveränderungen der Mitnehmerrollen zu steuern, insofern als die Steuervorrichtung nicht in dem die Mitnehmerrollen tragenden Gelenkteil, sondern in dem die Führungskanäle aufweisenden Gelenkteil vorgesehen sein müssen. Dies führt zu Schwierigkeiten bei der Herstellung urrlim Betrieb, erfordert mehr Raum und begrenzt sowohl den maximal zulässigen Gelenkanstellwinkel als auch die maximal zulässige relative Axialverschiebung zwischen den Gelenkteilen.

Auch sei darauf hingewiesen, daß die Umfangsflächen der Mitnehmerrollen bei derartigen herkömmlichen Gelenken notwendigerweise sphärisch ausgebildet waren, damit die die Mitnehmerrollen tragenden Zapfen bei Drehung des Gelenkes mit Winkelverlagerung der Achsen der beiden Gelenkteile gegenüber den Seitenflächen der Führungskanäle allseitig schwenkbar waren. Wenngleich die Schwenkung der Zapfen gegenüber den Pührungskanälen im Vergleich mit dem Gelenkanstellwinkel zwischen den Achsen der Gelenkteile klein ist, nimmt, sie mit größer werdendem Gelenkanstellwinkel zu und muß aufgenommen werden, damit solche Gelenke arbeiten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drei-Rollen-Gleichgang-Universalgelenk zu schaffen, das die gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise erfüllt.

Die Anmelderin hat herausgefunden, daß sich die in komplizierten Wechselbeziehungen miteinander stehenden Bewegungen der Bauteile eines Drei-Rollen-Gelenkes in einer völlig verschiedenen Weise aufnehmen lassen, nämlich durch drehbare Anbringung

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der Mitnehmerrollen an ihren Zapfen mit allseitig beweglichen Lagern. Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß derartige allseitig "bewegliche Lager axiale Verschiebung der Mitnehmerrollen an den Zapfen nicht aufzunehmen "brauchen. Das natürliche Taumeln oder Kreisen eines Gelenkteils gegenüber dem anderen läßt sich erfindungsgemäß dadurch aufnehmen, daß den von einem Gelenkteil getragenen Mitnehmerrollen ein freies Verschieben in die Führungskanäle des anderen Gelenkteils hinein und aus diesen heraus gestattet wird. Im Gegensatz zu der sich aufdrängenden Annahme "bewirkt dieses Ein- und Ausschieben kein Gleiten der Mitnehmerrollen in den Führungskanälen, sondern ein Abrollen der Mitnehmerrollen in einer Rollbahn an den Seiten (Fänden) der Führungskanäle.

Bei Drehung des erfindungsgemäß ausgebildeten Gelenkes unter Drehmomentbelastung und mit winkelverlagerten Achsen der Gelenkteile gestatten die die Mitnehmerrollen mit ihren entsprechenden Zapfen verbindenden allseitig beweglichen Lager ein allseitiges Schwenken (Kippen) der Mitnehmerrollen im erforderlichen Maß, damit die Rollenumfänge an den jeweiligen Führungskaalwänden in einer Bewegungsbahn abrollen können, ungefähr so wie eine Schwenkrolle dem Weg des geringsten ■ Widerstandes folgt, ausgenommen daß das "Scharwenzeln¹¹ der Mitnehmerrollen nach allen Seiten möglich ist. Gleichzeitig wird durch das Kippen der Mitnehmerrollen das notwendige allseitige Kippen der Zapfen gegenüber den Führungskanälen exakt aufgenommen, so daß die Rollenumfänge zylindrisch, statt sphärisch, ausgebildet sein können. Die Führungskanäle können somit eben sein und müssen nicht mit Mitteln zum Steuern der nach außen oder nach innen gerichteten Lageveränderungen der Mitnehmerrollen in den Führungskanälen versehen sein, da die Mitnehmerrollen an ihren Zapfen gegen Axialverschiebung gesichert sind.

Das erhaltene Drei-Rollen-Gelenk nach der Erfindung schafft bei allen Gelenkanstellwinkeln einen Universalantrieb mit

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exaktem Gleichgang bei einem Minimum an Reibung. Durch den vereinfachten Aufbau ergibt sich eine Senkung der Herstellungskosten, Gleichzeitig ist die Drehmomentbelastbarkeit für eine gegebene Gelenkgröße erhöht. Verglichen mit der von der Anmelderin entwickelten älteren Ausbildungsform eines Drei-Rollen-Gelenkes ist der maximal zulässige Gelenkanstellwinkel bei einer beliebigen Konfiguration vorteilhaft vergrößert.

In bestimmten Anwendungsfällen für Universalgelenke sLnd Vorrichtungen notwendig, die bei Veränderung des Gelenkanstellwinkels Axialverschiebung der Gelenkteile untereinander ermöglichen. Bei dem Gelenk nach der Erfindung ist der zulässige Betrag der Axialverschiebung eines Gelenkteiles gegenüber dem anderen für eine gegebene Gelenkgröße erhöht. Dies ist von besonderem Vorteil bei Verwendung des Gelenkes in Kraftfahrzeugantrieben, in denen sich der Abstand zwischen den Triebrädern und dem Getriebe mit dem Ein- und Ausfedern der Räder verändert,

Das Gelenk nach der Erfindung ist allen der Anmelderin bekannten herkömmlichen Drei-Rollen-Gelenken in allen wichtigen Punkten überlegen, nämlich hinsichtlich Arbeitsweise, Belastbarkeit, maximalem Gelenkanstellwinkel, Axialverschiebung der Gelenkteile, Baugröße, Herstellbarkeit, Lebensdauer und Herstellungskosten.

Zusätzlich zu den wichtigen Vorteilen, die das erfindungsgemäß ausgebildete Gleichgang-Gelenk selbst bietet, ergibt sich.im Rahmen der Erfindung ein weiterer bedeutender Vorteil bei Verwendung eines axial verschiebbaren Drei-Rollen-Gelenkes zusammen mit einem Gelenk ohne Axialverschiebung in einem Universalantriebsystem. Der mehrere Gelenke aufweisende Universalantrieb nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß die Axialverschiebung ohne axiale Belastung erfolgt und ohne daß die Masse eines beliebigen, vom axial verschiebbaren Gelenk angetriebenen Elementes erhöht wird. Insbesondere

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überwindet diese Anordnung die Nachteile der der Anmelderin bekannten Vorderrad-Antriebsysteme für Kraftfahrzeuge, in denen die Mitnehmerrollen bei Axialbewegung zu deren Aufnahme einen veränderlichen Axialdruck überwinden müssen und in denen die Masse der die Mitnehmerrollen tragenden Elemente und der zugehörigen Bauteile die ungefederte Masse der Triebräder in unvorteilhafter Weise vergrößert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teilweise perspektivische Seitenansicht einer Ausbildungsform mit Axialverschiebung des G-leichgang-Universalgelenkes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise perspektivische Seitenansicht in auseinandergezogener Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Gleichgang-Universalgelenkes,

Fig. 3 einen Längsschnitt, in vergrößertem Maßstab, längs der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine Fig. 3 ähnliche Längsschnittansicht mit einer Darstellung einer weiteren Ausbildungsform eines die Mitnehmerrollen mit ihren jeweiligen Zapfen verbindenden Universallagers (allseitig beweglichen Lagers), wobei das Universalgelenk in beliebiger Richtung um 60° geschwenkt gezeichnet ist, so daß sich eine der Mitnehmerrollen entgegen der Darstellung in Fig. 3 nicht in der oberen, sondern entsprechend der Zeichnung in der unteren Stellung befindet,

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Pig. 6 eine Quersehnittsansicht längs der Linie 6-6 in Fig. 5,

Pig. 7 einen Schnitt durch eine Mitnehmerrolle mit einer Darstellung einer weiteren Ausbildungsform eines die MitnehmerroIlen mit ihren jeweiligen Zapfen verbindenden lagers,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht, in vergrößertem Maßstab, der Kugeln und des Käfigteils des in Pig. 7 gezeigten Lagers,

Pig. 9 eine Querschnittsansicht einer Ausbildungsform ohne Axialverschiebung des Gleichgang-Universalgelenkes nach der Erfindung bei einem Gelenkanstellwinkel von 0°, mit einer Darstellung einer weiteren Ausbildungsform eines die Mitnehmerrollen mit ihren jeweiligen Zapfen verbindenden Lagers,

Pig. 10 einen Längsschnitt längs der Linie 10-10 in Pig. 9» jedoch bei einem Gelenkanstellwinkel von etwa 20°,

Pig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in Pig. 9 zur weiteren Erläuterung der in Pig. 9 gezeigten Lager-Ausbildungsform,

Fig. 12 eine vereinfachte Strichzeichnung zur Verdeutlichung des Kreisens oder Taumeins eines der Gelenkteile gegenüber dem anderen bei Drehung des Universalgelenkes mit Winkelverlagerung der Achsen der ■ Gelenkteile,

Pig. 13 eine vereinfachte Strichzeichnung mit Blickrichtung von der Linie 13-13 in Pig. 12 aus, zur weiteren Erläuterung der Kreisbewegung,

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Fig. 14 eine Reihe von Diagrammen zur Verdeutlichung des Verlaufs der Rollenbahn, die eine der Mitnehmerrollen bei Drehung des Gelenkes unter drei verschiedenen Gelenkanstellwinkeln an einer Wand einer der Führungsbahnen beschreibt,

Fig. 15 eine vereinfachte Draufsicht auf ein Vorderrad-Antriebsystem für ein Kraftfahrzeug mit Gleichgang-Universalgelenken nach der Erfindung, in welcher außerdem eine verbesserte Ausbildungsform von Universalgelenken für Vorderrad-Antriebsysteme dargestellt ist,

Fig. 16 eine vereinfachte Ansicht von vorn des in Fig. 15 gezeigten Vorderrad-Antriebsystems,

Fig. 17 eine Teilansicht, im Schnitt und in vergrößertem Maßstab, im wesentlichen längs der Linie 17-17 in Fig. 15 mit weiteren Einzelheiten der Universalgelenke zur Verdeutlichung der Anordnung zum Aufheben von Axialkräften und zum Verringern der ungefederten Masse im Vorderrad-Antriebsystem, und

Fig. 18 eine Fig. 17 ähnliche Teilansicht im Schnitt eines herkömmlichen Vorderrad-Antriebsystems in normaler und maximal eingefederter Stellung, zur Verdeutlichung der sich aus den Axialkräften und dem ungefederten Gewicht ergebenden Probleme.

Das Drei-Rollen-Gleichgang-Universalgelenk nach der Erfindung ermöglicht zwischen den beiden Gelenkteilen bis zum maximal zulässigen Gelenkanstellwinkel einen von der Größe des Beugungswinkels unabhängigen Gleichgang-Antrieb (eine gleichförmige Bewegungsübertragung). Das Gleichgang-Gelenk nach der Erfindung weist verbesserte Einrichtungen zur Aufnahme von Taumel- oder Kreisbewegung der Mittelachse des einen

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Gelenkteils gegenüber der Mittelachse des anderen bei Drehung des Gelenkes mit. Winkelverlagerung sowie verbesserte Einrichtungen zur Beibehaltung und Veränderung der Lage der Mitnehmerrollen bei umlaufendem Gelenk auf. Das Gelenk ist in jedem beliebigen Antriebsystem, bei dem eine allseitig gleichförmige Bewegungsübertragung gefordert ist, verwendbar, beispielsweise in einer mit einer Taumelscheibe betätigten Hydraulik-Vorrichtung entsprechend der US-Patentschrift 2 910 845» oder in einem Vorderrad-Antriebsystem für Kraftfahrzeuge, wie in Mg. 15 bis 17 der beigefügten Zeichnung dargestellt»

Von der Vorrichtung entsprechend der US-Patentschrift 2 910 und von der Anmelderin bekannten herkömmlichen Drei-Rollen-Gelenken unterscheidet sich das Gleichgang-Gelenk nach der Erfindung dadurch, daß die Aufnahme von Taumel- oder Kreisbewegung und die Steuerung der Lageveränderungen der Mitnehmerrollen durch ortsunveränderliche Anbringung der Mitnehmerrollen an ihren Zapfen erreicht werden und daß gleichzeitig die Mitnehmerrollen gegenüber den Zapfen allseitig kippbar gemacht sind. Dadurch ist die Verwendung von Mitnehmerrollen mit zylindrischen Außenflächen an einem Gelenkteil und von ebenen Führungsbahnen im anderen Gelenkteil möglich. Aus der nachfolgenden Beschreibung wird deutlich, daß die grundsätzlichen Unterschiede gegenüber herkömmlichen Gelenken eine Anzahl wichtiger Vorteile verschaffen.

Das in Pig. 1 bis 4 dargestellte Gleichgang-Universalgelenk ist in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichnet und weist zwei Hauptteile auf, nämlich ein Zapfenteil (Gelenkinnenteil) 22 mi einer jjpe^^ge χ _un^ _e±_n Führungsbahnenteil (Gelenkaußenteil) 24 mit einer Drehachse Y. Gelenkinnenteil 22 und Gelaakaußenteil 24 sind als treibendes und getriebenes Element des Gelenkes gegenseitig austauschbar.

In der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen wird unter "Gelenkanstellwinkel" der Winkel

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verstanden, den die Achse des Gelenkinnenteils mit der Achse des Gelenkaußenteils bildet. "Ebene des Gelenkes" oder "Gelenkebene" bezeichnet die Ebene, die die Achsen X und Y des Gelenkinnenteils und des Gelenkaußenteils bestimmen, wenn sie unter einem beliebigen, von 0° verschiedenen Gelenkanstellwinkel angeordnet sind.

Wie nachfolgend näher beschrieben, sind das Gelenkinnenteil und das. Gelenkaußenteil 24 antriebsmäßig miteinander verbunden, so daß bei Drehung mit beliebiger Winkelverlagerung ihrer Achsen bis zum maximal zulässigen Betrag die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Gelenkteile stets genau gleich sind, unabhängig von der Stellung innerhalb eines Umlaufzyklus von 360°. Die Gelenkanordnung 20 liefert somit einen allgemein als "gleichförmige Bewegungsübertragung" bezeichneten Antrieb, im Unterschied zu der "ungleichförmigen Bewegungsübertragung" der überall in der Industrie verwendeten Universalgelenke.

Ein bekanntes, in weitem Umfang verwendetes Universalgelenk mit ungleichförmiger Bewegungsübertragung ist das Kardän- oder Hookes-Gelenk, welches beispielsweise im "Illustrierten Handbuch der !Technik" von Otto B. Schwarz und Paul Graf st ein, Copyright 1971, S.16 u.17 dargestellt ist. Es ist der Industrie wohl bekannt, daß die angetriebene Welle eines Kardan-Gelenkes während jeder Umdrehung der treibenden Welle dieser gegenüber hinsichtlich der Winkelgeschwindigkeit zweimal voreilt und zweimal nacheilt, wobei die Größe der Beschleunigungen und Verzögerungen mit von 0° zum maximal zulässigen Betrag hin anwachsendemGelenkanstellwinkel in geometrischer Reihe ansteigt. Universal-Gelenke mit ungleichförmiger Bewegungsübertragung, wie z.B. das Kardan-Gelenk, sind daher im allgemeinen für Maschinen, in denen beträchtliche Gelenkanstellwinkel, beispielsweise von über 10 bis 15° untergebracht werden müssen, nicht akzeptabel. Infolge der Beschleunigungen und Verzögerungen der angetriebenen Welle sind Gelenke mit ungleichförmiger Bewegungsübertragung daher auch bei nur wenige Grad überschreitendem Gelenkanstellwinkel zur Verwendung in

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Präzisionsmaschinen nicht geeignet.

Das Gleichgang-Universalgelenk 20 nach der Erfindung ist vom "Drei-Rollen"-Ü?yp. Soweit der Anmelderin bekannt, ist die erste erfolgreiche Ausbildungsform des Drei-Rollen-Gelenkes in der eingangs bereits erwähnten US-Patentschrift 2 910 beschrieben. Im Vergleich mit dem Drei-Rollen-Gelenk älterer Patente der Anmelderin und mit anderen ähnlichen, später entwickelten und'serienmäßig hergestellten Drei-Rollen-Gelenken weist das Drei-Rollen-Gleichganggelenk nach der Erfindung wichtige Vorteile durch größeren maximalen Gelenkanstellwinkel, erhöhte Drehmomentbelastbarkeit, Lebensdauer, verbesserte Leistung und verringerte Herstellungskosten, auf.

Wie aus Fig. 1 bis 4 zu erkennen, weist das Gelenkinnenteil des Gelenkes 20 einen Schaftteil (Welle) 26 und einen Zapfenträger 28 auf, die beide aus zähem Metall, beispielsweise aus Schmiedestahl hergestellt sind. Wenngleich die beiden Teile 26 und 28 bei Bedarf einstückig ausgebildet sein könnten, sind sje zur bequemeren Fertigung gesondert hergestellt und nachfolgend mit einer Schweißverbindung 30 miteinander verbunden.

Die Welle 26 des Gelenkinnenteils 22 weist ein einstückiges Vi elk eilwelle ns tück 32 mit einem daran sich einstückig anschließenden, im Durchmesser kleineren Gewindeendstück 34 auf, mit dem sich die Verbindung zu einem Gegenstück einer Vorrichtung herstellen läßt, wie sie beispielsweise in Fig. 15 bis 17 gezeigt ist, an die das Gelenk 20 im Betrieb anschließbar ist.

Das Gelenkaußenteil 24 des Gelenkes weist einen Führungsbahnträger 36 und eine Welle 38 auf, Diese beiden Elemente sind mit ineinander eingreifenden Vielkeilprofilen 40 und einem herkömmlichen Haltering 42 starr miteinander verbunden. Die Welle 38 kann in beliebiger Weise an ein anderes Gegenstück der beispielsweise in Fig. 15 bis 17 dargestellten Vorrichtung

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angeschlossen sein, mit der das Gelenk verwendbar ist.

Lie gegenseitige Gleichgang-Antriebsverbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 22 und dem Gelenkaußenteil 24 ist mit drei Mitnehmerrollen 44 erzielt, die vom Gelenkinnenteil getragen sind und mit entsprechenden, im Gelenkaußenteil ausgebildeten Führungskanälen oder Führungsbahnen 46 in Eingriff stehen.

Jede Mitnehmerrolle 44 weist eine ringförmige Gestalt auf und besitzt eine im wesentlichen zylindrische Außenumfangsfläche 48 und eine teilkugelige Innenfläche 50. Der Mittelpunkt der sphärischen Innenfläche 50 liegt auf der Zylinderachse der zylindrischen Außenfläche 48, in der Mitte zwischen parallelen ringförmigen Stirnflächen 52. Vorzugsweise sind die Mitnehmerrollen 44 aus einem zähen Metall, beispielsweise aus hochwertigem Stahl hergestellt, der in geeigneter Weise gehärtet oder oberflächengehärtet ist, um den zylindrischen Außenflächen 48 und den sphärischen Innenflächen 50 beständige, verschleißfeste Eigenschaften zu verleihen.

Die Mitnehmerrollen 44 sind drehbar und allseitig schwenkbar mit zusammengesBfezten Lageranordnungen 56 an drei vom Gelenkinnenteil 22 getragenen Zapfen 54 aufgenommen..Wenngleich die Zapfen miteinander gleich ausgebildet und als Gruppe mit 54 bezeichnet sind, sind sie zum leichteren Verständnis der nachfolgend beschriebenen Arbeitsweise des Gelenkes einzeln mit 54a, 54b und 54c bezeichnet (Fig. 3 und 4). Vorzugsweise sind die Zapfen 54 aus einem zähen Metall, beispielsweise aus hochwertigem Stahl hergestellt und weisen jeweils eine zylindrische Stützfläche 58 auf, die in geeigneter Weise gehärtet oder oberflächengehärtet ist. Die Zapfen könnten zwar gesondert hergestellt und am Gelenkinnenteil 22 gesondert befestigt sein. Zur Erzielung zusätzlicher mechanischer Festigkeit und Stabilität sind sie beim gezeigten Beispiel als einstückige Endteile eines dreifingrigen sternförmigen Körpers 60 ausgebildet. Die Übergänge zwischen den Zapfen 54 und dem

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sternförmigen Körper 60 sind durch ringförmige Flansche 62 gebildet, die als Anschläge für die zusammengesets:ten Lageranordnungen 56 dienen.

An ihren in radialer Richtung nach außen weisenden Enden sind die Zapfen 54 starr mit Kopfschrauben 66 an drei in axialer Richtung sich erstreckenden Fingern oder Ansätzen 64 angeschlossen, die als einstückige Verlängerungen des Zapfenträgers 28 ausgebildet sind. Die Kopfschrauben 66 sind in Gewindelöcher 68 eingeschraubt, welche längs der Achsen der Zapfen in radialer Richtung nach innen gehen. Die Kopfschrauben 66 weisen einen kegelstumpfformigen Kopf auf, der in ein dazu passendes konisches Loch 69 eindringt, welches im fingerähnlichen Ansatz 64 ausgebildet ist.

Zu jeder der zusammengesetzten Lageranordnungen 56 gehört ein innares Wälz-Nadellager 70 mit einer Vielzahl von Lagernadeln 72 sowie ein äußeres sphärisches Gleitlager 74. Die beiden Lager 70 und 74 jeder zusammengesetzten Lageranordnung 56 sind durch einen ringförmigen Stützkörper 56 voneinander getrennt, dessen zylindrische Innenfläche 78 die äußere Laufbahn des Nadellagers 70 bildet. Als innere Laufbahn jedes Nadellagers 70 dient die zylindrische Stützfläche 58 jedes Zapfens 54. Jeder Stützkörper 76 Ist zwischen dem entsprechenden Ansatz 64 und den ringförmigen Flanschen 62 mit engem Laufsitz angeordnet, so daß jeder Stützkörper reibungsarm (in Art eines Wälzlagers) am zugehörigen Nadellager 70 drehbar abgestützt ist.

Jedes der sphärischen Gleitlager 74 weist vorzugsweise drei teilkugelige (kugelsegmentförmige) Bronzekörper 80 auf, die mit der in radialer Richtung nach außen weisenden Fläche des ringförmigen Stützkörpers 76 starr verbunden und mit komplementären, teilkugeligen Außenflächen ausgebildet sind, die eine teilkugelige Gleitlagerfläche 82 bilden, welche sich mit engem Gleitsitz gleitend in Art eines Gleitlagers an der teilkugeligen Innenfläche 50 der zugehörigen Mitnehmerrolle abstützt. 4098 13/0351

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Daraus ergibt sich, daß jede Mitnehmerrolle 44 mit der zusammengesetzten Lageranordnung 56 drehbar in einer unveränderlichen axialen Stellung am zugehörigen Zapfen 54 angebracht ist und daß jede Mitnehmerrolle gleichzeitig auch allseitig schwenkbar in dieser Lage gehalten ist. Da die Außenflächen 48 der Mitnemherrollen zylindrisch sind und nicht sphärisch wie beim Drei-Rollen*-Gelenk des älteren Patentes der Anmelderin, ist die allseitig bewegliche Anordnung der Mitnehmerrollen nötig, um bei Drehung des Gelenkes mit winkelverlagerten Achsen die relative Taumel- oder Kreisbewegung der Achsen X und Y aufzunehmen. Hierzu sei auf die an die Beschreibung der verschiedenen Ausbildungsformen des Gelenkes sich anschließende nähere Erläuterung verwiesen.

Zur Vervollständigung der Gleichgang-Antriebsverbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 22 und dem Gelenkaußenteil 24 sind die Führungsbahnen 46 des Gelenkaußenteile jeweils von zwei ebenen parallelen Führungsflächen 84 gebildet, die mit großer Genauigkeit hergestellt und mit solchem Zwischenabstand angeordnet sind, daß sie die jeweilige Mitnehmerrolle 44 mit einem sehr leichten Laufsitz eng umahließen. Demgemäß liegt jede Mitnehmerrοlie 44 mit ihrer zylindrischen Außenfläche 48 in einem gegebenen Zeitpunkt nur an einer der Führungsflächen 84 der Führungsbahnen an. Die beiden zueinander parallelen Führungsflachen 84 der Führungsbahnen liegen ebenfalls parallel zur Längsachse Y des Gelenkaußenteils 24, und jede der beiden parallelen Führungsflächen hat von der Achse des Gelenkaußenteils gleichen Abstand. Die Führungsbahnen sind mit einem Winkelabstand von 120° entsprechend dem Winkelabstand der Zapfen 54 des Gelenkinnenteils 22 angeordnet.

Die Führungsflächen 84 der Führungs bahne η sind auch als paarweise aneinander anschließende Flächen von drei mit überwiegender Längsausdehnung einstückig mit dem Führungsbahnträger 36 des Gelenkaußenteils 24 hergestellten, freitragenden Mitnehmerarmen 86 ausgebildet. Der Werkstoff des Führungsbahnträgers 36 ist zähes Metall, beispielsweise hochwertiger Stahl,

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wo erforderlich in geeigneter Weise gehärtet oder oberflächengehärtet, um dem Gleichgang-Gelenk 20 die für einwandfreies Arbeiten und gute Drehmomentbelastbarkext erforderliche mechanische Festigkeit, Starrheit und Stabilität sowie Verschleißfestigkeit zu verleihen.

Um eine allgemeine Vorstellung von der Größe und Drehmomentbelastbarkeit einer bestimmten Ausbildungsform des in Fig. 1 bis 4 dargestellten Gleichgang-Gelenkes 20 zu geben,■seien folgende Angaben gemacht. Das gezeigte Gelenk kann mit einem Außendurchmesser von etwa 111 mm beim Gelenkinnenteil ausgeführt sein. Die Abmessungen der übrigen Bauteile sind im angemessenen Verhältnis hierzu gewählt. Beispielsweise kann der maximale Außendurchmesser des Gelenkaußenteils 24 etwa 105 mm betragen. Die Mitnehmerrollen können einen Durchmesser von etwa 51 mm bei einer Breite von etwa 16 mm aufweisen. Um die Herstellung zu erleichtern, können die im wesentlichen zylindrischen Übertragungsflächen (Außenflächen) 48 der Mitnehmerrollen 44 um etwa 0,025 mm leicht ballig ausgeführt sein, d.h. der Durchmesser ist in der Mitte um etwa 0,025 mm größer als an den Rändern. Der für Herstellungszwecke und zur Erzielung eines einwandfreien Laufes richtige Laufsitz kann dadurch erzielt sein, daß die zwei sich gegenüberliegenden Führungsflächen 84 der Führungsbahn mit einem Zwischenabstand angeordnet sind, der um etwa 0,025 mm oder, wenn zulässig, um einen höheren Betrag größer ist als der maximale Mittendurchmesser der Mitnehmerrollen 44»

Bei einem derart konstruierten Gelenk ist zwischen den Achsen X und Y der Gelenkteile ein zwischen 0 und etwa 50 stufenlos veränderbarer Gelenkanstellwinkel möglich. Bei dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Beispiel beträgt der Gelenkanstellwinkel etwa 37°. Das betrachtete Ausführungsbeispiel vermag bei beliebigem Gelenkanstellwinkel innerhalb des angegebenen Bereiches ein Drehmoment von etwa 392 kpm gleichförmig zu übertragen.

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Ein Gleichgang-Universalgelenk 20 der angegebenen Größe und Leistung ist "beispielsweise als äußeres, die Lenkbewegungen mitmachendes Gelenk eines Kraftfahrzeug-Vorderrad-Antriebsystems verwendbar, wie es in Verbindung mit Fig. 15 bis 17 beschrieben ist. Ein derartiges Gelenk wäre hinsichtlich Größe, Leistung und Drehwinkel für ein großes, starkmotoriges Automobil mehr als ausreichend. Bei derartigen Automobilen mit Vorderradantrieb sind als äußere, die Lenkbewegung mitmachende Gelenke gewöhnlich Rzeppa-Gelenke eingesetzt.

Fig. 5 und 6 zeigen ein Gleichgang-Universalgelenk 2OA, das in jeder Hinsicht dem Gleichgang-Universalgelenk 20 entsprechend Fig. 3 und 4 gleicht, ausgenommen daß zur drehbaren und allseitig kippbaren Anbringung der Mitnehmerrollen 44 an den Zapfen 54 eine weitere Ausbildungsform der Lageranordnung gewählt ist. Bei Berücksichtigung der Lage der Zapfen ist ebenfalls zu erkennen, daß das Gelenk in Fig. 6 gegenüber der in Fig. 4 angegebenen Stellung um 60° im Uhrzeigersinn geschwenkt gezeichnet ist.

Wie in Fig. 5 und 6 zu erkennen, sind zur drehbaren und allseitig kippbaren Anbringung der Mitnehmerrollen 44 an den Zapfen 54 anstelle der zusammengesetzten Lageranordnungen 56 des in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiels zusammengesetzte Lageranordnungen 96 verwendet, von denen jede eine Vielzahl von tonnenförmigen Rollen oder Nadeln 98 aufweist, die in einer ringförmigen Nut 100 aufgenommen sind, welche in einer starr mit dem Zapfen 54 verbundenen inneren Lagerlaufbahn 102 ausgebildet ist. Die ringförmige Nut 100 bildet die inne.re Laufbahn der Lageranordnung 96, während als äußere Laufbahn die teilkugelige Innenfläche 50 der Mitnehmerrolle 44 dient. Die tonnenförmigen Rollen 98 sind in den Nuten mit ringförmigen Schultern 104 gehalten, welche die Seitenkanten der Nuten bilden und voneinander einen Abstand haben, der wenig größer ist als die Länge der Rollen 98, um einen Laufsitz zu erzielen.

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Die Umfange (Außenflächen) der tonnenförraigen Rollen 98 sind in Querschnittsansicht so gewählt, daß sie exakt an die teilkugeligen Innenflächen 50 der Mitnehmerrollen 44 angepaßt sind, ausgenommen eine sehr geringe (nicht gezeichnete) Balligkeit, wie sie bei der Herstellung von Rollenlagern (Lagerrollen) üblich ist. Die Rollen 98 sind weiterhin an die Fläche der ringförmigen Nut 100 der inneren Laufbahn 102 angepaßt, auch hier mit Ausnahme einer von der Gestalt der Laufbahn abweichenden sehr geringen Balligkeit der Rollen.

Die Mitnehmerrollen 44 sind daher über die tonnenförmigen Rollen 98 der Lageranordnung 96 drehbar und reibungsarm (in Art eines Wälzlagers) abgestützt. Gleichzeitig sind die Mitnehmerrollen 44 an der Lageranordnung allseitig kippbar aufgenommen. Die allseitige Kippbewegung erfolgt unter geringer Reibung (in Art eines Wälzlagers), weil der zur Aufnahme des maximalen Gelenkanstellwinkels erforderliche Grad der allseitigen Neigung der Mitnehmerrollen 44 sehr klein ist und bei einem Gelenk mit den ungefähren Abmessungen wie zuvor beschrieben weniger als 4° beträgt. Bei dieser geringen Schrägstellung dreht die Mitnehmerrolle lediglich um etwa eine Viertelumdrehung in einer Richtung. Da die leichte, allseitige Schrägstellung der Mitnehmerrollen 44 erfolgt, wenn diese und auch die tonnenförmigen Rollen 98 drehen, wird die Kippbewegung durch reibungsarmes Abrollen (Abrollen der Wälzlagerung) aufgenommen.

Eine überschlägige Berechnung zeigt, daß die Belastbarkeit der zusammengesetzten Lageranordnung 96 mit der der zusammengesetzten Lageranordnung 56 des Ausführungsbeispiels entsprechend Fig. 3 und 4 vergleichbar ist.

In Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausbildungsform einer zusammengesetzten Lageranordnung 106 zur drehbaren und allseitig kippbaren Abstützung der Mitnehmerrollen 44 an den Zapfen 54 dargestellt. Die Lageranordnung dieses Beispiels

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weist eine Vielzahl von Wälzlagerkugeln 108 auf, die mit geringem Zwischenabstand in einer ringförmigen Nut 110 mit sphärischer Außenfläche angeordnet sind, welche in der Außenfläche eines ringförmigen Stützkörpers 112 ausgebildet ist. Die ringförmige Nut 110 bildet die innere Laufbahn für die Lagerkugeln 108, während als äußere Laufbahn die teilkugelige Innenfläche 50 der Mitnehmerrolle 44 dient.

Um den Zwischaiabstand zwischen den Lagerkugeln 108 beizubehalten, ist mit Zwischenabstand zu den teilkugeligen Stützflächen 50 und 110 ein ringförmiger Kugelkäfig 114 angeordnet. Dieser weist eine Vielzahl von im wesentlichen kreisrunden Aussparungen 116 auf, deren Durchmesser etwas größer ist als der der Wälzlagerkugeln 108 und die in vier kreisrunden Bahnen um den Außenumfang des Kugelkäfigs herum mit Zwischenabstand ausgebildet sind. Die Kugeln 108 einander benachbarter Reihen sind, wie gezeigt, gegeneinander versetzt, um die größtmögliche Anzahl von Lagerkugeln unterbringen zu können.

Zur Vervollständigung der zusammengesetzten Lageranordnung können zwei ringförmige, geteilte Federringe 118 in zwei mit entsprechender G-estalt an gegenüberliegenden Rändern der teilkugeligen Fläche 50 ausgebildete Nuten eingesetzt sein. Die Federringe 118 dienen dazu, ein Überfahren der Endstellung beim allseitigen Kippen der Mitnehmerrollen 44 zu verhindern. Sie wirken weiterhin als Zentriervorrichtung für den Kugelkäfig 114, da die in den äußeren Reihen angeordneten Lagerkugeln 108 die Federringe nicht überfahren können. Die Pederringe stellen somit ein sehr einfaches, jedoch wirksames Mittel dar, mit dem sich ein Überfahren einer Endstellung durch den Kugelkäfig 114 und durch die gesamte Lageranordnung 106 verhindern läßt.

Wenn anstelle der Lageranordnungen 56 entsprechend Fig. 3 und 4 oder der Lageranordnungen 96 entsprechend Fig. 5 und 6 verwendet, nehmen die in Fig. 7 und 8 gezeigten Lageranordnungen

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reibungsarmes Drehen (Drehung in der Wälzlagerung) und allseitiges Kippen der Mitnehmerrollen 44 gegenüber den Zapfen vollständig auf. Wenngleich, sich aus einer überschlägigen Berechnung ergibt, daß die Lageranordnungen 106 eine geringere Drehmomentbelastbarkeit aufweisen als die übrigen Lagerausbildungsformen, so ist die Kugellageranordnung 106 in idealer Weise zur Verwendung mit einem Gleichgang-Gelenk geeignet, von dem keine ebenso große Drehmomentbelastbarkeit verlangt wird, bei dem es jedoch auf eine weitestgehende Verringerung der Reibung ankommt.

In einigen Anwendungsfällen auf dem Gebiet des Maschinenbaues wird ein Universalgelenk benötigt, bei dem zwischen den Gelenkteilen keine Axialverschiebung vorgesehen ist. Dies trifft beispielsweise für den Fall zu, wo zwei Universalgelenke hintereinander angeordnet sind, wobei das eine der Gelenke mit Axialverschiebung arbeitet, während das andere so ausgebildet ist, daß Axialverschiebung zwischen den Gelenkteilen verhindert ist. In einem anderen Anwendungsbeispiel werden zwei Gelenke ohne Axialverschiebung hintereinander angeordnet, wobei eine etwa geforderte Axialverschiebung zwischen den Gelenken in einer beliebigen anderen Vorrichtung, beispielsweise in einem herkömmlichen (nicht gezeichneten) Schiebe-Vielkeilprofil vorgesehen ist.

Bei dem in Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Drei-Rollen-Gleichgang-Universalgelenkes handelt es sich um ein Gelenk ohne Axialverschiebung, das mit besonderem Vorteil beispielsweise als eines von zwei Gelenken verwendbar ist, die in einem Kraftfahrzeug mit Vorderradantrieb an einer Fahrzeugseite angeordnet sind (Fig. 15 bis 17). Das Gleichgang-Gelenk dieses Ausführungsbeispiels ist in seiner Gesamtheit mit 120 bezeichnet und weist ein Gelenkinnenteil 122 und ein Gelenkaußenteil 124 auf.

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Zum Gelenkmnenteil 122 gehört eine Welle 126 und ein Zapfenträger 128, der mit' der Welle beispielsweise durch einstückige Ausbildung oder mit Vielkeilprofil und Federring (Fig. 10) starr verbunden ist.

Das Gelenkaußenteil 124 des Gelenkes 120 weist einen Führungsbahnträger 136 und eine Welle 138 auf. Beide Elemente sind beispielsweise durch einstückige Ausbildung oder durch Flansch und Kopfschraube starr miteinander verbunden.

Wie bei den Universalgelenken 20 und 2OA der weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die GIeichgang-Antriebsverbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 122 und dem Gelenkaußenteil 124 mit drei Mitnehmerrollen 144 hergestellt, die in drei entsprechende, im Gelenkaußenteil 124 ausgebildete Führungskanäle oder Führungsbahnen 146 eingreifen. Die Mitnehmerrollen 144 weisen zylindrische Außenflächen 148 auf, die, wie in Verbindung mit den anderen Gelenkausbildungsformen beschrieben, leicht ballig ausgeführt sein können. In ähnlicher Weise sind die Mitnehmerrollen 144 über jeweils eine zusammengesetzte Lageranordnung 156 drehbar und allseitig schwenkbar (kippbar) an drei Zapfen aufgenommen, die als Gruppe mit 1.54 bezeichnet sind. Jeder der Zapfen weist eine zylindrische Stützfläche 158 auf. Die drei Zapfen sind starr mit dem Zapfenträger 128 des Gelenkinnenteils 122 verbunden, beispielsweise, wie in der Zeichnung gezeigt, durch einstückige Ausbildung mit dem Zapfenträger und so, daß die Zapfenachsen mit gleich großem Winkelabstand von 120° angeordnet sind und eine Ebene bilden, die zur Achse X des Gelenkinnenteils 122 normal verläuft. Die Führungsbahnen sind zu einer Achse Y des Gelenkaußenteils 124 symmetrisch angeordnet.

Die zusammengesetzte Lageranordnung 156 ist eine weitere Ausbildungsform einer Lageranordnung zur drehbaren und allseitig schwenkbaren Anbringung der Mitnehmerrollen an den Zapfen des Gelenkinnenteils. Zu jeder zusammengesetzten

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Lageranordnung 156 gehört ein inneres Wälzlager in Ausführung als Nadellager 170 mit einer Vielzahl von Nadeln 172, sowie ein äußeres, sphärisches Wälzlager 174. Die beiden Lager 170 und. 174 sind durch einen ringförmigen Stützkörper 176 voneinander getrennt, dessen zylindrische Innenfläche 178 die äußere Laufbahn des Nadellagers 170 bildet. Als äußere Laufbahn des Nadellagers dient die zylindrische Stützfläche 158 des jeweiligen Zapfens 154. Jeder der Stützkörper 176 ist zwischen einer ringförmigen Schulter 179 am Übergang zwischen dem Zapfen 154 und dem , Zapfenträger 128 und einer Sicherungsscheibe 181 angeordnet, die von einem Federring 183 in Lage gehalten ist, welcher in eine Nut am äußeren Ende des jeweiligen Zapfens 154 eingesetzt ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Stützkörper 176 vom Nadellager 170 in Art eines Wälzlagers (reibungsarm) drehbar abgestützt ist.

Jedes der sphärischen Wälzlager 174 weist eine Vielzahl von tonnenförmigen Lagerrollen 185 auf, die in Längsrichtung hintereinander in vier im wesentlichen ringförmigen Reihen angeordnet sind, die um den Außenumfang des ringförmigen Stützkörpers 176 herum führen. Die tonnenförmigen Rollen 185 sind in Vierergruppen in mit entsprechender Gestalt ausgeführten Nuten 187 aufgenommen, die um ein Zentrum herum angeordnet sind, welches sich im Mittelpunkt der Zylinderachse des Stützkörpers 176 befindet. Sie bilden somit eine Vielzahl von inneren Laufbahnen für Vierergruppen von tonnenförmigen Rollen 185. Eine allen tonnenförmigen Rollen gemeinsame äußere Laufbahn stellt eine sphärisch ausgebildete Innenfläche 150 jeder Mitnehmerrolle 144 dar. Zum sphärischen Wälzlager 174 gehören weiterhin zwei Federringe 189, die in Anordnung und Aufgabe den Federringen 118 der in Fig. 7 und 8 dargestellten Lagerausbildungsform 106 gleichen.

Jede Mitnehmerrolle 144 ist daher mit einer zusammengesetzten Lageranordnung 156 drehbar in einer unveränderlichen axialen Stellung am zugehörigen Zapfen 154 angebracht und gleichzeitig in dieser Lage auch allseitig schwenkbar aufgenommen.

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Die Führungsbahnen 146 des Gelenkaußenteils 124 sind von zwei ebenen parallelen Führungsflächen 184 gebildet, die die jeweilige Mitnehmerrolle 144 eng umschließen, jedoch auch einen leichten Lauf sitz schaffen, so daß jede der zylindrischen Außenflächen 148 der zugehörigen Mitnehmerrolle 144 gleichzeitig nur an einer der Pührungs fläch en 184 der ^Führungsbahn angreift. Die JKihrungsbahnen 146 gleichen in Gestalt und Anordnung den Pührungsbahnen 46 der weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, ausgenommen daß sie, wie aus der Zeichnung zu erkennen, beträchtlich kurzer sind, da das Gleichgang-Universalgelenk 120 dieses Ausführungsbeispxels so ausgebildet ist, daß ein maximaler Gelenkanstellwinkel von nur etwa 20° aufgenommen wird, und da das Gelenk 120 ein axial nicht verschiebbares Gelenk ist, so daß längere Mhrungsbahnen nicht-erforderlich sind. Mit Ausnahme der nicht vorhandenen relativen Axialverschiebung arbeitet das Gelenk 120 in exakt der gleichen Weise wie die zuvor beschriebenen Gelenke 20 und 2OA.

Um zwischen dem Gelenkinnenteil 122 und dem Gelenkaußenteil relative Axialverschiebung zu verhindern, weist das Gelenk 120 eine allseitig bewegliche Schwenkzapfenanordnung 220 auf. Zu dieser gehört ein Schwenkzapfen 222 mit einem einstückig ausgebildeten sphärischen Kugelkopf 224, der allseitig schwenkbar in einem mit entsprechender Gestalt ausgeführten teilkugeligen Sockel 226 gehalten ist, welcher in einem Sockelträger 228 ausgebildet ist. Der Sockelträger ist beispielsweise mit einem Federring 230 starr in einer offenen Höhlung 232 aufgenommen, welche am axialen Ende der Welle 126 des Gelenkinnenteils 122 ausgebildet ist. Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß der Federring 230 auch zur Befestigung der Welle 126 im Zapfenträger 128 beiträgt.

Mit dem Schwenkzapfen 222 ist einstückig ein Anschlußstück 23>, verbunden, das lose an einen Mittelteil einer Metall-Halterurig 234 angeschlossen ist, welche ihrerseits drei mit ihr

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einstückig ausgebildete Ansätze aufweist, die in entsprechenden Nuten 236 befestigt sind. Die Nuten 236 sind zwischen einander benachbarten Paaren von Führungsflächen 184 im Führungsbahnträger 136 des Gelenkaußenteils 124 ausgebildet. Das Anschlußstück 233 des Schwenkzapfens 222 kann mit zwei Federringen 238 lose an der Halterung 234 angeschlossen sein, wobei, wie in der Zeichnung zu erkennen, die Federringe 238 in mit axialem Zwischenabstand angeordnete Nuten eingesetzt sind. Der Abstand zwischen den Federringen und den Nuten ist so gewählt, daß der Schwenkzapfen 222 in axialer Richtung über ein (nicht gezeichnetes) geringes Spiel verfügt.

Die Ausbildung der Schwenkzapfenanordnung 220 ist so gewählt, daß die Achse des Schwenkzapfens 222 mit der Achse Y des Gelenkaußenteils 124 zusammenfällt, wenn der Gelenkanstellwinkel 0° beträgt. Bei von 0° abweichendem Gelenkanstellwinkel gestattet das durch die Anbringung des Schwenkzapfens 222 an der Halterung (Flansch) 234 erhaltene Axialspiel eine Kreisoder Taumelbewegung der Mittelachse des Kugelkopfes 224 gegenüber dem Gelenkaußenteil 124, wenn dieses und das Gelenkinnenteil 122 bei Drehung des Gelenkes 120 untereinander eine relative Taumelbewegung oder Kreisbewegung ausführen. Gleichzeitig verhindert jedoch die SchwenkZapfenanordnung relative Axialverschiebung zwischen den Gelenkteilen 122 und 124.

Es kann in bestimmten Anwendungsfällen des in Fig. 9 und 10 dargestellten Gelenkes zweckmäßig sein, diesem eine begrenzte Axialverschiebung zu geben. Dies ist ohne weiteres möglich durch Vergrößern des axialen Abstandes zwischen den Federringen 238 und ihren Nuten, um auf diese Weise den gewünschten Betrag relativer Axialverschiebung zwischen den Gelenkteilen 122 und 124 zu erzielen. Somit ist die maximal mögliche Axialverschiebung zwangläufig festgelegt.

Um das Eindringen von Wasser und Sehmutz und Schmiermittelverlust zu verhindern, kann das Gelenk 120 mit einer Schmutzdicht ungs anordnung 240 versehen sein. Diese kann beliebig

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ausgebildet sein und kann beispielsweise ein Sicherungsblech aufweisen, das an einer flexiblen Manschette 244 befestigt ist. Die Manschette 244 ist mit dem Umfang der Welle 126 des Gelenkinnenteils 122 verbunden, während das Sicherungsblech 242, wie aus der Zeichnung zu erkennen, drehbar und abdichtend um den Außenumfang des Führungsbahnträgers 136 des Gelenkaußenteils 124 herum angeordnet ist. Eine (nicht gezeichnete) ähnliche Schmutzdichtungsanordnung kann für das Gelenk entsprechend Fig. 3 und 4 und das Gelenk 2OA entsprechend Fig. 5 und 6 vorgesehen sein.

Das dargestellte spezielle Gelenk 120 ist bestimmt zur Verwendung als das innere von zwei hintereinander angeordneten Gelenken in einem in Fig. 15 bis 17 gezeigten Vorderradantrieb für ein Kraftfahrzeug, wobei als zweites Gelenk ein Gelenk vorgesehen ist, mit dem das Gelenk 120 somit in Größe und Drehmomentbelastbarkeit vergleichbar ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle des Gelenkes 120 das Gelenk 20 oder das Gelenk 2OA mit einer der Schwenkzapfenanordnung 220 ähnlichen allseitig beweglichen Schwenkzapfenanordnung versehen sein könnte. In diesem Fall wäre das abgewandelte Gelenk 20 oder 2OA nicht mehr ein Gelenk mit Axialverschiebung, sondern, ein axial nicht verschiebbares Gelenk. Dies kann beispielsweise bei der Fertigung eines Vorderrad-Antriebsystems zweckmäßig sein, um für die inneren und äußeren Gelenke die Austauschbarkeit der Bauteile zu gewährleisten.

Wenngleich bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nach der Erfindung zur drehbaren Anbringung der Mitnehmerrollen an den jeweiligen Zapfen Wälzlager vorgesehen sind, leuchtet es ein, daß an ihrer Stelle Gleitlager eingesetzt sein können, insbesondere dort, wo die Kosten einen kritischen Faktor darstellen. Beispielsweise könnten die Nadellager 70 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß

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Fig, 3 uKa 4 €ur$h Ironzehüehsen ersetzt sein, die fet mit jeweilige» Zapfen 54verbunden wären, wobei die zylin-

7δ der Stützkörper 76 mit geringem Spiel Gleitlagers an den Bronzebüehsen angeordnet Eine anÄtr© Möglichkeit bestünde darin, die Stützkörper 76 unmittelbar an den jeweiligen Zapfen 54 fest anzubringen,* SQ daß sowohl Drehung als auch allseitiges Kippen der Iffitnahparrollen 44 von den sphärischen Gleitlagern 74 aufgem««)®» ■ warten. Dies läuft tatsächlich darauf hinaus, die Wäl^lageranordnungen 96 des in Fig. 5 und 6 dargestellten Beispiels, gegen sphärische Gleitlageranordrungen zur Aufnahme sowohl VOB Drehung als auch allseitiger Kippbewegung der Süitnehmerrollen 44 auszutauschen. Anstelle von Bronze könnte j^der "beliebige Gleitlagerwerkstoff verwendet sein, "beispielsweise-B&Vbitt-LagQrweißmetall, Graphifbronze, "Oilite" (selbstschmiarepde Bronze), oder ein reibungsarmer, mechanisch hochfester- Kunatstoff, wie z.B. Tetrafluoräthylen.

Fig. 12 WaA 13 sind als vereinfachte Skizzen dazu gedacht, das der Arbeitsweise der Drei-Rollen-Gleichgang-

Erfindung zu erleichtern. Diese Zeichnungen stellen die relative Kreis- oder Taumelbewegung der Achsen X und Y der ö@l@nteteile 22 und 24 bei Drehung des Universalgelenk© a 00 biw. 2OA dar. In Fig. 12 und 13 sind diese Achsen mit eine» WillkürIioh gewählten Gelenkanstellwinkel von 37° der den auch in Fig, 3 und 5 dargestellten

entspricht. Die Kreis- oder Taumelbewegung ist bei dem in fig. 9 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel des Selenteea von gleicher Art, insofern als die Schwenkzapfenanordnwil 220 für- die notwendige Flexibilität sorgt, so daß die na©]£!f©lge»<ie. Erklärung auch für dieses Beispiel gilt.

I:« Fig, 12 waA 13 ist* wie in Fig. 3 und 5, die Achse X des

22 willkürlich als die nicht taumelnde Achse ,, a@ dtpB die Kreis- oder Taumelbewegung in der Achse Y des öele;pfeauieuirii©ils 24 liegt. Beide Achsen sind als nicht

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taumelnde und als kreisende oder taumelnde Achse gegenseitig autauschbar. Die Kreis- oder Taumelbewegung ist infolge der bei Drehung des Gelenkes ständig sich verändernden Lage der Mitnehmerrollen 44 in den Führungsbahnen 46 erforderlich. Die Größe der Taumel- oder Kreisbewegung nimmt von null bei einem Gelenkans
Reihe zu.

Gelenkanstellwinkel von 0 ausgehend in einer geometrischen

Wie in Fig. 12 und 13 zu erkennen, erfolgt die Kreis- oder Taumelbewegung um ein Gelenkzentrum Z an der Schnittstelle der Achse X des Gelenkinnenteils 22 mit einer durch die Achsen der drei Zapfen 54 festgelegten Ebene. Die Achse Y des Gelenkaußenteils 24 taumelt in einer im we amtlichen konischen Bahn von einem Nullpunkt an der Welle aus, so daß der Nullpunkt den Scheitelpunkt der auf diese Weise erzeugten, im ,wesentlichen kegeligen Figur darstellt. Der Nullpunkt kann an der Stelle eines (nicht gezeichneten) die Welle abstützenden selbsteinstellenden (Pendel-)Lageis liegen oder ein neutraler Punkt an einer Welle sein, welche an beiden Enden Universalgelenke aufweist. Der mittlere Gelenkanstellwinkel ist somit der Winkel zwischen der Achse X und einer vom Kulipunkt zum Gelenkzentrum Z gezogenen Linie, die die Kegelaehse der Bahn der taumelnden Achse Y bildet.

Die in der Zeichnung dargestellte "Kreisbahn" ist die von der Achse Y an einer zu dieser Achse im wesentlichen normalen Ebene besehrieben wird, wobei die Ebene in das Geiokzentrum Z gelegt ist. Diese Kreisbahn ist im wesentlichen kreisrund und ihre maximale Versetzung bestimmt die Größe der Kreisbewegung um das Gelenkzentrum Z. Die Größe der Kreisbewegung für eine bestimmte Gelenkauslegung ist durch den mittleren Gelenkanstellwinkel bestimmt und von der Lage des Nullpunktes unabhängig.

Eine ungefähre Vorstellung von der Größe der Kreisbewegung ■bei Gelenken 20 und 2OA mit der weiter oben beschriebenen Baugröße ergibt sich aus der Angabe, daß die Achse Y bei

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einem G elenkanst eilwink el von 37° gegenüber dem Gelenk ζ ent rum Z eine Versetzung von etwa 3»556 mm erfährt. Bei jeder beliebigen Gelenkausbildung wächst die Größe der Kreisbewegung in einer geometrischen Reihe von null bei einem Gelenkanstellwinkel von 0° auf ein Maximum bei dem du: festgelegten maximalen Anstellwinkel an.

winkel von 0 auf ein Maximum bei dem durch die Konstruktion

Wie zuvor beschrieben, führt eine Achse bei jeder vollen Umdrehung von 360° der Achsen eine dreimalige Taumel- oder Kreisbewegung gegenüber der.anderen Achse aus. Die in Pig. 12 und 13 gezeigte Kreisbahn wird somit bei jeder vollen Umdrehung des Gelenkes dreimal beschrieben, oder, mit anderen Worten, bei jeder Drehung ι
bewegung zustande.

bei jeder Drehung des Gelenkes um 120° kommt eine 360 -Kreis-

Nun wird verständlich, daß sich zwar der mittlere Gelenkanstellwinkel bei einem beliebigen gegebenen Verhältnis zwischen den beiden Gelenkteilen nicht verändert, daß jedoch der Momentan-Gelenkanstellwinkel bei Drehung des Gelenkes in geringem Umfang veränderlich ist. Der mittlere Gelenkanstellwinkel beim Beispiel entsprechend Fig. 3 ist der gleiche wie der mitrlere Gelenlcanstellwxnkel beim in Pig. 5 dargestellten Beispiel, jedoch ist der Momentan-Gelenkanstellwinkel in Fig. 3 sehr wenig größer als der in Pig. 5. Dies liegt daran, daß die Achse Y des Gelenkaußenteils 24 sich im oberen Punkt ihrer Kreisbahn befindet, wenn die Zapfen 54 die in Pig. 3 gezeigte Stellung einnehmen, daß sie aber durch den unteren Punkt ihrer Kreisbahn geht, wenn für die Zapfen 54 die in _v Pig. 5 gezeichneten Stellungen zutreffen. Daraus ergibt sich,

ο ^we§ daß bei Stellung der Zapfen um 30 /von den in Pig. 3 und 5 gezeichneten Stellungen der Momentaii-Gelenkanstellwinkel dem mittleren Gelenkanstellwinkel gleich ist (wenn er diesem an der Gelenkebene überlagert ist) .Es leuchtet jedoch ein, daß in dieser Stellung die Achse Y die Achse X nicht tatsächlich schneidet, sondern vom Gelenkzentrum Z zur Seite hin versetzt

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Bei Drehung eines Gleichgang-Universalgelenkes nach der Erfindung mit winkelverlagerten Achsen beschreiben die Mitnehmerrollen eine Bahn, die nachfolgend mit "Rollenweggestalt¹¹ bezeichnet ist. Rollenweggestalten bei drei verschiedenen Gelenkanstellwinkeln von 20°, 45° und 49° sind in Fig. 14 dargestellt. Die gezeichneten Rollenweggestalten sind die Bahnen, die ein Kreis am balligen Mittelpunkt der zylindrischen Übertragungsfläche (Außenfläche) 48 jeder Mitnehmerrolle 44 beschreibt, wenn er bei einem bestimmten Gelenkanstellwinkel an einer ebenen Führungsfläche 84 einer Führungsbahn 46 abrollt. Bei der axial nicht verschiebbaren Ausbildungsform entsprechend Fig. 9 bis 11 wird eine Rollenweggestalt der gleichen Art beschrieben, so daß die 20°-Rollenweggestalt für dieses Beispiel ebenso gültig ist.

Praktische Versuche zeigen, daß die Mitnehmerrollen echten Rollbahnen (Abrollbahnen) folgen, die die in Fig. 14 gezeigten Rollenweggestalten beschreiben. Die Rollenweggestalten sind keine Kreissegmente, sondern an ihrem Mittelteil stärker gekrümmt als an jeder Seite. Der Punkt des größten Abstandes von der Achse Y des Gelenkaußenteils erscheint bei jeder vollen 360 -Drehung des Gelenkes für jede Mitnehmerrolle . zweimal, d.h. jedesmal wenn die Achse eines bestimmten Zapfens senkrecht· zur Gelenkebene steht. Dieser größter Abstand wächst mit zunehmendem Gelerikanstellwinkel, da er dem "Drehmomentarm¹¹, d.h. dem Abstand zwischen dem Gelenkzentrum Z und dem Mittelpunkt der sphärischen Kippbewegung einer Mitnehmerrolle, zuzüglich dem Radius der Kreisbahn (Kreisbewegung) gleich ist. Die Länge und der maximale Abstand der Rollenweggestalt nimmt mit ansteigendem Gelenkanstellwinkel zu, da der Weg der Rolle und der maximale Abstand sich vergrößern. Dies ist bei einem für hohe Dremomentbelastungen ausgelegten Gelenk von Vorteil, da der maximale Druck zwischen den Mitnehmerrollen und den Führungsbahnen bei unterschiedlichem Gelenkanstellwinkel in verschiedenen Verschleißfeldern (Verschleißmustern) auftritt.

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Bei den axial verschiebbaren Ausbildungsformen treten die RoILenweggestalten in Abhängigkeit vond?r Axialverschiebung an den Führungsflächen 84 in verschiedenen axialen Stellungen auf. Sie sind jedoch, unabhängig von der axialen Stellung, für jeden gegebenen Gelenkanstellwinkel gleich.

Fig. 15 bis 17 zeigen ein in seiner Gesamtheit mit 250 bezeichnetes Kraftfahrzeug-Vorderrad-Antriebsystem, bei dem Drei-Rollen-Gleichganggelenke nach der Erfindung verwendet sind. Das Antriebsystem weist als die inneren Gelenke des Systems zwei axial nicht verschiebbare Universalgelenke 120 und als äußere Gelenke zwei Universalgelenke 20 mit Axialverschiebung auf. Die inneren Gelenke 120 nehmen das Antriebsmoment vom (nicht gezeichneten) Fahrzeugmotor und von einer (nicht gezeichneten) Kraftleitung auf, die mit den beiden Gelenken 120 über ein herkömmlich ausgebildetes Differentialgetriebe verbunden sind. Die (nicht gezeichneten) Abtriebselemente des Differentialgetriebes 252 sind so angeschlossen, daß sie entweder die Gelenkinnenteile 122 oder die Gelenkaußenteile 124 der axial nicht verschiebbaren Universalgelenke 120 antreiben. Jedes der inneren Gelenke 120 ist mit seiner Welle 126 oder 138 über eine starre Verbindung an die Welle 38 eines äußeren Gelenkes 20 angeschlossen. Bei Bedarf können die Wellen einstückig ausgebildet sein. Die Geleridnnenteile 22 dsr äußeren Gelenke 20 sind ihrerseits starr mit den lenkbaren Vordertriebrädern 254 eines Personenkraftwagens oder eines anderen Kraftfahrzeuges verbunden.

Wie im Kraftfahrzeugbau üblich, sind das Differentialgetriebe 252, der Fahrzeugmotor und die Kraftleitung am (nicht gezeichneten) Rahmen des Kraftfahrzeuges abgestützt und bilden somit Teil des abgefederten Gewichtes. Die Triebräder 254 rollen an der Fahrbahnoberfläche ab und sind über (nicht gezeichnete) Federn und Stoßdämpfer mit dem Aufbau des Fahrzeuges verbunden und bilden somit Teil des ungefederten Fahrzeuggewichtes. Befährt ein mit dem Vorderradantriebsystem

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ausgestattetes Kraftfahrzeug eine normale Straße oder eine Schnellstraße, rollen die vorderen Triebräder 254 an der Oberfläche der Fahrbahn ab. Das vom Fahrzeugmotor abgegebene Drehmoment wird über die Kraftleitung und von dort über das Differentialgetriebe 252 auf die Triebräder übertragen. Beim Befahren einer schwächeren oder stärkeren Fahrbahnkrümmung gestattet das Differentialgetriebe 252 eine schnellere Drehung des in der Kurve äußeren Rades. Bei Geradeausfahrt laufen die Räder mit der gleichen Geschwindigkeit um. Die Arbeitsweise ist insoweit herkömmlich..

Fig. 15 erläutert mit einer Draufsicht auf das Vorderrad-Antriebsystem 250 die Lenkung der Vorderräder 254. Mit einer (nicht gezeichneten) Lenkvorrichtung, die mit dem Lenkrad des Fahrzeuges betätigt wird und über (nicht gezeichnete) Verbindungsglieder auf die Vorderräder 254 wirkt, werden die beiden Räder gleichzeitig aus einer O°-Stellung bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges in einen maximalen Drehwinkel verstellt, der bis zu 40 betragen kann. Die maximalen Schwenksteilungen der beiden Räder in beiden Richtungen sind in Fig. 15 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Das Schwenken der Räder wird an den äußeren Universalgelenken 20 aufgenommen. Gleichzeitig kann vom Fahrzeugmotor Antriebsdrehmoment auf die Räder übertragen werden. Außerdem kann bei nicht betätigtem Gaspedal des Fahrzeuges umgekehrtes Drehmoment von den Rädern zurück auf den im Leerlauf arbeitenden Motor übertragen werden, wobei der im Leerlauf arbeitende Motor zur Verlangsamung des Fahrzeuges benutzt wird.

Während die Vorderräder 254 des Vorderrad-Antriebsystems 250 angetrieben und gelenkt werden, nimmt die Radaufhängung des Fahrzeuges Unebenheiten der Fahrbahn auf, indem sie eine Höhenverstellung der Räder durch Ein- und Ausfedern gestattet. In Fig. 16, die eine Ansicht des Vorderrad-Antriebsystems 250 von vorn zeigt, ist mit gestrichelten Linien dargestellten welcher V/eise die Triebräder 254 sich nach oben und nach unten

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bewegen können, wobei die inneren Gelenke 120 und die äußeren Gelenke 20 Ein- und Ausfederungen von jeweils gegenüber der mit durchgezogenen Linien dargestellten mittleren, neutralen Stellung aufnehmen müssen. Dabei müssen die Abstände zwischen den einander zugeordneten inneren und äußeren Gelenken 120 bzw. 20 wechseln. An jeder Fahrzeugseite muß daher wenigstens eines der Gelenke in der Lage sein, relative Axialverschiebung aufzunehmen, oder es muß andernfalls an jeder ,Verbindungswelle zwischen den Gelenken irgendwo ein herkömmliches Schiebe-Vielkeilprofil vorgesehen sein. Fig. 16 zeigt den Extremzustand, in dem die Räder durch die Aufhängung in eine geradlinige Aufwärts- und Abwärtsbewegung beim Sin- und Ausfedern gezwungen werden, so daß die der 'Welle aufgezwungene Winkelstellung von beiden Gelenken aufgenommen werden muß. Bei vielen, wenn nicht bei allen Kraftfahrzeugen können sich die Räder zumindest teilweise schrägstellen (den Sturz ändern), so daß die aufgezwungene Winkelstellung (der Welle) wenigstens am äußeren Gelenk kleiner ist.

Wie zuvor beschrieben, können die axial verschiebbaren äußeren Gelenke 20 auf diese Weise beim Ein- bzw. Ausfedern der Triebräder Abstandsunterschiede aufnehmen. Die inneren Gelenke 120 können daher ohne Axialverschiebung ausgebildet sein, entsprechend der weiter oben beschriebenen Ausbildungsform.

Die Anordnung der Gelenke im Vorderrad-Antriebsystem 250 weicht von der in der Anmelderin bekannten herkömmlichen Vorderradantrieben für Fahrzeuge ab. Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb sind die äußeren Gelenke meistens axial nicht verschiebbar, während die inneren Gelenke meistens mit Axialverschiebung ausgeführt sind. Der Grund hierfür liegt vermutlich darin, daß man im Kraftfahrzeugbau nicht in der Lage war, Universalgelenke mit Axialverschiebung zu entwickeln, die eine ausreichend große Schrägstellung

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zugelassen hätten, um als äußere oder die Lenkbewegung mitmachende Gelenke verwendet zu werden. In herkömmlichen Vorderrad-Antriebsystemen wurden als äußere, axial nicht verschiebbare Gelenke häufig Rzeppa-Gelenke eingesetzt. Herkömmliche. Drei-Rollen-Gelenke wurden üblicherweise als innere Gelenke verwendet, da sie so ausbildbar sind, daß sie relative Axialverschiebung ermöglichen.

Mit den Drei-Rollen-Gleichganggelenken nach der Bfindung, mit denen Gelenkanstellwinkel von etwa 50 erreichbar sind, war es möglich, Drei-Rollen-Gelenke als äußere oder die Lenkbewegung mitmachende Gelenke eines Vorderrad-Antriebsystems vorzusehen. Daraus ergeben sich zwei wichtige Vorteile. Der erste besteht darin, daß bei dieser Anordnung die mit den Triebrädern verbundene ungefederte Trägheitsmasse verkleinert wird, so daß vorteilhafterweise ein ruhigeres Fahren möglich ist. Der zweite Vorteil ergibt sich daraus, daß es beim erfindungsgemäß ausgebildeten System nicht mehr notwendig ist, die Mitnehmerrollen des Gelenkes unter einem Winkel gegen die Führungsbahnen anzutreiben, wenn sich die Triebräder beim Ein- und Ausfedern aufwärts und abwärts bewegen. Diese Vorteile werden besonders deutlich beim Vergleich zwischen dem in Fig. 17 dargestellten System nach der Erfindung und einem derzeit serienmäßigen Vorderrad-Antriebsystem entsprechend Fig. 18.

Wie in Pig. 18 zu erkennen, werden im gebräuchlichen herkömmlichen Antriebsystem axial verschiebbare innere Gelenke 321 verwendet, die als "Tri-Pot"-Gelenk ausgebildet sein können, wie im eingangs der Beschreibung erwähnten und von der SAS veröffentlichten Artikel beschrieben und dargestellt, und die mit axial nicht verschiebbaren äußeren Gelenken zusammenwirken, die in dem genannten SAE-Artikel ebenfalls beschriebene Rzeppa-Gelenke sein können. Die inneren Drei-Rollen-Gelenke 321 weisen Gelenkaußenteile 325 auf, die unmittelbar an das Differentialgetriebe angeschlossen sind und

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somit alle Teil des abgefederten Fahrzeuggewichtes bilden. Jedoch sind die Gelenkinnenteile 327 der inneren Gelenke 321, das äußere Gelenk 323 und die Verbindungwelle 329 alle unmittelbar mit den Triebrädern des Fahrzeuges verbunden und erhöhen somit die ungefederte Trägheitsmasse. Bei dem in Fig. 18 dargestellten herkömmlichen Antriebsystem nehmen daher die Triebräder in jeder Aufwärts- und Abwärtsbewegung beim Einbzw. Ausfedern alle diese Teile mit, so daß die ungefederte Massenlast beträchtlich vergrößert wird.

Der Unterschied zwischen dem Vorderrad-Antriebsystem nach der Erfindung und dem in Fig. 18 dargestellten herkömmlichen System wird bei Betrachtung von Fig. 17 deutlich, die eine im Maßstab vergrößerte und in mehr Einzelheiten gehende Ansicht einer Seite des in Fig. 16 gezeigten Antriebsystems darstellt. Entsprechend Fig. 17 sind nur die Gelenkinnenteile 22 der äußeren Gelenke 20 unmittelbar mit den Triebrädern 254 verbunden. Die Gelenkaußenteile 24, die Verbindungswellen und die inneren Gelenke 120 sind alle unmittelbar an das Differentialgetriebe 252 angeschlossen, das Teil des vom Fahrzeugaufbau getragenen abgefederten Gewichtes ist. Die ungefederte Trägheitsmasse ist beim Antriebsystem nach der Erfindung daher in bedeutendem Umfang verringert.

Als weiterer Unterschied ergibt sich beim in Fig. 17 dargestellten Antriebsystem nach der Erfindung, daß das Gelenkaußenteil 24 jedes äußeren Gelenkes 20 Ein- und Ausfedern jedes Triebrades zuläßt, ohne daß die Mitnehmerrollen 44 gegen irgendeine Schräge bewegt werden müssen. Aus Fig. 17 ergibt sich, daß bei Bewegung des Rades aus der gestrichelt gezeichneten Mittelstellung heraus in die mit durchgezogenen Linien dargestellte äußerste untere Stellung die Mitnehmerrollen sich in den Führungsbahnen 46 in einer zur Achse Y des Gelenkaußenteils stets parallelen Richtung verstellt haben.

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Bei dem herkömmlichen Vorderrad-Antriebsystem entsprechend Fig. 18 müssen die Mitnehmerrollen 331 der inneren Gelenke 321 jedesmal, wenn die Achse jeder Mitnehmerrolle im wesentlichen senkrecht zur Gelenkebene steht, gegen die geneigten Führungsbahnen 333 unter einem Winkel angetrieben werden, der· dem Gelenkanstellwinkel im wesentlichen gleich ist. Eies geschieht bei jeder 36O°-Umdrehung der Triebräder sechsmal. Ähnlich ist es, wenn der Motor zum Bremsen benutzt und das Drehmoment umgekehrt wird. Dabei werden bei Winkelverlagerung des inneren Gelenkes sechs Impulse vom GeleicLnnenteil auf das Gelerikaußenteil übertragen. Daher wird bei dem Vorderrad-Anti*iebssystem herkömmlicher Ausbildung entsprechend Fig. 18 zusätzliches, pulsierendes Drehmoment benötigt,um die Triebräder anzutreiben, wenn das Rad eine Ein- oder Ausfederungsbewegung ausgeführt hat. Außerdem drängen die Räder bei jeder RadLirndrehung dem Motor sechs Impulse auf, wenn der Motor als Bremse benutzt wird und wenn sich die Räder in einer anderen als der auf das Ein- und Ausfedern bezogenen Mittelstellung befinden.

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Claims (1)

1A-43 420 PATENTANSPRÜCHE

GIeichgang-Universalgelenk des Drei-Rollen-Typs, bei dem drei von einem Zapfenteil (Gelenkinnenteil) getragene Mitnehmerrollen mit entsprechenden, an einem Führungsbahnenteil (Gelenkaußenteü.) ausgebildeten Führungs flächen in antriebsmäßigem Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mitnehmerrolle (44;144) am Gelenkinnenteil (22;122) über Lageranordnungen (56;96;106;156) gegenüber dem Gelenkinnenteil (22;122) drehbar und allseitig schwenkbar und in unveränderlichem Abstand von der Achse (X) des Gelenkinnenteils (22;122) aufgenommen ist, wobei die Mitnehmerrollen (44;144) am Gelenkinnenteil (22;122) beim Abrollen am Gelenkaußenteü (24;124) eine allseitige Schwenkbewegung ausführen, um bei Drehung des Gelenkes (20;2OA;120) mit winkelverlagerten Achsen (X,Y) der Gelenkteile (22;122 bzw. 24;124) relative Taumelbewegung dieser Achsen aufzunehmen.

2. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mitnehmerrolle (44;144) mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenfläche (48;148) an entsprechenden Führungsflächen (84ji84) des Gelenkaußenteils (24;124) abrollt.

3. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet, daß die Zylinderachse der Außenfläche (48;148) jeder Mitnehmerrolle (44;144) im wesentlichen parallel zu den zugehörigen Führungsflächen (84;184) am Gelenkaußenteü (24;124) gehalten ist.

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4« Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Führungsflächen (84;184) am Gelenfcauisntiil (24; 124) als drei Gruppen zu je zwei ebenen» parallelen Flächen ausgebildet sind, die zur Achse(Y) des Gelenkaußenteils (24; 124) ebenfalls parallel und im gleichen Abstand von dieser verlaufen.

5i Gliiöhgang-Universalgelenk nach Anspruch 4, dadurch g e k ö & η & e. i c h η e t, daß die Mitnehmerrollen (44;144) UM die Fuirungäflachen (84;184) eine relative Axialverschiebung vörbestimmter Größe zwischen dem Gelenkinnenteil (22; 122) und dein Gelenkaußenteil (24; 124) ermöglichen.

6» Ί Gleiöhgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der drei Zapfen (54a* 54b* 54c) jeweils eine Mitnehmerrolle (44) drehbar und allseitig schwenkbar aufgenommen ist, und daß jeder Zapfen (54aj541j54©) an jedem Ende mit Vorrichtungen (60,66) starr mit dem Gelenkinnenteil (22) verbunden ist, wobei die Zapfenachsen gleichen Winkelabstand voneinander haben und senkrecht zur Achse (X) des Gelenkinnenteils (22) gerichtet sind.

7. Gleichgang-Universalgelenk nash Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Gelenkaußenteil (24) freitragend drei Mitnehmerarme (86) starr angeschlossen sind, und daß jeder Mitnehmerarm (86) zwischen zwei einander benachbarten Mitnehmerrollen (44) angeordnet ist, wobei die an ihm ausgebildeten Führungsflächen (84) in Wälzeingriff mit den zugehörigen Mitnehmerrollen (44) stehen.

8. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mitnehmerrolle (44) drehbar und allseitig schwenkbar an einem Zapfen (54) aufgenommen ist, daß jeder Zapfen (54) an seinem radial äußeren Ende mit einer Vorrichtung (66) starr an das Gelenkinnenteil (22) angeschlossen ist, wobei die Zapfenachsen gleichen

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Winkelabstand voneinander haben und senkrecht zur Achse (X) des Gelenkinnenteils (22) gerichtet sind, und daß im wesentlichen parallel zur Achse (Y) des Gelenkaußenteils (24) drei Nuten (46) ausgebildet sind, wobei die sich gegenüberliegenden Wände jeder Nut (46) von zwei der Führungsflachen (84) gebildet sind.

9. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehnet, daß jede Mitnehmerrolle (44) drehbar und allseitig schwenkbar an einem Zapfen (54) aufgenommen ist, daß jeder Zapfen (54) an seinem radial inneren Ende mit einer Varichtung (60) starr an das Gelenkinnenteil (22) angeschlossen ist, wobei die Zapfenachsen gleichen Winkelabstand voneinander haben und senkrecht zur Achse (X) des Gelenkinnenteils (22) gerichtet sind, und daß im wesentlichen parallel zur Achse (Y) des Gelenkaußenteils (24) drei Nuten (46) ausgebildet sind, wobei die sich gegenüberliegenden Fände jeder Nut (46) von zwei der !Führungsflächen (84) gebildet sind.

10. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gelenkinnenteil (122) und dem Gelenkaußenteil (124) betriebsmäßig eine Vorrichtung (220) verbunden ist, die relative Axialverschiebung zwischen diesen Gelenkteilen (122,124) verhindert.

11. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lageranordnung (56) ein jede Mitnehmerrolle (44) abstützendes sphärisches Gleitlager (74) gehört.

12. Gleichgang-Universalg'elenk nach Anspruch 11, dadurch gekennze ichnet, daß die Lageranordnung (56;156) eine Vielzahl von im wesentlichen zylindrischen Lagerrollen (72;172) aufweist, mit denen die Mitnehmerrollen (44;144) am Gelenkinnenteil (22;122) drehbar aufgenommen sind.

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13. Gleichgang-Universalgelerik: nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ich η e t,"daß die Lageranordnung (96) eine Vielzahl von kegeligen Lagerrollen (98) aufweist, die mit jeder Mitnehmerrolie (44) betriebsmäßig verbunden sind und deren Achsen im wesentlichen parallel zur Drehachse der jeweiligen Mitnehmerrolle (44) verlaufen, und daß jede Mitnehmerrolle (44) ein ringförmiger Körper ist, der mit einer radial nach innen weisenden, teilkugeligen Fläche (50) reibungsarm (in Art eines Wälzlagers) an den dieser Mitnehmerrolle (44) zugeoiäaeten Lagerrollen (98) anliegt.

14. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ eichne t, daß die Lageranordnung (156) eine Vielzahl von kegeligen Lagerrollen (185) aufweist, die mit den,Mitnehmerrollen (144) betriebsmäßig verbunden sind und deren Achsen in wenigstens zwei, in Umfangsrichtung sich um die Drehachseifer zugehörigen Mitnehmerrolle (144) erstreckenden Reihen angeordnet sind, um die Mitnehmerrollen (144) allseitig schwenkbar reibungsarm in einer sphärischen Fläche (in Art eines sphärischen Wälzlagers) aufzunehmen, und daß mit jeder Mitnehmerrolie (144) zu ihrer drehbaren Abstützung ein weiteres Lager (170) betriebsmäßig verbunden ist.

15. Gleichgang-Universalgelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichne t, daß jedes der zusätzlichen Lager (170) eine Vielzahl von im wesentlichen zylindrischen Lagerrollen (172) aufweist, die die Mitnehmerrollen (144) drehbar reibungsarm in radialer Richtung (in Art eines Radial-Wälzlagers) abstützen.

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•16. G-I eichgang-Uni versal ge le nie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung (106) zusammengesetzt ist aus einer jeweils einer Mitnehmerrolle (44) zugeordneten Gruppe innen- und außenliegender Elemente (112,44), die mit Zwischenabstand angeordnete, komplementäre teilkugelige Lagerlaufflächen (110,50) aufweisen, sowie aus einer Vielzahl von zwischen den innen- und außenliegenden Elementen (110,44) jeder Gruppe und mit Zwischenabstand untereinander angeordneten Lagerkugeln (108), die die außenliegenden Elemente (44) der Gruppen gegenüber dem innenliegenden Element (112) der Gruppe reibungsarm in einer sphärischen Fläche und in radialer Richtung (in Art eines sphärischen und Radial-Wälzlagers) abstützen.

17· Gleichgang-Universalgelenk des Drei-Rollen-Typs, bei dem drei von einem Zapfenteil (Gelenkinnenteil) getragene Mitnehmerrollen mit entsprechenden, an einem JPührungsbahnenteil (Gelenkaußenteil) ausgebildeten Führungsflächen in antriebsmäßigem Eingriff stehen, dadurch g e k e η η ζ e i c'hne t, daß eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche (48;148) an jeder Mitnehmerrolle (44;144) an der zugehörigen Pührungsfläche (84;184) abrollt, und daß mit den Mitnehmerrollen (44;144) eine Vorrichtung (54,56;154, 156) zur Aufnahme der relativen Taumelbewegung der Achsen X,Y) der Gelenkteile (22;122 bzvi.24,124) bei Drehung des Gelenkes (20;2OA;120) mit winkelverlagerten Achsen (X,Y) zusammenwirkt.

18. Universalantrieb mit zwei Universalgelenken zur Erzielung einer allseitigen Schwenkbewegung in zwei zueinander winklig angeordneten Ebenen, wobei wenigstens eines der Universalgelenke als Drei-Rollen-Gelenk mit drei von einem. Zapfenteil (Gelenkinnenteil) getragenen, mit einem Führungsbahnenteil (Gelenkaußenteil) in betriebsmäßigem Eingriff stehenden Mitnehmerrollen ausgebildet ist und das andere Universalgelenk zwei Elemente aufweist, die zur Herstellung einer Universalantriebsverbindung zwischen sich antriebsmäßig

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miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Gelenkaußenteil (124) parallel zu dessen Achse (Y) Führungsflächen (184) ausgebildet sind, wobei die Mi tnehmerrpllen (144) so angeordnet sind, daß sie an den MIhrungsf lachen (184) abrollen, und daß das Gelenkaußenteil (124) so angeschlossen ist, daß seine Achse (Y) mit der Achse (X bzw. Y) eines der Glieder (22 bzw. 24) des anderen Gelenkes (20) in axialer Richtung fluchtet.

19. Universajlantrieb nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gelenk (120) Vorrichtungen (154, 156) aufweist _% mit denen jede Mitnehmerrolle (144) am Gelenkinnenteil (122) gegenüber diesem allseitig kippbar und gleichzeitig in unveränderlichem Abstand zur Achse (X) des Gelenkinnanteils; (122). aufgenommen ist.

20. UnÄversalantrieb nach Anspruch 18, dadurch g e k e η η ζ e i α k ξΐ.ξΐ t_s daß bei dem einen Gelenk (120) eine im wesentlichejft zylindrische Außenfläche (148) jeder Mitnehmerrolle (14^)/ ^aÄ ft®³*¹ zugehörigen Führungs fläche η (184) des

(1s24) abrollt, und daß die Mitnehmerrollen so. a^sgeM^et sind, daß sie im Betrieb bei Drehung das Gelej^as, (1i2O·), mit winkelverlagerten Achsen (X,Y) der Gelenk^eile ^1;22_%1f24·) relative Taumelbewegung dieser Achsen

21. Universalantrieb nach Anspruch. 18, dadurch g e k e η η ζ e i c h,β e %_% da,ß das andere Universalgelenk (20) als Gleichganggelenk ausgebildet ist.

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