DE2558059B1 - Gleichlaufgelenkkupplung - Google Patents

Description

• Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen mögliche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Gleichlaufgelenkkupplungen dargestellt sind. Es zeigen F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine als Verschiebegelenk ausgebildete Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung in Strecklage und mit einem ganz nach außen verschobenen inneren Kupplungsteil: Fig.2 einen Längsschnitt durch ein Verschiebegelenk nach F i g. 1, jedoch mit einem einer Winkelbewegung unterworfenen und ganz nach innen verschobenen inneren Kupplungsteil; F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine als Festgelenk ausgebildete Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung in Strecklage; F i g. 4 einen Querschnitt durch ein Festgelenk nach F i g. 3; F i g. 5 einen Längsschnitt durch ein Festgelenk nach F i g. 1, jedoch mit einem einer Winkelbewegung unterworfenen inneren Kupplungsteil; F i g. 6 eine Draufsicht auf das innere Kupplungsteil;
• F i g. 7 eine teils in Ansicht und teils im Schnitt dargestellte komplette Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufgelenkkupplungen gemäß der Erfindung für den Antrieb der Vorderräder eines Kraftfahrzeuges; Fig. 8 einen Querschnitt A-A durch eine Gelenkwelle nach Fig. 7; F i g. 9 eine Draufsicht auf eine Gelenkwelle nach F i g. 7 im Maßstab 1 : 2.
• Das äußere Kupplungsteil 1 für das Verschiebegelenk und das äußere Kupplungsteil 2 für das Festgelenk sind mit drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten, geraden und achsparallelen Nuten versehen, in die zur Übertragung des Drehmomentes Rollen eingreifen. Die Rollen 7, die mit einer Kugelfläche 11 versehen sind, und die Rollen 8, die eine Kugelfläche 12 haben, sind drehbar und radial verschiebbar auf Zapfen 4 des inneren Kupplungsteiles 3 gelagert, das mit der Welle 6 aus einem Stück gefertigt ist. Die Zapfen 4 sind mit Bohrungen versehen, in denen sich radial verschiebbare Steuerbolzen 26 befinden, die an ihrem äußeren Ende 27 mit einer Planfläche und an ihrem inneren Ende 28 mit einer Kugelfläche 29 versehen sind. Der Krümmungsradius 20 dieser Kugelfläche 29 hat den gleichen Mittelpunkt 21 wie der Krümmungsradius 19 der Kugelflächen 11, 12 der Rollen 7, 8. Die für das Zustandekommen des Gleichlaufs während einer Winkelbewegung erforderliche radiale Verschiebung der Rollen 7, 8 wird mit Hilfe des Steuergliedes 13, 22 erreicht, in dessen Längsrillen 14 sich die Steuerbolzen 26 mit ihrer am inneren Ende 28 angebrachten Kugelfläche 29 abstützen. Da sich die Steuerbolzen 26 mit ihrem äußeren Ende 27 im Grund 10 der Bohrung 9 der Rollen 7, 8 abstützen, übertragen sie ihre ihnen vom Steuerglied 13, 22 aufgezwungene radiale Verschiebung direkt auf die Rollen 7, 8. Wie klein das Maß dieser radialen Verschiebung der Rollen beim Beugen des Gelenkes ist, geht aus der Zeichnung hervor, die eine maßstabsgetreue Darstellung einer Gleichlaufgelenkkupplung für ein maximales Betriebsdrehmoment von 6 500 cm kp ist. Aus der Zeichnung kann auch leicht entnommen werden, wieso es zu diesen minimalen radialen Verschiebewegen kommt, die nur bei etwa einem Drittel der Werte der heutigen Ausführungsformen liegen. Das Absenken der heutigen großen Werte auf die Minimalwerte der beschriebenen Gleichlaufgelenkkupplung resultiert aus der Verlagerung des Mittelpunktes 21 in Richtung auf die Gelenkmitte.
• Durch diese Verschiebung des Mittelpunktes 21 des Krümmungsradius 19 der Rollen 7 erhöht sich zwar die beim Übertragen eines Drehmomentes auf die Rollen einwirkende und nach innen gerichtete Radialkraft, aber diese Erhöhung der Radialkraft hat keine nachteiligen Folgen, weil die Planfläche 27 des Steuerbolzens 26, auf der sie sich abstützt, relativ klein und zentral angeordnet ist, sodaß sich kein die Drehbewegung der Rollen beeinträchtigendes Bremsmoment aufbauen kann. Auch an der Abstützung der Kugelfläche 29 des Steuerbolzens 26 in der Rille 14 des Steuergliedes 13, 22 entsteht infolge dieser erhöhten Radialkraft kein unzulässiger Verschleiß, weil die Relativbewegungen zwischen der Kugelfläche 29 und der Rille 14 sehr klein sind. Das Steuerglied 13, 22 wird ständig mit einer von einer Feder aufgebrachten Kraft 30 mit seiner konvexen Kugelfläche 15 an die konkave Kugelfläche 5 des inneren Kupplungsteiles 3 angedrückt. Diese Feder 17 ist als Schraubenfeder ausgebildet, deren Außendurchmesser in einer Bohrung 18 des äußeren Kupplungsteiles 1 zentriert ist, und deren Innendurchmesser als Zentrierung für den Zapfen 16 des Steuergliedes 13 dient. Der Zapfen 23 des Steuergliedes 22 ist im äußeren Kupplungsteil 2 direkt zentriert. Zur Erzielung einer besonders großen Winkelbeweglichkeit sind die Rollen 8 des Festgelenks mit einer den Beugungswinkel 33 vergrößernden Ausnehmung 24 versehen. In diesem Falle müssen die Rollen 8 mit einem Zapfen 25 versehen sein, der zur Begrenzung ihres Verdrehwinkels 31 gegen das innere Kupplungsteil 3 schlägt. Für den kleineren Beugungswinkel 32 des Verschiebegelenkes benötigen die Rollen 7 weder eine Ausnehmung noch einen Anschlag.
• Für den Fall einer Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufgelenkkupplungen der beschriebenen Art gemäß den F i g. 7 bis 9 muß die mit den beiden inneren Kupplungsteilen aus einem Stück gefertigte Welle 6 zur Abdichtung mittels der Dichtungsmanschette 35 mit Bunden 34 versehen sein, die aus Kunststoff bestehen können.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Gleichlaufgelenkkupplung, bei der die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und mit einer Kugelfläche versehene Rollen erfolgt, die in gerade und achsparallel verlaufenden Nuten des äußeren Kupplungsteiles eingreifen und die auf drei aus dem inneren Kupplungsteil herauswachsenden Lagerzapfen drehbar und radial verschiebbar gelagert sind. wobei die bei einer Winkelbewegung erforderliche radiale Verschiebung der Rollen relativ zu ihren Lagerzapfen mit Hilfe eines zentral angeordneten Steuergliedes und dreier radial verschiebbar gelagerter Steuerbolzen zustande kommt, welche letztere an ihrem inneren. dem zentral angeordneten Steuerglied zugekehrten Ende mit einer Kugelfläche versehen sind, deren Krümmungsradius kleiner ist als der Krümmungsradius der Kugelfläche der Rollen, dadurch gekennzeichnet. daß die Kugelfläche (29) der Steuerbolzen (26) den gleichen Kugelmittelpunkt (21) hat wie die Kugelfläche (11, 12) der Rollen (7,8).

   Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufgelenkkupplung, bei der die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und mit einer Kugelfläche versehene Rollen erfolgt, die in gerade und achsparallel verlaufenden Nuten des äußeren Kupplungsteiles eingreifen und die auf drei aus dem inneren Kupplungsteil herauswachsenden Lagerzapfen drehbar und radial verschiebbar gelagert sind.

   wobei die bei einer Winkelbewegung erforderliche radiale Verschiebung der Rollen relativ zu ihren Lagerzapfen mit Hilfe eines zentral angeordneten Steuergliedes und dreier radial verschiebbar gelagerter Steuerbolzen zustande kommt, welche letztere an ihrem inneren. dem zentral angeordneten Steuerglied zugekehrten Ende mit einer Kugelfläche versehen sind.

   deren Krümmungsradius kleiner ist als der Krümmungsradius der Kugelfläche der Rollen.

   Gleichlaufgelenkkupplungen der vorgenannten Art haben den Nachteil, daß bei Winkelbewegungen, also beim Beugen des Gelenks. die drei das Drehmoment übertragenden Rollen radial verschoben werden, und zwar so, daß sie zweimal während jeder Umdrehung des Gelenks zwei Extremlagen einnehmen. In einer dieser Extremlagen nähert sich die Rolle der Mitte des inneren Kupplungsteiles um ein gewisses Maß. während sie sich in der anderen Extremlage um das Dreifache dieses Maßes von dieser Mitte weg bewegt hat. Diese Maße verändern sich näherungsweise so wie die Quadrate der Beugungswinkel. Bei einer für ein maximales Betriebsdrehmoment von 150 mkp dimensionierten Gleichlaufgelenkkupplung heutiger Bauweise ergibt sich schon bei einem Beugungswinkel von 20 ein Maß für diese radial nach außen erfolgende Bewegung der Rolle, das bei etwa 3 mm liegt. Da solche Gleichlaufgelenkkupplungen vorwiegend für Gelenkwellen zum Antrieb der Räder von Kraftfahrzeugen verwendet werden, und da bei einem Frontantrieb der Beugungswinkel bis 45° ansteigt, können bei den heutigen Ausführungsformen Extremwerte bis zu etwa 15 mm erreicht werden. Wenn man bedenkt, daß während des Übertragens des maximalen Betriebsdrehmomentes von 150 mkp das radiale Verschieben der Rollen auf den Zapfen des inneren Kupplungsteiles nur mittels einer Kraft von mehr als 100 kp möglich ist, dann wird klar, wie groß dieser dem heutigen Stande der Technik anhaftende Nachteil ist.

   Gleichlaufgelenkkupplungen der eingangs beschriebenen Art haben außer diesem vorbeschriebenen Nachteil aber auch noch den Nachteil, daß sich beim Beugen des Gelenks die Mitte des inneren Kupplungsteiles relativ zur Mitte des äußeren Kupplungsteiles exzentrisch verlagert. Infolge dieser sich daraus ergebenden Oszillierbewegung wird die Laufruhe, die bereits durch die radiale Verschiebung der Rollen beeinträchtigt ist, noch weiter verschlechtert.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufgelenkkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der sowohl das Maß der radialen Verschiebung der Rollen relativ zum inneren Kupplungsteil als auch das Maß der exzentrischen Verlagerung der Mitte des inneren Kupplungsteiles relativ zur Mitte des äußeren Kupplungsteiles beim Beugen des Gelenks um mehr als die Hälfte kleiner ist als das der heutigen Ausführungsformen.

   Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kugelfläche der Steuerbolzen, deren Krümmungsradius kleiner ist als der Krümmungsradius der Kugelfläche der Rollen. den gleichen Kugelmittelpunkt hat wie die Kugelfläche der Rollen.

   Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind vielfältig und größer als das, was als Ergebnis einer technisch einwandfreien Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erwartet werden darf, weil durch die starke Herabminderung des Maßes der radialen Verschiebung der Rollen und des Maßes der exzentrischen Verlagerung der Mitte des inneren Kupplungsteiles beim Beugen des Gelenks nicht nur die Laufruhe verbessert und der Verschleiß verringert wird, sondern auch eine Verbesserung der den Gleichlauf bewirkenden Kinematik des Gelenks bei großen Beugungswinkeln erreicht wird.

   Da die für die Lösung aufgewendeten Mittel einfach und leicht herstellbar sind und darüber hinaus noch einen besonders geringen Raumbedarf haben, hat eine Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung im Vergleich zu den heutigen Ausführungsformen noch die Vorteile der niedrigeren Herstellungskosten, der kleineren Außenabmessungen und des geringeren Gewichtes.