DE2801114B1 - Gleichlaufdrehgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenwand eine der Anzahl der Rillen im äußeren Gelenkkörper entsprechende Anzahl von Rillen aufweist, wobei jeweils eine Rille des äußeren so und des inneren Gelenkkörpers sich kreuzen und gemeinsam eine der Drehmomentübertragung dienende Kugel aufnehmen, wobei die Kugeln in radial offenen Fenstern eines zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfigs in einer Ebene, die den Winkel zwischen den Achsen von innerem und äußerem Gelenkkörper halbiert, rechtwinkelig zur Achse des Käfigs gehalten sind und sich die Fenster jeweils über einen Teil des Umfangs des Käfigs erstrecken.

Bei derartigen Gelenken, bei denen der innere «> Gelenkkörper eine Relativbewegung zum äußeren Gelenkkörper ausführen kann, ist es notwendig, daß die axiale Verschiebung durch Anschläge begrenzt wird. Diese axiale Begrenzung ist deshalb notwendig, damit bei extremen Belastungen wie z. B. das Aufbocken des Fahrzeuges eine selbständige Demontage des Gleichlaufdrehgelenkes verhindert wird. Darüber hinaus sollen die entstehenden Axialkräfte an den Endpunkten der Verschiebestrecke vom Käfig auf den inneren bzw. auf den äußeren Gelenkkörper übertragen werden.

Es sind Gelenke bekannt (DE-PS 12 11 871, DE-PS 12 32 411), bei denen eine Abstützung des inneren Gelenkkörpers gegenüber dem Käfig dadurch erfolgt, daß dieser in einem Abstand zum Käfig angeordnet ist und die Außenfläche des inneren Gelenkkörpers eine mit demselben Radius wie die Innenfläche des Käfigs aufweisenden Kugelfläche besitzt Hierdurch wird an den Endpunkten der Verschiebestrecke eine flächenhafte Abstützung des Käfigs am inneren Gelenkkörper erreicht Wird die Käfiginnenfläche weitgehend zylindrisch ausgeführt, so ergibt si* ein Anschlag, der bei diesen Gelenken, die mit sich kreuzenden Bahnen versehen sind, durch die Fensterlänge in Umtangsrichtung des Käfigs erzeugt wird, und zwar so, daß bei Verschiebung des inneren Gelenkkörpers zum äußeren Gelenkkörper sich die Kugeln am Minelsteg des Käfigs der zwischen zwei benachbarten Käfigfenstern angeordnet ist sich abstützen. Anschläge der ersten Ausführungsform, bei denen sich der innere Gelenkkörper in axialer Richtung am Käfig abstützt besitzt den Nachteil, daß die Verschiebewege nicht maximal ausgenutzt werden können. Die Anschläge, die der zweiten Ausführungsform entsprechen, bei denen die Kugeln sich an den Mittelstegen des Käfigs abstützen, sind nicht geeignet, hohe Kräfte aufzunehmen, so daß schon bei mittleren Belastungen Käfigbrüche zu verzeichnen sind.

Darüber hinaus sind Anschläge bekannt (FR-PS 14 36 511, DE-Gtfii 19 51360), bei denen der innere Gelenkkörper am äußeren Gelenkkörper sich abstützt und somit einen Anschlag bildet, jedoch handelt es sich hierbei lediglich um eine Winkelbegrenzung, da diese Art von Gelenken keine axialen Verschiebungen zwischen dem inneren Gelenkkörper zum äußeren Gelenkkörper ausführen kann.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung bei einem Verschiebegelenk, einen Anschlag zu schaffen, so daß bei voller Ausnutzung des gesainten Verschiebeweges eine sichere axiale Abstützung bei jedem Beugewinkel erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der äußere Gelenkkörper konzentrisch zur Drehachse Anschlagflächen aufweist die mit entsprechenden Gegenflächen des inneiren Gelenkkörpers oder dessen Welle zusammenarbeiten, wobei die Anschlagflächen Krümmungsradien aufweisen, die auf einem in einer senkrecht zn Drehachse; und den Kugelmittelpunkt einer sich in Endposition befindlichen Kugel enthaltenden Ebene liegenden Kreis beginnen.

Vorteilhaft bei dieser Ausbildung ist, daß bei Ausnutzung der gesamten Verschiebung zwischen den beiden Gelenkkörpern die auftretenden Axialkräfte voll abgefangen werden können, ohne daß diese zur beschädigung des Gelenkes führen. Die somit erreichte Käfigentlastung führt zu einer höheren Bruchsicherheit.

Bei Verschiebegelenken, die hauptsächlich im zusammengeschobenen Zustand in der entsprechenden Endlage arbeiten und dann auf Druckbelastung beansprucht werden, ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, dall die Anschlagfläche als ringförmige Ausnehmung ausgebildet ist und an der Stirnfläche im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers angeordnet ist.

Es wird hierdurch erreicht daß die auftretenden Druckkräfte auf den Käfig nunmehr durch den vorgeschlagenen Anschlag im Innenraum des Gleich-

laufdrehgelenkes aufgenommen werden und somit eine Käfigentlastung erreicht wird.

Bei Verschiebegelenken, die hauptsächlich in dem Bereich arbeiten, der in der entsprechenden Endlage der Kugeln einer Verlängerung der Antriebswelle entspricht und bei denen dann Axialkräfte als Zugkräfte wirken, ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß die Anschlagfläche als ringförmiges Element ausgebildet und im Öffnungsbereich des äußeren Gelenkkörpers angeordnet ist Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, daß die auftretenden Kräfte in Zugrichtung einwandfrei beherrscht werden und jegliche Belastung des Käfigs vermieden wird. Dies führt zu einer Steigerung der Lebensdauer, wobei die Verminderung der auf den Käfig wirkenden Kräfte ausschlaggebend ist

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer ringförmigen Ausnehmung im Innenraum zur Aufnahme von Druckkräften,

F i g. 2 ein Verschiebegelenk im Prinzip wie in F i g. 1 dargestellt jedoch mit einer weiteren Variante eines Anschlages zur Aufnahme von Druckkräften,

Fig.3 ein Gleichlaufverschiebegelenk, dessen Anschlag zur Aufnahme von Zugkräften ausgebildet ist

Fig.4 ein Winkel-Weg-Diagramm, in dem schematisch die Beziehung zwischen Beugewinkel und Verschiebeweg aufgezeigt ist

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Gleichlaufdrehgelenk handelt es sich um ein Gelenk, welches bei frontangetriebenen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann. Es dient dazu, um von einem Antriebsaggregat ein Drehmoment von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle zu übertragen oder von einer Abtriebswelle auf ein Fahrzeugrad. Weitere Anwendungsgebiete sind im allgemeinen Maschinenbau zum Antrieb von Nebenaggregaten oder im Schiffsbau zu sehen.

Das in F i g. 1 gezeigte Gleichlaufdrehgelenk besteht im wesentlichen aus dem äußeren Gelenkkörper 1, in dessen zylindrischer Bohrung 2 Rillen 3 angeordnet sind. In der zylindrischen Bohrung 2 befindet sich der innere Gelenkkörper 4, der mit der Antriebswelle fest verbunden ist und auf dessen Außenfläche ebenfalls Rillen 5 angeordnet sind, jeweils eine Rille 3 und 5 des äußeren Gelenkkörpers 1 und des inneren Gelenkkörpers 4 kreuzen sich (in der Skizze sind die Rillen in die Zeichenebene geklappt durgestellt) und nehmen eine der Drehmomentübertragung dienende Kugel 6 auf. Zwischen innerem Gelenkkörper 4 und der Bohrung 2 des äußeren Gelenkkörpers 1 befindet sich der Käfig 7, welcher über seinen Umfang verteilte Fenster 8 aufweist, in denen die Kugeln 6 gehalten werden und der darüber hinaus die Kugeln 6 in die Winkelhalbierende Ebene steuert Zur Abdichtung des Gelenkinnenraumes dient der Faltenbalg 9, der auf der Antriebswelle und am äußeren Gelenkkörper 1 befestigt ist.

Der äußere Gelenkkörper 1 besitzt konzentrisch zu seiner Drehachse 10 eine Anschlagfläche 11, die mit einer entsprechenden Gegenfläche 12 zusammenarbeitet Sowohl die Anschlagfläche U wie auch die Gegenfläche 12 sind rotationssymmetrisch ausgebildet wobei die Anschlagfläche 11 als ringförmige Ausnehmung im Innenraum des äußeren Gelenkkörpers 1 angeordnet ist und Hie entsprechende Gegenfläche 12 durch eine ringförmige Fläche an der Stirnseite des inneren Gelenkkörpers i verläuft. Der kurvenförmige Verlauf der Anschlagfläche 11 wird durch einen Radius gebildet, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Kugeln 6 identisch ist, wobei sich diese in Etidpositicn auf der der Stirnfläche des äußeren Gelenkkörpers 1 zugewandten Seite befindet Die Gegenfläche 12 besitzt einen derartigen kurvenförmigen Verlauf, der dem der Ansatzfläche 11 entspricht Da der Erzeugungsradius (R) eine rotationssymmetrische Anschlagfläche 11 erzeugt ist dieser auf einem Kreis 14, der rechtwinkelig zur Drehachse 10 verläuft, angeordnet

Das in Fig.2 gezeigte Gleichlaufdrehgelenk ist ebenfalb als Verschiebegelenk ausgebildet entsprechend dem in F i g. 1 gezeigten, jedoch mit dem Unterschied, daß die Anschlagfläche 11 in einer Bohrung 15 angeordnet ist Die Anschlagfläche U verläuft ebenfalls bogenförmig, wobei wiederum der Erzeugungsradius (R) einen Mittelpunkt aufweist der mit dem Mittelpunkt einer Kugel 6 id entisch ist die sich in der Endposition befindet Die mit der Anschlagfläche 11 zusammenarbeitende Gegenfläche 12 weist entsprechend der in F i g. 1 gezeigten, ebenfalls einen kurvenförmigen Verlauf auf, der den Radius der Anschlagfläche 11 entspricht Durch diese Maßnahme ist gewährleistet daß die volle Verschiebung des Gelenkes ausgenutzt werden kann, ohne daß die Druckkräfte, die während des Betriebes entstehen, auf den Käfig übertragen werden, denn bei einer entsprechenden Abwinkelung greift die Gegenfläche 12 in die Anschlagfläche 1 und verhindert somit eine Kraftübertragung auf den Käfig.

Das in Fig.3 gezeigte Gelenk besitzt zu der Anschlagfläche 12 sowie dessen Gegenfläche 11 noch einen weiteren Anschlag, der zur Begrenzung der Zugkräfte dient Dieser Anschlag ist als ringförmiges Element 16 ausgebildet Dieses ringförmige Element 16 besitzt zu seiner Mitte hin gerichtet eine weitere Anschlagfläche 17, die der Aufnahme von Zugkräften dient deren Erzeugungsradius (R) einen Mittelpunkt aufweist der ebenfalls mit dem Mittelpunkt einer Kugel 6 identisch ist jedoch ist diese in der entgegengesetzten Endposition angeordnet Da es sich auch bei dieser Flä'.'he um eine rotationssymmetrische Fläche handelt ist der Mittelpunkt des Erzeugungsradius (R) ebenfalls auf einem Kreis 14 angeordnet der rechtwinkelig zur Drehachse 10 verläuft Die entsprechende Gegenfläche IS äst auf der dem öffnungsbereich IS zugewandten Seite des äußeren Gelenkkörpers 1 angeordnet Auch diese Gegenfläche 18 hat einen derartigen kurvenförmigen Verlauf, der mit dem Erzeugungsradius (R) übereinstimmt Wird das Gelenk auf Zugkraft beansprucht das heißt im Sinne einer Verlängerung der Antriebswelle, so wird diese Zugkraft durch das ringförmige Element 16 aufgenommen und somit die Käfighplastung vermindert

Die F i g. 4 zeigt ein Diagramm, in der die Beziehung zwischen dem Beugewinke! und dem Verschiebtweg eines Gleichlaufverschiebegelenkes schematisch aufgezeichnet ist Es ist auf der X-Achse der Verschiebewege aufgetragen, wobei sich von Null ausgehend, in positiver Richtung, eine Vei längerung und in negativer Richtung eine Verkürzung der Antriebswelle handelt Auf der V-Achse dagegen ist der Beugewinkel des Gelenkes aufgetragen. Bei der Begrenzungslinie i, die auf beiden Seiten der positiven sowie auf der negativen Verschiebung auf der X-Achse zu finden ist handelt es sich um die Begrenzungslintu, die gebildet wird durch den Anschlag zwischen innerem Gelenkkörper 4 und der Käfiginnenfläche, ohne daß das Gelenk abgewinkelt ist

Die Begvenzungslinie HI wird gebildet durch den Anschlag zwischen der Antriebswelle 13 und dem Öffnungsbereich 19 des äußeren Gelenkkörpers 1, und zwar wenn bei maximaler Abwinkelung die Antriebswelle 13 an die Stirnseite des Öffnungsbereiches 19 des äußeren Gelenkkörpers 1 anschlägt Die Begrenzungslinien H, die jeweils die Linie I und III miteinander verbinden, werden durch die Käfigfenster, die sich jeweils Ober einen Teil des Umfanges erstrecken, gebildet und zwar ist dies dadurch bedingt, daß die Kugelrillen des inneren und äußeren Gelenkkörpers sich zueinander kreuzen, so daß bei einer Verschiebung des inneren Gelenkkörpers 4 zum äußeren Gelenkkörper 1 die Kugeln 6 im Käfigfenster in Umfangsrichtung sich bewegen, und zwar nur solange sie sich bewegen is können, bis sie an die zwischen jeweils iswei Fenstern 8 gebildeten Stege anschlagen. In diesem Diagramm erhält man nun durch diese Begrenzungen I, Il und III ein Viereck, in denen sich sämtliche Bewegungen, sowohl Beugung wie auch axiale Verschiebung, eingrenzen lassen. Durch den erfindungsgemäßen Anschlag wird diese Bewegungsfreizügigkeit über die Linie I hinaus entlang der Linie II erweitert, so daß der maximal zu erreichende Verschiebeweg voll ausgenutzt werden kann, so daß sich die Linie IV durch Zusammenarbeit zwischen der Anschlagfläche 11 sowie der Gegenfläche 12 bzw. der Anschlagfläche 17 und der Gegenfläche 18 gebildet wird. Dies rührt daher, daß der Außendurchmesser des inneren Gelenkkörpers 4 kleiner ist als der Innendurchmesser des Käfigs 7 und dadurch eine unbegrenzte Verschiebung erreicht wurde, jedoch durch die unter einen Schrägungswinkel verlaufende Rillen 3, 4, die Kugeln 6 an den Stegen des Käfigs 7 zur Anlage kommen. Diese Stege werden jedoch durch die Anschlagflächen 11, 12, 17, 18 entlastet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   t. Gleichlaufdrehgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, in dessen Innenwand Rillen angebracht sind, einem in dem äußeren Gelenkkörper angeordneten inneren Gelenkkörper, der in seiner Außenwand eine der Anzahl der Rillen im äußeren Gelenkkörper entsprechenden Anzahl von Rillen aufweist, wobei jeweils eine Rille des äußeren und ι ο des inneren Gelenkkörpers sich kreuzen und gemeinsam eine der Drehmomentübertragung dienende Kugel aufnehmen, wobei die Kugeln in radial offenen Fenstern eines zwischen innerem und äußerem Gelenkkörper angeordneten Käfigs in einer Ebene, die den Winkel zwischen den Achsen von innerem und äußerem Gelenkkörper halbiert, rechtwinkelig zur Achse des Käfigs gehalten sind und sich die Fenster jeweils über einen Teil des Umfangs des Käfigs erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Gelenkkörper (1) konzentrisch zur Drehachse (10) Anschlagflächen (11,17) aufweist, die mit entsprechenden Gegenflächen (12, 18) des inneren Gelenkkörpers (4) oder dessen Welle (13) zusammenarbeiten, wobei die Anschlagflächen (11, 17) Krümmungsradien (R) aufweisen, die auf einem in einer senkrecht zur Drehachse (10) und den Kugelmittelpunkt einer sich in Endpösition befindlichen Kugel (5) enthaltenden Ebene (14,14') liegenden Kreis beginnen.
2. 2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (11) als ringförmige Ausnehmung ausgebildet ist und an der Stirnfläche im Hohlraurr (2) des äußeren Gelenkkörpers (1) angeordnet ist
3. 3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (17) als ringförmiges Element (16) ausgebildet und im Öffnungsbereich (19) des äußeren Gelenkkörpers (1) angeordnet ist