DE3308935C2

DE3308935C2 - Gleichlaufgelenk, insbesondere mit großem Beugewinkel

Info

Publication number: DE3308935C2
Application number: DE3308935A
Authority: DE
Inventors: Michel Alexandre Dr. Conflans-Sainte-Honorine Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1982-03-15
Filing date: 1983-03-12
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE3308935A1; US4501571A; JPS58170916A; GB8306574D0; FR2523235B1; MX156857A; IT8367282A0; IT1159373B; BR8301260A; SU1190999A3; ES520020A0; FR2523235A1; ES8401203A1; GB2117870B; GB2117870A

Abstract

Der wesentliche Unterschied besteht bei diesem Gleichlaufgelenk mit großem Beugewinkel gegenüber den bisher bekannten Lösungen insbesondere darin, daß es keine Rollkörper benötigt. Das insoweit vorgeschlagene Gleichlaufgelenk mit großem Beugewinkel besteht im wesentlichen aus einem glockenförmig ausgebildeten Gelenk-Außenteil (11), einem Stern (12) und drei Bügeln (14), welche einerseits an ihren Enden auf dem Gelenk-Außenteil um Achsen (Z-Z) und andererseits in dessen zentralem Teil auf dem Stern durch doppelte Lagerungen um Achsen (V-V; W-W) schwenkbar angeordnet sind, wobei die Lagerung mit ihrer Achse (W-W) auch ein Verschieben gestattet. Anwendung findet das vorgeschlagene Gleichlaufgelenk insbesondere bei Gelenkwellen für angetriebene und gelenkte Räder von Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk, insbesondere mit großem Bcdgewinkel zum Verbinden zweier um Achsen drehbarer Wellen, wobei das Gelenk zwei mit je einer der Wellen fest verbundene und koaxial zur entsprechenden Welle angeordnete Gelenkhälften enthält, welche im wesentlichen aus einem mit der einen Welle verbundenen glockenförmig ausgebildeten Gclenkaußenteil und einem mit der anderen Welle verbundenen, wenigstens dreizackigen Gclenksiern bestehen.

Aus der CH-PS 6 19 521 ist ein Gleichlaufgclenk mit großem Beugewinkel bekannt, das bei angetriebenen und gelenkten Rädern von Kraftfahrzeugen mit l-'roniantrieb Anwendung finden kann. Es weist auf dem Gelenkstern drehbar gelagerte Rollkö/Dcr auf. weiche das Drehmoment auf Rollbahnen im Gclenkaulienteil übertragen. Hierbei entstehen an den sich berührende!) Oberflächen unterschiedlicher Krümmung Verformungen in Folge Pressungen, die nach der »I lerz'schen Theorie« ermittelt werden können. Die dabei aufirclcnde sogenannte »Her/sehe Pressung« ist sehr hoch, vor allem, wenn das Gelenk untergroßem Bcugcwinkel arbeitet, da sich die Richtung der Anpreßkräfte gegenüber der Symmetrieebene der Rollbahnen verschiebt. Der Anpreßdruck erzeugt unter der gepreßten Flache Schubspannungen, die über die Festigkeit von vergüteten Stählen hingehen können. Hierdurch wird das zulässige Drehmoment unter maximalem Beugcwinkcl begrenzt.

Es ist wünschenswert, auch unter großen Beugewinkein ein hohes Drehmoment übertragen zu können, insbesondere bei kritischen Anfahrbedingungen; so etwa, um ein festgefahrenes Fahrzeug bei maximal eingeschlagener Lenkung freizubekommen.

Angesichts der dem bekannten Gleichlaufgelcnk an-

bo haftenden Unvollkommenheilen und des diesem eigenen Bauaufwandes liegt der vorliegenden I-Tfimluiig die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufgelenk insbesondere für große Beugewinkel zu schaffen, bei dem Verformungen nach der »Herz'schen Theorie« infolge der sogcnannten »Herz'scher Pressung« nicht auftreten und das auch bei großem Beugewinkel einen im wesentlichen unverändert hohen Nennwert für das übcriragbuiv Drehmoment beibehält.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Gelenkhälficn untereinander mittels Bügeln verbunden sind, wobei jeder dieser Bügel einerseits auf einer der Gelenkhälflen um eine senkrecht zur Drehachse dieser Gelenkhälfte liegende Achse und andererseits auf der anderen Gelenkhälfte mittels einer doppelten Lagerung schwenkbar gelagert ist, wobei die doppelte Lagerung aus einer um eine zur Drehachse der anderen Gelenkhälfte senkrecht verlaufende Achse schwenkbaren Lagerung und einer um eine zur Drehachse der anderen Gelenkhälfte parallele Achse schwenkbaren Lagerung besteht, wobei die beiden Schwenkachsen der doppelten Lagerung sich schneiden, und wobei zwischen dem Bügel und der anderen Gclenkhälfte eine entlang der senkrecht zur Drehachse dieser anderen Gelenkhälfte verlaufenden Schwenkachse verschiebbare Verbindung angeordnet ist.

Weitere bevorzugte Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Kin wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung besieht darin, daß das Gelenk ohne jeden Rollkörper zu arbeiten vermag. Hierdurch kann eine »Herz'sche Pressung« nicht auftreten, so daß die bereits erwähnten Nachteile und Beschränkungen überwunden werden können.

Mit der Erfindung geht eine Reihe von Vorteilen einher. Das vorgeschlagene Gelenk ist sowohl in seinem Aufbau als auch in seiner Wirkungsweise relativ einfach. Kin Gelenk der vorgeschlagenen Art gewährleistet einen einwandfreien Gleichlauf. Es stellt insgesamt eine effiziente Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe dar.

Weitcrc, sich aus der vorgeschlagenen Erfindung ergebende Vorteile bestehen darin, daß zum Ziele der Montagevereinfachung das glockenförmige Gelenkaußcnicil zweiteilig ausgebildet sein kann. Nach dem Einführen der Bügel wie auch des Sterns lassen sich die beiden Hälften des Gelenkaußenteils dann — etwa unler Anwendung des an sich bekannten Elektronenstrahlschweiöens — relativ leicht unter gleichzeitigen Verzichl auf jegl^:;he feine oder genaue Nachbearbeitung zusammenfügen.

Die vorliegende Erfindung ist in den Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Gleichlaufgelenk, teils im Vertikalschnitt und leils in Seitenansicht.

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 von !•'ig. I.

Hg. 3 ein Glcichlaufgclcnk unter Beugung im Teilsehn i lt.

Fig.4 einen Vertikalschnitt durch ein Detail einer Variante.

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 der F ig. 4.

F i g. 6 einen weiteren Vertikalschnitt durch ein Detail einer anderen Variante,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 der F i g. b,

F i g. 8 einen der F i g. 2 ähnlichen Querschnitt durch eine weitere Ausführiingsvariante, und schließlich

!•'ig.¹) eine Ansicht in der Richtung des Pfeils Fin F ig. 8.

In F" i g. I sind zwei Wellen I, 2 mit ihren Achsen X-X bzw. V-V dargestellt, welche in der auf der Zeichnung dargestellten Lage fluchten. Die Welle 1 kann dabei ein Achszapfen eines (nicht dargestellten) angetriebenen und gelenkten Rades sein, .vährend die Welle 2 eine mit dem Triebwerk verbundene Gelenkwelle ist.

Zwischen diesen beiden Wellen ist ein Gleichlaufgelenk angeordnet. Dieses Gelenk besitzt ein glockenförmig ausgebildetes äußeres Gelenkteil 11, welches mii der Welle 1 fest verbunden oder auf beliebige V/eise auf der Welle befestigt ist und zudem die Achse X-X aufweist. Die Welle 2 trägt einen Stern 12 mit drei Zacken 13, welche im Winkel von 120° zueinander versetzt angeordnet sind und sich in einer radial zur Achse Y-Y stehenden Ebene erstrecken. Der Mittelpunkt des to Sterns liegt auf der Achse Y- Y.

Die Verbindung zwischen Stern und glockenförmigen äußeren Gelenkteil erfolgt mittels dreier Bügel 14, deren räumlich gekrümmte Form aus F i g. 1 und 2 ersichtlich ist. Jeder Bügel ist an seinen Enden über zwei Zapfen 15 schwenkbar gelagert, welche ihrerseits in diametral gegenüberliegenden Bohrungen 16 des Gelenk-Außenteils aufgenommen sind. Jeder Bügel ist also um eine senkrecht zur Achse Y-Y liegende weitere Achse Z-Z auf dem Gelenk-Außenteil schwenkbar gelagert, wobei die drei Aeiisen Z-Z zusammenlaufen und im Winkel von 60° zueinander stehen. Jeder Bwgel besitzt außerdem in der Nähe seiner Schwenkzapfen töene oder kugelförmige Abstützflächen 17, welche in Berührung mit der Innenwand 11a der Glocke stehen. Weiterhin ist jeder Bügel über sein Mittelteil auf einem Zacken des Sterns schwenkbar gelagert Hierzu besitzt jeder Zacken 13 an seinem Ende eine zylindrische Fläche 18 mit parallel zur Achse Y- Y liegender Achse V-V. Er trägt zudem zwei Lagerbuchsenhälften 19, welche eine der zylindrischen Fläche des Sterns entsprechende zylindrische Innenfläche 20 sowie eine ebensolche Außenfläche 21 bilden, aber eine senkrecht zu den Achsen V-V und V-Vliegende radiale Achse W- W aufweist, und mit einer im entsprechenden Bügel vorgesehenen Bohrung 22 zusammenarbeitet. Die Flächen 21 und 22 bilden zugleich eine verschiebbare Verbindung entlang der Achse W- W.

In F i g. 1 sind die Bügel etwa S-förmig ausgebildet und ineinander verschachtelt, wobei ihre Form geeignet ist, einen Winkelausschlag des Gelenks in dessen gesamten r?etriebswinkelbereich, der 50° oder mehr betragen kann, zu ermöglichen.

Jeder Bügel ist also mit dem Gelenk-Außenteil 11 durch eine Lagerung um die senkrecht zur Achse X-X dieses Außenteils liegende Achse Z-Z venjunden. Er ist außerdem mit dem Stern 12 durch eine doppelte Lagerung um die parallel zur Achse V-Vdes Sterns liegende Achse V-Vbzw. um die senkrecht zu dieser Achse Y-Y liegende radiale Achse W-W verbunden, und zwar durch die Lagerbuchse 19. Zudem ist zwischen jedem Bügel und dem entsprechenden Zacken des Sterns eine verschiebbare Verbindung entlang der letztgenannten radialen Achse VV-VV vorgesehen.

Durch eine derartige Anordnung wird der Winkelausschlag des Sterns 1?. und somit der Welle 2 gegenüber dem Gelenk-Außenteil 11 sowie der Welle 1 in jeder beliebigen Richtung ermöglicht, wobei aber jede axiale Verschiebung der Welle 2 und des Sterns gegenüber der vom Gelenk-Au£jnteil und der Welle 1 gebildeten b0 Baugruppe verhindert wird. Die die Zacken des Sterns aufweisende radiale Ebene enthält in jedem Betriebszustand den Schnittpunkt der drei Achstn Z-Z der im Gelenk-Außenteil ausgearbeiteten Bohrungen, wodurch die Welle 2 und der Stern gegenüber dem Gef.5 lenk-Außenteil axial nntgehclten werden. Die Achse jedes Flächenpaares 18, 20 senkrecht zur radialen Ebene, welche die Zacken des Sterns enthält, bleibt nämlich so Stets senkrecht zur Achse W- VVder zentralen Bohrune

22 des Bügels, welche ihrerseits durch den Schnittpunkt der Achsen Z-Z der Bohrungen 16 des Gelenk-Außenteiles läuft.

Bei dieser Anordnung wird das Antriebsdrehmoment von der Welle 2 über den Stern 12 an die Lagerbuchsen 19 und von dort an die Bügel 14 und an das Gelenk-Außenteil 11 übertragen, wobei die Lagerbuchsen 19 um die Achsen V-V schwenken und in den Bohrungen 22 der Bügel 14 drehen und sich zugleich verschieben können. Diese Bügel können ihrerseits gegenüber dem Geienk-Außenteil um die Achsen Z-Zschwenken.

Die F i g. 4 und 5 stellen eine Ausführungsvariante der Verbindung zwischen jedem Bügel 14 und entsprechenden Zacken 13 des Sterns 12 dar. Bei dieser Variante trägt jeder Zacken des Sterns einen parallel zur Achse is Y- Y angeordneten Bolzen 30, auf welchem eine Lagerbüchse 31 schwenken kann. Diese ist zur Aufnahme des Zackenendes des Sterns ausgespart. Sie weist zudem an ihren beiden gegenüberliegenden Seiten 32 Bohrungen 33 zur Aufnahme des Bolzens 30 auf. Diese Lagerbüchse hat eine zylindrische Außenwand 34 und wird in der Bohrung 22 des Bügels aufgenommen, wobei sie sich in dieser Bohrung axial verschieben kann.

Rei der in den F i g. 6 und 7 dargestellten weiteren Variante haben die Zacken 13 des Sterns einen rechtekkigen Querschnitt. Die verschiebbare Verbindung zwischen jedem Bügel und dem entsprechenden Zacken des Sterns auf der senkrecht zur Achse V- Y liegenden radialen Achse W- Werfolg' entlang zweier gegenüberliegenden Flächen 40 dieser Zacken: dabei sind zwei La- ju gerbuchsenhälften 41 vorgesehen, welche durch Federscheiben 42, Seeger-Ringe oder andere bekannte Sicherungen in der zentralen Bohrung 22 jedes Bügels axial befestigt sind. Die beiden Lagerbuchsenhälften bilden in ihren zum Zacken des Sterns gerichteten Flächen 43 parallel zur Achse V- Y liegende zylindrisch-konkave Lagerungen mit Achse V-V. Die Schwenkbewegung jeder Lagerbuchsenhälfte wird durch ein halbmondförmiges bzw. eben-konvexes Teil 44 ermöglicht, welches zwischen der angrenzenden Fläche 40 des Zackens des Sterns und jeder Lage'buchsenhälftc 42 eingesetzt ist.

Bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform besitzt jeder Stern 112 sechs Zacken 113. welche im Winkel von 60^; zueinander angeordnet sind und je einen Zapfen 113a besitzen. Die Zapfen der beiden diametral gegenüberliegenden Zacken mit Achse Z-Z nehmen die Enden der beiden Zacken eines Bügels 114 auf. welche zu diesem Zwecke koaxiale Bohrungen sowie sich gegen entsprechende Flächen 117 des Sterns abstützende Stützflächen 116 aufweisen. Jeder Bügel ist außerdem über seinen zentralen Teil mittels einem vom Gelenk-Außenteil getragenen Drehzapfen 118 gelagert. Die Verbindung zwischen Bügel und zugehörigen Drehzapfen erfolgt mittels einer ersten Lagerung mit parallel zur Achse X-X liegender Achse V₁- V·, (Fi g. 9), welche von einer am innerer. Ende des Drehzapfens vorgesehenen und mit einer zylindrischen Fläche 120 einer Lagerbuchse 121 zusammenarbeitenden zylindrischen Lauffläche 119 gebildet wird, sowie mittels einer zweiten Lagerung mit senkrecht zur Achse X-X liegender radia- eo ier Achse Wi-W₁. wobei diese zweite Lagerung durch Zusammenwirken einer zylindrischen Außenfläche 122 der Lagerbuchse mit einer im Bügel vorgesehenen Bohrung 123 erfolgt. Diese letztere Verbindung bildet auch entlang der radialen Achse W,- W] eine solche von ver- b5 .schiebbarer Art.

Die drei Bügel 114 sind bei dieser Variante ineinander verschachtelt und haben eine entsprechend ausgebilde

te Form, um ein Arbeiten des Gelenks unter Beugung /1 ermöglichen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichlaufgelenk, insbesondere mit großem Beugewinkel zum Verbinden zweier um Achsen drehbarer Wellen, wobei das Gelenk zwei mit je einer der Wellen fest verbundene und koaxial zur entsprechenden Welle angeordnete Gelenkhälften enthält, welche im wesentlichen aus einem mit der einen Welle verbundenen glockenförmig ausgebildeten Gelenkaußenteil und einem mit der anderen Welle verbundenen, wenigstens dreizackigen Gelenkstern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkhälften untereinander mittels Bügeln (14; 114) verbunden sind, wobei jeder dieser Bügel einerseits auf einer der Gelenkhälften (11; 111 oder 12; 112) um eine senkrecht zur Drehachse dieser Gelenkhälfte liegende Achse (Z.. ^Z; oder Z₁.. -Zi) und andererseits auf der anderen Gelenkhälfte (12; 312 oder 11; 111) mittels einer doppelten Lagerung scinwenkbar gelagert ist. wobei die doppelte Lagerung aus einer um eine zur Drehachse der anderen Gelenkhälfte senkrecht verlaufende Achse (W, Wi) schwenkbaren Lagerung und einer um eine zur Drehachse der anderen Gelenkhälfte parallele Achse (V, V\) schwenkbaren Lagerung besteht, wobei die beiden Schwenkachsen (W, V oder W₁, Vi) der doppelten Lagerung sich schneiden, und wobei zwischen dem Bügel und der anderen Gelenkhälfte eine entlang der senkrecht zur Drehachse dieser anderen Gelenkhälfte verlaufenden Schwenkachse (W, Wi) verschiebbare Verbindung angeordnet ist.

2. Gleichlaufgelenk r.ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede doppelte Lagerung eine Kugelgelenklagerung und zusätzlic.·. eine schwenkbare Lagerung um eine senkrecht zur Drehachse der die doppelte Lagerung aufweisenden Gelenkhälfte liegende Achse (W- Woder W_r Wi) aufweist.

3. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß jede doppelte Lagerung zumindest eine zwischen jedem Bügel (14; 114) und dem zweiten Bauteil (12; 112) eingesetzte Lagerbuchse (19; 119) aufweist.

4. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die um eine senkrecht zur Drehachse der die doppelte Lagerung aufweisenden Gelenkhälfte liegende Achse (W-W oder W|-W|) schwenkbare Lagerung zugleich die verschiebbare Verbindung bildet.

5. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß drei Bügel (14) vorgesehen sind, wobei jeder Bügel einerseits an seinen beiden Enden auf dem glockenförmigen Gelenkaußenteil (11) um eine senkrecht zur Drehachse (X-X) dieser Gelenkhälfte liegende Achse (Z-Z) und andererseits in seinem Mittelteil auf einem Zacken (13) eines dreizakkigen Gelenksterns (12) mittels doppelter Lagerung und verschiebbarer Verbindung schwenkbar angeordnet ist.

6. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bügel (14) an seinen beiden Enden Zapfen (15) besitzt, weiche in diametral gegenüberliegenden Bohrungen (16) im glockenförmigen Gelenkaußenteil (11) aufgenommen sind, wobei die Achsen aller dieser Bohrungen in derselben, senkrecht zur Drehachse (X-X) des glockenförmigen Gelenkaußenteils liegenden radialen Ebene enthalten sind und zueinander einen Winkel von 60°

bilden.

7. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Bügel (114) vorgesehen sind, wobei jeder Bügel einerseits an seinen Enden auf zwei diametral gegenüberliegenden Zacken (113) eines sechszackigen Sterns (112) und andererseits in seinem Mittelteil auf dem glockenförmigen Gelenkaußenteil (111) mittels doppelter Lagerung und verschiebbarer Verbindung schwenkbar gelijcn Lsi (Fig· 8).

8. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das glockenförmige Gelcnkaußenteil (111) drei Halterungen oder Drehzapfen (118) trägt, welche radial nach innen ragen und auf welchen die Bügel gelagert sind.

9. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bügel (14; 114) in einer Richtung parallel zur radialen Schwenkachse (IV-W: W₁-W₁) der doppelten lagerung annähernd S-förmige Ausbildung aufweisen.