DE3741049C2 - - Google Patents
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- F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antriebsgelenk, insbesondere
zur Drehmomentübertragung auf die Räder eines Kraftfahr
zeuges, bestehend aus einem ersten Organ, das mit Radial
armen ausgerüstet ist, die jeweils zwischen zwei Auflage
bereichen eines zweiten Organs angeordnet sind, wobei
zwischen jedem Auflagebereich des zweiten Organs und dem
zugehörigen Arm des ersten Organs ein Übertragungselement
angeordnet und dieses Übertragungselement auf einem der
Organe zumindest in indirekter Weise gelagert ist, während
das Übertragungselement und das andere Organ über gegen
gleiche Kontaktflächen aneinanderliegen, die bei Betrieb
kreuzweise zueinander gleiten.
Derartige Gelenke sind aus den FR-A 25 06 872 und 25 80 751
bekannt. Die Erfindung nimmt darüber hinaus Bezug auf
Gelenke mit Verbindungen, die einerseits aus einem oder
mehreren in einer Bahn laufenden Elementen und anderer
seits aus einer planen zylinderförmigen oder sphärischen
Fläche bestehen, wobei diese Fläche auf einer zugehörigen
gegenüberliegenden Fläche gleitet und sich dieser bei
erfolgter Auflage genau anpaßt. Das erste Anwendungsbei
spiel ist das in dem FR-A 25 06 872 beschriebene Gelenk.
Auch sind bereits Gelenke bekannt (beispielsweise aus der
DE-OS 33 09 551, der FR-A 25 80 750 oder der FR-A 25 82 760),
bei denen die funktionsbedingten Spiele durch die federn
den Lagerschalen ausgeglichen werden, um die Übertragungs
elemente in Anlage zum anderen Organ zu halten. Bei den be
kannten Ausführungsformen erfolgt die Aufhebung des Spiels
auf einem sehr kleinen Kontaktbereich, so daß das Schmier
mittel nicht zur Stoßdämpfung genutzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe einer vollständigen Unter
bindung aller Geräusch-, Schlag- und Vibrationsentwicklun
gen, wie sie durch die abrupte Resorption der in diesen
Gelenken anfallenden Spiele entstehen können, wobei diese
abrupte Resorption vor allem während der Umkehrung des vom
Gelenk übertragenen Drehmoments auftritt, zugrunde.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß elastische Mittel
jedes Übertragungselement in eine solche Richtung bela
sten, daß sie die Flächen auseinanderdrücken, über die ein
kreuzweise schwenkender Gleitkontakt zwischen dem Übertra
gungselement und dem anderen Organ erfolgt, wobei die
elastischen Mittel außerhalb des Raumes zwischen den
Gleitflächen angeordnet sind und ihre Federkraft lediglich
so groß ist, daß sie die Gleitflächen auf der Seite des
unbelasteten Elementes voneinander trennt.
Entsprechend der Erfindung wurde tatsächlich festgestellt,
daß bei Betrieb unter Last das an der entlasteten Seite
eines jeden Armes auftretende Spiel bei den eingangs er
wähnten bekannten Gelenken systematisch zwischen dem Über
tragungselement und dem jeweiligen Organ und nicht
zwischen den zugehörigen Flächen beim kreuzweisen Gleiten
gebildet wird. Tatsächlich wurde das Übertragungselement
durch den zwischen den besagten zugehörigen Flächen vor
handenen Schmierstoffilm auf der zugehörigen Fläche des
ersten oder zweiten Organs "festgeklebt".
Durch die elastischen Mittel gemäß der Erfindung werden
die beiden jedem Arm zugeordneten Übertragungselemente
kontinuierlich in Richtung des jeweiligen Organs gescho
ben, so daß das Spiel an der entlasteten Seite eines jeden
Arms zwischen den zugehörigen Flächen entsteht.
Unter diesen Bedingungen wird eine Stoßdämpfung bei
Aufheben des Spiels im Falle einer Lastumkehr durch den
zwischen den zugehörigen Flächen vorhandenen Schmierstoff
erreicht. Dieser Vorgang kann wie folgt erklärt werden:
Die zwischen den zugehörigen Flächen enthaltene Schmier
stoffmenge ist mehr oder weniger zwischen diesen Flächen
entsprechend ihrer Annäherung eingeschlossen, wobei der
Schmierstoff durch seine Trägheit, seine Viskosität und
seine Haftung an den sphärischen Wänden oder durch
Benetzung reagiert. Der vom Schmierstoff auf die Wände
ausgeübte Druck steigt als umgekehrter Wert des Abstands
zwischen diesen Wänden bis auf einen sehr hohen Wert an.
Man erreicht so eine starke Dämpfung bis hin zu einem
Wert, daß die Annäherungsgeschwindigkeit der beiden
gegenüberliegenden Flächen nach und nach auf Null abfällt,
ohne daß ein Metallkontakt stattfindet, da der Schmier
stoffilm vollständig erhalten bleibt.
Die mögliche Schlagenergie wird somit durch viskositäts-
und trägheitsbezogene Lastverluste in dem Schmierstoff
aufgenommen und es kommt zu einem kaum merklichen Tempe
raturanstieg. Diese Wirkung wird dadurch ermöglicht, daß
die zugehörigen Flächen im wesentlichen starr und in
präziser Weise durch ihre jeweilige kreuzweise Gleitbe
wegung zueinander gepaart sind.
Hierdurch werden bei einer Umkehr der Drehmomentrichtung
alle wahrnehmbaren Stoß- oder Vibrationseinwirkungen
unterbunden. Entsprechend den bekannten Durchführungsarten
erfolgte die Aufhebung des Spiels zwischen den zuein
anderlaufenden Flächen, d. h. in einem sehr kleinen
Kontaktbereich und bei sehr hohem Druck, so daß das
Schmiermittel keine Stoßdämpfung ermöglichte.
Andere zweckmäßige Ausgestaltungen, Besonderheiten und
Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet und gehen aus der nachstehenden Be
schreibung hervor.
Die beigefügten Zeichnungen gelten als Beispiel und
erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Es zeigt
Fig. 1 eine Teilansicht eines bekannten Gelenks mit einem
Detail im Schnitt quer zur Achse,
Fig. 2 ein Detail im Schnitt entsprechend der Linie II-II
von Abb. 1,
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei diese
Ansicht jedoch vollständiger ist und ein Gelenk
gemäß der Erfindung betrifft,
Fig. 4 eine Ansicht des Gelenks gemäß Fig. 3 mit
Längsschnitt in Winkelposition, wobei nur ein
Übertragungselement sowie die zugehörige Laufbahn
dargestellt sind,
Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, wobei diese
Ansicht jedoch eine andere Ausführungsart des
Gelenks gemäß der Erfindung betrifft,
Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, wobei diese
Ansicht jedoch eine dritte Ausführungsart der
Erfindung betrifft,
Fig. 7 und 8 ähnliche Ansichten wir die Fig. 1 und
2, wobei diese Ansichten jedoch eine andere bekannte
Gelenkart betreffen,
Fig. 9 und 10 ähnliche Ansichten wie die Fig. 7 und
8, doch betreffen sie eine andere Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 11 eine Ansicht des Außenteils im Schnitt als
Darstellung einer fünften Ausführung der
Erfindung,
Fig. 12 eine Ansicht des Gelenks gemäß Fig. 11 im
Halbschnitt, wobei die Tripode nicht dargestellt
ist,
Fig. 13 eine Halbansicht des Gelenks nach den Fig. 11
und 12, teilweise geschnitten,
Fig. 14 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 12, wobei diese
Ansicht jedoch eine Variante betrifft,
Fig. 15 eine Draufsicht des elastischen Federelementes des
Gelenks gemäß Fig. 14 in Verbindung mit einem der
Übertragungselemente.
Das bekannte Antriebsgelenk nach den Fig. 1 und 2
umfaßt ein erstes Organ - eine Tripode -, bestehend aus
einem Ring mit der Achse X-X, von dem aus drei Radialarme
2 strahlenförmig nach außen verlaufen und von denen nur
ein Arm in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Arme 2
sind mit gleichen Umfangswinkelabständen um die Achse X-X
angeordnet. Die seitlichen Außenflächen eines Arms 2
bestehen aus einer konvex sphärischen Zone 3, deren
Mittelpunkt im Abstand von der Achse X-X und innerhalb des
Arms 2 angeordnet ist. Diese Tripode ist auf der An
triebswelle 1, ebenfalls mit der Achse X-X, aufgesteckt
und befestigt.
Jeder Arm 2 der Tripode ist zwischen zwei Übertragungs
elementen 5, 11 angeordnet, wobei eine im Verhältnis zur
Achse des Arms radial innenliegende konkav sphärische
Innenfläche 4, 12 dieser Übertragungselemente 5 zu der
sphärischen Zone 3 des Arms 2 in Anlage ist. Die
Krümmungsradien der sphärischen Zonen des Arms 2 und der
sphärischen Innenflächen 4, 12 der Übertragungselemente 5,
11 sind gleichgroß.
Die Übertragungselemente 5, 11 weisen darüber hinaus eine
im Verhältnis zur Achse des Arms 2 radial außenliegende
ebene Fläche 6 auf, über welche die Übertragungselemente
5, 11 jeweils in einer der sechs Laufbahnen 8, 14 ab
rollend angeordnet sind, die im Innenraum eines zweiten
Organs - dem Außenteil - 9 angeordnet sind. Die Be
festigung des zweiten Organs auf einem zweiten Wellenteil
des Gelenkes ist nicht dargestellt.
Die Laufbahnen 8, 14 sind eben und verlaufen einerseits
parallel zur Achse des Arms 2 und andererseits parallel
zur Achse des Außenteils 9 und des zweiten Wellenteils,
dessen Achse der Achse X-X gemäß Fig. 1 entspricht, wenn
sich das Gelenk in koaxialer Position (gestreckter Lage)
befindet.
Die Abrollbewegung zwischen jedem Übertragungselement 5,
11 und der zugehörigen Laufbahn 8, 14 erfolgt über
zwischengefügte zylindrische Nadeln 7, deren konische
Enden in einem Käfig 7 a gehalten sind.
Bei Betrieb überträgt die Welle 1 ein Drehmoment, das
durch den Pfeil C dargestellt ist auf jeden Zapfen 2 eine
Übertragungskraft F erzeugt und hierdurch die konvexe Zone
3 des Zapfens 2 in der konkaven Fläche 4 gleichen Radius
des Übertragungselementes 5 hält. Dieses Übertragungs
element 5 überträgt die Kraft über seine ebene Fläche 6
auf die Nadelreihe 7.
In abgewinkelter Position verläuft die Achse X-X schräg
zur Achse des Außenteils 9. Die Übertragungselemente 5, 11
drehen einerseits im Verhältnis zum Zapfen 3 infolge der
Gleitbewegung in den weitgehend starr anliegenden zuge
hörigen Flächenpaaren 3, 4, 12, 13 und vollziehen an
dererseits eine Hin- und Herbewegung entlang des Außen
teils 9 infolge einer durch die Nadelreihen 7 ermöglichten
Wälzbewegung.
Die Gleitbewegung der Übertragungselemente 5, 11 auf der
konvexen Zone 3 glättet die sphärische Auflagefläche
während des Einlaufens des Gelenks und die sphärische Form
der beiden Teile nimmt sehr schnell die optische Qualität
sowohl in geometrischer Hinsicht als auch hinsichtlich der
Oberflächenbeschaffenheit an. Es sei darauf hingewiesen,
daß bei Betrieb jeder Punkt einer der Flächen eines jeden
zugehörigen Flächenpaares 13, 4 bzw. 3, 12 keineswegs
einen immer gleichen Verlauf im Verhältnis zu der anderen
Fläche vollzieht, sondern im Gegenteil während der Funk
tion und insbesondere während des Einlaufens im wesent
lichen über alle Punkte der anderen Fläche, mindestens
eines Teiles, verläuft.
Diese Berührungsart, die als gegenseitiges kreuzweises
Gleiten bezeichnet und nachstehend unter Bezugnahme auf
die Fig. 4 näher erklärt wird, trägt zum Erhalt der
vorgenannten Oberflächenbeschaffenheit bei.
Hierdurch entsteht ein kontinuierlicher Schmierstoffilm
zwischen den beiden konkaven und konvexen Flächen 3, 4
bzw. 3, 12. Dieser Film ist äußerst dünn, hält jedoch
hohen Drücken stand. Er liefert einen nur geringen
Gleitwiderstand und eine geringe Erwärmung. Darüber hinaus
erbringt er ausgezeichnete Leistungen bei Betrieb.
In den Fig. 1 und 2 wurde das Spiel bewußt zum Zwecke
einer deutlicheren Darlegung vergrößert. Die Nadeln 10
sind vollständig entlastet und liegen frei zwischen der
ebenen Fläche 15 des Übertragungselementes 11 und der der
Laufbahn 14. Tatsächlich haftet im allgemeinen das Über
tragungselement 11 mit seiner sphärisch konkaven Innen
fläche 12 an der sphärisch konvexen Zone 13 des Arms 2.
Dies kann durch den vorhandenen Schmierstoffilm und die
gute Auflagefläche der beiden sphärischen Flächen erklärt
werden. Zwischen den Nadeln 10 und mindestens einer der
planen Flächen 14 und 15 besteht somit ein mehr oder
weniger großes Spiel.
Im Falle einer plötzlichen Richtungsumkehr des Drehmoments
C, wie beispielsweise bei einem plötzlichen Loslassen des
Gashebels, ändert die Kraft F ihre Richtung und die ebene
Fläche 15 des Übertragungselements 11 schlägt über den
Nadelkranz 10 auf die ebene Laufbahn 14 auf. Hierdurch
entsteht ein heftiger im Fahrzeug hörbarer Stoß oder sogar
ein Wellenzug von Stößen, der über die Welle in die
kinematische Kette zwischen Triebwerk und Rädern
übertragen wird.
Durch die vorliegende Erfindung soll nicht nur dieser
plötzliche Schlag in dem Gleichlaufgelenk vermieden,
sondern ebenfalls die Drehschlagenergie der gesamten
kinematischen Kette aufgenommen werden, so daß diese
Schlagenergie zu keiner Stoßwirkung bei der Spielnach
stellung in den anderen Verbindungsorganen, z. B. zweites
Gleichlaufgelenk, diverse Keilwellenverbindungen,
Differentialkegelrad usw. Anlaß gibt.
Zu diesem Zweck sind gemäß der Erfindung Mittel vorge
sehen, die für eine kontinuierliche Auflage der Über
tragungselemente auf ihrer Laufbahn sorgen und das
Konstruktions- oder Funktionsspiel nur zwischen den
Flächen auftreten lassen, die im Falle einer Beanspruchung
in präziser Weise zusammenwirken.
In dem Beispiel gemäß Fig. 3 umfassen diese Mittel für
jeden Tripodenarm 2 eine kegelstumpfartige Feder 16, die
den Arm 2 umgibt und mit einem Ende auf dem Sitz oder dem
Ring 17 der Tripode 18 und mit dem anderen Ende auf einem
Bund 19 eines jeden der Übertragungselemente 20 und 21
aufliegen, die beiderseits dieses Arms angeordnet sind,
ohne die Bewegungsfreiheit der Teile des Gelenks zu
beeinträchtigen.
Insbesondere genutzt wird die Tatsache, daß die Über
tragungselemente 20 und 21 in ihrer Ebene quer zur Achse
X-X (Ebene von Fig. 3) ein Profil aufweisen, dessen am
nächsten zur Achse X-X gelegener Bereich einen Keil
zwischen dem Arm 2 der Tripode 18 und der zugehörigen
Laufbahn bildet. Damit üben die Federn 16 entsprechend
einer zur Achse X-X radialen Richtung in Klemmrichtung des
Keils zwischen dem Arm und der zugehörigen Laufbahn einen
Druck auf die Übertragungselemente 20 und 21 aus.
Durch die Kraft F wird der als Kugelzapfen ausgebildete
Arm 2 gegen das Übertragungselement 20 gedrückt, das
seinerseits die Nadeln gegen die Laufbahn preßt. Wie im
oberen rechten Teil der Fig. 3 dargestellt, schiebt die
Feder 16 dagegen das Übertragungselement 21 in vertikaler
Richtung zurück, wodurch eine Verklemmung zur sphärischen
Fläche 23 bewirkt wird, so daß es durch die Ecke bzw.
Winkel 22 und den Nadelkranz 25 zur Auflage auf der
Laufbahn 24 kommt. Die elastischen Mittel, mit denen die
Übertragungselemente gegen die Nadeln und Laufbahnen
gedrückt werden, üben eine ausreichende Kraft aus, um die
Verklebung der mit dem Schmierstoff behafteten sphärischen
Flächen 23, 26 zu überwinden. Falls erforderlich, ermög
lichen Schmiernuten auf einer der beiden mit Schmierstoff
behafteten sphärischen Flächen 23, 26 durch Verminderung
der Haftwirkung eine ständige Auflage der Übertragungs
elemente 20, 21 auf den Laufbahnen 24, dies sogar im Falle
einer schnellen Richtungsumkehr des Drehmoments C. Dies
bietet die Gewähr, daß die zugehörigen Flächen 23 und 26
gegen die Laufbahn 24 gedrückt und wieder abgehoben
werden, da das Übertragungselement 21 unter der Schub
wirkung der Feder 19 um seinen Berührungspunkt mit dem
unteren Rand der Nadeln 25, d. h. um den zur Achse X-X
nächstgelegenen Rand schwankt.
Das Konstruktions- oder Funktionsspiel dieses Arms 2 tritt
somit vollständig zwischen den konvexen 23 und konkaven 26
sphärischen Flächen, die gleiche Krümmungsradien haben,
auf. Dieser Raum wird vollständig mit dem Schmierstoff - Öl
oder Fett - des Gleichlaufgelenks ausgefüllt.
Im Falle einer plötzlichen Richtungsumkehr des Drehmoments
C drückt die Kraft F die sphärische Fläche 23 des Arms 2
auf die zugehörige konkave Fläche 26 des Übertragungs
elements 21.
Trotz der hohen durch die umgekehrte Wirkung der Kraft F
möglicherweise entstehenden Werte kommt es zu keiner
Geräuschentwicklung und es erfolgt keine Übertragung einer
Drehstoßwelle oder einer Drehmomentspitze auf die
kinematische Kette.
Dieses Phänomen kann, wie anfangs dargelegt, erklärt
werden.
Wenn die durch den Schmierstoffilm getrennten Flächen 23
und 26 bei Drehung zur Anlage aneinanderkommen, werden
die sphärischen Flächen des anderen Übertragungselementes 20 und
des Zapfens ihrerseits durch einen mit Schmierstoff
ausgefüllten Spielraum getrennt.
Wie in Abb. 4 mit dem Winkel D zwischen der Achse
X 1-X 1 der Tripode und der Achse X 2-X 2 des Außenteils 9
dargestellt, nehmen die Arme 2 der Tripode nacheinander
die Position 2 a und 2 b ein, wodurch eine Hin- und
Herbewegung in dem Außenteil 9 bewirkt wird. Die
Übertragungselemente 21 folgen dieser Bewegung, indem sie
auf den Nadeln 7 laufen, die sich ihrerseits in der
Laufbahn 8 bewegen. Da die relative Bewegung zwischen
Tripode und Außenteil die gleiche ist, als ob die Tri
podenwelle bei feststehendem Außenteil konisch versetzt
würde, laufen die sphärischen Flächen 3 der Arme 2 in den
zugehörigen sphärischen Flächen der Übertragungselemente
21.
Es kommt so zwischen dem sphärischen Lager der Tripode und
dem zugehörigen Übertragungselement zu einem kreuzweisen
Gleiten, wobei sich ein beliebiger Punkt einer der Flächen
bei Betrieb gegenüber einem beliebigen Punkt von mindestens
einem bestimmten Abschnitt der zugehörigen Fläche befindet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5, die nur im
Hinblick auf ihre Abweichungen zu den gemäß den Fig. 1
und 2 beschrieben wird, besteht der Abstandshalter für die
Übertragungselemente aus einer Spiralfeder 27, die eine
aktive Windung 28 und an jedem Ende eine nebeneinander
liegende Windung 29 umfaßt, die auf dem Bund 30 der
Übertragungselemente 20 und 21 aufliegt.
Die aktive Windung 28 umgibt das Ende des Zapfens, indem
sie zwischen diesem Ende, das, falls erforderlich, zu
diesem Zweck freigelegt werden kann, und dem Bogen des
Zapfens verläuft, der dem Bogen 32, wie in Abb. 3 im
Querschnitt dargestellt ist, entspricht. Damit gewähr
leistet diese Feder eine vollständige Bewegungsfreiheit
des Mechanismus ohne erforderlichen zusätzlichen Platz
bedarf.
Das durch Herausschleudern des zwischen den sphärischen
Flächen 33 und 34 eingeschlossenen Schmierstoffs be
gründete Dämpfungsprinzip entspricht jenem, wie es zuvor
beschrieben wurde.
In der Durchführungsart von Abb. 6 bestehen die
elastischen Mittel in Form von rohrförmigen Abstands
stücken 35 aus Elastomer, die zwischen den gegenüber
liegenden Übertragungselementen eingesetzt sind und deren
Enden auf dem Bund 30 der Übertragungselemente aufliegen.
Eine Seitenöffnung nimmt den Zapfen 31 mit einem aus
reichenden Spiel auf, um einen freien Ausschlag während
der abgewinkelten Funktion des Gelenks zu ermöglichen. Die
rohrförmigen Abstandsstücke 35 weisen im Querschnitt
entsprechend ihrer Achse ein trommelförmiges Profil auf.
Die Abb. 7 und 8 zeigen ein bekanntes Gelenk gemäß
FR-A-25 80 751, das sich gegenüber dem Gelenk der
Abb. 1 und 2 dadurch unterscheidet, daß jede
Nadelreihe durch zwei Kugeln 36 ersetzt wird, die
einerseits in einer gesonderten Rinne 37 des Über
tragungselements und andererseits in einer für beide
Kugeln gemeinsamen Laufrinne 38 des Außenteils laufen.
Bei einem derartigen bekannten Gelenk tritt zwischen der
Kugel 36 und der Laufbahn 37 ein Spiel unter der Ein
wirkung des Drehmomentes auf. Im Falle einer Richtungs
umkehr des Drehmomentes erfolgt ebenfalls eine
Richtungsumkehr von F und es kommt zu einer Schlag- sowie
Geräuschentwicklung infolge des plötzlichen Kontakts der
Kugel 36 mit der Laufbahn 37 oder der Laufbahn 38.
In dem gemäß der Erfindung in den Fig. 9 und 10
dargestellten Beispiel, dem die Grundstruktur der
Abb. 7 und 8 zugrundeliegt, ist jeder Tripodenarm mit
einer Spiraldruckfeder 40 ausgerüstet, deren beide
gegenüberliegende Enden jeweils auf einem der Über
tragungselemente 39 aufliegen, während ein aktiver etwa in
Form einer Windung bestehender Teil das freie Ende des
Arms umgibt. Mindestens ein Ende jeder Feder 40 ist im
Winkel zu dem zugehörigen Übertragungselement 39 ange
ordnet. Entsprechend dem Beispiel greift ein abge
winkeltes Ende 40 a der Spiralfeder 40 in eine Blindbohrung
des Übertragungselementes 39 ein. Diese Anordnung liefert
die Gewähr, daß die Feder 40 durch Drehung um ihre Achse
keine Position einnehmen kann, in der ihre aktive Windung
gegen den Tripodenarm zur Anlage kommt.
Die Feder 40 drückt die Übertragungselemente 39 mit Gewalt
auseinander, so daß der Schmierstoff den Raum 41 zwischen
den zugehörigen und entlasteten sphärischen Flächen
ausfüllt. Im Falle einer Richtungsänderung des Drehmoments
wird der im Spalt 41 befindliche Schmierstoff durch den
Widerstand seiner Viskosität, seiner Trägheit und seiner
Haftung an den Wänden herausgeschleudert und bewirkt damit
einen hohen und ansteigenden Druck gegenüber den
sphärischen Flächen, die sodann langsamer zusammengeführt
werden. Am Ende dieser Bewegung bleibt zwischen diesen
konkaven und konvexen gegenüberliegenden und absolut
übereinstimmenden sphärischen Flächen ein Schmierstoffilm
zurück, wobei die mögliche Schlagenergie vollständig
aufgenommen und jede Möglichkeit einer Geräusch- und
Stoßwellenentwicklung unterbunden wird.
Die in den Fig. 11 bis 13 dargestellte Ausführungsform
gründet ebenfalls auf der Grundstruktur der Fig. 7 und
8. Ein elastisches Federelement 42 umfaßt einen mittleren
Teil oder einen Bügel 51, der über das freie Ende des
zugehörigen Tripodenarms hinaus angeordnet ist und mit
Durchbiegung arbeitet, sowie vier Laschen 52, die über
ihre nach außen gewölbte Fläche 53 die Auflageebene 54
nach vorn schieben, die die Übertragungselemente 43 und 44
an der gegenüberliegenden Seite der zugehörigen Laufbahn
47, 49 beiderseits eines runden Vorsprungs 55 aufweisen,
in der die konkave sphärischen Flächen 56 angeordnet ist,
die auf der zugehörigen sphärischen Fläche des Tripoden
arms laufen soll. Die Laschen 52 weisen zueinander einen
runden Ausschnitt auf, der der Vorsprung 55 angepaßt ist
und auf dieser zentriert wird.
Die Enden 57 der Federlaschen 52 sind unter das Über
tragungselement gebogen, d. h. gegen die Seite des am
nächsten zur Achse des Außenteils gelegenen Über
tragungselementes, um den Anschlag in einer konstanten
Ausrichtung zum Außenteil 58 während der Funktion des
Gelenks zu halten und um so Störungen mit dem Zapfen 59
der Tripode oder mit der Welle 60 zu vermeiden.
Die aus gehärtetem Stahlblech bestehende Feder 42 drückt
die Übertragungselemente 43 und 44 auseinander, die
ihrerseits die vorbelasteten Kugeln 45 gegen die
Laufbahnen 46 und 47 drücken. Die zwischen den Laufbahnen
48 und 49 enthaltenen Kugeln tragen die Last F.
Der Spielraum 50 zwischen den ergänzenden sphärischen
Flächen der entlasteten Seite - dieser Spielraum ist in den
Fig. 11 und 12 vergrößert dargestellt - ist mit
Schmierstoff gefüllt, der die Dämpfung bewirkt und die
Schlageinwirkung aufhebt, wenn es zu einer Richtungsumkehr
des Drehmoments C und damit der Kraft F kommt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 14 und 15,
die ausschließlich in bezug auf ihre Abweichung von den
vorherigen Durchführungen beschrieben wird, liegt der
mittlere Teil 63 eines jeden Federelementes 61 im Ver
hältnis zu dem zugehörigen Tripodenarm auf der gegen
überliegenden Seite der Welle 60, d. h. auf der Seite des
Außenteilbodens 70. Diese Anordnung ist in der Fig. 11 in
Form einer strichpunktierten Linie als Alternative zu der
in dieser Figur mit einem durchgehenden Strich darge
stellten Linie abgebildet.
Diese Anordnung ermöglicht den Erhalt eines Zwischenraums
am Ende des Zapfens und damit den Einsatz eines inneren
Befestigungswulstes in der Außenteilwand. Der Vorsprung 68
eines jeden Übertragungselementes verläuft durch eine
entsprechende Öffnung 69 des angrenzenden Arms des
Federelementes 61, wodurch es positioniert und gehalten
wird. Die Ausrichtung des Federelementes 61 um die Achse
der Vorsprünge 68 erfolgt durch einen oder zwei ein
fallende Seitenränder 64 und 65, die für jeden Arm des
Federelementes vorgesehen sind und an den angrenzenden
Seitenrändern der Übertragungselemente anliegen, so daß
die symmetrische Achse des mittleren Teils - oder Bügels -
63 parallel zur Achse 66 der Laufbahn 67 des Über
tragungselementes ausgerichtet ist.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen ermöglichen
eine geräuschfreie Funktion im Falle einer plötzlichen
Richtungsumkehr des Drehmoments, trotz des in den Gelenken
bestehenden Winkelspiels. Sie bieten darüber hinaus die
folgenden Vorteile:
- -hohe Zuverlässigkeit und unbegrenzte Haltbarkeit,
- -niedrige Herstellungs- und Montagekosten,
- -möglicher Erhalt der gewünschten Vorspannung durch Einstellung der Federn, gleich ob diese aus Draht oder Blech bestehen, sowie ihrer anfänglichen Durchbiegung.
Zahlreiche andere Federn, die die gleiche Funktion er
füllen, sind möglich, ohne daß hierdurch der Rahmen der
Erfindung überschritten wird.
So können beispielsweise die Abstandsfedern der
Übertragungselemente in Form einer Haarnadelausführung
oder aus Tellerfedern bestehen.
Im Falle einer Grundstruktur mit Übertragungselementen
und Nadeln entsprechend den Fig. 1 und 2 können die
Federmittel gemäß der Erfindung in Form von Stahlband
bestehen, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 15
beschrieben ist.
Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls auf Mechanismen
mit planen oder zylinderförmigen Gleitflächen unter
Einsatz der gleichen Technik angewandt werden.
Claims (10)
1. Antriebsgelenk, insbesondere zur Drehmomentübertra
gung auf die Räder eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus
einem ersten Organ (18), das mit Radialarmen (31, 59)
ausgerüstet ist, die jeweils zwischen zwei Auflagebe
reichen (8, 14, 24, 38, 47, 49) eines zweiten Organs
(9, 58) angeordnet sind, wobei zwischen jedem Auflage
bereich des zweiten Organs und dem zugehörigen Arm des
ersten Organs ein Übertragungselement (20, 21, 39, 43,
44) angeordnet und dieses Übertragungselement auf
einem der Organe (9, 58) zumindest in indirekter Weise
gelagert ist, während das Übertragungselement und das
andere Organ (18) über gegengleiche Kontaktflächen
(33, 34, 56) aneinander anliegen, die bei Betrieb
kreuzweise schwenkend zueinander gleiten,
dadurch gekennzeichnet,
daß elastische Mittel (16, 28, 35, 40, 42, 61) jedes
Übertragungselement (20, 21, 39, 43, 44) in eine sol
che Richtung belasten, daß sie die Flächen auseinan
derdrücken, über die ein kreuzweise schwenkender
Gleitkontakt zwischen dem Übertragungselement (20, 29,
39, 43, 44) und dem anderen Organ (18) erfolgt, wobei
die elastischen Mittel außerhalb des Raumes zwischen
den Gleitflächen angeordnet sind und ihre Federkraft
lediglich so groß ist, daß sie die Gleitflächen auf
der Seite des unbelasteten Elements voneinander trennt.
2. Antriebsgelenk gemäß Anspruch 1,
bei dem der kreuzweise schwenkende Gleitkontakt un
mittelbar durch Flächen der Übertragungselemente und
der zugehörigen Arme erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Mittel (16, 28, 35, 40, 42, 61) die
Übertragungselemente (20, 21, 39, 43, 44) im Abstand von
einander halten.
3. Antriebsgelenk gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Mittel für jeden Arm eine Spiral
feder (28, 40) enthalten, die zwischen den beiden
jedem Arm zugeordneten Übertragungselementen (20, 21,
39) angeordnet sind, wobei die Feder eine einzelne
aktive Windung umfaßt, die das freie Ende des zugehö
rigen Arms umgibt.
4. Antriebsgelenk gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Mittel für jeden Arm ein axial
elastisches Rohrelement (35) umfassen, dessen Enden
jeweils auf einem der beiden Übertragungselemente (20,
21) aufliegen, wobei das Rohrelement mit einer Seiten
öffnung zur Aufnahme des Arms versehen ist.
5. Antriebsgelenk gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Mittel für jeden Arm ein Feder
element (42, 61) enthalten, dessen Arme (52) jeweils
auf einem der beiden Übertragungselemente (43, 44)
aufliegen und dessen Mittelteil (51, 63) den Arm um
faßt.
6. Antriebsgelenk gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arme (52) des Federelementes (42, 61) derarti
ge Anformungen (57, 64, 65) aufweisen, daß dieses zu
jedem Übertragungselement (43, 44) konstant ausge
richtet ist.
7. Antriebsgelenk gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Teil (51) des Federelementes (42)
radial über das freie Ende des zugehörigen Arms hin
ausragend angeordnet ist.
8. Antriebsgelenk gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Teil (63) des Federelementes (61) den
Arm an der gegenüberliegenden Seite einer mit dem
ersten Organ verbundenen Welle (60) umgibt.
9. Antriebsgelenk gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übertragungselemente (20, 21) entsprechend
einem Querschnitt zur Achse (X-X) des Gelenks über
ein Profil verfügen, von dem mindestens ein Teil einen
Keil zwischen dem Arm (31) und dem zugehörigen Aufla
gebereich (24) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die
elastischen Mittel (16) die Übertragungselemente (20,
21) durch Ausübung eines Drucks in radialer Richtung
in der Klemmrichtung des Keils zwischen dem Arm und
dem zugehörigen Auflagebereich auseinanderdrücken.
10. Antriebsgelenk gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Mittel (16) um jeden Arm montiert
sind, indem sie mit einem Ende auf dem ersten Organ
(18) und mit dem gegenüberliegenden Ende auf den bei
den Übertragungselementen (20, 21) beiderseits des
Arms (31) aufliegen.
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