DE1171679B

DE1171679B - Gleichlauf-Drehgelenk

Info

Publication number: DE1171679B
Application number: DEL35564A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Willimek; Erich Aucktor
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1960-03-09
Filing date: 1960-03-09
Publication date: 1964-06-04

Description

Gleichlauf-Drehgelenk Die Erfindung bezieht sich auf Gleichlauf-Drehgelenke mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die in Meridianrillen in den Kugelflächen eines inneren und eines äußeren Gelenkkörpers liegen, bei denen der innere Gelenkkörper mit einer Keilverzahnung auf der Welle sitzt.
Bei den bekannten Gelenken dieser Bauart ist der innere Gelenkkörper mit einem üblichen Keilwellenprofil auf die Welle aufgepreßt und dann durch Federringe in seiner axialen Lage gesichert. Das übliche Keilwellenprofil sieht sechs über den Umfang verteilte Keile mit rechteckigem Querschnitt vor. Bei dieser Ausführung treten an den Flanken eine hohe Flächenpressung und im Grunde der Nut Spannungsspitzen auf, die die Ursache für Dauerbrüche der Welle bilden. Dieser Dauerbruch beginnt in der Regel am schroffen Querschnittsübergang von dem auf Drehmoment belasteten Teil der Welle zum Gelenkkörper. Außerdem ergibt die verhältnismäßig große Höhe der Keile bei den bekannten Gelenken einen verhältnismäßig schwachen inneren Gelenkkörper, wodurch ebenfalls eine Grenze des übertragbaren Drehmomentes gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen dem inneren Gelenkkörper und der Welle in der Weise zu verbessern, daß sie eine höhere Drehmomentübertragung im Gelenk auch bei Dauerbeanspruchung mit einer Wechsellast zuläßt.
Das Gleichlauf-Drehgelenk nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, @daß als Keilverzahnung eine an sich als Nabenbefestigung bekannte Evolventenverzahnung vorgesehen ist und daß die vom inneren Gelenkkörper nach innen vorstehenden Zähne der Keilverzahnung sich in einem axial über den Gelenkkörper vorstehenden und in ihrer radialen Abmessung zur Achse hin verjüngenden Vorsprung fortsetzen, so daß die Zähne axial gerichtete, sich verjüngende Zacken bilden.
Durch die Evolventenverzahnung wird gegenüber einer üblichen Keilverzahnung die Last über eine größere Anzahl von Zähnen verteilt und dadurch an Zahnhöhe gespart, so daß bei gleichen Außenabmessungen der Querschnitt des inneren Gelenkkörpers kräftiger ist. Wenn, wie vorzuziehen ist, eine 15-Grad-Evolventenverzahnung gewählt wird, wird auch der innere Gelenkkörper nur in einem praktisch unerheblichen Maße auf Sprengung beansprucht. Die geringere Zahnhöhe bedingt aber auch eine geringere Schwächung der Welle, so daß schon hierdurch, wie bekannt, die Drehmomentübertragbarkeit verbessert ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung des sich zur Achse hin derart verjüngenden Vorsprungs, daß die Zähne axial gerichtete, sich in ihrer radialen Abmessung verjüngende Zacken bilden, verhindert in an sich bekannter Weise die Kerbwirkung, da die von den Zähnen zum Ende hin übertragene Last allmählich auf Null abnimmt. Dadurch werden Spannungsspitzen am Querschnittsübergang von einem auf die Welle aufgesetzten Teil zur Welle vermieden, wie es an sich bei aufgeschrumpften Teilen mit einem sich axial zur Welle hin verjüngenden Vorsprung bereits bekannt ist.
Der Übergang von der Welle zum inneren Gelenkkörper wird bezüglich des Abbaus der Spannungen noch weiter verbessert, wenn in der Stirnfläche des Gelenkkörpers, wie an sich zum Abbau von Spannungsspitzen bekannt, eine Hohlkehle vorgesehen ist und diese derart angeordnet wird, daß die sich axial verjüngende Außenkontur des Vorsprungs in diese Hohlkehle übergeht.
Der Gelenkkörper mit Meridianrillen besteht aus einem ringförmigen Grundkörper, auf welchem zwischen den Meridianrillen radiale Vorsprünge wegragen. Bezüglich der Kraftübertragung ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Außenkontur des sich verjüngenden Vorsprungs stetig in den Grund der Meridianrille und damit in den Außenumfang des eigentlichen Grundkörpers des inneren Gelenkkörpers übergeht.
Ferner ist es für den allmählichen Übergang der Kräfte vorteilhaft, wenn der bekannte allmähliche Übergang vom normalen Wellendurchmesser auf die Keilverzahnung der Welle derart gestaltet wird, daß sich die Außenkontur des sich verjüngenden Vorsprungs des Gelenkkörpers in der Außenkontur dieses Übergangs stetig fortsetzt.
Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert: F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie 1-1 von F i g. 2 und F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II von F i g. 1 durch ein bekanntes Gleichlauf-Drehgelenk; F i g. 3 ist ein Längsschnitt durch Welle und inneren Gelenkkörper bei einem Gleichlauf-Drehgelenk nach der Erfindung; F i g. 4 ist ein Querschnitt durch die Mitnehmerverzahnung.
Bei einem Gleichlauf-Drehgelenk ist auf der Welle 1 ein innerer Gelenkkörper 2 mittels einer Keilverzahnung mit rechteckigem Querschnitt 3 aufgepreßt. Der innere Gelenkkörper 2 besitzt eine Kugeloberfläche, in welcher in die Achse der Welle enthaltenden Ebenen Meridianrillen von halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen sind. Der innere Gelenkkörper 2 ist von einem äußeren Gelenkkörper 5 umgeben, der am Ende der zweiten Welle 6 sitzt und innen eine Hohlkugelfläche besitzt, in welcher Meridianrillen 7 angeordnet sind. In den Rillen 7 und 4 liegen Kugeln 8, die von einem Käfig 9 in ihrer Lage gehalten werden und ein Drehmoment von der Welle 1 auf die Welle 6 oder umgekehrt übertragen.
Am rechten Ende des in F i g. 1 gezeigten inneren Gelenkkörpers 2 ist ein schroffer Querschnittsübergang zu dem Durchmesser der Welle 1 vorhanden.
In F i g. 3 sind gleiche Teile wie in F i g. 1 und 2 mit gleichem Bezugszeichen versehen. Als Mitnehmerverzahnung zwischen dem inneren Gelenkkörper 2 und der Welle 1 ist bei dem Drehgelenk jedoch die in F i g. 4 im Querschnitt gezeigte 15°-Evolventenverzahnung vorgesehen. Der innere Gelenkkörper 2 besitzt an seinem zum belasteten Wellenteil hinweisenden Ende zentral einen Vorsprung 11, der innen die Keilverzahnung 12 aufweist. Die Welle wird von dem Durchmesser d zum Gelenkkörper hin allmählich dicker und die Außenkontur 13 der Welle geht im Längsschnitt betrachtet in die Außenkontur 14 des Vorsprungs über und dieser verläuft wiederum in der Kontur einer in der Stirnseite des Gelenks 2 vorgesehenen Hohlkehle 15. Die Hohlkehle ist derart angeordnet, daß sie innen etwa tangential den Grund 16 der Meridianrillen 4 berührt.
Die 15°-Evolventenverzahnung ergibt im Querschnitt sowohl für die Innenverzahnung in der Bohrung des Gelenkkörpers als auch für die Außenverzahnung der Welle etwa das Profil eines Trägers gleicher Festigkeit. Das gleiche gilt für die Zacken 17, die dadurch entstehen, daß der Vorsprung 11 innen die Verzahnung besitzt und zum Ende verjüngt ausläuft. Durch diese Gestaltung der Verzahnung werden die Verdrehkräfte von der Welle - jede Spannungsspitze vermeidend - allmählich auf den inneren Gelenkkörper 2 übergeleitet. Der äußere Gelenkkörper 5 ist bei dem in F i g. 1 gezeigten Gelenk bereits in der Weise gestaltet, daß von dort der Kräftefluß wieder in günstiger Weise auf die Welle 6 weiterfließt.

Claims

Patentansprüche: 1. Gleichlauf-Drehgelenk mit Drehmomentübertragung durch Kugeln, die in Meridianrillen in den Kugelflächen eines inneren und eines äußeren Gelenkkörpers liegen, bei dem der innere Gelenkkörper mit einer Keilverzahnung auf der Welle sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß als Keilverzahnung (12), wie an sich bekannt, eine Evolventenverzahnung vorgesehen ist und daß die vom inneren Gelenkkörper (2) nach innen vorstehenden Zähne der Keilverzahnung sich in einem axial über den Gelenkkörper vorstehenden und in ihrer radialen Abmessung zur Achse hin verjüngenden Vorsprung (11) fortsetzen.
2. Gleichlauf-Drehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich axial verjüngende Außenkontur (14) des Vorsprungs (11) in eine an sich bekannte Hohlkehle (15) in der Stirnfläche des inneren Gelenkkörpers (2) übergeht.
3. Gleichlauf-Drehgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem durch den Grund (16) einer Meridianrille (4) gelegten Schnitt die Außenkontur (14) des sich verjüngenden Vorsprungs (11) stetig in den Grund der Meridianrille übergeht.
4. Gleichlauf-Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenkontur (14) des sich verjüngenden Vorsprungs (11) in der Außenkontur (13) des Übergangs von der Keilverzahnung der Welle in den normalen Wellendurchmesser (d) stetig fortsetzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 551391, 663 563, 679 407, 821449; Patent Nr. 17 745 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; britische Patentschrift Nr. 441718; USA: Patentschriften Nr. 2182 455, 2 299 351.