DE1842577U - Gleichlauf-drehgelenk. - Google Patents

Description

• e s c h r e i b u n g zu der Gebrauchsmusteranmeldung Gleichlauf-Drehgelenk Die Erfindung bezieht sich auf Gleichlauf-Drehgelenke mit Drehomentübertragung durch Kugeln, die in Meridianrillen in den Kugelflächen eines inneren und eines äußeren Gelenkkörper liegen.
• 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 Spannungespitzen auf, die die Ursache für Dauerbrüche bilden. Dieser Dauerbruch beginnt in der Regel am stirnseitigen Ende des Gelenkkörper, wo eine schroffe Querschnittsänderung vom Gelenkkörper zu dem auf Drehmoment belasteten Teil der Welle vorhanden ist. Die verhältnismässig große Höhe der Keile führt Zu

  einemverhältniamässig schwachen inneren GelenkkSrper,

  wenn man nicht das Gelenk im Durchmesser großer bauen will.

  Damit ist aber ebenfalls das übertragbare Drehmoment

  begrenzt. Eine andere bekannte genormte Wellenverbin-

  dung hat einen Eingriffswinkel von 300 und damit einen

  Spitzen-Winkel von 600. Bei einem solchen Winkel für die Kraftübertragung wird auf den Nabenteil eine Sprengwirkung ausgeübt, was ebenfalls nachteilig ist. Auch diese Wellenverbindung gibt eine verhältnismässig geringe Zähnezahl und erfordert damit zur Herabsetzung der Plächenpreasung an den Flanken eine entsprechend große Zahnhöhe, die wiederum zu einer Schwächung des inneren Gelenkkörper führt. Ferner ist als Wellenverbindung die Polygon-Verbindung bekannt. Diese hat zwar den Vorteil, daß der Unterschied zwischen Innen-und Außendurchmesser gering ist, und damit nur eine geringe Schwächung des Gelenkkörpers vorhanden ist, sie hat aber den erheblichen Nachteil, daß bei großer Drehmomentübertragung eine hohe Sprengwirkung auf die Nabe ausgeübt würde, so daß sie für diese Zwecke auch nicht brauchbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen innerem Gelenkkörper und Welle in der Weise zu verbessern, daß sie eine hohe Drehmomentübertragung auch bei Dauerbelastung und Schwingungsbelastung zulässt.
• Das Drehgelenk nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem inneren Gelenkkörper und der zugehörigen Welle aus einer-vorzugsweise als 15°-Evolventenverzahnung ausgebildeten -Vielkeilverzahnung besteht, und daß die Welle, die einen kleineren Außendurchmesser als der Fußkreis der Keilverzahnung besitzt, zur Keilverzahnung derart allmählich dicker wird, daß, im Längsschnitt des Gelenks betrachtet, die Außenkontur der Welle-eine Bildung von Spannungsspitzen vermeidend-in eine Hohlkehle in der Stirnseite des eine Kugelzone bildenden inneren Gelenkkörpers übergeht.
• Durch die Wahl einer Vielkeilverzahnung wird die Last über eine größere Anzahl von Mitnehmerzähnen verteilt ; ferner wird hierdurch der Querschnitt des inneren Gelenkkörpers nicht so stark geschwächt wie bei den bekannten Mitnehmerverzahnungen. Besonders vorteilhaft ist die 15-Bvolventenversahnung. Sie ermöglicht einfache Herstellung der Mitnehmer, insbesondere auch für die innere Verzahnung der Bohrung des inneren Gelenkkörper.
• Der geringe Eingriffswinkel gibt die Gewähr, daß eine Sprengwirkung auf den Gelenkkörper vermieden wird. Auch bei hoher Zähnezahl, die für die Verteilung der Kraftübertragung und eine geringe Zahnhöhe erwünscht ist, tritt bei diesem Eingriffswinkel kein Unterschnitt an der wellenverzahnung auf. Die Querschnitte der Zähne. liegen am nächsten dem Profil eines Trägers gleicher Festigkeit, so daß die Kraftübertragung auf die Teile in optimaler Weise erfolgt. Dadurch, daß die Außenkontur der Welle und des Gelenkkörper im Längsschnitt in der Weise ausgebildet wird, daß der Wellendurchmesser zum Gelenkkörper allmählich zunimmt und in eine in der Stirnseite des Gelenkkörpers vorgesehene Hohlkehle übergeht, wird die sonst am schroffen Querschnittsübergang vorhandene Spannungspitze vermieden.
• Vorzugsweise weist der innere Gelenkkörper zentral einen inneren, die Keilversahnung aufweisenden Vorsprung auf, dessen Außenkontur den allmählichen Übergang von Wellendurchesser zur Hohlkehle bildet. Mit einem solchen Vorsprung lässt sich der Übergang noch besser gestalten. Außerdem wird die tragende Länge der Mitnehmerverzahnung vergrößert. dadurch, daß der Vorsprung innen die Keilverzahnung trägt, läuft er in eine Art Krone aus, wobei die einzelnen Vorsprünge der Krone, welche die Enden der Mitnehmerverzahnung darstellen, wiederum einen etwa dem Querschnitt eines Trägers gleicher Festigkeit entsprechenden Querschnitt besitzen, wodurch ebenfalls der Kräftefluß verbessert wird.
• Die Hohlkehle wird vorteilhafterweise so gelegt, daß sie innen in den Grund der Meridianrillen tangential übergeht. Hierbei geht dann die Außenkontur der Welle ebenfalls tangential in den Grund der Meridianrillen über.
• Um die tragende Länge der Mitnehmerverzahnung noch weiter zu vergrößern, kann auch auf der gegenüberliegenden Seite des eine Kugelsone bildenden Gelenkkörper zentral ein innen die Keilverzahnung aufweisender und sich außen etwa kegelförmig verjüngender Vorsprung vorgesehen sein.
• Bei den bekannten Gleichlauf-Drehgelenken ist für die axiale Sicherung den Gelenkkörpers auf der Welle ein in Nuten eingesprengter Federring in der Nähe des äußeren

  Endes des inneren Gelenkkörper vorgesehen, also dort,

  wo der Kräftefluß zur Welle übergeht. Dadurch wird an dieser Stelle der Kräftefluß unterbrochen und werden ebenfalls Spannungsspitzen erhalten, die bei dem Gelenk nach der Erfindung dadurch vermieden werden können, daß der Federring auf der unbelasteten Seite des Gelenkkörper angeordnet wird.
• Die Erfindung wird in folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert:

  Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie I-I

  von Fig. 2 und

  Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 11-11 von

  Fig. 1 durch ein bekanntes Gleichlauf-Drehgelenk.

• Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch Welle und inneren Gelenkkörper bei einem Gleichlauf-Drehgelenk nach der Erfindung.

  Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Mitnehmerver-

  zahnung und Fig. 5 ein Längsschnitt eines anderen Gleichlauf-Drehgelenkea nach der Erfindung.
• Bei einem Gleichiauf-Drehgelenk ist auf der Welle 1 ein innerer Gelenkkrper 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 Hohlkugelfläohe 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 Fig. 1 gezeigten inneren Gelenkkörpers 2 ist der oben erwähnte schroffe Querschnittsübergang zu dem Durchmesser der Welle 1 vorhanden.
• In Fig. 3 sind gleiche Teile wie in Fig. l und 2 mit gleichem Bezugszeichen versehen. Als Mitnehmerverzahnung zwischen dem inneren Gelenkkörper 2 und der Welle 1 ist bei dem Drehgelenk nach der Erfindung die in Fig. 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 betrach-

  tet 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, daS 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 Vorsprungs 17 der Krone, die dadurch entstehen, daß der Vorsprung 11 innen die Verzahnung besitzt und zum Ende verjüngt ausläuft. Durch diese Gestaltung nach der Erfindung werden die Verdrehkräfte von der Wellejede Spannungsspitze vermeidend-allmählich auf den inneren Gelenkkörper 2 übergeleitet. Der äußere Gelenkkörper 5 ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Gelenk bereite in der Weise gestaltet, daß von dort der Kräftefluß wieder in günstiger Weise auf die Welle 6 weiterfließt.
• Um die tragende Länge der Mitnehmerverzahnung zu vergrößern, besitzt der innere Gelenkkörper 2 auch an der der Hohlkehle gegenüberliegenden Stirnseite zentral einen Vorsprung 18. Für die axiale Sicherung dient der Federring 19. Die Nut in der Bohrung des Gelenkkörpers 2 hat nur die Tiefe der Mitnehmerverzahnung 12. Die Nut 20

  in der Welle hat eine etwas grssere Tiefe als der doppelten

  Höhe der Mitnehmerverzahnung entspricht. Der Ring 19 be-

  sitzt eine radiale Dicke, die etwa gleich der Höhe der

  Mitnehmerversahnung ist. Die Breite des Ringe 19 ist dagegen

  großerale die radiale Dicke und hängt ab von dem gewünsoh-

  t her nt eter S ng

  tenSoherqaersohnitt. Ein SO gestalteter Federring gibt

  einarsclits ein gute Faderuns, andererseits ausreichende.

  Sicherung, ohne daß der innere Gelenkkörper geschwächt ist.

  Bei 13m Drehgelenk nach Pig. 5 besitzt der innere Ge-

  lenkkorper2 sf dr dr Hohlkehle 15 gegenüberliegenden

  Stirnseite keinen zentralen Vorsprungt eondern iet durch

  einen KgelabsehnittkSrper 21 erailnzt, der es ermöglicht,

  daß ohne unzulässigen Verschleies deL-, 9 von

  demGelenk auch axiale Belastungen Ubartragen wardzn kön-

  nen. fiei diesem Gelenk dient zur axialen Siolieruna ein Pe-

  derring 22, der zwischen dem XRgalabeohnittskrper und dem

  inniron Gelenkkirper in einer Vertiefung 23 des Kugelab-

  schnittkrpers liet nd in eine t 24 in dor Y.'all'3 ein-

  greift. Al. eo auch hier liegt die Schtchu. n der helle im

  t

  unbeS eLl dr ; eJ

  Der ZQsammenba der Gelenke nach 113-3 erfolGt in der

  Weise, d3 vor dem Einschieben der % elle 1 in den Gelen

  körper 2 der Federring 19 in die in der elle vorgesehene

  Nut 20 eingelegt wird, und dann bis auf den Durchmesser des

  Grundkreiaes der. itnehnierverzahnung zuea=engedruckt wird,

  enn dann die wella eingeachobon wird, springt der Ring in

  diein der t3ohrung des Gelenken vorgesehene Nut ein.

  Der2&aaamenbaa. der Gelenke nach.'ig. 5 erfolgt in ähn-

  ". 5 erfolgt in-hn-

  licher Weise, nur wird vor dem Einschieben der".'eile 1 in

  den GelenkkSrper 2 der Federring 22 in die im Kugelabschnitts"

  körper 21 vorgesehene Nut 23 eingelegt ; der Federring 22 wird

  beim Einschieben der Welle 1 von dieser aafgefedert bis er nach weiterem Einschieben der Welle 1 in den Körper 2 in die Nut 24 der Welle 1 einspringt. Schutzansprüche

Claims (3)

1. Seh u t z an s p r U c h e 1. Gleichlauf-Drehgelenk mit Drehmomentübertra- gung durch Kugeln, die in Meridianrillen in den Kugel- flächen eines inneren und eines äußeren Gelenkkörpers liegen, bei dem der innere Gelenkkörper mit einer Keilverzahnung auf der Welle sitzt, für hohe Drehmomentübertragung, dadurch gekennzeichn e t, daß die Verbindung zwischen dem inneren Gelenkkörper (2) und der zugehörigen Welle (1) aus einer-vorzugsweise als 150-Evolventenverzahnung ausgebildete-Vielkellverzahnung (12) besteht, und daß die Welle (1), die einen kleineren Außendurchmesser als der Fußkreis der Keilverzahnung besitzt, zur Keilverzahnung derart allmählich dicker wird, daß, im Längsschnitt des Gelenks betrachtet, die Außenkontur der Welle-eine Bildung von Spannungsspitzen vermeidend-in eine Hohlkehle (15) in der Stirnseite des eine Kugelzone bildenden inneren Gelenkkörpers (2) übergeht.
2. 2. Gleichlauf-Derehgelenk nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der innere Gelenkkörper (2) zentral einen innen die Keilversahnung (12) aufweisenden Vorsprung (11) besitzt, dessen Außenkontur den allmählichen Übergang von Wellendurchmesser zu Hohlkehle (15) bildet.
3. 3. Gleichlauf-Drehgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t t daß die Hohlkehle (15) innen den grund der Meridianrillen (4) tangiert. 4. Gleichlatzt-Drohgelenk nach Ansprtich 1 bis 3, dadurch/' !) g s k e n n z e 1 o h n e t, das der innere Gelenkkörper (2) auch an der der Hohlkehle (15) gegenüberliegnnden Stirnseite zentral einen iimen die Keilverzellmang (12) aufweisenden und aSen eich etwa kelfSrmijg verengenden Vorsprung (13) basitzt. 5. eieichlauf-Drehgeleak nach Asprach 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die axiale Fixierung des innerenGelenkkSrpere (2) af der Welle (1) arohniaen Fe- d Hakts der aus der unbelasteten saite des eleakrpere angeordnet ist. 6. GiiehlafDrehgelenk nach Ansprach 4 und ;, dadurch g e k e n n z e i o ? e t, da8 die Nut für den Federring in dem äaSeren Gelakkerper etwa bis zum FaSkreis der Mit- nehmerverzahnmig (12) in der Bohrung des gelenkkörper (2) reicht und die Nut (20) in der Welle (1) die doppelte Tiefe besitzt.wobei der Federring (19) einen rechteckigen Quer- sohnitt besitzt, bei dem die radiale Dicke etwa gleich der Mitnehmerhöhe und das VerhUtnie von radieler Dicke zu azia- ler Breite kleiner ale 1 ist. 7. Gleichlauf-Drohgelenk nach Ansprach 4 und 59 dadurch g e k e n n z e 1 a h a e t f daß die Nut fKr den Federring in der welle etwa bis zum FnSkreia der MitnehmerverzaM-ng (12) reicht und die Nut im Kagel&bsehaittskSrper (21) die doppelte rdcht hntfte pe ie doppe Tiefebesitzt.