DE4025633A1 - Universalgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Universalgelenk, und insbesondere auf eine Weiterentwicklung eines Universalge­ lenks mit variabler Drehgeschwindigkeit, welches unter relativ kleinem Reibungswinkel und kleiner Exzentrizität arbeiten kann.

Ein Universalgelenk mit kompaktem Aufbau für variable Dreh­ geschwindigkeiten, das unter exzentrischen Verhältnissen und einem Exzentrizitätswinkel eingesetzt werden kann, wird im allgemeinen als ein Kreuzgelenk oder Kardangelenk bezeichnet. Ein derartiges übliches Universalgelenk umfaßt ein Paar von Verbindungskörpern, die jeweils mit einem Joch versehen sind, und ein Verbindungsteil oder ein Armkreuz, das eine kreuzförmige Gestalt hat und die Verbindungskörper miteinander verbindet. Hierzu ist das Verbindungsteil mit Bolzen bzw. Zapfen versehen, die in Verbindung miteinander die kreuzförmige Gestalt bilden, und diese Bolzen verlaufen durch die Jochteile und sind gleitbeweglich mit denselben in Eingriff.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) No. 62-1 10 630 ist ein übliches Universalgelenk beschrieben, welches in Fig. 1 gezeigt ist. Gemäß dem üblichen Aufbau umfaßt ein Verbindungsteil 15 ein viereckförmiges Segment 16 und vier Bolzen bzw. Zapfen 17, welche von dem viereckförmigen Segment getrennt vorgesehen und an diesem befestigbar sind. Ferner umfassen Verbindungskörper 11 und 21 Nabenabschnitte 11a, 21a und Jochstücke 13, 13 und 23, 23, welche mit Öffnungen versehen und separat von den Nabenabschnitten vorgesehen sind. Sie sind mit diesen mit Hilfe von Schrauben 20 fest verbindbar. Zur Montage werden zuerst die vier Bolzen 17 fest an dem viereckförmigen Segment 16 derart angebracht, daß man das Verbindungs­ teil 15 erhält, welches eine kreuzförmige Gestalt hat, und dann werden die Öffnungen der Jochteile 13, 13 und 23, 23 in Eingriff mit den Bolzen 17 gebracht. Anschließend werden die Jochteile 13, 13 und 23, 23 fest mit den Naben­ teilen 11a, 21a mit Hilfe von Schrauben 20 verbunden. Hülsenteile (nicht gezeigt) können zwischen den Bolzen 17 und den Öffnungen der Jochteile 13, 23 angeordnet sein.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen, üblichen Auslegungs­ form die Bolzen 17 fest an dem viereckförmigen Segment 16 angebracht sind, müssen die Bolzen 17 geschliffen werden, um einen gleichförmigen Gleitkontakt mit den öffnungen der Jochteile zu erhalten, da die Bolzen zum Zeitpunkt der Befestigungsarbeiten an dem viereckförmigen Segment verformt werden können. Somit ist eine komplizierte maschi­ nelle Bearbeitung erforderlich, und es ist äußerst schwie­ rig, hierbei hohe Abmessungsgenauigkeiten sicherzustellen, welche zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führen. Da ferner die Jochteile 13, 13 und 23, 23 zu Beginn von den Nabenabschnitten 11a und 21a getrennt sind, können sich hieraus sehr kleine Montagefehler ergeben. Wenn die Befestigung zwischen den Nabenteilen und den Jochteilen mit einem äußerst kleinen Abmessungsfehler behaftet ist, kann sich der Leistungsübertragungswirkungsgrad des Universalge­ lenks verschlechtern. Um dies zu vermeiden, sind äußerst engtolerierte Oberflächengenauigkeiten an den Flächenein­ griffsabschnitten der Jochteile und der Nabenteile erfor­ derlich, und auch die mit Gewinde versehenen Öffnungen, die in den Nabenteilen und Jochteilen in Zusammenarbeit mit den Schrauben 20 vorgesehen sind, müssen mit hoher Bearbei­ tungsgenauigkeit erstellt werden. Hierdurch erhöhen sich daher die Herstellungskosten für die Verbindungskörper 11 und 21.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein verbessertes Universalgelenk bereitzustellen, bei dem sich die Montage­ arbeiten erleichtern, und man hohe Abmessungsgenauigkeiten erhält.

Weiterhin bezweckt die Erfindung, ein solches Universalge­ lenk bereitzustellen, das eine verminderte Anzahl von mechanischen Teilen oder Bauteilen umfaßt.

Ferner soll nach der Erfindung ein Universalgelenk bereit­ gestellt werden, welches einen ausreichenden Leistungsüber­ tragungswirkungsgrad aufgrund der hohen, erzielbaren Montagegenauigkeiten hat.

Nach der Erfindung zeichnet sich ein Universalgelenk mit einem ersten Verbindungskörper, der mit einem ersten, versehen ist, einem zweiten Verbindungskörper, der mit einem zweiten, zylindrischen Nabenabschnitt und einem zweiten Jochabschnitt versehen ist, und einem Verbindungs­ teil zum Verbinden der ersten und zweiten Jochabschnitte miteinander, dadurch aus, daß die ersten und zweiten Jochabschnitte einstückig mit den ersten und zweiten Naben­ abschnitten jeweils ausgebildet sind, und die sich von diametral gegenüberliegenden Seiten der Nabenabschnitte in Richtung aufeinander in axialer Richtung erstrecken, die ersten und zweiten Jochabschnitte mit ersten und zweiten Paaren von Lageröffnungen versehen sind, erste und zweite Paare von Hülsenteilen kraftschlüssig in den ersten und zweiten Paaren von Lageröffnungen jeweils eingesetzt sind, das Verbindungsteil ein viereckförmiges Segment aufweist, das vier Seitenwände hat, welche mit Öffnungen versehen sind, und daß vier Bolzen gesondert von dem viereckförmigen Segment vor der Montage vorgesehen sind und kraftschlüssig in die zugeordneten Öffnungen einsetzbar sind, um das Verbindungsteil zu bilden, das nach der Montage eine kreuz­ förmige Gestalt hat, wobei jeder Bolzen gleitbeweglich in Eingriff mit dem jeweils zugeordneten Hülsenteil ist. Bei dieser Auslegungsform sind die ersten und zweiten Verbin­ dungskörper miteinander mit Hilfe des Verbindungsteils verbunden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zur Verdeut­ lichung eines üblichen Universalgelenks in auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zur Verdeut­ lichung eines Universalgelenks gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin­ dung in auseinandergezogener Darstellung, und

Fig. 3 eine Vorderansicht zur Verdeutlichung des Universalgelenks gemäß der bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung.

Nachstehend wird ein Universalgelenk gemäß einer bevorzug­ ten Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt ein Paar von Verbindungs­ körpern 111, 121 zylindrische Nabenabschnitte 112 und 122 und Jochabschnitte 113 und 123. Die Nabenabschnitte 112 und 122 sind mit einer Antriebswelle 10 und einer getriebenen Welle 10′ jeweils verbunden. Die Jochteile 113 und 123 erstrecken sich von diametral gegenüberliegenden Seiten der Nabenteile 112 und 122 jeweils in Richtung aufeinander zu und verlaufen in axialer Richtung. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Jochabschnitte einteilig mit den zuge­ ordneten Nabenabschnitten durch Sintern, Gießen oder Spritzgießen, wie Formspritzgießen, ausgelegt. Die Jochab­ schnitte 113 und 123 sind mit ersten und zweiten Paaren von Lageröffnungen 119 und 129 jeweils versehen, die in radialer Richtung der Nabenabschnitte verlaufen.

Ein erstes Paar von Hülsenteilen 114 und ein zweites Paar von Hülsenteilen 124, die aus Trockenmetall bzw. schmier­ losem Metall ausgebildet sind, sind kraftschlüssig jeweils mit den ersten und zweiten Paaren von Lageröffnungen 119 und 129 versehen.

Ein Verbindungsteil oder ein Armkreuzteil 115 umfaßt ein viereckförmiges Segment 116 und vier Bolzen 117. Das viereckförmige Segment 115 hat vier abgeschrägte Eckab­ schnitte und vier Seitenabschnitte, deren jeweilige Mittel­ abschnitte mit zugeordneten Bolzenöffnungen 118 versehen sind. Die vier Bolzen 117 werden mit Hilfe der zugeordneten Bolzenöffnungen 118 eingesetzt. Beim Einsetzen dieser Bolzen in das viereckförmige Segment 116 erhält das dann erhaltene Verbindungsteil 115 eine Kreuzgestalt. Ferner sind die Außendurchmesser der Bolzen 117 kleiner als die Innendurchmesser der Hülsenteile 114 und 124. Daher können die vorspringenden Teile der Bolzen 117 in Gleiteingriff mit den Hülsenteilen 114 und 124 sein.

Bei der Montage des Universalgelenks nach der Erfindung werden zuerst die ersten und zweiten Paare von Hülsen­ teilen 114 und 124 kraftschlüssig mit den beiden Paaren von Lageröffnungen 119 und 129 der Jochteile 113 und 123 jeweils verbunden. Dann werden die Bolzen 117 gleitbeweg­ lich in die Hülsenteile 114 und 124 ausgehend von radial äußeren Seiten der Nabenabschnitte eingesetzt. Anschließend wird das viereckförmige Segment 116 zwischen den gegenüber­ liegenden Jochteilen 113, 113 derart positioniert, daß die Bolzenöffnungen 118 fluchtgerecht zu den Bolzen 117 ausge­ richtet sind. Unter Einsatz einer Presse werden die radial inneren Enden der Bolzen 117 unter Krafteinwirkung in die Bolzenöffnungen 118 eingesetzt. Folglich ist der Verbin­ dungskörper 111 mit dem viereckförmigen Segment 116 mit Hilfe der Bolzen 117 verbunden, welche durch die Hülsen­ teile 114 gehen. Dann wird der zweite Verbindungskörper 121 über dem viereckförmigen Segment 116 derart angeordnet, daß die Bolzen 117 gleitbeweglich in das zweite Paar von Hülsenteilen 124 einsetzbar sind, welche in fluchtgerechter Ausrichtung zu den restlichen Bolzenöffnungen 118 angeord­ net sind. Dann werden die Bolzen 117 unter Krafteinwirkung in die Bolzenöffnungen 118 mit Hilfe einer Presse einge­ setzt, und der Zusammenbau ist beendet. Am Ende des Zusammenbaus werden die vier Bolzen 117 in das viereck­ förmige Segment 115 derart eingesetzt, daß man einen Ver­ bindungskörper 115 erhält, der eine kreuzförmige Gestalt hat. Das Paar von Verbindungskörpern 111 und 121 wird gleichzeitig mit dem Verbindungsteil 115 verbunden.

Wenn die Drehwellen 10 und 10′ mit den Nabenabschnitten 111 und 121 jeweils verbunden sind, und die Welle 10 gedreht, wird, wird ihre Drehung auf die andere Drehwelle 10′ über den ersten Verbindungskörper 111, das Verbindungsteil 115 und den zweiten Verbindungskörper 121 übertragen. Selbst wenn in diesem Fall die treibenden und die getriebenen Wellen 10 und 10′ exzentrisch angeordnet oder versetzt angeordnet sind, läßt sich diese Exzentrizität aufgrund der Gleitbewegungszuordnung zwischen den Bolzen 117 und den Hülsenteilen 114, 124 ausgleichen. Selbst wenn ferner die treibenden und getriebenen Wellen 10 und 10′ nicht linear zueinander ausgerichtet sind, sondern unter einem Winkel angeordnet sind, kann eine derartige Auslegung durch die Drehungen der Bolzen 117 um ihre Achsen in den Hülsen­ teilen 114, 124 ausgeglichen werden. Somit erfolgt eine ausreichende Leistungsübertragung selbst bei einer exzentrischen und winkelversetzten Anordnung zwischen den beiden Wellen.

Bei dem Universalgelenk nach der Erfindung ist eine vermin­ derte Anzahl von mechanischen Teilen vorgesehen, d. h. es sind insgesamt elf Einzelteile vorgesehen, welche die beiden Verbindungskörper 111, 121, vier Hülsenteile 114, 124, ein einziges, viereckförmiges Segment 116 und vier Bolzen 117 umfassen. Bei dem üblichen Universalgelenk nach Fig. 1 hingegen sind dreiundzwanzig Bauteile erforderlich, welche zwei Nabenteile, vier Jochteile, vier Hülsenteile, ein viereckförmiges Segment, vier Bolzen, und acht Schrauben zum Befestigen der Jochteile an den Nabenteilen umfassen. Daher lassen sich die Montagearbeiten bei der Erfindung einfacher ausführen und es ist ein geringerer Kostenaufwand erforderlich. Da ferner bei der Erfindung die Nabenteile 112, 122 und die Jochteile 113, 123 einstückig ausgelegt sind, braucht man keine maschinelle Bearbeitung an den Kontaktflächen zwischen den gesonderten Naben- und Jochteilen vornehmen, während eine solche maschinelle Bear­ beitung bei der üblichen Auslegungsform erforderlich war. Da ferner die einteilige Auslegung zwischen den Naben- und Jochteilen vorhanden ist, erhält man eine Ausgestaltungs­ form, die vereinfacht ist, und man erhält ein ansprechen­ deres äußeres Erscheinungsbild.

Da ferner bei der Erfindung die Nabenteile einteilig mit den Jochteilen ausgelegt sind, lassen sich die Weiter­ schaltarbeiten zwischen den Bolzen und den Hülsenteilen mittels Kraftschluß mit den Jochteilen mit hoher Weiter­ schaltgenauigkeit vornehmen. Daher lassen sich Montageab­ weichungen bzw. Montagefehler zwischen den Bolzen und den Hülsenteilen auf ein möglichst geringes Maß reduzieren, um hierdurch das Leistungsübertragungsvermögen und die Stand­ zeit oder die Haltbarkeit des Universalgelenks zu verbes­ sern. Da ferner bei der Erfindung die Bolzen 117 gesondert unabhängig von dem viereckförmigen Segment 116 bearbeitet werden können, lassen sich die Bearbeitungsleistung und die Bearbeitungsgenauigkeit bezüglich dieser Bolzen im Ver­ gleich zu der üblichen Auslegungsform verbessern, bei der die Bolzen bearbeitet werden müssen, die mit dem viereck­ förmigen Segment verbunden sind.

Obgleich voranstehend die Erfindung anhand von einer bevor­ zugten Ausführungsform erläutert worden ist, ist die Erfin­ dung selbstverständlich auch auf diese Einzelheiten nicht beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (3)

1. Universalgelenk mit einem ersten Verbindungskörper, der mit einem ersten zylindrischen Nabenabschnitt und einem ersten Jochabschnitt versehen ist, einem zweiten Verbin­ dungskörper, der mit einem zweiten zylindrischen Nabenab­ schnitt und einem zweiten Jochabschnitt versehen ist, und mit einem Verbindungsteil zum Verbinden der ersten und zweiten Jochabschnitte miteinander, gekennzeichnet durch:
erste und zweite Jochabschnitte (113, 123), die einteilig mit den ersten und zweiten Nabenabschnitten (112, 122) jeweils ausgebildet sind und von diametral gegenüber­ liegenden Seiten der Nabenabschnitte aufeinander zu in axialer Richtung verlaufen, wobei die ersten und zweiten Jochabschnitte mit ersten und zweiten Paaren von Lageröff­ nungen (113, 129) versehen sind,
erste und zweite Paare von Hülsenteilen (114, 124), die kraftschlüssig in die ersten und zweiten Paare von Lageröffnungen jeweils eingesetzt sind, und
wobei das Verbindungsteil (115) ein viereckförmiges Segment (116) aufweist, das vier Seitenwände hat, die mit Öffnungen (118) versehen sind, und das vier Bolzen (117) aufweist, die gesondert von dem viereckförmigen Segment (116) vor der Montage ausgebildet sind und mittels Kraft­ schluß in die zugeordneten Öffnungen (118) einsetzbar sind, um bei der Montage das Verbindungsteil (115) zu bilden, das eine kreuzförmige Gestalt hat, wobei jeder Bolzen (117) gleitbeweglich in Eingriff mit dem jeweils zugeordneten Hülsenteil (114, 124) ist, und wobei die ersten und zweiten Verbindungskörper (111, 121) miteinander durch das Verbin­ dungsteil (115) verbunden sind.

2. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Jochabschnitte (113, 123) und die ersten und zweiten Naben­ abschnitte (112, 122) einteilig mittels Sintern oder Gießen oder Spritzgießen hergestellt sind.

3. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenteile (114, 124) aus schmierfreiem Metall als Lagerteile bezüglich der Bolzen (117) ausgebildet sind.