DE3820449A1 - Sliding constant-velocity joint with stops - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein axial verschiebliches Gleichlaufdrehgelenk mit sich im Gelenkaußenteil und im Gelenkinnenteil jeweils gegenüberliegenden gekreuzten Kugelbahnen und einem Kugelkäfig zur Steuerung der Kugeln auf die winkelhalbierende Ebene bei Gelenkbeugung, bei dem das Gelenkaußenteil einseitig durch einen einstückig oder unlösbar angesetzten Boden im Verhältnis zur Größe des Kugelkäfigs und des Gelenkinnenteils geschlossen ist und das axiale Anschläge zur Begrenzung des axialen Verschiebeweges zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil in beiden Richtungen aufweist und bei dem die Durchgangsöffnung des Käfigs zur koaxialen Montage größer ist als der des Gelenkinnenteils und ein innerer Anschlag gegen ein Einschieben des Gelenkinnenteils in das durch den Boden geschlossene Gelenkaußenteil zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil gebildet ist und ein äußerer Anschlag gegen ein Herausziehen des Gelenkinnenteils aus dem Gelenkaußenteil zwischen dem Kugelkäfig und einem lösbar am Gelenkaußenteil befestigten Ringkörper gebildet ist.The invention relates to an axially displaceable Constant velocity joint with itself in the outer joint part and in Inner joint part opposite each other crossed Ball tracks and a ball cage to control the balls to the bisecting plane for joint flexion, in which the outer joint part by one piece or inseparably attached floor in relation to the size of the Ball cage and the inner joint part is closed and the axial stops to limit the axial Displacement between the outer joint part and Has inner joint part in both directions and in the the through opening of the cage for coaxial mounting is larger than that of the inner joint part and an inner part Stop against insertion of the inner joint part in the joint outer part closed by the bottom between the Inner joint part and the outer joint part is formed and an external stop against pulling out the Inner joint part from the outer joint part between the Ball cage and a detachably attached to the outer joint part Ring body is formed.
Ein Gelenk der genannten Art ist aus der DE-OS 30 40 842 bekannt. Hierin ist ein einseitig geschlossenes Gleichlaufdrehgelenk dargestellt, das aufgrund der Durchmesserverhältnisse von Käfig und Gelenkinneteil axial montiert werden kann. Ein Anschlag gegen Verlängern des Gelenkes wird durch eine anschließend aufgebrachte Blechkappe dargestellt, die eine radiale Fläche aufweist, gegen die der Käfig mit einer ebenfalls radialen Fläche bei gestrecktem Gelenk anschlägt. Diese flächenhafte Berührung geht bei Gelenkbeugung in eine Punktberührung über, wobei die Form der Anschlagflächen zudem einen Einfluß auf die mögliche Verlängerung des Gelenks in Abhängigkeit vom Beugewinkel haben.A joint of the type mentioned is from DE-OS 30 40 842 known. Here is a one-sided closed Constant velocity joint shown because of the Diameter ratios of the cage and inner joint part axially can be assembled. An attack against extending the Joint is applied by a subsequently Shown sheet metal cap, which has a radial surface, against which the cage also has a radial surface strikes when the joint is stretched. This areal In the case of articulation of the joints, contact is a point contact about, the shape of the stop surfaces also a Influence on the possible extension of the joint in Depend on the angle of the bend.
Aus der DE-OS 28 01 114 ist ein ähnlichen Gelenk bekannt, das ebenfalls bei einseitig geschlossenem Gelenkaußenteil aufgrund der Größenverhältnisse von Käfig und Gelenkinnenteil eine axiale Montage zuläßt. Hierbei wird der axiale Anschlag gegen eine Verlängerung des Gelenkes jedoch zwischen einer nach der Montage aufzubringenden Blechkappe und dem zum Achszapfen hin verlängerten Gelenkinnenteil dargestellt. Obwohl hierbei sowohl am Gelenkinnenteil als auch an der Blechkappe die den Anschlag bildenden Flächen rotationssymmetrisch aufgebildet sind, geht auch bei diesem Gelenk bei Gelenkbeugung der Flächenkontakt zwischen den Anschlagflächen verloren, wobei die Anlage in einen kurzen axialen Linienkontakt übergeht. Hierdurch kann die leichtbauende Blechkappe verformt werden, im übrigen entsteht auch hier bei sich ändernden Beugewinkeln ein Einfluß auf die mögliche Verlängerung.A similar joint is known from DE-OS 28 01 114, this also with the outer joint part closed on one side due to the size relationships of cage and Inner joint part allows axial assembly. Here will the axial stop against an extension of the joint however between one to be applied after assembly Sheet metal cap and the one extended to the journal Inner joint part shown. Although both Inner joint part as well as on the sheet metal cap Surfaces that form a stop are rotationally symmetrical are trained, also goes with this joint Articulation of the surface contact between the Stop surfaces lost, the system in a short axial line contact passes. This allows the lightweight sheet metal cap are deformed, otherwise also arises here when the bending angle changes Influence on the possible extension.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk der eingangs genannten Art, d.h. in Monoblockbauweise oder mit angeschweißtem Boden des Gelenkaußenteils so weiterzubilden, daß bein unverändert einfacher Gelenkmontage ein verbesserter axialer Gelenkanschlag insbesondere gegen die Verlängerung des Gelenks möglich wird. Die Lösung hierfür besteht darin, daß für den äußeren Anschlag an einem der beiden beteiligten Bauteile (Käfig, Ringkörper) eine kugelige Anschlagfläche vorgesehen ist, die mit einer rotationssymmetrischen Fläche am jeweils anderen der beteiligten Bauteile (Ringkörper, Käfig) bei bis zum Anschlag verlängertem Gelenk zumindest entlang einer Umfangslinie in Kontakt steht.The present invention is based on the object Joint of the type mentioned at the beginning, i.e. in Monoblock construction or with welded bottom of the To further develop the outer joint part so that it remains unchanged simple joint assembly an improved axial Joint stop especially against the extension of the Joint is possible. The solution to this is that for the outer stop on either one involved components (cage, ring body) a spherical Stop surface is provided with a rotationally symmetrical surface on the other of each involved components (ring body, cage) at up to Extended joint stop at least along one Circumference is in contact.
Hiermit ist eine Ausgestaltung des Anschlags gegeben, die unabhängig von der Gelenkbeugung am ganzen Umfang und damit exakt wirksam wird, ohne das einseitige Belastungen auf den Ringkörper, so daß dieser leicht insbesondere als Blechkappe gebaut werden kann. Weiterhin ist die Veränderung der Gelenkbeugung möglich, ohne daß ein axiales Nachgeben oder Verkürzen der am Anschlag liegenden Gelenkstellung hierdurch bewirkt wird.This provides an embodiment of the stop, the regardless of joint flexion over the entire circumference and so that it is effective without the one-sided loads on the ring body, so that it is particularly easy as Tin cap can be built. Furthermore, the It is possible to change the flexion of the joint without a axial yielding or shortening of the stop Joint position is caused by this.
Die am Kontakt beteiligten Flächen können nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung beide kugelig sein, so daß bei jeder Gelenkbeugung eine winkelige Anlage gegeben ist. Derartige gekrümmt flächige Anschläge sind günstig, da sie unter Berücksichtigung der Fettfüllung des Gelenkes sehr weich wirksam werden.The areas involved in the contact can be after a first preferred embodiment both be spherical, so that there is an angular system with each joint flexion is. Such curved flat stops are cheap, as they take into account the fat filling of the joint become very soft.
Nach zwei anderen Ausgestaltungsmöglichkeiten ist jeweils eine der Flächen kugelig und die andere so rotationssymmetrisch, das sie als innenliegende Fläche mit ihrem größten Durchmesser oder als außenliegende Fläche mit ihrem kleinsten Durchmesser an oder in der Kugel anliegt, so daß auch hier eine über den Umfang gleichmäßige Belastung am Anschlag wirksam wird. Bei jeweils nur geringfügig von der Kugelform sich entfernendem Flächenverlauf wird hierbei in günstiger Weise ein Schmierkeil gebildet, so daß auch hier der Anschlag relativ weich einsetzt und trotz verringertem Anlagebereich Schäden nicht zu befürchten sind.According to two other design options one of the surfaces spherical and the other like this rotationally symmetrical, which she uses as an internal surface their largest diameter or as an external surface with their smallest diameter on or in the sphere is applied, so that here too over the scope uniform load at the stop is effective. At only slightly different from the spherical shape Removing the course of the area will be cheaper Formed a lubricating wedge, so that here too Attack used relatively softly and despite reduced Plant area damage is not to be feared.
Als bevorzugte Form der jeweils nicht kugeligen Gegenfläche ist eine Tonnenform vorzusehen, die bei am Anschlag liegendem Gelenk im Längsschnitt Krümmungsradien hat, deren Mittelpunkte auf einem Krümmungsradius der Kugel liegen.As a preferred form of the non-spherical The counter surface is to be provided in a barrel shape Longitudinal joint stop in longitudinal section radii of curvature has, whose centers on a radius of curvature of Ball lying.
Durch die hiermit definierte Bauweise ist es möglich, das insbesondere bereits mit einer Gelenkwelle vormontierte Gelenkinnenteil axial in den Kugelkäfig einzusetzen und bei gegeneinander axial aus der Mittelstellung verschobener Position die Kugeln einzufügen und diese Einheit insgesamt in das Gelenkaußenteil einzuschieben. Hiernach wird das Gelenkaußenteil mit dem als Anschlag dienenden Ringkörper verbunden. Der Ringkörper kann dabei jeweils vor einer Montage der Gelenkwelle mit dem Gelenkinnenteil auf erstere lose aufgeschoben werden.Due to the design defined here, it is possible that in particular already pre-assembled with a cardan shaft Insert the inner joint part axially into the ball cage and with each other axially from the middle position position and insert the balls Push the entire unit into the outer joint part. Then the outer joint part with the as a stop serving ring body connected. The ring body can before mounting the PTO shaft with the Inner joint part to be loosely pushed onto the former.
Der Ringkörper kann als Blechkappe ausgebildet sein, die auf das Gelenkaußenteil aufgepreßt oder aufgewalzt wird. In gleicher Weise ist auch eine Verbindung über eine Verschraubung möglich, wobei der Ringkörper auch als massives Formteil oder Drehteil ausgestaltet sein kann. Bevorzugt weist er eine äußere Nut zur Aufnahme einer Faltenbalgbefestigung auf.The ring body can be designed as a sheet metal cap is pressed or rolled onto the outer joint part. In the same way there is also a connection via Screwing possible, the ring body also as massive molded part or turned part can be designed. It preferably has an outer groove for receiving one Bellows attachment on.
Der die entgegengesetzte Axialverschiebung im Sinne eines Verkürzens des Gelenkes begrenzende Anschlag kann entweder unmittelbar zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Boden des Gelenkaußenteils oder zwischen dem Gelenkinnenteil und einem in das Gelenkaußenteil eingesetzten elastisch nachgiebigen Anschlagkörper gebildet werden. Die Anschlagflächen können eben als Ring- oder Kreisflächen ausgebildet sein oder tonnenförmige oder kugelige Flächen bilden. Eine hohe Belastbarkeit dieser Anschläge durch großflächige Anlage und damit verbundene geringe Flächenpressung erleichtert die axiale Montage einer Gelenkwelle bei fertigmontiertem Gelenk. Um eine Montage und Demontage einer Gelenkwelle bei beidseitig fest montierten Gelenken zu ermöglichem, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung im Boden des Gelenkaußenteils eine Innenöffnung vorgesehen, die ein Durchschieben der Gelenkwelle ohne das gegen den Anschlag anliegende Gelenkinnenteil zuläßt.The opposite axial displacement in the sense of a Shortening the joint can limit either stop directly between the inner joint part and the bottom of the Outer joint part or between the inner joint part and an elastic inserted into the outer joint part compliant stop body are formed. The Stop surfaces can be ring or circular surfaces be formed or barrel-shaped or spherical surfaces form. A high resilience of these attacks through large area and associated small Surface pressure facilitates the axial assembly of a PTO shaft with the joint fully assembled. To an assembly and disassembly of a propeller shaft on both sides to enable assembled joints is after a preferred embodiment in the bottom of the outer joint part an inner opening is provided, which a pushing through PTO shaft without that against the stop Allows inner joint part.
Von jeweils zwei zusammenwirkenden Anschlagflächen ist bevorzugt zumindest jeweils eine reibungs- und/oder geräuschmindernd z.B. mit Kunststoffmaterial beschichtet.Of two interacting stop surfaces each preferably at least one friction and / or noise reducing e.g. coated with plastic material.
Zur sicheren Führung in der Mittellage und zur Begrenzung des Beugewinkels kann der Käfig außen in an sich bekannter Weise einen kugeligen Mittelabschnitt und daran tangential anschließende Konusflächen aufweisen, von denen die äußere dann in die Anschlagfläche übergeht. Es ist jedoch auch möglich, den Gelenkbeugewinkel durch die Bemessung der Innenöffnung im Ringkörper zu beschränken, die dann mit der Gelenkwelle zusammenwirkt und einen Anschlag bildet.For safe guidance in the middle position and for limitation of the flexion angle, the cage can be externally known Form a spherical middle section and tangent to it have subsequent conical surfaces, of which the outer then merges into the stop surface. However, it is also possible to determine the joint flexion angle by dimensioning the Restrict internal opening in the ring body, which then with the PTO shaft cooperates and forms a stop.
Weitere Einzelheiten der Erfindung lassen sich aus den Zeichnungen erkennen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellen und nachfolgend beschrieben sind. Further details of the invention can be found in the Recognize drawings, the preferred embodiments represent and are described below.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk im Längsschnitt (Bild 3), Fig. 1 shows an inventive joint in longitudinal section (Figure 3),
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer zweiten Ausführung im Halbschnitt mit geänderter Faltenbalgbefestigung (Bild 1), Fig. 2 shows an inventive joint in a second embodiment in half section with changed the bellow (Figure 1),
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk in einer dritten Ausführung mit geändertem Axialanschlag (Bild 2) . Fig. 3 shows an inventive joint in a third embodiment with a modified axial stop (Figure 2 ).
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Gelenk gezeigt, dessen Gelenkaußenteil 1 einseitig durch einen einstückig angeformten Boden 2 verschlossen ist. An diesen schließt sich ein Wellenzapfen 3 an. Die Öffnung des Gelenkaußenteils ist durch einen als aufgepreßte Blechkappe ausgebildeten Ringkörper 3 zum Teil verschlossen, an dem Ausprägungen 4 zum Eintritt der Kugeln 5 und zur Versteifung vorgesehen sind. Die Kugeln 5 werden in Bahnen 6 des Gelenkaußenteils und in Bahnen 7 des Gelenkinnenteils 8 geführt, die sich in der Abwicklung betrachtet kreuzen. Die Kugeln sind relativ zueinander durch den Kugelkäfig 9 in einer Ebene gehalten. Das Gelenkinnenteil 8 ist über eine Feinverzahnung 10 drehfest mit einer Gelenkwelle 11 verbunden, wobei ein in eine Nut 12 eingreifender Sprengring 13 zur axialen Sicherung dient. Ein Faltenbalg 14 dichtet das Gelenk in bekannter Weise ab und ist mit üblichen Befestigungsmitteln 15, 16 auf dem Gelenkaußenteil 1 und der Gelenkwelle 11 festgelegt. Im Boden 2 des Gelenkaußenteils ist eine kreisrunde Anschlagfläche 17 angesenkt, die mit einer ringförmigen Anschlagfläche 18 am Gelenkaußenteil bei Verkürzung des Gelenks zusammenwirkt. Eine kugelige Anschlagfläche 19 am Käfig wirkt demgegenüber mit einer innenkugeligen Fläche 20 am Ringkörper 3 gegen ein Verlängern des Gelenkes zusammen. Um ein ungehindertes axialen Durchschieben in beiden Richtungen zu ermöglichen, ist der Innendurchmesser des Kugelkäfigs D iK größer als der größte Außendurchmesser der Kugelnabe D aN . Der Kugelkäfig weist in seinem mittleren Bereich über den Winkel m eine kugelige Außenfläche mit dem Krümmungsradius R M um den Käfigmittelpunkt 0 auf. Daran anschließend ist die Außenfläche zu beiden Seiten tangential konisch. Der rechte Konus wird durch die kugelige Anschlagfläche 19 abgeschnitten, deren Krümmungsradius R A um den Krümmungsmittelpunkt A=0 ist; die innere kugelige Anschlagfläche 20 hat einen gleichgroßen Krümmungsradius R A , dessen Mittelpunkt M 2 entsprechend der Gelenkstellung gegenüber A verschoben ist.In Fig. 1 an inventive joint is shown, the outer joint part is closed on one side by an integrally molded bottom 2 1. This is followed by a shaft journal 3 . The opening of the outer joint part is partially closed by an annular body 3 designed as a pressed-on sheet metal cap, on which features 4 for the entry of the balls 5 and for stiffening are provided. The balls 5 are guided in tracks 6 of the outer joint part and in tracks 7 of the inner joint part 8 , which intersect viewed in the development. The balls are held in a plane relative to one another by the ball cage 9 . The inner joint part 8 is non-rotatably connected to an articulated shaft 11 via fine toothing 10, a snap ring 13 engaging in a groove 12 serving for axial securing. A bellows 14 seals the joint in a known manner and is fixed on the outer joint part 1 and the joint shaft 11 using conventional fastening means 15 , 16 . A circular stop surface 17 is countersunk in the base 2 of the outer joint part, which cooperates with an annular stop surface 18 on the outer joint part when the joint is shortened. In contrast, a spherical stop surface 19 on the cage interacts with an inner spherical surface 20 on the ring body 3 to prevent the joint from being lengthened. In order to enable unimpeded axial pushing through in both directions, the inner diameter of the ball cage D iK is larger than the largest outer diameter of the ball hub D aN . The ball cage has a spherical outer surface with the radius of curvature R M around the center of the cage 0 in the middle area over the angle m . Then the outer surface is tangentially conical on both sides. The right cone is cut off by the spherical stop surface 19 , the radius of curvature R A of which is around the center of curvature A = 0; the inner spherical stop surface 20 has an equally large radius of curvature R A , the center M 2 of which is shifted relative to A in accordance with the joint position.
In Fig. 2 sind die entsprechenden Einzelheiten mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Der Ringkörper 3 ist hierbei in der Weise abgewandelt, daß er eine äußere Ringnut 21 zur Festigung des Faltenbalges 14 aufweist. Während die innenkugelige Anschlagfläche 20 den gleichen Krümmungsradius R A wie vorher aufweist, ist der Krümmungsradius der tonnenförmigen Anschlagfläche 19 am Kugelkäfig auf den Wert R B verkleinert, wobei der jeweilige Krümmungsmittelpunkt B außerachsig liegt und in Richtung zur Anschlagfläche hin vom Gelenkmittelpunkt aus so versetzt ist, daß er bei verlängertem Gelenk auf dem Radius R A liegt.In Fig. 2, the corresponding details are designated by the same reference numerals as in Fig. 1. The annular body 3 is modified in such a way that it has an outer annular groove 21 for fastening the bellows 14 . While the inner spherical stop surface 20 has the same radius of curvature R A as before, the radius of curvature of the barrel-shaped stop surface 19 on the ball cage is reduced to the value R B , the respective center of curvature B being off-axis and displaced in the direction of the stop surface from the center of the joint, that it lies on the radius R A with an extended joint.
Fig. 3 stimmt in der Darstellung rechts von der durch die Kugel vorgegebenen Gelenkmittelebene mit der Darstellung in Fig. 2 überein. Dagegen ist im Gelenkaußenteil 1 ein Boden 22 unlösbar eingesetzt, der als Widerlager für einen elastischen Anschlagkörper 23 mit einer ringförmigen Innenöffnung 24 bildet. Am Anschlagkörper 23 ist eine innenkugelige Anschlagfläche 25 ausgebildet, die mit einer kugeligen Anschlagfläche 26 am Gelenkinnenteil zusammenwirkt. Der Innendurchmesser D iA des Anschlagkörpers ist kleiner als der Außendurchmesser D aW der mit dem Gelenkinnenteil 26 zu verbindenden Gelenkwelle 11, so daß ein teilweises Durchschieben bis zum Anschlag am Boden 22 des Gelenkaußenteils möglich ist. FIG. 3 corresponds to the representation in FIG. 2 to the right of the joint center plane predetermined by the ball. In contrast, in the outer joint part 1, a bottom 22 is inserted in a non-detachable manner, which forms an abutment for an elastic stop body 23 with an annular inner opening 24 . An inner spherical stop surface 25 is formed on the stop body 23 , which interacts with a spherical stop surface 26 on the inner joint part. The inner diameter D iA of the stop body is smaller than the outer diameter D aW of the drive shaft 11 to be connected to the inner joint part 26 , so that a partial pushing through to the stop 22 on the bottom 22 of the outer joint part is possible.
BezugszeichenlisteReference symbol list
1 Gelenkaußenteil
2 Boden
3 Ringkörper
4 Ausprägung
5 Kugel
6 Kugelbahn
7 Kugelbahn
8 Gelenkinnenteil
9 Kugelkäfig
10 Feinverzahnung
11 Gelenkwelle
12 Ringnut
13 Sprengring
14 Faltenbalg
15 Spannband
16 Spannband
17 Anschlagfläche (rund)
18 Anschlagfläche (ringförmig)
19 Anschlagfläche (kugelig)
20 Anschlagfläche (kugelig)
21 Ringnut
22 Boden
23 Anschlagkörper
24 Innenöffnung
25 Anschlagfläche (kugelig)
26 Anschlagfläche (kugelig) 1 outer joint part
2 floor
3 ring bodies
4 expression
5 bullet
6 ball track
7 ball track
8 inner joint part
9 ball cage
10 fine toothing
11 PTO shaft
12 ring groove
13 snap ring
14 bellows
15 tensioning strap
16 tensioning strap
17 stop surface (round)
18 stop surface (ring-shaped)
19 stop surface (spherical)
20 stop surface (spherical)
21 ring groove
22 bottom
23 stop body
24 inside opening
25 stop surface (spherical)
26 stop surface (spherical)
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