Homokinetisches Gabelgelenk für große Ablenkungswinkel Die Erfindung
betrifft ein homokinetisches Gabelgelenk für große Ablenkungswinkel mit in den Wellenköpfen
um den Zentralpunkt des Gelenkes in den jeweiligen Gabelenden schwenkbaren halbringförrnigen
Gabeln, die im Eingriff mit einem gemeinsamen, im Gelenkinneren angeordneten Zentrierstück
stehen, wobei jedem Wellenkopf mehrere, in Umfangsrichtung des Wellenkopfes versetzt,
vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnete Gabeln zugeordnet sind.Homokinetic fork joint for large deflection angles The invention
relates to a constant velocity yoke joint for large deflection angles with in the shaft heads
semi-ring-shaped pivotable around the central point of the joint in the respective fork ends
Forks that engage with a common centering piece located inside the joint
stand, with each shaft head several offset in the circumferential direction of the shaft head,
are preferably assigned forks arranged perpendicular to one another.
Homokinetische Gabelgelenke dieser Art sind bekannt. Sie haben den
Vorteil, daß die Wirkungsgradkurven der einzelnen Gabelpaare z. B. um
901
phasenverschoben sind, d. h., daß ein Wirkungsgradminimum des einen
Gabelpaares immer mit einem Wirkungsgradmaximum des anderen Gabelpaares zusammentrifft.
Dies hat einen wesentlich ruhigeren Lauf zur Folge mit vermindertem Verschleiß der
aufeinander gleitenden Teile. Außerdem ist ein Anfahren aus einer abgewinkelten
Stellung der Wellen zueinander leichter möglich. Bei dem bekannten homokinetischen
Wellengelenk, bei dem dieser Vorteil von zwei senkrecht zueinander stehenden Gabelpaaren
ausgenutzt ist, bilden die Wellenköpfe jeweils lediglich offene Lagerschalen für
die Gabeln. Um das Gelenk zusammenzuhalten, ist eine äußere Umkapselung vorgesehen.
Dadurch wird die Beugungsfähigkeit dieses Gelenks stark beschränkt.Homokinetic fork joints of this type are known. They have the advantage that the efficiency curves of the individual fork pairs z. B. 901 out of phase, i.e. This means that a minimum efficiency of one pair of forks always coincides with a maximum efficiency of the other pair of forks. This results in a much smoother run with reduced wear of the parts sliding on each other. In addition, starting from an angled position of the shafts to one another is easier. In the known constant velocity universal joint, in which this advantage of two pairs of forks perpendicular to one another is utilized, the shaft heads each only form open bearing shells for the forks. An outer enclosure is provided to hold the hinge together. This severely limits the ability of this joint to bend.
Die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe besteht darin, ein homokinetisches
Gabelgelenk der eingangs genannten Art zu schaffen, das für große Ab-
lenkungswinkel
geeignet ist und bei dem ein Anfahren bei einem Beugungswinkel von 901 noch
einwandfrei möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem homokinetischen
Gabelgelenk mit den eingangs genannten Merkmalen die einem Wellenkopf zugeordneten
Gabeln quer zu ihrer Verschwenkrichtung von diesem völlig umgriffen und der Wellenkopf
ist im Gelenkinneren - wie an sich bekannt - als Lager für das Zentrierstück
ausgebildet. Durch die Kombination der Anwendung von doppelten oder mehrfachen Gabelpaaren
mit der vorgenannten speziellen Ausbildung der Wellenköpfe wird ein homokinetisches
Gabelgelenk geschaffen, das für extrem große Ablenkungswinkel geeignet ist und dabei
einen äußerst einfachen Aufbau besitzt. Ein Anfahren bei einer Winkelstellung der
Wellen zueinander von 900
und darüber ist ohne weiteres mit noch verhältnismäßig
gutem mittlerem Wirkungsgrad möglich, wobei hier unter »n-,dttlerem« Wirkungsgrad
das Mittel zwischen dem jeweiligen, von der Drehstellung der Welle abhängigen Wirkungsgradminimum
des einen Gabelpaares und dem gleichzeitig vorhandenen Wirkungsgradmaximum des anderen
Gabelpaares verstanden wird.The invention of the underlying task is to create a constant velocity joint fork of the type mentioned, which is steering angle suitable for large discounts and in which a start at a diffraction angle of 901 is still perfectly possible. To solve this problem, in a homokinetic fork joint with the features mentioned above, the forks assigned to a shaft head are completely encompassed by the shaft head transversely to their pivoting direction and the shaft head is designed in the interior of the joint - as is known per se - as a bearing for the centering piece. By combining the use of double or multiple pairs of forks with the aforementioned special design of the shaft heads, a homokinetic fork joint is created which is suitable for extremely large deflection angles and has an extremely simple structure. A start at an angular position of the shafts to each other of 900 and above is easily possible with still relatively good average efficiency, with "n-, dttlerem" efficiency being the average between the respective minimum efficiency of one pair of forks and depending on the rotational position of the shaft the simultaneously existing maximum efficiency of the other pair of forks is understood.
Es ist bereits ein homokinetisches Gabelgelenk mit jeweils einer einzigen
schwenkbaren Gabel für jeden Wellenkopf bekannt, bei dem die Gabeln um
90'
zueinander versetzt angeordnet sind und über ein Zentrierstück miteinander
in Antriebsverbindung stehen. Die Gabeln sind außen in den Wellenköpfen gleitbar
gelagert und weisen Längsschlitze auf, durch die in den Wellenköpfen sitzende Stifte
greifen, um im Gelenkinneren das Zentrierstück zu führen. Von der Länge dieser Schlitze
hängt - abgesehen von anderen kinematischen Umständen - die Beugefähigkeit
dieses Gelenkes ab, das auf keinen Fall stärker gebeugt werden kann, als es die
Schlitze zulassen. Die ins Gelenkinnere greifenden Stifte, die als Lager für das
Zentrierstück ausgebildet sind, können als Teil der Wellenköpfe betrachtet werden.
Demnach ist das Prinzip, daß der Wellenkopf im Gelenkinneren als Lager für das Zentrierstück
ausgebildet ist, an sich bekannt.A constant velocity fork joint is already known with a single pivotable fork for each shaft head, in which the forks are arranged offset from one another by 90 ' and are in drive connection with one another via a centering piece. The forks are slidably mounted on the outside in the shaft heads and have longitudinal slots through which pins located in the shaft heads reach in order to guide the centering piece inside the joint. The length of these slots depends - apart from other kinematic circumstances - the ability of this joint to bend, which in any case cannot be bent more than the slots allow. The pins reaching into the interior of the joint, which are designed as bearings for the centering piece, can be regarded as part of the shaft ends. Accordingly, the principle that the shaft head is designed in the interior of the joint as a bearing for the centering piece is known per se.
Ferner ist eine Kreuzgelenkkupplung bekannt, bei der die Wellenköpfe
hinterschnittene kreisbogenförmige
Nuten für jeweils ein kreisbogenförmiges
Segment eines zentralen Kupplungsstückes besitzen. Dieses Kupplungsstück besteht
aus zwei senkrecht zueinander stehenden Segmenten, die miteinander gelenkig verbunden
sind. An den äußeren, in die Nuten der Wellenköpfe greifenden Gleitflächen der Segmente
sind Nasen angeordnet, die in die Hinterschneidungen der Führungsnuten der Wellenköpfe
greifen. Auf diese Weise werden die Se-Mente des zentralen Kupplungsstückes quer
zu ihrer Verschwenkrichtung von den Wellenköpfen teilweise umgriffen. Die Wellenköpfe
greifen jedoch nicht ins Gelenkinnere. Irgendein Zentrierstück ist bei dieser bekannten
Kreuzgelenkkupplung, die nicht homokinetisch wirkt, nicht vorhanden.Furthermore, a universal joint coupling is known in which the shaft ends
undercut circular arc-shaped
Grooves for one circular arc-shaped each
Own segment of a central coupling piece. This coupling piece consists
of two mutually perpendicular segments that are articulated together
are. On the outer sliding surfaces of the segments that engage in the grooves of the shaft ends
lugs are arranged that go into the undercuts of the guide grooves of the shaft heads
to grab. In this way, the se-ments of the central coupling piece are transverse
partially encompassed by the shaft heads to their pivoting direction. The wave heads
however, they do not reach inside the joint. Some centering piece is known in this one
Universal joint coupling that does not work homokinetically is not available.
Bei dem erfindungsgemäßen Gelenk entspricht der Außenradius der zum
Gelenkinneren hin angeordneten halbringfönnigen Gabel höchstens dem Innenradius
der zu ihr vorzugsweise senkrecht zugeordneten Gabel. Ferner verjüngen sich die
Wellenköpfe in Richtung des Gelenkmittelpunktes und weisen im Schwenkbereich der
Gabeln vorzugsweise eine etwa spitzkegelige Form auf. In weiterer Ausgestaltung
ist das Zentrierstücklager als Kugel ausgebildet, die in einer Pfanne an der Spitze
des Wellenkopfes angeordnet ist, wobei das Zentrierstück in eine Bohrung der Kugel
gleitbar eingreift. Die Gabeln können ferner über Wälzkörper in den Wellenköpfen
gelagert sein.In the case of the joint according to the invention, the outer radius corresponds to that of the
Half-ring-shaped fork arranged towards the inside of the joint at most the inner radius
the fork that is preferably perpendicular to it. Furthermore, the taper
Shaft heads in the direction of the joint center point and point in the swivel range of the
Forks preferably have an approximately conical shape. In further development
the centering piece bearing is designed as a ball, which is in a pan at the top
of the shaft head is arranged, the centering piece in a bore of the ball
slidably engages. The forks can also have rolling elements in the shaft ends
be stored.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigen
F i g. 1 und 2 eine Ansicht und einen Längsschnitt durch eine Ausführungsart
des erfindungsgemäßen Gabelgelenks in nicht gebeugtem Zustand, F i g. 3 einen
teilweisen Längsschnitt durch dieses Gabelgelenk unter einem Beugungswinkel von
75'
und F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie A -A in
F i g. 3.
Die Wellenköpfe 1 und 2 bestehen jeweils aus einem flanschartigen
Grundkörper, der von einem Gehäuse 3 bzw. 4 umfaßt wird und mit diesem fest
verbunden ist. Die Wellenköpfe 1, 2 mit den Gehäusen 3, 4 können
je zwei senkrecht zueinander angeordnete, halbringförmige Gabeln
5, 6 und 7, 8 aufnehmen, die -leitbar in ihnen gelagert sind. Die
Enden der Gabeln sind über Bolzen 9 derart miteinander gelenkig verbunden,
daß zwei senkrecht zueinander stehende Gabelpaare 5, 7 und 6, 8 entstehen.An exemplary embodiment is shown in the drawing. F i g. 1 and 2 show a view and a longitudinal section through an embodiment of the fork joint according to the invention in the non-flexed state, FIG . 3 shows a partial longitudinal section through this fork joint at a flexion angle of 75 ' and FIG. 4 shows a section along the line A -A in FIG. 3. The shaft heads 1 and 2 each consist of a flange-like base body which is surrounded by a housing 3 or 4 and is firmly connected to it. The shaft heads 1, 2 with the housings 3, 4 can each receive two mutually perpendicular, half- ring-shaped forks 5, 6 and 7, 8 , which are guided in them. The ends of the forks are articulated to one another via bolts 9 in such a way that two pairs of forks 5, 7 and 6, 8 that are perpendicular to one another are formed.
Die Bolzen 9 sind mit nach innen weisenden Führungszapfen
10 versehen, die in ein gemeinsames Zentrierstück greifen und von diesem
stets in die Winkelhalbierungsebene geführt werden. Dieses Zentrierstück ist als
ringförmige Scheibe 11 mit einer zentralen Durchbrechung 12 und einer äußeren,
in radialer Richtung offenen Ringnut 13 mit U-förmigem Querschnitt als Führungsnut
für die Zapfen 10 der Gabelbolzen 9 ausgebildet. Um nun das Zentrierstück
11 stets in die Winkelhalbierungsebene der beiden abgebeug,ten Wellen einzustellen,
sind besondere Führungsteile angeordnet, die senkrecht auf und in der Mitte von
einem die Wellenkopfspitze verbindenden Element, z. B. einem Stift 14, sitzen. Die
das Zentrierstück führenden Teile aus zwei durchbohrten Scheiben 15, 16 sind
beide am inneren Umfang ihrer zentralen Bohrung mit einer in axiale Richtung weisenden
Ringschulter 17 bzw. 18 versehen. Der Durchme3-ler der Scheiben
15, 16 ist dabei größer als der Durchmesesr der Durchbrechung 12 des Zentrierstückes,
und die Höhe der Ringschultem 17, 18 ist so bemessen, daß beim Zusammenbau
der Scheiben 15,
16 mit dem Verbindungsstift 14 eine Führungsscheibe
mit einer äußeren, in radialer Richtung offenen Ringnut mit tiefem, U-förmigem Querschnitt
entsteht, wobei die gegeneinanderliegenden Ringschultern 17, 18
innerhalb
der Durchbrechung 12 des Zentrierstückes zu liegen kommen und die äußeren Randabschnitte
der Scheiben 15, 16 die inneren, die Durchbrechung 12 umgebenden Randabschnitte
des Zentrierstückes umfassen.The bolts 9 are provided with inwardly pointing guide pins 10 which engage in a common centering piece and are always guided by this into the bisector plane. This centering piece is designed as an annular disk 11 with a central opening 12 and an outer, radially open annular groove 13 with a U-shaped cross section as a guide groove for the pins 10 of the fork bolts 9 . In order now to set the centering piece 11 always in the bisector plane of the two abeug, th waves, special guide parts are arranged that are perpendicular to and in the middle of an element connecting the wave head tip, eg. B. a pin 14, sit. The parts that guide the centering piece and consist of two perforated disks 15, 16 are both provided on the inner circumference of their central bore with an annular shoulder 17 or 18 pointing in the axial direction. The diameter of the disks 15, 16 is greater than the diameter of the opening 12 of the centering piece, and the height of the annular shoulders 17, 18 is so dimensioned that when assembling the disks 15, 16 with the connecting pin 14 a guide disk with an outer , in the radial direction open annular groove with a deep, U-shaped cross-section is created, whereby the opposing annular shoulders 17, 18 come to lie within the opening 12 of the centering piece and the outer edge sections of the disks 15, 16 the inner edge sections of the centering piece surrounding the opening 12 include.
Der Verbindungsstift 14 ist mit seinen Enden je-
weils in einer
durchbohrten Kugel 19 bzw. 20 gelagert, die nach allen Seiten drehbar in
einer Pfanne am Kopf des Gehäuses 3 bzw. 4 des Wellenkopfes 1
bzw.
2 angeordnet ist, wobei die Pfanne über den Kugelmittelpunkt etwas hochgezogen ist
und am äußeren Rand einen Durchmesser aufweist, der etwas kleiner ist als der Kugeldurchmesser,
so daß die Kugel 19 bzw. 20 nicht aus der Pfanne gleiten kann.The ends of the connecting pin 14 are each supported in a bored through ball 19 or 20, which is arranged rotatably in all directions in a socket on the head of the housing 3 or 4 of the shaft head 1 or 2, the socket over the The center of the ball is slightly raised and at the outer edge has a diameter which is slightly smaller than the ball diameter, so that the ball 19 or 20 cannot slide out of the socket.
Es ist vorteilhaft, die Gabeln 5, 6, 7, 8 in den Wellenköpfen
1, 2 über Kugel-, Rollen- oder Nadellagerungen zu lagern, um einen Verschleiß
der Gelenkteile weitgehend zu verhindern. Außerdem können in jedem Wellenkopf mehr
als zwei halbringförmige Gabeln gleitbar angeordnet sein, um durch eine günstige
überlagerung der Wirkungsgradkurven der einzelnen Gabeln einen noch besseren Gesamtwirkungsgrad
zu erhalten.It is advantageous to mount the forks 5, 6, 7, 8 in the shaft heads 1, 2 via ball, roller or needle bearings in order to largely prevent wear on the joint parts. In addition, more than two half-ring-shaped forks can be slidably arranged in each shaft head in order to obtain an even better overall efficiency through a favorable superimposition of the efficiency curves of the individual forks.