DE3744927C2

DE3744927C2 - Constant velocity universal joint

Info

Publication number: DE3744927C2
Application number: DE19873744927
Authority: DE
Inventors: Faust Dipl.-Ing. Hagin; Hans Ing.(Grad.) 8000 Muenchen De Drewitz
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1992-06-17
Anticipated expiration: 2007-11-26

Abstract

The synchronised swivel joint for transmitting torque between two drive-shafts (2, 3) consists of an inner part (11) detachably fixed to one drive-shaft, and an outer part (4) fixed to the other. The two parts (4, 11) are connected by means of balls (23) running along spherical tracks in a cage (25).The drive shaft (3) taking the inner part (11) has a flange (15) with a conical contact surface (16) against which the inner part (11) positioned on a bearing pin (13) is pressed. The inner part has a countersunk hole (14) and a tension-nut (18) screwed onto a threaded pin (17)

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a constant velocity joint with features according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik entspre chend der GB-PS 13 36 129, DE-OS 28 04 339, DE-OS 36 04 630. Allen dortigen Abdichtungen des Gleichlaufgelenkes ist ge meinsam, daß sie durch flexible Wellrohre gebildet sind. Der Nachteil solcher Wellrohre ist darin begründet, daß ihr fle xibles Material altert, das heißt, mit zunehmender Betriebs dauer seine Flexibilität nachläßt und dann wegen der oszil lierenden Beugebewegungen der Wellen die Gefahr eines Ein reißens oder gar Brechens besteht. Wenn ein solches Einrei ßen bzw. ein solcher Bruch des schützenden Wellrohres nicht rechtzeitig bemerkt wird, können wegen des Vordringens von Schmutzpartikeln Beschädigungen des Gleichlaufgelenkes oder dessen Trockenlaufen oder gar dessen Zerstörung die Folge sein.The invention is based on a prior art according to GB-PS 13 36 129, DE-OS 28 04 339, DE-OS 36 04 630. All seals there of the constant velocity joint is ge together that they are formed by flexible corrugated pipes. The The disadvantage of such corrugated pipes is that their fle xible material ages, that is, with increasing operation permanently its flexibility wanes and then because of the oszil curling movements of the waves the danger of an on tearing or even breaking. If such a row ate or such a break in the protective corrugated tube is noticed in time, because of the advance of Dirt particles damage to the constant velocity joint or its dry running or even its destruction be.

Ein Gleichlaufgelenk, auf das die gattungsgemäßen Merkmale des Anspruchs 1 zu lesen sind, ist aus der DE 37 05 611 A1 bekannt. Dort ist der Innenraum durch einen zweiteiligen, dichtend außen am äußeren Gelenkkörper gleitend abgestützten glockenförmigen Abdecktopf abgestützt. Bei Abnützungen des inneren Teils desselben muß dieses komplett ausgetauscht werden.A constant velocity joint, to which the generic features of claim 1 are to be read is known from DE 37 05 611 A1. There the interior is through a two-part, sealingly supported on the outside of the outer joint body bell-shaped cover pot supported. When the inner wear Part of the same must be replaced completely.

Des weiteren sind aus der GB-PS 11 90 863, der DE-OS 22 62 489 und der US-PS 14 10 791 kardanische, also an sich gattungsfremde Gelenke bekannt, die mit äußeren Schutz- und Abdichtorganen versehen sind. Bei kardanischen Gelenken sind aber schon wegen des unterschiedlichen Aufbaus zu Gleichlaufgelenken die Kraftübertragung betreffend andere Verhältnisse gegeben. Außerdem entwickeln kardanische Gelenke ganz im Gegensatz zu Gleichlaufgelenken keine nennenswerte Betriebstemperatur, die es bei der Gestaltung der Abdeck- und Abdichtorgane zu berücksichtigen gilt.Furthermore, from GB-PS 11 90 863, DE-OS 22 62 489 and US Pat. No. 14 10 791 cardanic, that is to say known joints that are non-generic are provided with external protection and sealing elements. For gimbal joints but are already due to the different structure to constant velocity joints given the power transmission regarding other conditions. Also develop cardanic joints, in contrast to constant velocity joints, none noteworthy operating temperature, which it in the design of the cover and Sealing elements must be taken into account.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für ein Gleichlaufge lenk der eingangs genannten Art eine sichere und zugleich große Beugungswinkel der miteinander verbundenen Wellen er laubende Abdichtung von dessen Innenraum zu schaffen.It is therefore an object of the invention for a synchronization steer a safe and at the same time large diffraction angle of the interconnected waves to create leafy sealing of its interior.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Gleichlaufgelenk mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a constant velocity joint solved with the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lö sung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous refinements and developments of this Lö are specified in the subclaims.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkes sind des besseren Verständnisses wegen erst am Ende der Figuren beschreibung angegeben.The advantages of the constant velocity joint according to the invention are for better understanding only at the end of the figures description given.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä ßen Gleichlaufgelenkes anhand der Zeichnung näher erläutert.Below is an embodiment of the invention ß constant velocity joint explained with reference to the drawing.

Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk 1 ist seinem Aufbau nach für universellen Einsatz in Triebsträngen konzipiert, mit denen hohe Antriebsmomente zu übertragen sind, gleich zeitig aber auch ein großer Beugungswinkel zwischen den mit einander verbundenen Wellen möglich sein soll. Das Gleich laufgelenk kann Bestandteil einer angetriebenen, gegebenen falls gelenkten Achse eines Kraftfahrzeuges sein. In einem solchen Fall ist es einerseits mit einer beispielsweise vom Ausgleichsgetriebe kommenden Welle 2, andererseits mit einer zum Rad führenden Welle 3 verbunden.The constant velocity joint 1 according to the invention is designed according to its structure for universal use in drive trains with which high drive torques are to be transmitted, but at the same time a large deflection angle between the shafts connected to one another should also be possible. The constant velocity joint can be part of a driven, if necessary steered axle of a motor vehicle. In such a case it is connected on the one hand to a shaft 2 coming from the differential, for example, and on the other hand to a shaft 3 leading to the wheel.

Das Gleichlaufgelenk 1 besteht aus einem glockenförmigen äu ßeren Gelenkkörper 4, der endseitig einen Hals 5 mit Flansch 6 aufweist, über letzteren an einem Flansch 7 am Ende der Wel le 2 abgestützt, mit dieser durch Schrauben 8 verbunden und mittels einer Zentrierbohrung 9 auf einem Zentrieransatz 10 der Welle 2 koaxial zu dieser ausgerichtet ist. In den glok kenförmigen Innenraum des äußeren Gelenkkörpers 4 taucht vom offenen Ende her die andere Welle 3 ein. Diese trägt einen inneren Gelenkkörper 11. Letzterer sitzt verdrehungsgesi chert über eine hier mit einer Keilverzahnung versehenen In nendurchgangsbohrung 12 auf einem hier mit entsprechenden Keilnuten versehenen Lagerzapfen 13. Axial zur Welle 3 hin ist der innere Gelenkkörper 11 mit einer die Innendurch gangsbohrung 12 keglig erweiternden Ansenkung 14 an einem Bund 15 mit entsprechender kegliger Anlagefläche 16 abge stützt. Für die sichere Befestigung des inneren Gelenkkör pers 11 sorgt eine auf einen Gewindezapfen 17 am Ende der Welle 3 aufgeschraubte Spannmutter 18, die den Gelenkkör per 11 an die Anlagefläche 16 anpreßt. Der innere Gelenkkör per 11 ist ebenso wie der äußere Gelenkkörper 4 mit Füh rungsnuten 19 bzw. 20 versehen, in denen zwischen deren kreisbogenförmig gekrümmten Bodenflächen 21 bzw. 22 jeweils eine die Antriebsverbindung zwischen innerem und äußerem Ge lenkkörper herstellende Kugel 23 angeordnet ist. Diese gleichmäßig am Umfang verteilten Kugeln 23 sind in Ausspa rungen 24 eines Kugelkäfigs 25 gefaßt, der wiederum innen auf der sphärisch gekrümmten Außenfläche 26 des inneren Ge lenkkörpers 11 gleitfähig gelagert ist. Die Welle 3 ist ge genüber dem Durchmesser im normalen Wellenabschnitt 51 im Anschlußbereich für den inneren Gelenkkörper 11 durch den durchmessergrößeren Wellenabschnitt 41 und den sich daran anschließenden, nochmals durchmessergrößeren Bund 15 erheb lich gegenüber bekannten Lösungen verstärkt ausgebildet ist. Auch die gegenüber bekannten Lösungen durchmessergrößere Ausbildung des inneren Gelenkkörpers 11 und dessen keglige Abstützung und Zentrierung über die Flächen 14, 16 am Bund 15 trägt zu dieser möglichen erhöhten Momentenübertragung bei. Ein relativ großer Beugungswinkel wird trotz dieser ver stärkten Ausbildung des Anschlußbereiches für den Gelenkkör per 11 durch das Vorsehen der Mulden 27 im Bund 15 sicherge stellt, was eine Vergrößerung des Beugungswinkels um etwa 10 bis 20 Grad je nach Tiefe der Mulden 27 ermöglicht. Die die Nuten 19 des inneren Gelenkkörpers 11 fortsetzenden und ein Eintauchen der Kugeln 23 erlaubenden Mulden sind in den Bund 15 von dessen kegliger Anlagefläche 16 her eingeformt. Deren Kontur ist entweder kugelabschnittförmig, oder, wenn die Mulden 27 in Form von Nuten realisiert sind, sind deren Nutböden einem Kreisbogen entsprechend dem Radius der Ku geln 23 folgend ausgebildet. Eine hohe Momentenübertragung wird aber auch durch das Vorsehen des relativ durchmesser großen Halses 5 und demgegenüber wesentlich durchmessergrö ßeren Flansch 6 am äußeren Gelenkkörper 4, dessen einwand freie Zentrierung am Zentrieransatz 11 der Welle 2 und über dies durch eine verstärkte Ausbildung des äußeren Gelenkkör pers 4 im Anschlußbereich zur Welle 2 hin mit deren Flansch 7 sichergestellt.The constant velocity joint 1 consists of a bell-shaped outer joint body 4 , the end of which has a neck 5 with flange 6 , supported by the latter on a flange 7 at the end of the shaft 2 , connected to it by screws 8 and by means of a center hole 9 on a centering approach 10 of the shaft 2 is aligned coaxially with this. In the glok ken-shaped interior of the outer joint body 4 , the other shaft 3 dips from the open end. This carries an inner joint body 11 . The latter sits torsion-proof via a splined toothing here in a through bore 12 on a bearing pin 13 provided here with corresponding splines. Axially to the shaft 3 , the inner joint body 11 is supported abge with a countersink 14 which widens the inner through bore 12 conically on a collar 15 with a corresponding conical contact surface 16 . For the secure attachment of the inner articulated body 11 , a clamping nut 18 screwed onto a threaded pin 17 at the end of the shaft 3 , which presses the articulated body 11 against the contact surface 16 . The inner joint body by 11 is like the outer joint body 4 with Füh approximately grooves 19 and 20 , in which between the circular arc-shaped bottom surfaces 21 and 22 each have a drive connection between the inner and outer Ge joint body producing ball 23 is arranged. This evenly distributed on the circumference balls 23 are in Ausspa clearances 24 of a ball cage 25 , which in turn is mounted on the inside of the spherically curved outer surface 26 of the inner Ge steering body 11 slidably. The shaft 3 is ge compared to the diameter in the normal shaft section 51 in the connection area for the inner joint body 11 by the larger-diameter shaft section 41 and the subsequent, again larger diameter collar 15 is formed significantly Lich compared to known solutions. The larger diameter design of the inner joint body 11 compared to known solutions and its tapered support and centering via the surfaces 14 , 16 on the collar 15 also contribute to this possible increased torque transmission. A relatively large diffraction angle is provided in spite of this increased strengthening of the connection area for the articulated body 11 by the provision of the troughs 27 in the collar 15 , which allows the diffraction angle to be increased by approximately 10 to 20 degrees depending on the depth of the troughs 27 . The troughs, which continue the grooves 19 of the inner joint body 11 and allow the balls 23 to be immersed, are formed in the collar 15 from its conical contact surface 16 . Whose contour is either spherical section-shaped, or, if the troughs 27 are realized in the form of grooves, their groove bottoms are formed in a circular arc corresponding to the radius of the balls 23 . A high torque transmission is also due to the provision of the relatively large diameter neck 5 and, in contrast, much larger diameter 6 on the outer joint body 4 , its perfect centering on the centering shoulder 11 of the shaft 2 and this through a reinforced design of the outer joint body 4 in Connection area to the shaft 2 ensured with its flange 7 .

Das Gleichlaufgelenk bzw. dessen Innenraum ist nach außen durch folgende Vorkehrungen abgedichtet.The constant velocity joint or its interior is on the outside sealed by the following precautions.

Zum einen ist eine Dichtungsscheibe 28 vorgesehen, die in einer äußeren Ringnut einen Dichtungsring 29 trägt, sich um fangseitig mit letzterem und ihrer Umfangsfläche in einer koaxialen, den Flansch 6 und den Hals 5 durchsetzenden Boh rung 30 und stirnseitig an der Außenfläche 31 eines Bundes 32 abstützt sowie nach Einsetzen in die Bohrung 30 durch einen in eine Ringnut eingesetzten Sicherungsring 33 in Einbaulage gehalten ist. Der Bund 32 ist von einer koaxialen Bohrung 34 quer durchsetzt, deren Durchmesser größer als der Außen durchmesser der Spannmutter 18 ist, so daß letztere ungehin dert durch die Bohrungen 30, 32 hindurch ein- bzw. ausbaubar ist.On the one hand, a sealing washer 28 is provided, which carries a sealing ring 29 in an outer annular groove, around the circumferential side with the latter and its peripheral surface in a coaxial, the flange 6 and the neck 5 penetrating Boh tion 30 and the end face on the outer surface 31 of a collar 32nd is supported and after insertion into the bore 30 is held in the installed position by a locking ring 33 inserted into an annular groove. The collar 32 is transversely penetrated by a coaxial bore 34 , the diameter of which is larger than the outer diameter of the clamping nut 18 , so that the latter can be inserted or removed unhindered through the bores 30 , 32 .

Des weiteren sind zur Abdichtung des Gleichlaufgelenkes 1 ein glockenförmiger Abdecktopf 35 und ein äußerer Abdeck ring 36 mit zwei endseitig gefaßten Dichtungsringen 37, 38 vorgesehen. Der Abdecktopf 35 ist mit seinem hohlzylindri schen Hals 39 am Außenumfang der Welle 3 und am Übergang 40 zu einem durchmessergrößeren Wellenabschnitt 41 abgestützt koaxial zentriert durch Kraftschluß gehalten. An seinem an deren freien Endbereich 42 übergreift der Abdecktopf 35 au ßen mit geringem radialen Abstand den äußeren freien Endbe reich 43 des äußeren Gelenkkörpers 4.Furthermore, to seal the constant velocity joint 1, a bell-shaped cover pot 35 and an outer cover ring 36 with two sealing rings 37 , 38 are provided at the end. The cover pot 35 is supported with its hohlzylindri's neck 39 on the outer circumference of the shaft 3 and at the transition 40 to a larger diameter shaft portion 41 supported coaxially centered by friction. At its free end region 42, the cover pot 35 overlaps the outer free end region 43 with a small radial distance of the outer joint body 4 .

Der Abdeckring 36 überdeckt mit geringem radialen Abstand und beidseitig axial weit darüber hinaus die Überdeckungszo ne 42, 43 von äußerem Gelenkkörper 4 und Abdecktopf 35. Am jeweiligen axialen Ende ist der Abdeckring 36 mit einem Hal tering 44 bzw. 45 versehen, an dessen Innenseite der zuge ordnete Dichtungsring 37 bzw. 38 anliegt. Jeder der beiden Dichtungsringe 37 bzw. 38 stützt sich außerdem mit wenig stens einer, im dargestellten Fall mit zwei Dichtlippen gleitend auf der jeweils sphärischen, eine Gleitbahn bilden den Außenfläche 46 des Gelenkkörpers 4 bzw. 47 des Abdeck topfes 35 ab. Unmittelbar innen axial vor dem Dichtungs ring 37 ist der Abdeckring 36 mit einem radial einwärts ge richteten Anschlagring 48 versehen, der beim Beugen der bei den Wellen 2 und 3 dann, wenn der Abdecktopf 35 mit seiner äußeren Stirnfläche 49 an ihm anschlägt, den Beugungswinkel des Abdeckringes 36 auf die Hälfte des maximalen Gelenk- Beugungswinkels begrenzt.The cover ring 36 covers with a small radial distance and on both sides axially far beyond the Überdeckungszo ne 42 , 43 of the outer joint body 4 and cover pot 35th At the respective axial end of the cover ring 36 is provided with a Hal tering 44 and 45 , on the inside of which the associated sealing ring 37 and 38 abuts. Each of the two sealing rings 37 and 38 is also supported with at least one, in the case shown with two sealing lips sliding on the respective spherical, a slideway form the outer surface 46 of the joint body 4 and 47 of the cover pot 35 . Immediately inside axially in front of the sealing ring 37 , the cover ring 36 is provided with a radially inwardly directed stop ring 48 which, when the shafts 2 and 3 bend when the cover pot 35 strikes against it with its outer end face 49 , the diffraction angle of the Cover ring 36 limited to half the maximum joint diffraction angle.

Der Abdeckring 36 ist außenseitig mit zur Wärmeabfuhr die nenden, umlaufenden Kühlrippen 50 versehen.The cover ring 36 is provided on the outside with the terminating, circumferential cooling fins 50 for heat dissipation.

Die äußere Abdichtung des Gleichlaufgelenkes 1 durch den Ab decktopf 35 und den Abdeckring 36 mit den beiden Dichtungs ringen 37, 38 erweist sich gegenüber bekannten Wellrohrab dichtungen insofern als günstiger, weil sowohl der Abdeck topf 35 als auch der Abdeckring 36 in sich stabil aus Metall oder geeignetem Kunststoffmaterial hergestellt sind, daher im Betrieb ihre Form beibehalten und einwandfreie Gleitbah nen für die darauf abgestützten Dichtungsringe 37, 38 bilden.The outer seal of the constant velocity joint 1 from the cover pot 35 and the cover ring 36 with the two sealing rings 37 , 38 proves to be more advantageous compared to known corrugated pipe seals because both the cover pot 35 and the cover ring 36 are stable in themselves from metal or Suitable plastic material are made, therefore maintain their shape during operation and form perfect tracks for the sealing rings 37 , 38 supported thereon.

Wie die Zeichnung zeigt, sind alle Teile des Gleichlaufge lenkes auch im Hinblick für leichte Montage bzw. Demontage ausgebildet, was eine hohe Wartungsfreundlichkeit dieses Gleichlaufgelenkes und in einem etwaigen Reparaturfall ein schnelles Austauschen eines defekten bzw. abgenutzten Teiles sicherstellt.As the drawing shows, all parts of the synchronization are steers also with regard to easy assembly and disassembly trained what a high maintainability of this Constant velocity joint and in a possible repair quick replacement of a defective or worn part ensures.

Claims

1. constant velocity joint ( 1 ) between a driven shaft ( 2 ) and a shaft to be driven ( 3 ), an outer joint body ( 4 ) on one shaft ( 2 ), an inner joint body ( 11 ) releasably on the other shaft ( 3 ) is arranged and the drive connection between the inner and outer joint body is produced by balls ( 23 ) guided in spherical tracks and contained in a cage ( 25 ), and the interior of the constant velocity joint is deflected outwards by the dimensionally stable bending of the shafts ( 2, 3 ) non-obstructing organs is sealed, characterized in that the interior of the constant velocity joint is sealed from the shaft ( 3 ) by means of a bell-shaped cover pot ( 35 ) and from radially outside by means of an outer cover ring ( 36 ), the latter having two ends Set sealing rings ( 37, 38 ) on the spherical outer surfaces ( 46 and 47 ) of the outer joint body ( 4 ) and cover pot ( 35 ) gle supported and is also provided on the outside with cooling fins ( 50 ) for heat dissipation.

2. Constant velocity joint according to claim 1, characterized in that the cover pot ( 35 ) with a hollow cylindrical neck ( 39 ) on the outer circumference of the shaft ( 2 ) at a shaft section there ( 51 ) and at the transition ( 40 ) to a larger-diameter shaft section ( 41 ) is supported and held there coaxially centered by frictional engagement that the cover pot ( 35 ) further overlaps the outer free end region ( 43 ) of the outer joint body ( 4 ) on its opposite free end region ( 42 ) with a small radial distance and with the spherical outer surface ( 47 ) of its bell-shaped partial area forms a slideway for the sealing ring ( 38 ), which is supported thereon and is held in the cover ring ( 36 ).

3. Constant velocity joint according to claim 1, characterized in that the cover ring ( 36 ) covers the overlap zone ( 42 , 43 ) of the outer joint body ( 4 ) and the cover pot ( 35 ) with a small radial distance and axially far beyond on both sides and also at each axial End is provided with a retaining ring ( 44 , 45 ), on the inside of which the associated sealing ring ( 37 or 38 ) abuts, one of which slides with at least one sealing lip on the spherical outer surface ( 46 ) of the outer joint body ( 4 ) other is supported on the spherical outer surface ( 47 ) of the cover pot ( 35 ) with at least one sealing lip.

4. constant velocity joint according to claim 3, characterized in that inside the cover ring ( 36 ) immediately before the device ring ( 37 ) a radially inwardly directed stop ring ( 48 ) is provided, which when bending the two wel len ( 2 , 3 ) then when the cover pot ( 35 ) strikes against it with its outer end face ( 49 ), the pivoting angle of the cover ring ( 36 ) is limited to half the maximum joint diffraction angle.

5. constant velocity joint according to claim 1, characterized in that both the cover pot ( 35 ) and the cover ring ( 36 ) consist of metal or suitable plastic material.

6. constant velocity joint according to claim 1, characterized in that the outer joint body ( 4 )

- With a coaxial centering hole ( 9 ) on a Zen trier approach ( 10 ) on the front side of the shaft ( 2 ) and trenches with a flange ( 6 ) on a correspondingly formed on the shaft ( 2 ) flange ( 7 ) and screws ( 8 ) is secured against twisting but releasably connected,
has a coaxial through bore ( 30 , 34 ) opening into its interior, the smallest inside diameter of which is so large that the locking nut ( 18 ) locking the inner joint body ( 11 ) can be removed or installed without hindrance,

and that in the through bore ( 30 ) there abutting on the outer surface of a collar ( 32 ) supporting ge by a retaining ring ( 33 ) in the installed position and with an outer ring groove sealing ring ( 29 ) sealing washer ( 28 ) is built, which seals the interior of the constant velocity joint ( 1 ) to the shaft ( 2 ).