DE19611273C1 - Articulated homokinetic drive ball-joint - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk nach dem Ober begriff des Anspruches 1.The invention relates to a constant velocity joint according to the upper Concept of claim 1.
Die homokinetischen Gelenke oder Gleichlaufgelenke werden für die kontinuierliche Übertragung von Drehmomenten eingesetzt. Sie übertragen die Drehbewegung einer antreibenden Welle auf eine angetriebene Welle ohne Veränderung der Drehzahl oder des Drehmomentes, unabhängig vom Wert des Beugungswinkels und der Geschwindigkeit mit der sich dieser Beugungswinkel ändert.The homokinetic joints or constant velocity joints are for the continuous transmission of torques used. They transmit the rotary motion of one driving shaft to a driven shaft without Change in speed or torque, regardless of the value of the diffraction angle and the The speed at which this diffraction angle changes.
Gleichlaufgelenke müssen in sich spielfrei sein, um beschleunigte oder verzögerte Drehbewegungen ohne Stöße über tragen zu können. Sie sollten wartungsarm arbeiten und je nach Bauart, kleine oder große Drehmomente, bei höheren oder niedrigeren Temperaturen, zerstörungsfrei und formschlüssig übertragen.Constant velocity joints must be free of play in order to accelerated or decelerated rotary movements without jolts to be able to wear. You should work low maintenance and ever by type, small or large torques, at higher or lower temperatures, non-destructive and positive transfer.
Es ist bekannt, zur Erfüllung des Erfordernisses, eine Dreh bewegung homokinetisch und formschlüssig bis zu einem Beugungswinkel von 90° zu übertragen, Gleichlaufgelenke mit Radienzahnrädern einzusetzen, die über ein Innengelenk federnd gelagert zusammengehalten werden; gemäß DE 40 30 737 C2, wobei das Innengelenk durch ein Ösengelenk verwirklicht wird. Dabei handelt es sich um zwei federnd gelagerte Zugbolzen, die an der der Gelenkmitte zugewandten Seite jeweils eine Ringöse aufweisen, die in die Ringöse des anderen Zugbolzens in zwei Ebenen abwinkelbar eingreift.It is known to meet the requirement of a spin movement homokinetic and form-fitting up to one Diffraction angle of 90 ° to transfer, constant velocity joints with Radial gears use an internal joint are held together spring-loaded; according to DE 40 30 737 C2, the inner joint being realized by an eyelet joint becomes. These are two spring-loaded Draw bolts, each on the side facing the center of the joint have an eyelet that goes into the eyelet of the other Pull bolt engages in two planes that can be angled.
Allerdings kann bei der 90°-Beugung ein Radienzahnrad aus dem gegenüberliegenden Radienzahnrad herausgedrückt werden, wodurch sich die Gelenkhälften zueinander verlagern und somit starke Vibrationen entstehen.However, a radius gear can be used with 90 ° deflection the opposite radius gear are pushed out, whereby the joint halves are displaced relative to each other and thus strong vibrations arise.
Des weiteren verursacht das Ösengelenk bei einer Beugung einen unterschiedlichen Längenausgleich je Gelenkseite, wodurch die jeweiligen Druckfedern verschieden stark beaufschlagt werden und dadurch ein unruhiger Lauf der Radienzahnräder entsteht; begünstigt durch die grobe Verzahnung und die unmittelbar an den Radienzahnrädern angeordneten Drucklager.Furthermore, the eye joint causes flexion a different length compensation per joint side, whereby the respective compression springs have different strengths be acted upon and thereby a restless run of the Radius gears are created; favored by the rough Gearing and the directly on the radius gears arranged thrust bearing.
Aus der US 912 096 ist ein Gleichlaufgelenk bekannt, bei dem zwei Zahnkränze über abgefederte Zugbolzen zusammengehalten werden. Nachteilig bei diesem bekannten Gelenk ist, daß es wegen der nur eindimensionalen Abwinkelbarkeit der Zugbolzen und der Hemmung durch die stets vorhandene Reibung nicht ohne weiteres aus der gestreckten in eine abgebeugte Stellung zu bringen ist.From US 912 096 a constant velocity joint is known in which two sprockets held together by spring-loaded tie bolts will. The disadvantage of this known joint is that it due to the fact that the draw bolts can only be bent one-dimensionally and the inhibition due to the constant friction is not without further from the stretched to a bent position bring is.
Ähnliches gilt für das aus der DE-AS 10 19 131 bekannte Gelenk.The same applies to the joint known from DE-AS 10 19 131.
Aus der US 4721493 ist ein Gelenk bekannt, bei dem die Ge lenkhälften durch einen vorgespannten flexiblen Draht zusam mengehalten werden. Nachteilig hierbei ist, daß der Draht bei Drehung des gebeugten Gelenkes einer ständigen Biegebean spruchung unterliegt.From US 4721493 a joint is known in which the Ge steering halves together by a pre-tensioned flexible wire be kept. The disadvantage here is that the wire at Rotation of the flexed joint of a constant bending bean subject to stress.
Das in der US 2261901 dargestellte Gelenk wird über eine scharnierähnliche Halterung zusammengehalten, wodurch nur eine eindimensionale Abwinkelbarkeit zu erreichen ist.The joint shown in US 2261901 is a Hinge-like bracket held together, which only one-dimensional bendability can be achieved.
Ähnliches gilt für das aus der US 4789377 und der US 1196268 bekannte Gelenk, wo die Abwinkelbarkeit ebenfalls durch eine äußere Vorrichtung eingeschränkt wird.The same applies to that from US 4789377 and US 1196268 known joint, where the bendability is also due to a external device is restricted.
Aus der GB 578287 ist ein Gelenk bekannt, welches aufgrund der begrenzten Zahntiefe nur einen kleinen Beugungswinkel ermöglichen kann. Des weiteren ist die Abwinkelbarkeit ebenfalls durch eine scharnierähnliche Halterung eingeschränkt. A joint is known from GB 578287, which is due to the limited tooth depth only a small angle of diffraction can enable. Furthermore, the bendability also by a hinge-like bracket limited.
Aus der DE 44 10 377 A1 ist ein Gelenk bekannt, bei dem Radienzahnräder über ein kurvengesteuertes Innengelenk in gegenseitigem Eingriff gehalten werden und somit kein federnder Längenausgleich benötigt wird. Allerdings sind die Führungselemente sehr aufwendig herzustellen, benötigen kurze Wartungsintervalle und sind für kleine Beugungswinkel unvorteilhaft, da sie erst ab einem bestimmten Winkel einen Längenausgleich ermöglichenA joint is known from DE 44 10 377 A1, in which Radii gears via a cam-controlled inner joint in mutual interference and therefore no resilient length compensation is required. However the guide elements very expensive to produce short maintenance intervals and are for small diffraction angles disadvantageous because they only unite at a certain angle Allow length compensation
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufge lenk bereitzustellen, das eine Drehbewegung von einer antreibenden Welle auf eine nicht fluchtende angetriebene Welle oder bei veränderlichem Beugungswinkel bis max. 90° zwischen den Wellen, gleichförmig, formschlüssig und vibrationsarm überträgt.The invention has for its object a synchronization Provide steering that rotates from one driving shaft to a non-aligned driven Shaft or with variable diffraction angle up to max. 90 ° between the waves, uniform, positive and transmits with little vibration.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeich nungsteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the character solved part of claim 1 specified features.
Des weiteren soll eine Verlagerung der beiden Gelenkhälften infolge einer Überschreitung des Beugungswinkels verhindert und eine gleich starke Beaufschlagung der Druckfedern sichergestellt werden, um eine sichere Funktion zu ermöglichen.Furthermore, a relocation of the both joint halves as a result of exceeding the Diffraction angle prevented and an equally strong Actuation of the compression springs to be ensured enable safe function.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, eine gleichförmige Drehbewegung bis zu 90° pro Gelenk übertragen zu können, wobei der Beugungswinkel pro Gelenk verschieden sein kann. Der maximale Beugungswinkel wird durch einen internen Anschlag begrenzt, um eine Verlagerung der beiden Gelenkhälften zu verhindern. Dies bedeutet, daß bei zwei hintereinander angebrachten Gelenken, eine gleichförmige Drehbewegung mit einem Beugungswinkel von max. 180° erreicht werden kann, ohne auf eine Parallelität zwischen einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite zu achten.The advantages achieved with the invention are in particular that is, a uniform rotary motion up to To be able to transmit 90 ° per joint, the diffraction angle can be different for each joint. The maximum diffraction angle is limited by an internal stop to a To prevent displacement of the two joint halves. This means that if there are two joints in a row, a uniform rotation with a diffraction angle of Max. 180 ° can be achieved without parallelism between an input side and an output side respect, think highly of.
Des weiteren wird als Innengelenk ein Kugelgelenk eingesetzt, wodurch bei einem Längenausgleich eine gleiche Beaufschlagung der Druckfedern je Gelenkhälfte erfolgt und somit ein ruhiger Lauf der verwendeten Zahnräder ermöglicht. Furthermore, a ball joint is used as the inner joint, which means an equal load when the length is equalized the compression springs take place on each half of the joint and are therefore more calm Gears of the gears used.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention result from the characteristics of the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the following Drawings shown and described in more detail below. It shows
Fig. 1 den Vollschnitt eines 90°-Gleichlaufgelenkes, Fig. 1 shows the full section of a 90 ° -Gleichlaufgelenkes,
Fig. 2 den Halbschnitt des 90°-Gleichlaufgelenkes und Fig. 2 shows the half section of the 90 ° constant velocity joint and
Fig. 3 das 90°-Gleichlaufgelenk mit der maximalen Auslenkung. Fig. 3 shows the 90 ° constant velocity joint with the maximum deflection.
Das aus Fig. 1 ersichtliche 90°-Gleichlaufgelenk mit Stirnumfangsverzahnung ist im fertig montierten und je Gelenkhälfte mit einem angeschraubten Gehäuse 13 abgebildet. Die Gehäuseausführung kann je nach Anwendungsfall mit den üblichen Anschlüssen ausgebildet werden. Die Schraubverbindung zwischen Gehäuse 13 und Zahnrad 1 ist gegen Verdrehen gesichert, vorzugsweise mit Gewindestiften 14, die über den Gehäuseumfang im Abstand von 60° zueinander in die Zahnräder 1 eingeschraubt sind. Dadurch wird die zu übertragende Drehbewegung je Gelenkhälfte über sechs Gewindestifte 14 abgetragen und ist somit unabhängig von der Drehrichtung.The 90 ° constant velocity joint shown in FIG. 1 with front circumferential teeth is shown in the fully assembled and each joint half with a screwed-on housing 13 . Depending on the application, the housing version can be designed with the usual connections. The screw connection between the housing 13 and the gear 1 is secured against rotation, preferably with grub screws 14 which are screwed into the gear wheels 1 over the housing circumference at a distance of 60 ° from one another. As a result, the rotary movement to be transmitted per half of the joint is removed via six setscrews 14 and is therefore independent of the direction of rotation.
Das Zahnrad 1 nimmt koaxial das Gehäuse 13, die Feder 9 und die Hülsen- 2 bzw. Kugelbolzen 3 auf, ist mit einem verlängerten Bund auf die der Gelenkmitte abgewandten Seite ausgestattet und verfügt über eine Stirnumfangsverzahnung. Als Stirnumfangsverzahnung ist zu verstehen, daß die Verzahnung am Umfang des Zahnrades 1 wie bei einem Stirnrad beginnt und im weiteren Verlauf auf die der Gelenkmitte zugewandten Stirnseite fortgeführt wird, wobei sich die Zahnhöhe von außen nach innen verringert. Dies ist erforderlich, um infolge des nach innen kleiner werdenden Teilkreises und entsprechend kleiner werdendem Modul bei gleichbleibender Zähnezahl einen spiel freien Eingriff der beiden Zahnräder 1 zu erhalten.The gear 1 coaxially accommodates the housing 13 , the spring 9 and the sleeve 2 or ball pin 3 , is equipped with an extended collar on the side facing away from the center of the joint, and has frontal toothing. Frontal circumferential toothing is understood to mean that the toothing on the circumference of the gear 1 begins like a spur gear and continues in the further course to the end face facing the center of the joint, the tooth height decreasing from the outside inwards. This is necessary in order to obtain a play-free engagement of the two gears 1 due to the inwardly decreasing pitch circle and correspondingly smaller module with the same number of teeth.
Damit eine Verlagerung der beiden Zahnräder 1 zueinander verhindert wird, weist das 90°-Gleichlaufgelenk mit Stirnumfangsverzahnung ein Innengelenk auf, welches die gleiche Beaufschlagung der Federn 9 je Gelenkhälfte bewirkt. Dies resultiert daraus, daß als Innengelenk ein Kugelgelenk 4, 6 verwendet wird, dessen Mitte bei jedem Beugungswinkel mit dem Schnittpunkt der jeweiligen Symmetrieachsen der beiden Gelenkhälften deckungsgleich ist. Dadurch ist gewährleistet, daß der Längenausgleich je Gelenkhälfte genau gleich ist. Eine gleiche Beaufschlagung der Federn 9 je Gelenkhälfte wäre auch über ein Kreuzgelenk realisierbar, allerdings sind Kreuzgelenke bei kleinen Gelenkbaugrößen gegenüber den Kugelgelenken 4, 6 sehr aufwendig.In order to prevent the two gears 1 from shifting relative to one another, the 90 ° constant velocity joint with circumferential toothing on the front has an inner joint which effects the same action on the springs 9 per joint half. This results from the fact that a ball joint 4 , 6 is used as the inner joint, the center of which is congruent at each diffraction angle with the intersection of the respective axes of symmetry of the two joint halves. This ensures that the length compensation per joint half is exactly the same. Equal loading of the springs 9 per joint half would also be achievable via a universal joint, however universal joints are very complex in comparison to the ball joints 4 , 6 in the case of small joint sizes.
Das Kugelgelenk 4, 6 ist mit einer selbstnachstellenden Notschmierung ausgestattet, indem ein über eine separate Feder 8 beaufschlagter Druckbolzen 7 mit integriertem Fettstift an die Kugel 4 gedrückt wird. Aufgrund sehr kleiner Kugelgelenke 4, 6 ist es möglich sehr kleine Baugrößen des 90°-Gleichlaufgelenkes mit Stirnumfangsverzahnung herzustellen.The ball joint 4 , 6 is equipped with self-adjusting emergency lubrication by pressing a pressure pin 7, which is acted upon by a separate spring 8, with integrated grease pin against the ball 4 . Due to very small ball joints 4 , 6 , it is possible to manufacture very small sizes of the 90 ° constant velocity joint with circumferential teeth on the end face.
Der verlängerte Bund des Zahnrades 1 bewirkt eine größere Lagerfläche für die Hülsen- 2 und Kugelbolzen 3 und dient als Anschlag bei einem Beugungswinkel von 90°. Dadurch ist es möglich ein weiteres 90°-Gleichlaufgelenk mit Stirnumfangsverzahnung einzusetzen, um bspw. über das Doppelgelenk eine Richtungsänderung von 360° zu erreichen.The extended collar of the gear 1 causes a larger bearing surface for the sleeve 2 and ball pin 3 and serves as a stop at a diffraction angle of 90 °. This makes it possible to use a further 90 ° constant velocity joint with circumferential teeth on the forehead, for example to achieve a change in direction of 360 ° via the double joint.
Das Kugelgelenk 4, 6 besteht aus der Kugel 4 die über den Gewindestift 16 mit dem Kugelbolzen 3 und der Hülse 6 die mit dem Hülsenbolzen 2 verschraubt wird. Zusätzlich ist im Hülsenbolzen 2 auf die der Gelenkmitte zugewandten Seite eine koaxiale Ausnehmung angebracht, in der die Feder 8 den Druckbolzen 7 mit integrierter Fettfüllung aufgenommen wird und gegen die Kugel 4 drückt. Auf der gleichen Seite befindet sich ein Außengewinde zur Aufnahme der Hülse 6. An der anderen Seite des Hülsenbolzens 2 ist koaxial ein Innengewinde für die Aufnahme der Druckmutter 12 angebracht.The ball joint 4 , 6 consists of the ball 4 which is screwed to the ball pin 3 via the threaded pin 16 and the sleeve 6 which is screwed to the sleeve pin 2 . In addition, a coaxial recess is made in the sleeve pin 2 on the side facing the center of the joint, in which the spring 8 receives the pressure pin 7 with integrated grease filling and presses against the ball 4 . On the same side there is an external thread for receiving the sleeve 6 . On the other side of the sleeve bolt 2 , an internal thread for receiving the pressure nut 12 is coaxially attached.
Am Kugelbolzen 3 ist auf die der Gelenkmitte zugewandten Seite ein koaxiales Innengewinde ausgeführt, welches die Kugel 4 über den Gewindestift 16 aufnimmt. Der Gewindestift 16 kann vorzugsweise durch einen weiteren radial angeordneten Gewindestift gesichert werden, der auf den Gewindestift 16 drückt, da der Gewindestift 16 über die Kugel 4 kleinen Torsionsmomenten ausgesetzt ist. Auf der anderen Seite des Kugelbolzens 3 ist koaxial ein Innengewinde für die Aufnahme der Druckmutter 12 angebracht.A coaxial internal thread is embodied on the ball pin 3 on the side facing the center of the joint, which receives the ball 4 via the threaded pin 16 . The grub screw 16 can preferably be secured by a further radially arranged grub screw which presses on the grub screw 16 , since the grub screw 16 is exposed to 4 small torsional moments via the ball. On the other side of the ball pin 3 , an internal thread for receiving the pressure nut 12 is coaxially attached.
Die Hülsen- 2 und Kugelbolzen 3 werden bei einem Beugungswinkel von 0° (gestreckter Zustand) mit den Zahnrädern 1 synchron mitgedreht. Sobald sich der Beugungswinkel vergrößert (max. 90° pro Gelenk; in Fig. 3 dargestellt), bleibt das Kugelgelenk 4, 6 mit zugehörigen Hülsen- 2, Kugelbolzen 3 und Druckmuttern 12 stehen. Dabei drehen sich die Zahnräder 1 um die Hülsen- 2 und Kugelbolzen 3, bei der Übertragung einer Drehbewegung. Die Lagerung der Hülsen- 2 und Kugelbolzen 3 ist vorzugsweise zur Verringerung der Reibung gegenüber dem Zahnrad von außen über je einen Schmiernippel nachschmierbar auszuführen.The sleeve 2 and ball pin 3 are rotated synchronously with the gears 1 at a diffraction angle of 0 ° (extended state). As soon as the angle of diffraction increases (max. 90 ° per joint; shown in FIG. 3), the ball joint 4 , 6 with associated sleeve 2 , ball pin 3 and pressure nuts 12 remains. The gears 1 rotate around the sleeve 2 and ball pins 3 when a rotary movement is transmitted. The bearing of the sleeve 2 and ball pin 3 is preferably to be relubricated from the outside via a lubricating nipple to reduce the friction with respect to the gear.
Das Axialrillenkugellager 11 trennt die ruhenden Teile 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 12, 15 und 16 von den rotierenden Teilen 1, 9, 10, 13 und 14. Die Lage der Axialrillenkugellager 11 ist am jeweiligen Ende des Innengelenkes festgelegt, um einen ruhigeren Lauf des 90°-Gleichlaufgelenkes zu begünstigen, da die Feder 9 von außen wirkende Vibrationen abfangen kann. Bei Langsamläufern kann das Axialrillenkugellager 11 durch eine Gleitscheibe ersetzt werden.The axial deep groove ball bearing 11 separates the stationary parts 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 12 , 15 and 16 from the rotating parts 1 , 9 , 10 , 13 and 14 . The position of the axial deep groove ball bearing 11 is fixed at the respective end of the inner joint in order to promote a smoother running of the 90 ° constant velocity joint, since the spring 9 can absorb vibrations acting from the outside. In the case of slow speeds, the axial deep groove ball bearing 11 can be replaced by a sliding washer.
Die Druckmutter 12 nimmt das Axialrillenkugellager 11 und den Federring 10 über einen Bund auf. Dabei ist der Federring 12 so ausgebildet, daß er bei einem Beugungswinkel von 90° an den Bund des Zahnrades 1 drückt und dadurch ein Begrenzungsanschlag des 90°-Gleichlaufgelenkes realisiert wird. Zur jeweiligen Sicherung der Schraubverbindung der Druckmutter 12 ist vorzugsweise ein Gewindestift 15 mit dem Hülsen- 2 bzw. Kugelbolzen 3 abzubohren.The pressure nut 12 receives the axial groove ball bearing 11 and the spring ring 10 via a collar. The spring ring 12 is designed so that it presses against the collar of the gear 1 at a diffraction angle of 90 °, thereby realizing a limit stop of the 90 ° constant velocity joint. To secure the screw connection of the pressure nut 12 in each case, a threaded pin 15 is preferably drilled with the sleeve 2 or ball pin 3 .
Das Gleichlaufgelenk kann von einem mit Fett gefüllten Fal tenbalg umgeben sein. Damit erreicht man eine Dauer schmierung, einen Schutz vor Verschmutzung und ein Schutz ge gen Hineingreifen in die Verzahnung.The constant velocity joint can be from a case filled with fat be surrounded by bellows. With this you achieve a duration lubrication, protection against pollution and protection reaching into the gearing.
BezugszeichenlisteReference list
1 Zahnrad
2 Hülsenbolzen
3 Kugelbolzen
4 Kugel
5 Scheibe
6 Hülse
7 Druckbolzen
8 Feder
9 Feder
10 Federring
11 Axialrillenkugellager
12 Druckmutter
13 Gehäuse
14 Gewindestift
15 Gewindestift
16 Gewindestift 1 gear
2 sleeve bolts
3 ball studs
4 bullet
5 disc
6 sleeve
7 pressure bolts
8 spring
9 spring
10 spring washer
11 thrust ball bearings
12 pressure nut
13 housing
14 grub screw
15 grub screw
16 grub screw
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1996111273 Expired - Fee Related DE19611273C1 (en) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | Articulated homokinetic drive ball-joint |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
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