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Homokinetisches Gabelgelenk für grosse Ablenkungswinkel
Die Erfindung bezieht sich auf ein homokinetisches Gabelgelenk für grosse Ablenkungswinkel, mit Wellenköpfen, in denen mehrere, beispielsweise zwei, vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnete, halbkreisringförmige Gabeln gleitbar und um den Zentralpunkt des Gelenkes in den jeweiligen Gabelebenen schwenkbar gelagert sind, wobei die Enden der einzelnen Gabeln derart miteinander, z. B. über Gabelbolzen, gelenkig verbunden sind, dass zwei vorzugsweise senkrecht zueinander stehende Gabelpaare entstehen, und wobei die Gabelbolzen mit nach innen weisenden Führungsteilen, z. B. Zapfen, versehen sind, die im Eingriff mit einem gemeinsamen Zentrierstück stehen und von diesem geführt werden.
Gabelgelenke dieser Art sind deshalb vorteilhaft, weil die während einer Wellenumdrehung auftretenden Wirkungsgradschwankungen auch bei bei verhältnismässig grossen Ablenkungswinkeln wesentlich geringer sind als bei Gelenken mit bloss einem Gabelpaar, wobei ein Anfahren auch bei gegenseitig senkrechter Stellung der Wellenköpfe möglich ist. Bei bisher bekannten Ausführungen der eingangs genannten Art bilden aber die Wellenköpfe jeweils lediglich eine offene Lagerschale für die Gabeln, so dass, um das Gelenk zusammenzuhalten, noch eine äussere Umkapselung erforderlich ist. Die Gabelteile werden dabei zwar durch einen Bügel zusammengehalten, doch bewirkt dieser in keiner Weise ein Halten der Gabeln durch die Wellenköpfe, oder gar ein Zusammenhalten sämtlicher Gelenkteile.
Durch die solcherart notwendige Umkapselung wird jedoch die Abbeugungsfähigkeit des Gelenkes sehr beschränkt. Treten in Richtung der durch das Gabelbelenk verbundenen Wellen Zugkräfte auf, dann müssen diese von den Teilen der äusseren Umkapselung bzw. von der Gewindeverbindung zwischen diesen Teilen und einem äusseren Gewindering aufgenommen werden. Durch die verhältnismässig grossen Gleitflächen zwischen den kugeligen Wellenköpfen und den Umkapselungsteilen, ferner zwischen den Wellenköpfen und den Gabeln, und ausserdem noch zwischen den Gabeln und den Kugelabschnitten eines bei diesen Ausführungen vorgesehenen zentralen Führungszylinders entstehen über beträchtliche Reibungsverluste.
Erfindungsgemäss :' werden die genannten Nachteile dadurch vermieden, dass die Wellenköpfe die ein- zelnen Gabeln, insbesondere quer zu ihrer Schwenkrichtung, über-oder vorzugsweise umgreifen und dort als Lager für das Zentrierstück ausgebildet sind. Dadurch werden die Gabeln quer zu ihrer Schwenkrich tung vollkommen von den Wellenköpfen gehalten, wodurch sich die bei den bekannten Ausführungen erforderliche Umkapselung erübrigt und deshalb auch besonders grosse, selbst über 900 hinausgehende Ab lenkungswinkel ermöglicht sind. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes kann jeweils eine halbkreisringförmige Gabel des einen Gabelpaares derart gestaltet sein, dass ihr Aussenradius höchstens dem Innenradius der zu ihr vorzugsweise senkrecht angeordneten Gabel des zweiten Gabelpaares - oder umgekehrt-entspricht.
Dadurch können die vorzugsweise senkrecht zueinander angeordneten Gabeln aneinander vorbeigleiten, was die Abbeugungsfähigkeit des Gelenkes ebenfalls weitgehend erhöht. Die Wellenköpfe können sich dabei in Richtung des Zentralpunktes des Gelenkes verjüngen und im Schwenkbereich der Gabeln vorzugsweise eine ungefähr spitzkegelige Form besitzen. Eine solche Ausführung ist insbesondere dann am Platze, wenn eine über 900 hinausgehende Abbeugungsfähigkeit des Gelenkes er- reicht werden soll. Das Zentrierstück kann in an sich bekannter Weise senkrecht zu und in der Mitte von die Wellenkopfspitzen verbindenden und das Zentrierstück in die Winkelhalbierungsebene der abgebeug -
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ten Wellen führenden Teilen angeordnet sein.
Das Zentrierstück und seine Führungsteile können dabei verschieden gestaltet sein. Bei einer Ausfüh- rungsart der Erfindung ist das Zentrierstück als ringförmige Scheibe mit einer äusseren, in radialer Rich tung offenen Ringnut mit beispielsweise U-förmigem Querschnitt als Führungsnut für die Zapfen der Gabelenden ausgebildet. Die das Zentrierstück führenden Teile bestehen dann aus zwei Scheiben, die im Abstand voneinander senkrecht auf und in der Mitte von einem die Wellenkopfspitzen verbindenden Teil, z. B. einem Stift, angeordnet sind. Zwischen diesen Scheiben wird das Zentrierstück in einer zu dem Verbindungsteil senkrechten und durch die Mitte des Verbindungsteiles gehenden Ebene, d. h. in der Winkelhalbierungsebene der Wellenachsen, gleitbar geführt.
Nach einer andem Ausführungsart der Erfindung besteht das Zentrierstück aus zwei ringförmigen Scheiben, die, im Abstand voneinander angeordnet, am Umfangsrand auf beliebige Art, z. B. durch Umbördelungen, auf den zwischen den Bewegungsabschnitten der Gabelbolzen liegenden Umfangsabschnitten miteinander verbunden sind. Die das Zentrierstück führenden Teile bestehen dann aus einer Scheibe, die wieder in der Mitte von einem die Wellenkopfspitzen verbindenden Teil und senkrecht zu diesem angeordnet ist, oder die beispielsweise mit in der Mitte nach beiden Seiten axial abstehenden, in den jeweiligen Wellenkopf ragenden Zapfen versehen ist. Auf dieser Scheibe ist dann das aus zwei Scheiben bestehende Zentrierstück gleitbar angeordnet.
Bei den beiden Ausführungsarten-der Erfindung sind die in die Wellenkopfspitien ragenden Enden des Verbindungsteiles, z. B. eines Stiftes oder von Zapfen, jeweils in der Bohrung einer Kugel gelagert, die in einer Pfanne an der Spitze z. B. eines auf dem jeweiligen Wellenkopf sitzenden Gehäuses angeordnet ist, wobei die Pfanne derart ausgebildet ist, dass sie die Kugel haltend umfasst.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die halbringförmigen, in den Wellenköpfen gleitbar angeordneten Gabeln über Wälzkörper in den Wellenköpfen gelagert sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und Fig 2 eine Ansicht und einen Längsschnitt durch eine Ausführungsart des erfindungsgemässen Gabelgelenkes in nicht abgebeugtem Zustand, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch das in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Gabelgelenk unter einem Abbeugungswinkel von 750, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 3, Fig. 5 einen teilweisen Längsschnitt nach Linie B-B der Fig. 6 durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Gabelgelenkes, ebenfalls unter einem Abbeugungswinkel von 750, und Fig. 6 einen Schnitt nach Linie C-C der Fig. 5.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-4 weisen die Wellenköpfe 1, 2 Gehäuse 3,4 auf, mit denen sie auf beliebige Art zu einer Einheit verbunden, beispielsweise verschraubt sind. Die Wellenköpfe 1, 2 und die einen Teil derselben bildenden Gehäuse 3,4 sind dabei so gestaltet, dass sie in der aus den Fig. 1-4 ersichtlichen Weise je zwei senkrecht zueinander angeordnete, halbringförmige Gabeln 5, 6 und 7,8 aufnehmen können, die gleitbar 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.
Die Gabelbolzen 9 sind mit nach innen weisenden Führungszapfen 10 versehen, die in ein gemeinsames Zentrierstück greifen und von diesem stets in die Winkelhalbierungsebene geführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-4 ist dieses Zentrierstück als ringförmige Scheibe 11 mit einer zentralen Durchbrechung 12 und-einer äusseren, in radialer Richtung offenen Ringnut 13 mit U-förmigen Querschnitt als Führungsnut für die Zapfen 10 der Gabelbolzen 9 ausgebildet. Die Wellenköpfe 1, 2 bzw. die einen Teil derselben bildenden Gehäuse 3,4 umgreifen dabei die Gabeln 5,6 und 7,8 quer zu deren Schwenkrichtung und sind dort als Lager für das Zentrierstück ausgebildet.
Um nun das Zentrierstück 11 stets in die Winkelhalbierungsebene der beiden abgebeugten Wellen einzustellen, sind besondere Führungsteile angeordnet, die senkrecht auf und in der Mitte von einem die Wellenkopfspitzen verbindenden Element, z. B. einem Stift 14, sitzen. Bei dem in den Fig. 1-4 gezeigten Beispiel bestehen die das Zentrierstück führenden Teile aus zwei durchbohrten Scheiben 15,16, die beide am inneren Umfang ihrer zentralen Bohrung mit einer in axiale Richtung weisenden Ringschulter 17 bzw. 18 versehen sind. Der Durchmesser der Scheiben 15,16 ist dabei grösser als der Durchmesser der Durchbrechung 12 des Zentrierstückes, und die Höhe der Ringschultern 17,18 ist so bemessen, dass beim Zusammenbau, z.
B. beim Verschrauben, 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 Ringschulter 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.
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Der Verbindungsstift 14 ist mit seinen Enden jeweils in einer durchbohrten Kugel 19 bzw. 20 gelagert, die nach allen Seiten drehbar in einer Pfanne am Kopf des auf dem Wellenkopf sitzenden Gehäuses 3 bzw. 4 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.
Auch gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 umgreifen die Wellenköpfe 1, 2 mit ihren Gehäusen 3,4 die Gabeln 5,6 und 7,8 quer zu. deren Schwenkrichtung, wobei sie als Lager für das Zentrierstück ausgebildet sind. Die Zapfen 10 der Gabelbolzen 9 greifen jedoch hier in ein Zentrierstück, das aus zwei ringförmigen Scheiben 21,22 mit innerer Durchbrechung 23 besteht. Diese Scheiben 21,22 sind auf einzelnen Abschnitten 24 ihres äusseren Randes auf beliebige Art, hier z. B. über Ringschulterabschnitte, miteinander verbunden, u. zw. derart, dass auf den angrenzenden Abschnitten 25 eine äussere, in radialer Richtung offene Führungsnut mit U-förmigem Querschnitt für die Zapfen 10 der Gabelbolzen 9 entsteht.
Da die Zapfen der Gabelbolzen 9 während einer Wellenumdrehung in dieser Führungsnut etwas vor-und zurückwandern, sind die Verbindungsabschnitte 24 der Scheiben 21,22 dabei so angeordnet, dass sie ausserhalb der Bewegungsabschnitte der Gabelbolzen 9 liegen.
Der Führungsteil für das Zentrierstück ist bei dieser Ausführungsart als Scheibe 26 ausgebildet, deren Durchmesser grösser ist als der Durchmesser der inneren Durchbrechung 23 der ringförmigen Scheiben 21, 22.
Die Dicke der Scheibe 26 ist dabei dem Abstand, in dem die beiden ringförmigen Scheiben 21,22 miteinander verbunden sind, angepasst, so dass die Scheibe 26 zwischen den Scheiben 21,22 gleitend bewegt werden kann. In der Mitte ist die Scheibe 26 mit nach beiden Seiten axial abstehenden Zapfen 27, 28 versehen, die dem Verbindungsstift 14 des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1-4 entsprechen und mit ihren in die Wellenkopfspitzen ragenden Enden ebenfalls jeweils in einer Kugel 19 bzw. 20 gelagert sind.
Beim Zusammenbau dieser Ausführungsart des Gabelgelenkes werden die ringförmigen. Schei- ben 21,22 erst dann miteinander verbunden, wenn die Scheibe 26 zwischen sie eingelegt worden ist. Die inneren, die Durchbrechung 23 umgebenden Randabschnitte der miteinander verbundenen, ringförmigen Scheiben 21,22 umfassen dann die äusseren Randabschnitte der Scheibe 26. Das aus den Scheiben 21,22 bestehende Zentrierstück wird dadurch stets in der Ebene der Scheibe 26, die immer senkrecht zu der die Wellenkopfspitzen verbindenden Linie, d. h. immer in die Winkelhalbierungsebene der abgebeugten Wellen eingestellt wird, geführt. Es ist aber innerhalb dieser Ebene gemäss der Verschiebungsmöglichkeit der Scheibe 26 in der Durchbrechung 23 der Scheiben 21,22 verschiebbar.
Zweckmässigerweise kann man die Gabeln 5,6, 7,8 in den Wellenköpfen 1, 2 über Wälzkörper, also Kugeln, Rollen oder Nadeln, lagern, um einen Verschleiss der Gelenkteile weitgehend zu verhindern. Ausserdem können als Zentrierungsmittel auch beliebig anders konstruierte, geeignete Einrichtungen in das Gelenk eingebaut werden. In jedem Wellenkopf können mehr als zwei halbringförmige Gabeln gleitbar angeordnet sein, um durch eine günstige Überlagerung der Wirkungsgradverläufe der ein- zelnen Gabeln einen noch besseren Gesamtwirkungsgrad zu erhalten. Ferner kann den Gabeln, z. B. aus fertigungstechnischen Gründen, eine andere Gestalt als die dargestellte gegeben werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Homokinetisches Gabelgelenk für grosse Ablenkungswinkel, mit Wellenköpfen, in denen mehrere, beispielsweise zwei, vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnete, halbkreisringförmige Gabeln gleitbar und um den Zentralpunkt des Gelenkes in den jeweiligen Gabelebenen schwenkbar gelagert sind, wobei die Enden der einzelnen Gabeln derart miteinander, z. B. über Gabelbolzen, gelenkig verbunden sind, dass zwei vorzugsweise senkrecht zueinander stehende Gabelpaare entstehen, und wobei die Gabelbolzen mit nach innen weisenden Führungsteilen, z. B.
Zapfen, versehen sind, die im Eingriff mit einem gemeinsamen Zentrierstück stehen und von diesem geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenköpfe (1, 2) die einzelnen Gabeln (5,6, 7,8), insbesondere quer zu ihrer Schwenkrichtung, über" oder vorzugsweise umgreifen und dort als Lager für das Zentrierstück (11) ausgebildet sind.