AT267262B

AT267262B - Zwischen einer antreibenden und einer angetriebenen Welle angeordnetes Universalgelenk

Info

Publication number: AT267262B
Application number: AT121766A
Authority: AT
Original assignee: Glaenzer Spicer Sa
Priority date: 1965-03-10
Filing date: 1966-02-10
Publication date: 1968-12-27
Also published as: DE1300373B; BE676098A; CH435874A; FR1436009A; NL6601280A; SE311580B; GB1105855A; US3357207A

Description

Zwischen einer antreibenden und einer angetriebenen Welle angeordnetes Universalgelenk
Die Erfindung bezieht sich auf ein zwischen einer antreibenden und einer angetriebenen Welle angeordnetes Universalgelenk mit gleitenden oder axial festgelegten Kugeln. Es ist bekannt, ein derartiges Gelenk mit einem fest an einer der Übertragungswellen angebrachten Kern auszubilden, welcher aussen eine Mehrzahl von Kugelrinnen aufweist, die geradlinig parallel zur Achse der Welle angeordnet und möglichst genau mit Kreisbogenquerschnitt ausgebildet sind. Ferner ist es bekannt, eine solche Konstruktion mit einem fest mit der angetriebenen Welle verbundenen zylindrischen Gehäuse auszubilden, welches innen dieselbe Anzahl von geradlinigen Kugelrinnen hat, deren Querschnitt demjenigen der Kugelrinnen des Kerns gleich ist.

Zwischen den Kugelrinnen des Kerns und des Gehäuses laufen bzw. gleiten die Kugeln, von welchen mindestens eine pro Kugelrinne vorgesehen ist.

Die Bedingungen für den störungsfreien Betrieb und die Zentrierung eines solchen Universalgelenkes bestehen darin, dass die Ebene, in welcher die Mittelpunkte der Kugeln liegen, mit Normalebenen auf die Achsen des Kerns und des Gehäuses jeweils den gleichen Winkel einschliessen muss. Um dies sicherzustellen, sind verschiedene Bauweisen vorgeschlagen worden, die jedoch alle gewisse Mängel aufweisen. Bei einer bekannten Konstruktion sind die Kugeln in einem Kugelkäfig angeordnet, welcher aus zwei halbkugelförmigen Halbschalen besteht, wobei die Kugeln in Öffnungen dieser Halbschalen angeordnet sind. Der Käfig wird hiebei durch einen komplizierten Verriegelungsmechanismus vom Kern festgehalten.

Nach einer andern bekannten Konstruktion wird die Halterung des Käfigs in der Halbierungsebene durch die Kugeln selbst sichergestellt. Dabei tritt jedoch der Nachteil auf, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt nur ein Teil der Kugeln das Drehmoment überträgt und dabei das Bestreben hat, den Käfig aus der Halbierungsebene herauszudrücken, während der andere Teil der Kugeln vom Käfig in der Halbierungsebene zurückgehalten wird und ein Reaktionsmoment ausübt, welches das Bestreben hat, das durch den erstgenannten Teil der Kugeln übertragene Drehmoment zu vergrössern, wodurch eine überlastung der Kugeln entstehen kann.

Nach andern Vorschlägen kreuzen sich durch entsprechende Ausbildung die Kugellagerringe, wobei die Kugeln gleichzeitig die Aufgabe übernehmen, das Drehmoment zu übertragen und als Mittel für die Führung der Käfige zu dienen. Es herrscht jeweils eine dieser beiden Funktionen vor, u. zw. ist dieses Vorherrschen umso mehr ausgeprägt, je grösser der Winkel der beiden miteinander zu kuppelnden Wellen ist.

Bei allen bekannten Konstruktionen wird, wenn während des Betriebes treibende und getriebene Welle einen Winkel miteinander einschliessen, der Käfig in der Halbierungsebene der beiden Wellenachsen durch die Kugeln selbst gehalten, was zu einer grossen zyklischen Veränderung der Last führt, der die einzelnen Kugeln jeweils ausgesetzt sind. Dies hat zur Folge, dass die effektive maximale Last, der jede Kugel ausgesetzt ist, etwa das Dreifache derjenigen Last beträgt, die man erhält, wenn die Gesamtbelastung durch die Anzahl der Kugeln dividiert wird.

Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, die beschriebenen Nachteile der bekannten
Konstruktionen zu vermeiden. Die Erfindung geht hiebei aus von der eingangs geschilderten bekannten
Konstruktion und besteht im wesentlichen darin, dass die Kugeln in den Kugelrinnen durch zwei voneinander baulich getrennte, gewölbte Rundscheiben gehalten sind, deren konkave Seite den Kugeln zugewendet ist und von denen jede einerseits die Kugeln, anderseite eine konvexe Seitenfläche des Kern berührt, wobei jede dieser Rundscheiben zwei sphärisch ausgebildete Oberflächenpartien aufweist, von denen eine am zylindrischen Innenmantel des Gehäuses oder an einer dazu koaxialen Oberfläche anliegt, wogegen die andere seitlich dazu angeordnet ist und wobei die Rundscheiben durch eine, vorzugsweise elastische,

Halterung in Berührung mit den Kugeln und den konvexen Seitenflächen des
Kerns gehalten werden. Auf diese Weise wird gesichert, dass, wie gross auch immer der zwischen den beiden Achsen der angetriebenen bzw. treibenden Welle eingeschlossene Winkel ist, die Rundscheiben stets in einer Ebene liegen, welche ihrerseits in der Winkelhalbierenden liegt. Die Rundscheiben halten ihrerseits die Kugeln in einer Halbierungsebene fest. Hiedurch wird gewährleistet, dass die Kugeln nur zur übertragung des Drehmomentes zwischen der angetriebenen und der getriebenen Welle dienen und daher konstant und gleichmässig belastet werden, wodurch sich eine Verlängerung der Lebensdauer und der Leistungsfähigkeit des Universalgelenkes im Vergleich zu bekannten Konstruktionen ergibt. Die Zahl der verwendeten Kugeln kann hiebei beliebig gewählt werden.

Die Rundscheiben sind zweckmässig
Rotationskörper und können durch Tiefziehen oder Pressen aus gewöhnlichen Blechen hergestellt werden, was einen wesentlichen Vorteil gegenüber den bekannten Konstruktionen aufweist, bei welchen die Käfige infolge ihrer komplizierten Form bei ihrer Herstellung sehr genau bearbeitet werden mussten.

Da die Rinnen, in welchen die Kugeln laufen bzw. gleiten, geradlinig verlaufen und parallel zur Achse des Kerns bzw. des zylindrischen Gehäuses angeordnet sind, können diese Rinnen schnell und einfach in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Dies stellt einen Vorteil gegenüber einer weiteren bekannten Konstruktion dar, bei welcher die Kugelrinnen bogenförmig in einem hohlkugelförmigen Gehäuse verlaufen. Die Austeilung der Kugeln kann gleichmässig vorgenommen werden, und die erfindungsgemässe Konstruktion ermöglicht es, Kugeln mit einem verhältnismässig grossen Durchmesser zu verwenden.

Dadurch, dass bei der erfmdungsgemässen Konstruktion zwischen dem Kern und dem Gehäuse kein Kugelkäfig verwendet wird, ergibt sich eine Vergrösserung des Umhüllungswinkels zwischen Kugellagerrinnen und Kugeln. Dementsprechend wird die Kapazität des Universalgelenkes vergrössert.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung weisen die konvexen Seitenflächen des Kerns einen Krümmungsradius auf, der gleich ist demjenigen der konkaven Seite der Rundscheiben. Dadurch wird einerseits die Herstellung erleichtert, anderseits eine sattere Anlage der Rundscheiben am Kern gesichert.

Die elastische Halterung kann im Rahmen der Erfindung von einem elastischen Ring gebildet sein, der über eine weitere Rundscheibe auf die ihm zugeordnete Rundscheibe einwirkt. Es könen aber auch erfindungsgemäss die beiden Rundscheiben durch sie verbindende elastische Zugorgane in Anlage an den Kern und an die Kugeln gedrückt sein.

In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Universalgelenkes im Axialschnitt, während Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 darstellt. Fig. 3 zeigt das Gelenk nach Fig. 1 in einer andern Betriebslage. Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, ebenfalls im Längsschnitt, während Fig. 5 eine Ausführungsvariante für die Halterung der Rundscheiben darstellt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen im Schnitt zwei weitere Ausführungsvarianten für die Halterung der Kugelscheiben, während Fig. 8 eine weitere Ausführungsform des Universalgelenkes im Axialschnitt darstellt.
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verlaufen geradlinig und parallel zur Achse des Kerns --3-- bzw. des Gehäuses-4-. Der bei bekannten Konstruktionen übliche Käfig für die Kugeln--6--fehlt und ist durch zwei Rundscheiben --5-- ersetzt, die voneinander baulich getrennt und gewölbt ausgebildet sind. Jede der Rundscheiben --5-- ist mit ihrer konkaven Seite den Kugeln --6- bzw. dem Kern --3-- zugewendet, wobei die Seitenfläche-7-des Kerns-3-einen Krümmungsradius aufweist, der möglichst genau demjenigen der konkaven Fläche jeder Rundscheibe--5--entspricht.

Jede Rundscheibe--5--weist zwei sphärische Oberflächenpartien --8 bzw. 10--auf, von denen die Oberflächenpartie --8-- zentriert in der Bohrung--9-des Gehäuses-4-

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Claims

<Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 Seitenflächen (7) des Kerns (3) einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich ist demjenigen der konkaven Seite der Rundscheiben (5). EMI4.2 (11) der äusseren sphärischen Oberflächenpartie (8) und derjenige (12) der seitlichen, weiter innen gelegenen sphärischen Oberflächenpartie (10) jeder Rundscheibe (5) symmetrisch in bezug auf die Ebene liegen, die durch die Mittelpunkte der Kugeln (6) verläuft. EMI4.3 weitere Rundscheibe (18) zwischen der von einem elastischen Ring (13) gebildeten Halterung und der ihr zugeordneten Rundscheibe (5) angeordnet ist (Fig. 4). EMI4.4 axialen Festlegung des Kerns die Bohrung (9) des Gehäuses (4) eine sphärische Nut (17) aufweist, an der die äussere sphärische Oberflächenpartie (8) an einer der gewölbten Rundscheiben (5) anliegt.