Mehrteilige, im Betrieb in ihrer Länge veränderbare Gelenkwelle Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf eine mehrteilige, im Betrieb in ihrer Länge veränderbare Gelenkwelle, die insbe sondere zur Cbertragung der Antriebsleistung von einem Traktor auf eine angehängte Ar- beitsmasehine Verwendung findet.
Die be kannten Gelenkwellen befriedigen im prak tischen Betrieb nicht, weil sie bei höheren Drehzahlen infolge zu grossen 'Spiels zwischen den teleskopartig gegeneinander verschieb baren Wellenteilen schädliche Schwingungen hervorrufen, wodurch die Lebensdauer sehr kurz wird. Auch verzehren sie unnötig viel Kraft infolge eines schlechten mechanischen Wirkungsgrades. Letzteres hängt insbeson dere damit zusammen, dass der Widerstand gegen die Längsverschiebungen sehr gross ist.
Die, bekannten Bauarten mit Rutschkupplung arbeiten ungenau und verschleissen sehr schnell. Auch nehmen sie sehr viel Raum in Anspruch. Die Gelenkwelle nach der vorlie- ,-enden Erfindung soll diese Nachteile nicht aufweisen und trotzdem sehr preiswert. herzu stellen sein, ein Umstand, der bei landwirt schaftlichen Geräten und Maschinen sehr wichtig ist.. Auch soll sie weniger Unfallmög- lichkeiten bieten. und ein Minimum an Raum erfordern.
Ein falscher Zusammenbau der Welle, welcher bei bekannten Konstruktionen zn imgleiehförmigem Lauf und unter Um- ständen zu Unfällen führt, soll unmöglich sein.
Die Erfindung besteht darin, dass bei we nigstens zwei ineinandergesehobenen Wellen teilen der äussere, rohrförmig ausgebildete Wellenteil innen mit. zwei Längsnuten ver sehen ist, in welche am innern Wellenteil vor gesehene Erhebungen zur Drehmomentüber- tragung eingreifen.
Die beiliegende Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
F'ig.1 zeigt die mittlere Partie einer Ge lenkwelle zum Teil im Schnitt.
Fig. ? zeigt eine ganze Gelenkwelle, aus gerüstet. mit Rutschkupplung, ebenfalls zum Teil im Schnitt.
Fig.3 und 4- stellen Schnitte durch die Wellen nach den Fig. 1. und '2 dar.
Fig. <B>5</B> zeigt perspektivisch eine Welle mit vier ineinandergest.eckten Wellenteilen. Fig. 6 bis 10 sind Querschnitte durch diese Welle.
Fig. 11 zeigt eine mehrteilige Welle nach einem weiteren. Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 2 und 13 sind Querschnitte nach den in Fig. l.1 gezeichneten 'Schnittlinien A-B und C-D, und Fig. 1-1 ist ein Längsschnitt nach der Schnittlinie E--F in Fig. 1i.. Die Gelenkwelle nach Fig.1 hat einen aus einem z3lindrischen Rohr gefertigten Wellenteil 8, der innen zwei Längsnuten 20 mit.
rechtwinkligem Querschnitt aufweist und an dein einen Ende in eine zylindrische Boh rung eines Gelenkteils 5 eingesteckt und durch zwei Verbund'spannhülsen 16, 1'7 gegen Drehung und Längsverschiebung gesichert ist. Der in gleicher Weise mit dem Gelenkteil 4 durch zwei Spannhülsen 14, 15 verbundene innere @@ ellenteil 11 hat.
ebenfalls zylindrische Form und kann auch gemäss Fig. 3 aus stark wandigem Rohr bestehen. Die Gelenkteile -1 und 5 sind über Karda.ngelenkzwischenstück 3 mit weiteren Gelenkteilen \? verbunden, die an der Stelle 13 mit weiteren Wellenteilen 1 versplintet sind: Der innere Wellenteil 11 ist mit Längs nuten versehen, in welche Erhebungen bil dende Stäbe<B>12,</B> mit. vorzugsweise quadrati schem Querschnitt. eingelegt und mittels Stifte 7.8 befestigt sind.
Die Wellenteile 8 und 11 können eine geringe Toleranz in den Durch messern haben. Durch die Stäbe 12 erhalten sie eine Prismenführung mit kleinem Spiel, die einen guten mechanischen Wirkungsgrad und geringe Abnutzung sichert. Die Stäbe 12 der Prrismenführtuig können leicht ersetzt werden.
Bei der Ausführung nach Fig. '' und -1 ist der innere Wellenteil 11 ^an der Partie 6 mit Querbohrungen 10 versehen. Darin sitzen je zwei zylinderförmige Nocken 19, welche an einem Ende dachförmig ausgebildet und am andern Ende mit. einer zylindrischen Bohrung versehen sind. Die Nocken sind einander mit ihren Innenbohrungen zugekehrt und gegen eine vorgespannte Schraubenfeder 9 abge stützt, so @dass sie nach aussen gedrückt wer den und in die Längsnuten 20 des äussern Wellenteils 8 eingreifen.
Durch die Vorspan- nung der Federn 9 und die Zahl der einge setzten Nocken 19 kann das grösste übertrag bare Drehmoment. genau geregelt werden. Bei 'Überschreitung desselben werden die Nocken 19 nach innen gedrückt Lind gleiten bis zum nächsten Eingriff in der zylindrischen Boh rung des innern Wellenteils 11. So ergibt sieh eine gegen Versehm.utzung unempfindliche, gut zu schmierende geschlossene Form der Rutschkupplung, die ausserdem keinen ztt- sätzliehen Raum in der Längs- oder Querrich tung der Gelenkwelle beansprucht.
Diese Ge lenkwelle ist auch sehr billig in der Herstel lung bei grösster Widerstandsfähigkeit und Dauerfestigkeit der Bauteile.
Nach Fig. '5 hat die Welle vier ineinan- dergesteckte Wellenteile, welche aus profilier ten Rohren 2'1, ?\?, ?3 und 2-1 bestehen, die je zwei gegenüberliegende Wülste 25, ?:5', 26, 26!,'2,7, 27' und ?8, ? & ' besit en, welche aus der Wand durch Prägen, Walzen oder Ziehen herausgedrückt sind. Auf diese Weise entsteht unter jeder Wulst innen eine entsprechende Vertiefung, in welcher die Wulst des klei neren, hineingesteckten Rohres mit. dem er forderlichen Gleitsitz geführt ist.
Da die Wandstärke der Rohre bei dieser Formgebung in allen Zonen des Umfanges gleichbleibt, ist eine sehr wirtschaftliche Konstruktion der Rohre möglich. Bei jeder Schwächung der Wand durch Einschnitte wäre eine so starke Wandung erforderlich, da.ss der geringere Querschnitt an der Einschnittstelle noch ge nügend stark bleibt, um alle Biegungs- und Drehbeanspruchungen aufnehmen zu können. Die Wülste dienen im wesentlichen zur Über tragung des Drehmomentes zwischen den Wel lenteilen.
Die Figuren lassen klar erkennen, dass die oben beschriebene Profilierung eine sehr gute Führung der rohrförmigen Wellen teile mit geringem Spiel ermöglicht, was für die Abnützung und die Sicherung gegen Ver- kleinmungen sehr wesentlich ist.
Nach den Fig. 9 und 1ss ist auf den Rohren 2'2 und 23 ein -Gelenkteil 29 mit rohrförmi- gem Ansatz 30, befestigt. Das Rohr 22 ist nach Fig. 9 durch eine in eine Querbolirun- getriebene Spannhülse 31 gegen Axialver- schiebung gesichert. Nach Fig. 10 ist der rühr förmige Ansatz 30 oben verstärkt, mit einer Bohrung quer zur Wellenachse versehen und in der Verstärkung geschlitzt.
Durch die Spannschraube 3-)- ist der rohrförmige An satz 30 auf dem Rohr 23 festgespannt. Die Querbohrung ist dabei so angebracht, dass die Wulst 27 auf dem Rohr 23 mit ange schnitten ist und die Spannschraube 32 zu gleich eine wirksame Sicherung gegen axiale Verschiebung liefert. Diese Ausbildung des Anschlusses des Rohres 2!3 an den Gelenkteil 29 ist leicht lösbar und bei einfachster Her stellung äusserst dauerhaft, weil gegen Dreh-, Biege- und Axialkräfte eine feste, form- und kraftschlüssige Verbindung gewährleistet ist.
Der rohrförmige Ansatz 30 des Gelenkteils 29 ist innen, mit den Wülsten 226, 26' (Fig.9) und 27, 27' (Fig 10) entsprechenden Ver tiefungen versehen.
Nach den Fig.11 bis 14 ist. der innere Wellenteil 41 in dem rohrförmigen Aussen wellenteil 42= verschieb- und drehbar gelagert. In den Querbohrungen 43 des Innenwellen teils 41 sind verschiebbar die Mit.nehmer- noeken 44 gelagert, welche mit Längsrillen 45 des Aussenwellenteils 42 zusammenwirken, wenn keine übermässige Verdrehung zwischen den Wellenteilen -11 und 42 stattfindet. Innen stützen sich die Mitnehmernocken 4,1 mit ihren Schrägflächen 46 gegen das Druck stück 47 ab, welches ein Sägeprofil hat mit Schrägflächen im gleichen Winkel, wie an den Nocken 44.
Durch die Vorspannung der Feder 48 wird das Druckstück 47 in Richtung der Wellenachse verschoben. Hierdurch werden die hIitnehrnernocken 44 gegen den, äussern Wellenteil 42 gedrückt. Überschreitet das zu übertragende Drehmoment eine von der Vor spannung der Feder 48 abhängige Grenze, so werden die Nocken 44 aus den Längs rillen 45 des äussern W el'lenteils 42 gedrückt., -leiten in ihren Bohrsingen nach innen und verschieben das Druckstück 47 gegen die Feder 48, bis nach einer Drehung von 180 wieder die Rillen 415 erreicht. sind.
Eine Hülse 49 mit Innengewinde wird durch Drehung einer Spannschraube 5,0, deren Kopf einen Innenseehskant hat, verschoben und verän dert so die Vorspa.nnung der Feder 48 bzw. das f-rösste übertragbare Drehmoment. Der aussen runde Kopf der 'Spannschraube 50 stützt. sieh gegen einen Ring. 51 ab, der mit Xussenspannung in einer ringförmigen Nut des innern Wellenteils 41 liegt.
Die Feder 48 hat etwa rechtwinklig abgebogene Enden, mit denen sie in Vertiefungen der Hülse 4'9 und des Druckstückes 47 eingreift und dabei die Hülse 49 gegen Verdrehung sichert. Mit Hilfe eines Schlüssels mit entsprechendem Aussensechskant kann durch Verdrehung der Spannschraube 50 die Vorspannung der Feder 48 und damit der Anpressdruck der Nocken 44 bzw. das grösste übertragbare Drehmoment eingestellt werden.
Multipart articulated shaft variable in length during operation The present invention relates to a multipart articulated shaft which is variable in length during operation and which is used in particular to transmit the drive power from a tractor to an attached working machine.
The known cardan shafts are not satisfactory in prac tical operation because they cause harmful vibrations at higher speeds due to too large 'game between the telescopically displaceable shaft parts, making the service life very short. They also consume an unnecessarily large amount of energy as a result of poor mechanical efficiency. The latter is particularly related to the fact that the resistance to the longitudinal displacement is very great.
The known types with slip clutches work imprecisely and wear out very quickly. They also take up a lot of space. The cardan shaft according to the present invention should not have these disadvantages and nevertheless be very inexpensive. be able to be produced, a fact that is very important for agricultural equipment and machines. It should also offer less chance of accidents. and require a minimum of space.
It should be impossible to assemble the shaft incorrectly, which in known constructions that run smoothly and under certain circumstances leads to accidents.
The invention consists in that when at least two shafts are nested, the outer, tubular shaft part shares with the inside. two longitudinal grooves are provided, in which protrusions for torque transmission engage on the inner shaft part.
The accompanying drawing shows some exemplary embodiments of the invention.
Fig. 1 shows the middle part of a universal joint shaft partly in section.
Fig.? shows a whole cardan shaft, equipped. with slip clutch, also partly in section.
Fig. 3 and 4- represent sections through the shafts according to Figs. 1 and 2.
Fig. 5 shows a perspective view of a shaft with four shaft parts plugged into one another. Figures 6 to 10 are cross sections through this shaft.
Fig. 11 shows a multi-part shaft according to another. Embodiment.
1, 2 and 13 are cross-sections according to the section lines AB and CD drawn in Fig. 1.1, and Fig. 1-1 is a longitudinal section according to the section line E - F in Fig. 1i .. The cardan shaft according to FIG. 1 has a shaft part 8 made from a cylindrical tube which has two longitudinal grooves 20 on the inside.
Has rectangular cross-section and is inserted at one end into a cylindrical borehole of a joint part 5 and secured against rotation and longitudinal displacement by two composite clamping sleeves 16, 1'7. The inner part 11, which is connected in the same way with the joint part 4 by two clamping sleeves 14, 15, has.
likewise cylindrical in shape and, according to FIG. 3, can also consist of thick-walled tube. The joint parts -1 and 5 are connected to other joint parts via cardan joint intermediate piece 3. connected, which are splinted at the point 13 with further shaft parts 1: The inner shaft part 11 is provided with longitudinal grooves, in which elevations bil Ding rods <B> 12 </B> with. preferably square cross-section. inserted and fastened by means of pins 7.8.
The shaft parts 8 and 11 can have a small tolerance in the diameter. The rods 12 give you a prismatic guide with little play, which ensures good mechanical efficiency and low wear. The rods 12 of the prism guides can easily be replaced.
In the embodiment according to FIGS. '' And -1, the inner shaft part 11 ^ is provided with transverse bores 10 at part 6. There are two cylindrical cams 19 each, which are roof-shaped at one end and with the other end. a cylindrical bore are provided. The cams face each other with their inner bores and are supported against a preloaded helical spring 9 so that they are pushed outwards and engage in the longitudinal grooves 20 of the outer shaft part 8.
The pretensioning of the springs 9 and the number of cams 19 used enable the greatest transferable torque. be regulated precisely. When this is exceeded, the cams 19 are pressed inwards and slide until the next engagement in the cylindrical bore of the inner shaft part 11. This results in a closed form of the slip clutch that is insensitive to accidental use and that is easy to lubricate. Setzliehen space claimed in the longitudinal or transverse direction of the propeller shaft.
This Ge propeller shaft is also very cheap to manufacture with the greatest resistance and durability of the components.
According to FIG. 5, the shaft has four nested shaft parts which consist of profiled tubes 2'1,? \ ?,? 3 and 2-1, each of which has two opposing beads 25,?: 5 ', 26, 26 !, '2,7, 27' and? 8,? & 'that are pressed out of the wall by embossing, rolling or pulling. In this way, a corresponding recess is created under each bead inside, in which the bead of the small neren, inserted tube with. which he required sliding seat is performed.
Since the wall thickness of the tubes remains the same in all zones of the circumference with this shape, a very economical construction of the tubes is possible. Whenever the wall is weakened by incisions, such a thick wall would be necessary that the smaller cross-section at the incision point still remains strong enough to be able to absorb all bending and torsional loads. The beads are essentially used to transmit the torque between the Wel lenteile.
The figures clearly show that the profiling described above allows the tubular shaft parts to be guided very well with little play, which is very important for wear and tear and for securing against downsizing.
According to FIGS. 9 and 1ss, a joint part 29 with a tubular extension 30 is attached to the tubes 2'2 and 23. According to FIG. 9, the tube 22 is secured against axial displacement by a clamping sleeve 31 driven in a transverse direction. According to Fig. 10, the stirring-shaped approach 30 is reinforced at the top, provided with a bore transversely to the shaft axis and slotted in the reinforcement.
By the clamping screw 3 -) - the tubular to set 30 is clamped on the tube 23. The transverse bore is attached so that the bead 27 is cut on the tube 23 and the clamping screw 32 at the same time provides an effective safeguard against axial displacement. This formation of the connection of the tube 2! 3 to the joint part 29 is easily detachable and extremely durable with the simplest manufacture, because a firm, form-fitting and force-fitting connection is guaranteed against rotational, bending and axial forces.
The tubular extension 30 of the joint part 29 is provided with the beads 226, 26 '(Figure 9) and 27, 27' (Figure 10) corresponding depressions on the inside.
According to FIGS. 11 to 14 is. the inner shaft part 41 in the tubular outer shaft part 42 = slidably and rotatably mounted. In the transverse bores 43 of the inner shaft part 41, the driver lugs 44 are slidably mounted, which cooperate with longitudinal grooves 45 of the outer shaft part 42 when there is no excessive rotation between the shaft parts 11 and 42. Inside, the driver cams 4.1 are supported with their inclined surfaces 46 against the pressure piece 47, which has a saw profile with inclined surfaces at the same angle as on the cams 44.
The bias of the spring 48 shifts the pressure piece 47 in the direction of the shaft axis. As a result, the secondary cams 44 are pressed against the outer shaft part 42. If the torque to be transmitted exceeds a limit dependent on the tension on the spring 48, the cams 44 are pressed out of the longitudinal grooves 45 of the outer shaft part 42., -Leit in their drill rings inward and move the pressure piece 47 against the Spring 48, until it reaches grooves 415 again after turning 180. are.
A sleeve 49 with an internal thread is displaced by turning a clamping screw 5.0, the head of which has a hexagon socket, and thus changes the pre-tensioning of the spring 48 or the maximum transmissible torque. The outside round head of the 'clamping screw 50 supports. look at a ring. 51, which lies in an annular groove of the inner shaft part 41 with external tension.
The spring 48 has ends bent approximately at right angles, with which it engages in depressions in the sleeve 4'9 and the pressure piece 47 and thereby secures the sleeve 49 against rotation. With the aid of a wrench with a corresponding external hexagon, the preload of the spring 48 and thus the contact pressure of the cams 44 or the greatest transferable torque can be set by turning the clamping screw 50.