CH436869A - Einrichtung zur Verbindung zweier axialen und/oder winkligen und/oder parallelen Verschiebungen ausgesetzter Wellen mittels einer Kardanwelle - Google Patents

Description

      Einrichtung    zur Verbindung zweier axialen und/oder     winkligen    und/oder parallelen Verschiebungen  ausgesetzter Wellen     mittels    einer Kardanwelle    Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbin  dung zweier axialen und/oder winkligen und/oder paral  lelen Verschiebungen ausgesetzter Wellen mittels einer  Kardanwelle.  



  Es sind bereits zahlreiche Kupplungsanordnungen  zwischen zwei Wellen und zwischengeschalteter Kardan  welle bekannt. Bei den meisten bekannten Verbindun  gen dieser     Art    ist zum Ausgleich axialer Verschiebun  gen der beiden Wellen die Gelenkwelle als Teleskop  welle ausgebildet, die ihre Länge also verändern kann,  indem der eine in den anderen Teil eingeschoben oder  aus diesem ausgezogen wird. Hierzu sind zur     überwin-          dung    der Reibung axiale Kräfte erforderlich, die bei  Übertragung des Nenndrehmomentes der Kupplung  relativ gross sein können. Diese Kräfte bedeuten einen  Energieverlust und erhöhen den Verschleiss.

   Vor allem  an den sich ineinander schiebenden Teilen tritt ein     Ver-          schleiss    auf, den man mittels Schmierung klein zu halten  versuchen muss. Auch die Kreuzgelenke, mit denen die  Kardanwelle an die beiden zu kuppelnden Wellen     ange-          lenkt    ist, benötigen eine laufende Schmierung und über  wachung, so dass solche bekannte Kupplungsanordnun  gen einer laufenden Wartung     bedürfen.     



  Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungs  anordnung mit einer Kardanwelle zu schaffen, die kei  nerlei Wartung benötigt und eine grosse axiale     Ver-          schiebbarkeit    der beiden zu kuppelnden Wellen bei ge  ringen axialen Widerstandskräften bei     Drehmoment-Be-          lastung    sowie eine winklige und parallele     Verschiebbar-          keit    der beiden zu kuppelnden Wellen ohne grosse in  nere Widerstandskräfte zulässt. Die Anordnung soll nur  eine geringe oder sehr kleine Umfangselastizität aufwei  sen.  



  Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäss  darin, dass zur Verbindung jedes der beiden Enden der  Kardanwelle mit je einem Ende der beiden anderen  Wellen je eine zentrierende     Gelenkhebelkupplung    mit  jeweils mindestens drei Gelenkhebeln dient, die über  Gelenke an der einen bzw. der anderen Welle und der       Kardan-Welle    angreifen.    Die bei dieser Kupplungsanordnung zur Verwen  dung kommenden     Gelenkhebelkupplungen    sind an sich  bereits bekannt. Sie lassen eine grosse axiale Beweglich  keit mit nur äusserst geringen     Rückstellkräften    zu und  besitzen eine ausgezeichnete zentrische Führung,  wodurch Unwuchten der Kardanwelle vermieden wer  den können.

   Bei den geringen axialen     Rückstellkräften,     die diese     Gelenkhebelkupplungen        aufweisen,    kann es  störend sein, dass die Kardanwelle nur wenig axial ge  führt ist. Bei einer axialen Verschiebung der einen Welle  werden die     Gelenkhebel    der     Gelenkhebelkupplung    aus  gelenkt. Soll die Kupplung ein Drehmoment übertragen,  tritt dann eine Seitenkraft auf, die bestrebt ist,     die    Kar  danwelle axial zu verschieben. Diese     Seitenkraft        muss     von der am anderen Ende der Kardanwelle angeordne  ten Kupplung aufgenommen werden.  



  Bei der zentrischen     Gelenkhebelkupplung    ist nur die  innere Widerstandskraft gegen eine     Axialverschiebung     abhängig von der Länge der Gelenkhebel, von der An  zahl der Gelenkhebel und der     kardanischen    Elastizität  der Gelenke .dieser Gelenkhebel. Je länger die Gelenk  hebel sind, je geringer die Anzahl der Gelenkhebel und  damit auch die der Gelenke und je grösser die     kardani-          sche        Elastizität    der Gelenke ist, um so geringer sind die  inneren Widerstandskräfte der     Gelenkhebelkupplung    bei  einer axialen Verschiebung.  



  Gemäss einer Weiterbildung der     Erfindung    ist daher  vorgesehen, dass die Anzahl der Gelenkhebel der beiden       Gelenkhebelkupplungen    verschieden gross ist, dass die  Länge der Gelenkhebel der einen     Gelenkhebelkupplung     grösser ist als die der anderen, und dass     die    Gelenke der  einen     Gelenkhebelkupplung,    und zwar der mit der     grös-          seren    Anzahl von Gelenkhebeln, eine harte     kardanische     Elastizität aufweisen, während die Gelenke der Gelenk  hebelkupplung mit der kleineren Anzahl von Gelenkhe  beln eine weiche     kardanische    Elastizität aufweisen.  



  Bei einer solchen Anordnung     ergibt    sich eine gute  axiale Führung .der Kardanwelle durch die axiale härtere       Gelenkhebelkupplung    und gleichzeitig eine gute axiale  Beweglichkeit ohne grosse     Rückstellkräfte    der fest gela-           gerten    Wellen zueinander durch die am anderen Ende  der Kardanwelle angeordnete axiale weichere     Gelenkhe-          belkupplung.     



  Die Erfindung soll nunmehr     anhand    einiger Ausfüh  rungsbeispiele näher     erläutert    werden. In den     Fig.    1 und  2 ist eine     Verbindungseinrichtung    gemäss der Erfindung  schematisch dargestellt.     Fig.    3 zeigt ebenfalls schema  tisch die Kardanwelle mit den beiden Kupplungen ohne  die antreibende und abtreibende Welle. Die     Fig.    4 und 5  zeigen eine Einrichtung, beider die eine (antreibende)  Welle als Hohlwelle ausgebildet ist. Bei den in den       Fig.    6 und 7 dargestellten     Ausführungsbeispielen    ist so  wohl die eine (antreibende) Welle als auch die Kardan  welle als Hohlwelle ausgebildet.

   Die     Fig.    8 bis 10 zeigen  Ausführungsbeispiele von     kardanisch    weichen und die       Fig.ll    bis 13 von     kardanisch    harten Gelenken.       Schliesslich    zeigen die     Fig.    14 und 15 ein Anwendungs  beispiel der in     Fig.    6 und 7 dargestellten Kupplungen bei  einem     Achsantrieb    eines elektrischen Triebfahrzeuges.  



  In sämtlichen     Fig.        ist        jeweils    mit 1 die Kardanwelle,  mit 2 die antreibende und mit 3 die abtreibende Welle  bezeichnet. Antreibende und abtreibende Welle können  aber auch vertauscht sein. Die Wellen 2 und 3 sind in  Lagern 20 bzw. 30 gelagert. Weiter ist mit 21 die Kupp  lung zwischen Welle 2 und Kardanwelle 1 und     mit    31  die Kupplung zwischen Welle 3 und Kardanwelle 1 be  zeichnet. Jede Gelenkkupplung weist     an    dem mit den  Wellen 1 und 2 verbundenen Kupplungsteil Gelenke 22  bzw. 32 und an den mit der     Kardanwelle    1 verbunde  nem Teil Gelenke 24 und 34 auf. Diese Gelenke 22 und  24 bzw. 32 und 34 sind jeweils durch Gelenkhebel 23  bzw. 33 miteinander verbunden.  



  Die Kupplung 21 weist im Ausführungsbeispiel drei  Gelenkhebel und die Kupplung 31 fünf Gelenkhebel  auf. Die Anzahl kann bei der ersten ebenso gut grösser  und bei der Zweiten     ebenso    gut grösser oder auch klei  ner sein. Die Gelenke der beiden     Gelenkhebelkupplun-          gen    sind verschieden ausgeführt und zwar so, dass die  Kupplung 21 mit der geringeren Anzahl von Gelenkhe  beln eine weiche     kardanische    Elastizität und die der an  deren eine harte     kardanische        Elastizität    aufweisen.  



  In den     Fig.    8 bis 10 sind     Ausführungsbeispiele    für  die Gelenke 22 bzw. 24 mit     kardanisch    weicher Elastizi  tät dargestellt. Die     kardanisch    weiche     Elastizität    wird  bei dem Gelenk nach     Fig.    8 durch eine     Gummizwi-          schenlage    in Form eines konvexen kugelförmigen Rota  tionskörpers zwischen den beiden entsprechend geform  ten Gelenkteilen und bei dem in     Fig.    9 dargestellten Ge  lenk durch     Gummizwischenlagen    in Form eines Rota  tionskörpers mit zwei gegeneinander geneigten nach  aussen abfallenden Flächen,

   die zwischen zwei entspre  chenden Gelenkkörpern angeordnet sind und bei dem  Gelenk nach     Fig.    10 durch eine zylindrische starke       Gummizwischenlage    zwischen zwei entsprechenden Ge  lenkkörpern erreicht.  



  Die Gelenke 32 bzw. 34 mit     harter        kardanischer     Elastizität zeigen die     Fig.    11 bis 13. In     Fig.    11 ist ein  Gelenk mit     Gummizwischenlagen    in Form eines konka  ven Rotationskörpers zwischen den Gelenkkörpern dar  gestellt.     Fig.    12 zeigt ein Gelenk mit einer     Gummizwi-          schenlage    in Form eines Rotationskörpers mit nach in  nen gegeneinander geneigten Flächen und die     Fig.    13  ein Gelenk mit einer zylindrischen dünnen     Gummizwi-          schenlage    zwischen den beiden Gelenkteilen.

   Anstelle  von     Gummizwischenlagen    können ebenso gut andere       Materialien,    die gummielastische Eigenschaften aufwei  sen, zur Verwendung     kommen.       Weitere     Auführungsbeispiele    der     Einrichtung        ge-          mäss    der     Erfindung    zeigen     die        Fig.    4 und 5.     Hier    ist aus  Gründen der Platzersparnis die antreibende Welle 1     als     Hohlwelle ausgebildet. Auf der Welle 1 kann z.

   B. ein  Zahnrad eines     Stirnradgetriebes    aufgesetzt sein, das von  einem mit einem Antriebsmotor gekuppelten     Ritzel    an  getrieben wird. In     Fig.    5 ist die gleiche Kupplungsanord  nung dargestellt, jedoch mit gegenüber der Welle 3  parallel verschobener Welle 2.  



  Bei den Ausführungsbeispielen nach     Fig.    6 und 7 ist  sowohl die antreibende Welle 2 als auch die Kardan  welle 1 als Hohlwelle ausgebildet. Diese Anordnung, wie  auch die nach     Fig.    4 und 5 kann für die Kupplung zwi  schen Grossrad und     Treibradachse    elektrischer Trieb  fahrzeuge angewandt werden. In der     Fig.    7 ist die Welle  3 gegenüber der Welle 2 parallel     ausgelenkt.     



  In den     Fig.    14 und 15 ist die Anwendung einer Ver  bindungseinrichtung gemäss der Erfindung für die  Kupplung zwischen dem Grossrad des Getriebes und  den Treibrädern eines elektrischen Triebfahrzeuges dar  gestellt. In diesen     Fig.    ist mit 4 der     angefedert    im Dreh  gestell oder im Fahrzeugrahmen angeordnete Antriebs  motor bezeichnet, auf dessen Welle ein     Ritzel    5     aufge-          keilt    ist, .das mit dem Grossrad 6 kämmt. Das Grossrad  ist auf die Hohlwelle 2 aufgesetzt.

   Zur Kraftübertragung  von dem Grossrad 6 zu der als Hohlwelle ausgebildeten  Kardanwelle 1 dient die Gelenkkupplung 21, deren Ge  lenkhebel einerseits an dem Grossrad angeordneten Ge  lenken und andererseits an der Hohlwelle angeordneten  Gelenken angreifen. Der Kraftübertragung von der  Hohlwelle zum Treibrad dient     die    Kupplung 31, deren  Gelenkhebel einerseits an den mit der Hohlwelle und  andererseits mit an dem einen Treibrad 7 verbundenen  Gelenken angreifen. Aus Gründen der Raumersparnis  und um eine leichtere Montage zu ermöglichen, ist die       Gelenkhebelkupplung    31 aussen am Treibrad 7 ange  ordnet. Zu diesem Zwecke weist das Treibrad 7 Öffnun  gen auf, durch die mit der Hohlwelle verbundene, die  Gelenke 34 aufnehmende Träger     hindurchtreten.     



  Ein weiteres Anwendungsgebiet der Einrichtung     ge-          mäss    der Erfindung ist z. B. die Verbindung eines Die  selmotors mit einem Generator, wobei der Dieselmotor  zur Vermeidung der     Übertragung    seiner Schwingungen  im Rahmen eines Fahrzeuges federnd und der Generator  nicht federnd gelagert ist.  



  Die Verbindungseinrichtung gemäss der Erfindung  wird auch vorteilhaft bei stationären Anlagen ange  wandt, bei denen die eine Welle starken axialen, winkli  gen und parallelen Verlagerungen gegenüber der zweiten  Welle ausgesetzt ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Einrichtung zur Verbindung zweier axialen und/oder winkligen und/oder parallelen Verschiebungen ausge setzter Wellen mittels einer Kardanwelle, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Verbindung jedes der- beiden Enden der Kardanwelle (1) mit je einem Ende der bei den anderen Wellen je eine zentrierende Gelenkhebel kupplung (21 bzw. 31) mit jeweils mindestens drei Ge lenkhebeln dient, die über Gelenke an der einen bzw. anderen Welle und der Kardanwelle angreifen. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gelenkhebel an ihren Enden Kugelgelenke aufweisen. 2. Einrichtung nach Patentanspruch I oder Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Gelenkhebel der beiden Gelenkhebelkupplungen ver schieden gross ist. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Länge der Gelenkhebel der einen Gelenkhebelkupplung grösser ist als die der anderen. 4. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Gelenke der einen Gelenkhebel kupplung eine andere kardanische Elastizität aufweisen als die der anderen. 5. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass .die Gelenke der Gelenkhebelkupp- lung mit der grösseren Anzahl von Gelenkhebeln eine harte kardanische Elastizität aufweisen. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die antreibende Welle (2) und die Kardanwelle (1) als Hohlwelle ausgebildet sind, in denen die abtreibende Welle (3) in nicht ausgelenktem Zustand konzentrisch angeordnet ist. 7. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die antreibende Welle (2) als fest ge lagerte Hohlwelle ausgebildet ist, in der die Kardanwelle (1) in nicht ausgelenktem Zustand konzentrisch ange ordnet ist. PATENTANSPRUCH II Verwendung der Verbindungseinrichtung nach Patentanspruch I zum Kuppeln des Grossrades mit dem Treibradsatz eines elektrischen Triebfahrzeuges.