DE1019131B - Wellengelenk - Google Patents

Description

• Wellengelenk Die Erfindung richtet sich auf ein Wellengelenk mit die Drehbewegung gleichförmig übertragenden, an beiden Gelenkhälften angeordneten, konvex gewölbten Zahnkränzen, die miteinander durch schwenk- und vierdrehbare Verbindungsmittel im Eingriff stehen.
• Es sind Wellengelenke in Form von Zahnradgelenken bekannt, die zur Kupplung zweier unter veränderbarem Winkel zusammenarbeitender Wellen dienen, wobei die Gelenkhälften nach Art von Kegelzahnrädern als Kugelzahnräder ausgebildet sind. Die die beiden Zahnräder tragenden Wellen laufen in Kreuzlagern, die außenseitig durch drehbare und vierschwenkbare Bügel miteinander verbunden sind. Dieses Wellengelenk ist außerordentlich sperrig, läßt sich infolge seines Raumbedarfs nicht überall einbauen und ist für hohe Drehzahlen nicht geeignet. Es sind auch gelenkige Kupplungen nach Art von Klauenkupplungen mit ineinander eingreifenden Zahnrädern bekannt, deren Wellen in Büchsen gelagert sind, welche in der Weise drehbar miteinander verbunden sind, daß ihre Drehachse tangential zum Teilkreis der beiden Zahnräder liegt. Zu diesem Zweck sind die Büchsen mit Augen versehen, durch welche ein Schraubenbolzen geführt ist. Bei dieser gelenkigen Kupplung wirken sich wie bei dem vorerwähnten Zahnradgelenk die außen angeordneten Gelenkstellen ungünstig auf die Größe der umlaufenden Masse aus.
• Es ist versucht worden, die Kupplungsmittel der beiden Wellengelenkhälften nach innen zu verlegen. Man hat hierfür axial angeordnete abgefederte Gelenkbolzen verwendet, die in der Achse der Gelenkhälften scharnierartig verbunden sind. Dieses Gelenk steht je nach dem Beugungswinkel unter veränderlicher Federspannung, die mit der Zunahme des Beugungswinkels wächst, so daß das Gelenk bestrebt ist, die gestreckte Stellung einzunehmen. Es ergeben sich ungünstige Abwälzverhältnisse, da die Zahnkränze sich nicht auf den Teilkreisen abwälzen. Die unter Federdruck stehenden Gelenkbolzen ergeben außerordentlich ungünstige Reibungen, die das Gelenk schwergängig machen. Infolge des vorhandenen Hebelarmes zwischen Zahneingriff und Gelenkpunkt neigen die Scharnierbolzen zum Klemmen. Für höhere Drehzahlen ist das Gelenk deshalb ebenfalls ungeeignet.
• Der neuzeitliche Maschinenbau benötigt Drehzahlen, die ein Mehrfaches von denjenigen betragen, die mit den bisherigen Wellengelenken erreichbar waren. Außerdem treten häufig Forderungen auf, Wellen mit Gelenken zu versehen, die einen größeren Beugungswinkel als 45° zulassen, und zwar unter der Voraussetzung, daß die getriebene Welle eine gleichförmige Drehbewegung erhält.
• Durch die Erfindung wird ein Wellengelenk geschaffen, das diesen Anforderungen entspricht und Beugungswinkel von 90° und mehr zuläßt, wobei die Drehbewegung über an beiden Gelenkhälften angeordneten, konvex gewölbten Zahnkränzen, die miteinander durch schwenk- und vierdrehbare Verbindungsmittel im Eingriff stehen, gleichförmig übertragen wird, wobei erfindungsgemäß als Verbindungsmittel ein U-förmig ausgebildeter Bügel dient, dessen Steg starr oder federnd ist und der vermittels Gelenkbolzen in Lagern schwenkbar angelenkt ist, die in innerhalb der Gelenkhälften angeordneten Wälzlagern vierdrehbar gelagert sind, wobei das Abrollen der Zahnkränze in Teilkreisen erfolgt, deren Mittelpunkte auf den Achsen der Gelenkbolzen des Bügels liegen. Das Wellengelenk gemäß der Erfindung ist infolge der geringen Reibung, der günstigen Eingriffsverhältnisse der Zahnkränze und der geringen umlaufenden Maße für hohe Drehzahlen geeignet. Das Wellengelenk genügt allen Anforderungen bei allen vorkommenden Drehzahlen und läßt auch eine Änderung des Beugungswinkels während der Kraftübertragung auch bei höchsten Drehzahlen zu. Da das Wellengelenk aus nur wenigen robusten Teilen besteht, ist es billig und von großer Lebensdauer.
• Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Gelenkbolzen des U-förmig ausgebildeten Bügels innerhalb der Gelenkhälften in zur Aufnahme des Bügels vorgesehenen Einschnitten der Lager angeordnet sind, die mit bolzenartigen Verlängerungen in den Wälzlagern befestigt sind. Hierzu sind die Zähne der Zahnkränze bei starr ausgebildetem, gegenüber den Schenkeln einen größeren Querschnitt aufweisendem Steg des Bügels radial gerichtet. Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß die Zahnkränze bei federnd ausgebildetem Steg des Bügels, der in jeder Winkelstellung die Gelenkhälften gegeneinanderdrückt, aus ringförmigen, konzentrisch zueinander angeordneten Zähnen bestehen, deren Flanken Reibflächen aufweisen. Zwischen beiden Gelenkhälften ist Kraftschluß, aber gleichzeitig infolge der Verzahnungen beim Abwinkeln auch Formschluß. Man wird bestrebt sein, den Reibungskoeffizienten der Reibflächen den Erfordernissen anzupassen. Falls nur geringe Kräfte übertragen werden, genügt es, Stahl auf Stahl laufen zu lassen. In anderen Fällen wird es vorteilhaft sein, daß Reibbeläge an den Flanken der Zähne angeordnet sind oder diese aus einem Reibkörper bestehen. Zweckmäßig weist der Steg des U-förmigen Bügels einen gegenüber den Schenkeln verringerten Querschnitt auf, um ihn auf diese Weise federnd auszubilden. Das Gelenk wird unter einer Vorspannung in einer hierzu ausgebildeten Vorrichtung montiert. Zweckmäßig weisen die beiden Gelenkhälften zum Einführen der Gelenkbolzen deren Durchmesser entsprechende Querbohrungen auf, die durch in Aussparungen liegende Federringe abgedeckt sind.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Wellengelenk, bei dem die konvexen Zahnkränze radial gerichtete Zähne aufweisen, Fig. 2 ein Wellengelenk, bei dem die konvexen Zahnkränze ringförmige, konzentrisch zueinander angeordnete Zähne aufweisen.
• Das in der Fig. 1 dargestellte Wellengelenk besteht aus zwei hohlen Gelenkhälften 1, 2 mit stirnseitig angeordneten konvexen Zahnkränzen 3, 4 mit radial gerichteten Zähnen 3', 4', die miteinander im Eingriff stehen. Im Innern der Gelenkhälften sind Lager 5, 6 auf den Bolzen 7, 8 mittels Kugellager 9, 10 axial unverschieblich gelagert. Die Lager 5, 6 sind durch den U-förmig ausgebildeten starren Bügel 11, durch die Bolzen 12, 13 gelenkig miteinander verbunden, wobei die Bolzen in gleichen Abständen von den Längsachsen der Gelenkhälften angeordnet sind. Auf diese Weise werden Hebelarme an den Lagern 5, 6 gebildet. Es ist vorteilhaft, diese Hebelarme möglichst groß zu wählen. Der Steg des U-förmigen Bügels 11 weist einen gegenüber den Schenkeln größeren Querschnitt auf, damit der Bügel zur Aufrechterhaltung des richtigen Zahneingriffs starr ist. Beide Lager 5, 6 haben Einschnitte 14, 15 zur Aufnahme des Bügels 11. Innerhalb der Zahnkränze befinden sich Öffnungen 16, 17 für den Durchtritt des Bügels 11. Für den Zusammenbau der Gelenkhälften sind Bohrungen 18, 19 vorgesehen, die für den Ein- und Ausbau der Bolzen 12; 13 bestimmt und durch ein ringförmiges Federband 20 bzw. 21 abgedeckt sind.
• Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß die konvexen Zahnkränze mit ringförmigen, konzentrisch zueinander angeordneten Zähnen 3", 4" versehen sind, deren Flanken Reibflächen bilden, und daß der Bügel 11' federnd ausgebildet ist. Der Zusammenbau der Gelenkhälften erfolgt so, daß der Bügel 11' unter einer Vorspannung stehend eingebaut wird. Der Steg des U-förmigen Bügels 11' weist einen gegenüber den Schenkeln verringerten Querschnitt auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 4" aus einem geeigneten Reibkörper 22 herausgearbeitet, der beispielsweise aus Gummi bestehen und auf einer hierfür vorgesehenen Kegelmantelfläche 23 der Gelenkhälfte 2, beispielsweise durch Aufvulkanisieren, befestigt sein kann.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Wellengelenk mit die Drehbewegung gleichförmig übertragenden, an beiden Gelenkhälften angeordneten, konvex gewölbten Zahnkränzen, die miteinander durch schwenk- und vierdrehbare Verbindungsmittel im Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel ein U-förmig ausgebildeter Bügel (11) dient, dessen Steg starr oder federnd ist und der vermittels Gelenkbolzen (12, 13) in Lagern (5, 6) schwenkbar angelenkt ist, die in innerhalb der Gelenkhälften (1, 2) angeordneten Wälzlagern (9, 10) vierdrehbar gelagert sind, wobei das Abrollen der Zahnkränze (3, 4) in Teilkreisen erfolgt, deren Mittelpunkte auf den Achsen der Gelenkbolzen (12, 13) des Bügels (11) liegen.
2. 2. Wellengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkbolzen (12, 13) des U-förtnig ausgebildeten Bügels (11) innerhalb der Gelenkhälften (1, 2) in zur Aufnahme des Bügels (11) vorgesehenen Einschnitten (14, 15) der Lager (5, 6) angeordnet sind, die mit bolzenartigen Verlängerungen (7, 8) in den Wälzlagern (9, 10) befestigt sind.
3. 3. Wellengelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei starr ausgebildetem, gegenüber den Schenkeln einen größeren Querschnitt aufweisendem Steg des Bügels (11) die Zähne (3', 4') der Zahnkränze (3, 4) radial gerichtet sind.
4. 4. Wellengelenk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei federnd ausgebildetem Steg des Bügels (11), der in jeder Winkelstellung die Gelenkhälften (1, 2) gegeneinanderdrück.t, die Zahnkränze (3, 4) aus ringförmig, konzentrisch zueinander angeordneten Zähnen (3", 4") bestehen, deren Flanken Reibflächen aufweisen.
5. 5. Wellengelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbeläge an den Flanken der Zähne (3", 4") angeordnet sind oder diese aus einem Reibkörper bestehen.
6. 6. Wellengelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg des U-förmigen Bügels (11') einen gegenüber den Schenkeln verringerten Querschnitt aufweist.
7. 7. Wellengelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gelenkhälften (1, 2) zum Einführen der Gelenkbolzen (12, 13) deren Durchmesser entsprechende Querbohrungen (18, 19) aufweisen, die durch in Aussparungen liegende Federringe (20, 21) abgedeckt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 912 096.