DE1148823B - Universalgelenk - Google Patents

Universalgelenk

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DE1148823B
DE1148823B DEV9014A DEV0009014A DE1148823B DE 1148823 B DE1148823 B DE 1148823B DE V9014 A DEV9014 A DE V9014A DE V0009014 A DEV0009014 A DE V0009014A DE 1148823 B DE1148823 B DE 1148823B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
axis
joint
bolt
universal joint
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Pending
Application number
DEV9014A
Other languages
English (en)
Inventor
Marcel Villard
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Individual
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Publication of DE1148823B publication Critical patent/DE1148823B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/30Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which the coupling is specially adapted to constant velocity-ratio
    • F16D3/34Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which the coupling is specially adapted to constant velocity-ratio parts being connected by ridges, pins, balls, or the like guided in grooves or between cogs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Description

  • Universalgelenk Die Erfindung betrifft ein Universalgelenk. Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekanntgeworden, bei denen sich jedoch als Folge vonAbnutzungserscheinungen ein unvermeidliches Spiel in Längsrichtung ergeben hat, das zu erhöhten Arbeitsgeräuschen führt, die Lebensdauer solcher Universalgelenke erheblich verkürzt und unangenehme Störungen hervorruft.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Universalgelenkes, das. dieses in der Längsrichtung des Gelenkes wirkende Spiel ständig selbsttätig ausgleicht.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist ein mit der ersten Längswelle starr verbundener Kopf vorgesehen, der eine konkave, kugelförmige, an der Stirnseite der erstenWelleliegendeoffeneAuflageflächeundzurersten Welle zu ein zylindrisches, gezahntes Segment mit in axialer Richtung auf dem Zylindermantel des Segmentes sich erstreckenden Zähnen aufweist, dessen Achse rechtwinklig zurAchse der ersten Welle liegt und durch die Kugelmitte der konkaven Auflagefläche geht, ferner durch einen Gabelkopf, der in seinem Inneren eine Zahnstangenverzahnung aufweist, die mit dem gezahnten Segment im Eingriff steht, ferner durch einen Querbolzen, auf dem die Gabelkopfenden gelagert sind und auf dem zwischen den Gabelkopfenden ein mit einer Kugeloberfläche versehener Rotationskörper koaxial angeordnet ist, auf der sich die konkave Auflagefläche des Kopfes abstützt, wobei der Rotationskörper relativ zur Gabel entlang der Achse des Querbolzens verschiebbar angeordnet ist, und schließlich durch eine Verbindung der zweiten Längswelle mit dem Querbolzen, derart, daß deren Achse ständig durch die Kugelmitte des Rotationskörpers geht.
  • Durch diese erfindungsgemäßen Vorkehrungen wird das in Längsrichtung des Gelenkes wirkende Spiel ständig selbsttätig ausgeglichen und so die erwähnten Nachteile der bekannten Universalgelenke vermieden.
  • Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
  • Fig. 1 zeigt schaubildlich ein erfindungsgemäßes einfaches Gelenk; Fig. 2 zeigt in Seitenansicht ein ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildetes Doppelgelenk; Fig. 3 zeigt in einer axial geschnittenen Teilansicht das Doppelgelenk der Fig. 2 nach Drehung seiner beiden Wellen um ihre Achsen um 90°; Fig. 4 und 5 zeigen eine abgeänderte Ausführung des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Gelenkes.
  • Die beiden Teile des Gelenkes sind durch ein starres Verbindungsglied miteinander gekuppelt, welches so ausgebildet ist, daß es sich gleichzeitig in bezug auf den ersten dieser Teile um eine bestimmte Drehachse drehen und in bezug auf diesen Teil parallel zu dieser Drehachse verstellen kann, während der zweite Teil des Gelenkes so ausgebildet ist, daß er sich gegenüber dem Verbindungsglied um eine zu der ersten Achse senkrechte Drehachse drehen kann, wobei ferner der zweite Teil des Gelenkes sowie das Verbindungsglied Oberflächen besitzen, welche ohne zu gleiten aufeinander rollen können.
  • Zur Erzielung dieser Rollbewegung ohne Gleiten und hierdurch zur Übertragung des Momentes werden diese beiden Flächen mit im Eingriff stehenden Verzahnungen versehen.
  • Gemäß einer ersten Lösung sind die beiden Teile des Gelenkes an ihrem gemeinsamen Verbindungsglied um zueinander senkrechte sich schneidende Achsen schwenkbar.
  • Bei einer ersten Ausführungsform wird ein einfaches Gelenk dadurch hergestellt, daß die beiden Teile des Gelenkes durch die Eingangswelle 1 bzw. die Ausgangswelle 2 Fig. 1 des Gelenkes gebildet werden.
  • Das Gelenk ist so ausgebildet, daß die Achse der Welle 1 beständig durch einen Punkt 0 der Welle 2 geht. Dies wird dadurch erreicht, daß eine sphärische konvexe Auflagefläche 3 an dem Ende der Welle 2 und eine sphärische konkave entsprechende Auflagefläche 4 an dem Ende der Welle 1 vorgesehen wird. Der Mittelpunkt der konkaven Auflagefläche 3 fällt mit dem Punkt 0 zusammen.
  • Die Wellen 1 und 2 werden mittels eines Verbindungsgliedes gekuppelt, welches die Form eines Gabelkopfes 5 hat und so ausgebildet ist, daß es sich in bezug auf die Welle 2 um eine durch den Punkt 0 gehende und zu der Achse der Welle 2 senkrechte Achse drehen und gleichzeitig gegenüber der Welle 2 parallel zu seiner Drehachse verstellen kann. Hierfür ist die Welle 2 mit einem Querbolzen 6 versehen, auf welchem mit dem Gabelkopf 5 starr verbundene Muffen 7 und 8 gleichzeitig gleitbar und drehbar sind, wobei die Muffen 7 und 8 auf dem Bolzen 6 beiderseits der Welle 2 liegen. Der Gabelkopf 5 ist mit einer länglichen Öffnung 51 versehen, durch welche die Welle 1 tritt. Die Längssymmetrieebene dieser Öffnung geht durch die Achse des Bolzens 6.
  • Der Gabelkopf 5 und die Welle 1 erhalten Oberflächen, welche ohne zu gleiten aufeinander rollen können. Hierfür erhält die immer dem Punkt 0 zugekehrte Seite des mittleren Steges des Gabelkopfes 5 über die Gesamtheit ihrer Flächen oder nur auf einem Teil derselben eine Zahnstangenverzahnung 9, während am Ende der Welle l ein Zylindersegment, dessen Zylinderachse durch den Punkt 0 geht und auf der Achse des Querbolzens 6 senkrecht steht, angebracht ist, das auf dem Zylinderumfang eine parallel zur Zylinderachse gerichtete Verzahnung 10 hat. Diese mit der Zahnstange 9 im Eingriff stehende Verzahnung 10 kann entweder einstückig mit der Welle 1 oder gesondert hergestellt und auf dem Ende der Welle aufgesetzt sein.
  • Das obige einfache Gelenk arbeitet folgendermaßen: Unter der Annahme, daß die Welle 1 die Eingangswelle und die Welle 2 die Ausgangswelle ist, wird das Antriebsmoment von der Welle 1 über die Verzahnungen 10 und 9 auf den Gabelkopf 5 und von diesem auf die Welle 2 über die Muffen? und 8 und den Querbolzen 6 übertragen.
  • Die Wellen 1 und 2 können, ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Stellung, um den Bolzen 6 zueinander verschwenkt werden.
  • Wenn die Wellen aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung um eine zu dem Bolzen 6 senkrechte Achse zueinander verschwenkt werden, rollt die Verzahnung 10 der Welle 1 infolge deren Schwenkung um den Punkt 0 in der Verzahnung 9 des Gabelkopfes 5 ab und verschiebt letzteren dabei auf dem Querbolzen 6.
  • Bei einer Verformung des Gelenkes durch eine gegenseitige Drehung der Wellen 1 und 2 um eine beliebige durch den Punkt 0 gehende Achse kombinieren sich die beiden obigen Bewegungen des Gelenkes. Das Gelenk der Fig. 1 kann somit allseitig frei abgewinkelt werden, wobei es jedoch das Drehmoment überträgt.
  • In den Fig. 1 und 2 ist ein dem Prinzip des vorstehend beschriebenen Gelenkes entsprechendes Doppelgelenk dargestellt.
  • Bei der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 schneiden die Achsen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 den Mittelpunkt 0 einer Kugel 13, wofür dieser Teil 13 zwei konvexe sphärische Auflage-Flächen 13 a und 13 b hat. Die Enden der Wellen 11 und 12 haben an ihren Stirnseiten konkave sphärische Auflageflächen 14 a und 14 b, die über die Auflageflächen 13 a und 13 b der Kugel 13 greifen.
  • Die Wellen 11 und 12 werden durch zwei Glieder gekuppelt, welche z. B. die Form von Gabelköpfen 15 a und 15 b haben und so ausgebildet sind, daß sie sich in bezug auf die Kugel 13 drehen und gleichzeitig parallel zu ihrer gemeinsamen Drehachse verstellen können.
  • Hierfür ist an einem der Gabelköpfe (z. B. dem Gabelkopf 15 b) ein Querbolzen 16 befestigt, und der zweite Gabelkopf (im vorliegenden Fall der Kopf 15 a) ist um diesen Bolzen schwenkbar, und zwar mit Hilfe von Rollen 21, wobei die Kugel 13 auf dem Bolzen 16 gleiten kann. Die Gabelköpfe 15 a und 15 b sind mit länglichen Öffnungen 15 a1 und 15 b1 versehen, durch welche die Wellen 11 und 12 hindurchgreifen. Die Längssymmetrieebenen der Öffnungen 15 a1 und 15b1 gehen durch die Achse des Bolzens 16: Die Wellen 11 und 12 können seitlich parallele Flächen aufweisen, welche sich mit leichter Reibung gegen die Flanken der Öffnungen 15 a1 und 15 b1 legen.
  • An den Enden der Wellen 11 und 12 sitzen dem Zylindersegment im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entsprechende Teile, deren Achsen durch den Punkt 0 gehen und senkrecht auf der Achse der Welle 16 stehen. Auf ihrem Zylindermantel sind Verzahnungen 20 a und 20 b angebracht, während die Gabelköpfe 15 a und 15 b Zahnstangenverzahnungen 19 a und 19 b tragen.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Verzahnungen 20 a und 20 b von Teilen 22 a bzw. 22 b getragen, welche in der Querrichtung auf das Ende der Wellen 11 und 12 aufgesetzt und mit Hilfe von Nieten 23 a und 23 b befestigt sind. Es ist jedoch klar, daß diese Verzahnungen auch unmittelbar in Erweiterungen am Ende der Wellen 11 und 12 eingeschnitten werden können.
  • Das obige Doppelgelenk arbeitet folgendermaßen: Unter der Annahme, da.ß die Welle 11 die Eingangswelle und die Welle 12 die Ausgangswelle des Gelenkes ist, wird das Moment von der Welle 11 auf den Gabelkopf 15 a durch die Verzahnungen 19 a und 20 a und gegebenenfalls durch die Wirkungen der Flansche der Welle 11 auf die Flanken der Öffnung 15 a1 übertragen, worauf es von dem Gabelkopf 15 a auf den Gabelkopf 15 b über den Bolzen 16 und schließlich von dem Gabelkopf 15 b auf die Welle 12 über die Verzahnungen 20 b und 19 b und gegebenenfalls durch die Wirkung der Flanken der Öffnung 15 b1 auf die seitlichen Flächen der Welle 12 übertragen wird.
  • Bei einer Abwinkelung des Gelenkes infolge einer Verschwenkung der Wellen 11 und 12 zueinander um die Achse des Bolzens 16 dreht sich jede der durch die Welle 11 und den Gabelkopf 15a bzw. durch die Welle 12 und den Gabelkopf 15 b gebildeten Anordnungen um die Achse des Bolzens 16, wobei die Lage des Teils 13 unverändert bleibt.
  • Bei einer Abwinkelung der Wellen 11 und 12 zueinander um eine zu der Ebene der Fig. 3 senkrechte Achse verstellen die Verzahnungen 20 a und 20 b die Verzahnungen 19 a bzw. 19 b, wobei sie die durch die Gabelköpfe 15 a, 15 b und den Bolzen 16 gebildete Anordnung mitnehmen, welche dann gegenüber dem Teil 13 gleitet.
  • Bei einer Verschwenkung der Wellen 11 und 12 zueinander um eine beliebige Achse kombinieren sich die obigen Verstellungen der Bestandteile. Man sieht somit, daß sich das Gelenk der Fig. 2 und 3 bei beliebigen Betriebszuständen frei abwinkeln läßt und dabei das Moment übertragen kann.
  • Das in Fig. 4 und 5 dargestellte Doppelgelenk arbeitet ebenso wie das zuvor beschriebene Doppelgelenk gemäß Fig. 2 und 3. Es unterscheidet sich von diesem jedoch dadurch, daß hierbei die Welle 11 und der die Verzahnung 20 a tragende Teil 22 a sowie die Welle 12 und der die Verzahnung 20 b tragende Teil 22 b aus einem Stück hergestellt sind. Die Fig. 4 zeigt eine schaubildliche Ansicht des Gelenkes in der Stellung, in der die Wellen 11 und 12 in gleicher Richtung liegen. Der Gabelkopf 15 a ist hierbei zu einem Viertel fortgeschritten, um den mit den Zähnen 20 a versehenen Kopf zu zeigen, der aus einem Stück mit der Welle 11 besteht. Fig. 5 ist eine schaubildliche Darstellung der einzelnen Teile des Gelenkes nach Fig. 4, welches durch Herausziehen des Bolzens 16 nach oben auseinandergenommen ist, wobei die Teile der rechten Hälfte des Gelenkes, nämlich der Rotationskörper 13, die Zahnwelle 11, 20 a und der gezahnte Gabelkopf 15 a getrennt dargestellt sind.
  • Die Erfindung gestattet, den Bolzen 16 (Fig. 3) so zu steuern, daß seine Achse beständig mit der Winkelhalbierenden des von den Achsen von zwei Wellen 11. und 12 gebildeten Winkels zusammenfällt. Man kann somit die Erfindung in Universalgelenken beliebiger Bauart benutzen, in welchen man einem Zwischenbolzen diese Stellung gegenüber der Eingangswelle oder der Ausgangswelle des Gelenkes geben will.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Universalgelenk, gekennzeichnet durch einen mit der ersten Längswelle (1, 11) starr verbundenen Kopf, der eine konkave, kugelförmige, an der Stirnseite der ersten Welle liegende offene Auflagefläche (4, 14a) und zur ersten Welle zu ein zylindrisches, gezahntes Segment (10 bzw. 20 a) mit in axialer Richtung auf dem Mantel des Segmentes sich erstreckenden Zähnen aufweist, dessen Zylinderachse rechtwinklig zur Achse der ersten Welle liegt und durch die Mitte (0) der konkaven Auflagefläche geht, ferner durch einen Gabelkopf (5 bzw. 15a), der in seinem Innern eine Zahnstangenverzahnung (9, 19a) aufweist, die mit dem gezahnten Segment im Eingriff steht, ferner durch einen Querbolzen (6 bzw. 16), auf dem die Gabelkopfenden (7, 8) gelagert sind und auf dem zwischen den Gabelkopfenden ein mit einer Kugeloberfläche versehener Rotationskörper (3 bzw. 13) koaxial angeordnet ist, auf dem sich die konkave Auflagefläche des Kopfes abstützt, wobei der Rotationskörper relativ zur Gabel entlang der Achse des Querbolzens verschiebbar angeordnet ist, und schließlich durch eine Verbindung der zweiten Längswelle (2 bzw. 12) mit dem Querbolzen, derart, daß deren Achse ständig durch die Kugelmitte des Rotationskörpers geht.
  2. 2. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der zweiten Längswelle (2) mit dem Querbolzen (6) durch die starre Verbindung der zweiten Welle mit dem Rotationskörper erfolgt.
  3. 3. Universalgelenk, gekennzeichnet durch die Kombination zweier Gelenke nach Anspruch 1 mit einem gemeinsamen Querbolzen (16) und einem gemeinsamen Rotationskörper (13). In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1389 970, 1389 971; »Hütte« II A, Verlag W. Ernst u. Sohn, Berlin 1954, S. 120, Bild 22.
DEV9014A 1954-06-09 1955-06-07 Universalgelenk Pending DE1148823B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1389971A (en) * 1920-09-20 1921-09-06 Noel Eli Universal joint
US1389970A (en) * 1920-08-30 1921-09-06 Noel Eli Universal joint

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1389970A (en) * 1920-08-30 1921-09-06 Noel Eli Universal joint
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