DE1194205B - Universalgelenk zur homokinetischen UEbertragung von Drehbewegungen - Google Patents
Universalgelenk zur homokinetischen UEbertragung von DrehbewegungenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
F06d
Deutsche KL: 47 c - 4
Nummer: 1194 205
Aktenzeichen: G 32563 XII/47 c
Anmeldetag: 23. Juni 1961
Auslegetag: 3. Juni 1965
Die Erfindung bezieht sich auf ein Universalgelenk zur homokinetischen Übertragung von Drehbewegungen,
bei dem mit der angetriebenen oder der abtreibenden Welle verbundene Mitnehmerelemente
aus drei starren, um je 120° zueinander versetzten Zapfen bestehen, die mit ihren Achsen in die Wellenachsen
schneidenden Ebenen liegen und auf denen drehbare und in axialer Richtung gleitende kugelförmige
Verbindungskörper vorgesehen sind, von denen jeder sich zwischen Flächen erstreckt, die auf
einem festen Teil der anderen Welle angebracht sind.
Bei bekannten Universalgelenken wird die homokinetische Übertragung dadurch sichergestellt, daß
die Mitnehmerelemente sich in einer Halbierungsebene des Winkels befinden, der durch die angetriebene
und durch die abgetriebene Welle gebildet wird.
Diese bekannten Ausführungsformen besitzen wesentliche Nachteile sowohl hinsichtlich der oberen
Grenzen der zu übertragenden Drehmomente als auch in bezug auf die zentrische Lage des Gelenkes,
insbesondere wenn die antreibende und die getriebene Welle zwischen sich einen größeren Winkel bilden.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und erreicht gleichzeitig eine Verringerung der Anzahl
der bewegten Kupplungsteile, wodurch die Abnutzung einer Kupplung kleiner als bei den derartigen bekanntgewordenen
Kupplungen wird, dadurch, daß die drei Zapfen entweder mit der antreibenden oder mit
der abtreibenden Welle starr verbunden sind und daß, wie an sich bekannt, jede der die kugelförmigen
Verbindungskörper einschließenden Flächen die Form einer Ausnehmung mit kreisbogenförmigem
Querschnitt besitzt, wobei der Durchmesser dieser Kreisbögen dem Durchmesser der Verbindungskörper
entspricht oder ihn leicht überschreitet.
Die Verbindungsstücke können derart zwischen zwei zylindrisch verlaufenden Flächen eingeschlossen
sein, daß deren Mantellinien, wie an sich bekannt, geradlinig verlaufen und parallel, schräg oder senkrecht
zur Achse ihrer Welle liegen können oder kreisbogenförmig, zentrisch oder exzentrisch an ihrer
Achse verlaufen können.
Die Verbindungsstücke sind also zwangsweise derart geführt, daß sie auf ihren Zapfen hin- und hergleiten
während der Drehung der Wellen, wenn diese zwischen sich einen bestimmten Winkel einschließen;
hierdurch wird ein wesentlicher Vorteil hinsichtlich der Schmierung erreicht auf Grund der Pumpwirkung
der auf den Zapfen hin- und hergleitenden kugelförmigen Verbindungsstücke. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, daß der Kontakt zwischen den kugelförmigen Verbindungsstücken und den sie einschlie-
Universalgelenk zur homokinetischen
Übertragung von Drehbewegungen
Übertragung von Drehbewegungen
Anmelder:
Glaenzer Spicer,
Poissy, Seine-et-Oise (Frankreich)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm, Westfalendamm 10
Als Erfinder benannt:
Michel Orain, Courbevoie, Seine (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 4. Juli 1960 (832130)
ßenden Aufnahmeflachen nicht mehr punktförmig ist wie bei ebenen Aufnahmeflächen, sondern einen
Kreisbogen bildet, wodurch eine wesentliche Erhöhung des durch das Gelenk übertragenen Drehmomentes
möglich ist; diese Erhöhung des Drehmomentes wird außerdem günstig beeinflußt durch
die vorher erwähnte Verbesserung der Schmierung.
Die Zapfen des ersten Mitnehmerelementes können parallel, schräg oder senkrecht zur Achse der
zugeordneten Welle verlaufen. Sie können strahlenförmig von dieser Welle ausgehen, können auf einer
auf der Welle festen Platte befestigt sein oder können
in einem glockenförmigen, auf dieser Welle befestigten Teil derart aufgenommen sein, daß sie nach
einem gemeinsamen, in der Achse der Welle liegenden Punkt gerichtet sind. Um axiale Verschiebungen
der antreibenden und der angetriebenen Welle zu vermeiden und gegebenenfalls eine Zugbeanspruchung
des Gelenkes zu ermöglichen, kann im Schnittpunkt der Zapfen ein Element mit kugelförmiger Oberfläche
angeordnet sein und zwischen Anschlägen gehalten werden, die an der die paarweisen Aufnahmeflächen
tragenden Welle befestigt sind und deren an dem kugelförmigen Element anliegenden
Flächen senkrecht zu dieser Welle verlaufen.
Das erfindungsgemäße Gelenk kann verschiedene Ausführungsformen haben; die Zeichnungen zeigen
einige dieser Ausführungsformen, und es bedeutet
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung, die das Prinzip der Erfindung zeigt,
509 578/186
F i g. 2 eine erste Ausführungsform im Schnitt
gemäß der Linie II-II der F i g. 3,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der LinieIII-III der
Fig. 2,
F i g. 4 eine zweite Ausführungsform im Schnitt, F i g. 5 eine dritte Ausführungsform im Schnitt,
F i g. 6 eine vierte Ausführungsform im Schnitt gemäß der Linie VI-VI der F i g. 7,
Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII der
Fig. 6, ίο
F i g. 8 eine fünfte Ausführungsform im Schnitt,
Fig. 9 eine sechste Ausführungsform im Schnitt gemäß der Linie IX-IX der F i g. 10,
F i g. 10 einen Schnitt gemäß Linie X-X der Fig. 9.
Das Universalgelenk besteht gemäß F i g. 1 aus einem ersten, auf der antreibenden oder angetriebenen
Welle befestigten Mitnehmerelement 1, aus einem auf der anderen Welle befestigten zweiten
Mitnehmerelement 2 und aus Elementen 3, die die Verbindung zwischen den Mitnehmerelementen 1
und 2 herstellen.
Das Element 1 trägt drei Drehzapfen 4, die zwischen sich Winkel von 120° einschließen und die
jeder einen kugelförmigen oder praktisch kugelförmigen Verbindungskörper 3, der eine Mittelbohrung
besitzt, die zur Aufnahme des zugehörigen Zapfens 4 dient.
Das Element 2 besitzt drei Paare von Ausnehmungen 5, deren wirksame, einander gegenüberliegende
Oberflächen derart bearbeitet sind, daß die Verbindungskörper 3 sich auf den Kreisbögen im Bereich
zwischen 60 und 90° drehen können und wie in einem Käfig aufgenommen sind. Die Ausnehmungen
haben in der Ebene der F i g. 1 einen Symmetriepunkt, und der entsprechende Zapfen 4 muß mit
seiner Achse durch diesen Symmetriepunkt gehen; dies ist die einzige Bedingung für den Zapfen 4. Die
Freiheit des durch die drei Zapfen 4 geschaffenen Gebildes gegenüber dem zweiten Mitnehmerelement 2
ist somit gewährleistet durch die Drehung und durch das Gleiten der kugelförmigen Verbindungskörper 3
auf den Zapfen und durch die Drehung dieser Körper um den Symmetriepunkt der entsprechenden und sie
einschließenden Ausnehmungen 5. Der Radius dieses Verbindungskörpers 3 muß genau gleich sein demjenigen
der aktiven Oberflächen der Ausnehmungen 5, und der diametrale Abstand zwischen dem ein Paar
bildenden und Drehweg und den Gleitweg darstellenden Ausnehmungen muß genau dem Durchmesser
des Verbindungskörpers 3 entsprechen.
Bei dieser Ausbildung können also die drei je mit einem Verbindungskörper 3 versehenen Zapfen 4 in
die Ausnehmungen 5 des Elementes 2 eingesetzt werden und sich frei in ihnen verschieben in Abhängigkeit
von der Winkelstellung der beiden durch das Gelenk zu verbindenden Wellen.
Die Ausführungsformen eines derartigen Gelenkes können vielfältig sein; nachfolgend werden einige
einfache Beispiele beschrieben. Bei einer ersten Ausführungsform gemäß F i g. 2 und 3 besteht das erste
Mitnehmerelement aus einem kugelförmigen Kern 1, an dem drei Zapfen 4 befestigt sind, von denen jeder
einen kugelförmigen Verbindungskörper 3 trägt. Die Verbindung des Kerns 1 mit einer der beiden Wellen
wird erreicht durch die Zwischenschaltung eines glockenförmigen Körpers 7, der die äußeren Enden
der Zapfen 4 aufnimmt. Die andere Welle 8 endet in einem Element 2, das eine äußere Kugel bildet
und mit Ausnehmungen 5 versehen ist, deren Mittelpunkte auf einer Kreislinie Sa liegen. Die an dem
Element 2 befestigten Anschläge 9 und 10 sind bei diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, daß
sie auf dem mittleren kugelförmigen Kern 1 aufliegen und axiale Verschiebungen der beiden Wellen 6 und 8
gegeneinander verhindern.
Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform
besitzt das an der Welle 6 befestigte Element die Form eines glockenförmigen Körpers 17, der die
schräg zur Wellenachse verlaufenden Zapfen 4 trägt; das auf der Welle 8 befestigte Element 12 besitzt
eine Kugelform. In dem Element 12 sind Paare von Ausnehmungen 5 angeordnet, die vorzugsweise Winkel
von 120° miteinander bilden und deren Mittelpunkte auf einem Kreis liegen; in den Ausnehmungen
können die in ihnen aufgenommenen Verbindungskörper 3 umlaufen. Bei dieser Ausführungsform
bilden die drei Zapfen 4 kein sternförmiges Gebilde; diese Ausführungsform kann jedoch auf alle Figuren
Anwendung finden.
Die F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform,
bei der aus dem Ende der Welle 6 heraus drei Zapfen 4 schräg unter einem Winkel von 45° zur
Achse der Welle verlaufen. Das auf der Welle 8 befestigte Element besitzt die Form eines konischen
Trichters 22, in dem um 120° zueinander versetzte Ausnehmungen 15 angeordnet sind, deren Mittellinien
geradlinig unter 45° zur Wellenachse geneigt sind. Die Verbindungskörper 3 gleiten und drehen
in den Ausnehmungen 15.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 und 7 besteht das auf der Welle 6 befestigte Element aus
einer Platte 27, auf der die um je 120° versetzten Zapfen 4 parallel zur Achse der Welle 6 angeordnet
sind. Das andere Kupplungselement besteht ebenfalls aus einer Platte 32, die auf einer auf der Welle 8
angeordneten Platte 8 a befestigt ist. In der Platte 32 sind drei Ausnehmungen 25 mit kreisbogenförmigem
Querschnitt unter Versetzung von 120° zueinander angeordnet. Die auf die Zapfen 4 aufgeschobenen
Verbindungskörper 3 können sich drehen und längs der Ausnehmungen in Abhängigkeit von der Neigung
der beiden Wellen 6 und 8 zueinander gleiten. Die Platte 8 a ist mit Schlitzen 8 b versehen, durch die
die äußeren Enden der Zapfen 4 frei durchtreten.
Die F i g. 8 zeigt eine Kupplung, bei der das Element 1 drei senkrecht zur Achse der Welle 6
gerichtete Zapfen 4 trägt, und mit dieser über einen glockenförmigen Körper 37 verbunden ist. Das
Kupplungselement der Welle 8 besteht aus einer zylindrischen Nabe 42, in der unter Versetzung von
120° zylindrische, kreisbogenförmige und parallel zur Achse der Welle 8 gerichtete Ausnehmungen 35
angeordnet sind. An sich beliebige Anschläge 11 und 12 können an dem Element 1 anliegen, um
axiale Verschiebungen der Wellen 6 und 8 zueinander zu verhindern; die Anschläge 11 und 12 stützen sich
auf der kugelförmigen Oberfläche des Kerns 1 ab.
Bei einer weiteren Ausführungsform nach den F i g. 9 und 10 weist die Welle 6 an ihrem Ende
sternförmig senkrecht zu ihrer Achse liegenden Zapfen 4 auf. Mit der Welle 8 ist eine Wanne 52
verbunden. In der zylindrischen Wand der Wanne sind unter Versetzung von 120° Ausnehmungen 45
angeordnet, die kreisbogenförmigen Querschnitt besitzen und parallel zur Achse der Welle 8 verlaufen.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen schneiden in jedem Moment und unabhängig
von der Winkelstellung der beiden Wellen 6 und 8 die drei Achsen der Zapfen 4 des ersten Mitnehmerelementes
jeder eine der drei Mittellinien der Paare der Ausnehmungen des zweiten Elementes.
Andererseits können die Kontaktlinien der kugelförmigen oder annähernd kugelförmigen Oberflächen
der Verbindungskörper 3 sich auf der gesamten Länge des Bereiches der Oberflächen der Ausnehmungen
bewegen. Die Verbindungskörper 3 haben eine einzige vorgeschriebene Lage unabhängig
von der Geschwindigkeit der Wellen, dem Drehmoment und dem Drehsinn.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5, 6 und 9 und nach F i g. 8 unter Fortlassung der Anschläge
11 und 12 ist außerdem eine Längsverschiebung der einen Welle zur anderen möglich bei umlaufendem
oder feststehendem Gelenk.
Wenn man zwei Universalgelenke der beschriebenen Art verbindet, so ergibt sich ein Kupplungselement
für einen doppelt großen Winkel zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Wellen.
Claims (8)
1. Universalgelenk zur homokinetischen Übertragung von Drehbewegungen, bei dem mit der
angetriebenen oder der antreibenden Welle verbundene Mitnehmerelemente aus drei starren, um
je 120° zueinander versetzten Zapfen bestehen, die mit ihren Achsen in die Wellenachsen schneidenden
Ebenen liegen und auf denen drehbare und in axialer Richtung gleitende kugelförmige
Verbindungskörper vorgesehen sind, von denen jeder sich zwischen Flächen erstreckt, die auf
einem festen TeE der anderen Welle angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
drei Zapfen (4) entweder mit der antreibenden oder mit der abtreibenden Welle (8, 6) starr verbunden
sind und daß, wie an sich bekannt, jede der die kugelförmigen Verbindungskörper (3)
einschließenden Flächen die Form einer Ausnehmung (5) mit kreisbogenförmigem Querschnitt
besitzt, wobei der Durchmesser dieser Kreisbögen dem Durchmesser der Verbindungskörper entspricht
oder ihn leicht überschreitet.
2. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen (5) der
die kugelförmigen Verbindungskörper (3) einschließenden Oberflächen in an sich bekannter
Weise geradlinig verlaufen und parallel, schräg oder senkrecht zu der diesen Flächen zugeordneten
Wellenachse (8, 6) liegen.
3. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die
Mantelflächen (5) kreisbogenförmig und zentrisch oder exzentrisch zu der zugeordneten Wellenachse
(8, 6) verlaufen.
4. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4) des ersten
Mitnehmerelementes (1) parallel zu seiner Achse verlaufen.
5. Universalgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4)
des ersten Mitnehmerelementes (1) senkrecht oder schräg zu seiner Achse verlaufen.
6. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4) auf einer an
der zugeordneten Welle (6) befestigten Platte (1) befestigt sind.
7. Universalgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4) strahlenförmig
von der Welle (6) ausgehen oder in einem auf der Welle befestigten, glockenförmigen Körper
(7, 17, 37) derart angeordnet sind, daß sie nach einem gemeinsamen, in der Wellenachse
liegenden Punkt gerichtet sind.
8. Universalgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
Schnittpunkt der Zapfen (4) ein Element mit kugelförmiger Oberfläche (1) angeordnet und
zwischen Anschlägen (9,10; 11,12) gehalten ist, die an der die Ausnehmungen tragenden Welle (8)
befestigt sind, wobei die an dem kugelförmigen Körper anliegenden Flächen der Anschläge
senkrecht zu der ihr zugeordneten Wellenachse verlaufen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 565 099;
französische Patentschriften Nr. 698966,1078962, 1157482;
USA.-Patentschrift Nr. 2 286182.
Deutsche Patentschrift Nr. 565 099;
französische Patentschriften Nr. 698966,1078962, 1157482;
USA.-Patentschrift Nr. 2 286182.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 578/186 5.65 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
ID=8734926
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