DE1209817B - Universalgelenk mit konstanter Winkelgeschwindigkeit - Google Patents

Universalgelenk mit konstanter Winkelgeschwindigkeit

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DE1209817B
DE1209817B DEP30110A DEP0030110A DE1209817B DE 1209817 B DE1209817 B DE 1209817B DE P30110 A DEP30110 A DE P30110A DE P0030110 A DEP0030110 A DE P0030110A DE 1209817 B DE1209817 B DE 1209817B
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universal joint
coupling element
pin
shaft
axis
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DEP30110A
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Sanzio Pio Vincenzo Piatti
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    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/904Homokinetic coupling
    • Y10S464/905Torque transmitted via radially extending pin

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

Description

  • Universalgelenk mit konstanter Winkelgeschwindigkeit Die Erfindung bezieht sich auf eine Universalgelenkkupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in Doppelkardangelenkbauart, bei der die einander zugekehrten Wellenenden durch ein Kugelgelenk verbunden sind.
  • Bei einem einfachen Kardangelenk wird sich die momentane Winkelgeschwindigkeit des Ausgangsgliedes, wenn das Ausgangs- und Eingangsglied nicht in einer Linie liegen, bei jeder Umdrehung ändern, selbst wenn das Eingangsglied mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit rotiert und wenn die mittleren Geschwindigkeiten der beiden Glieder gleich sind. Es ist bekannt, daß in Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen eine konstante Winkelgeschwindigkeit dadurch erzeugt werden kann, daß zwei Kardangelenke in Reihe gelegt und miteinander verbunden werden, wobei der Ausgang des einen Gelenkes starr mit dem Eingang des anderen Gelenks verbunden ist, um ein zentrales Kupplungselement zu schaffen, welches universal mit den Eingangs- und Ausgangsgliedern des zusammengesetzten Gelenkes durch zwischengeschaltete Kupplungselemente verbunden ist. Das zusammengesetzte Gelenk besteht daher aus fünf Elementen, nämlich dem Eingangs-und dem Ausgangsglied, dem zentralen Kupplungselement und zwei zwischengeschalteten Kupplungselementen. Die erforderlichen Bedingungen für die Erzielung einer konstanten Winkelgeschwindigkeit sind folgende: 1 . Die Drehungen des Eingangs- und des Ausgangsgliedes müssen in derselben Ebene liegen. 2. Die zwischengeschalteten Kupplungselemente müssen in einer gemeinsamen Ebene gegenüber dem zentralen Kupplungselement schwingen können, und die Eingangs- und die Ausgangsglieder müssen gegenüber dem zentralen Kupplungselement in Ebenen schwingen können, die senkrecht zu der vorgenannten gemeinsamen Ebene liegen.
  • 3. Die Drehachsen des Eingangs- und des Ausgangsgliedes und die Drehachse des zentralen Kupplungselementes sollen zusammen ein gleichschenkliges Dreieck bilden, d. h., die Drehachse des zentralen Kupplungselementes soll rechtwinklig zur Symmetrieebene zwischen den Drehachsen des Eingangs- und des Ausgangsgliedes stehen.
  • Es sind bereits homokinetisch arbeitende Universalgelenkkupplungen bekannt, bei denen die Drehachsen der Eingangs- und Ausgangsglieder in derselben Ebene liegen, wobei die zwischengeschalteten Kupplungselemente in einer gemeinsamen Ebene ,gegenüber dem zentralen Kupplungselement schwin-(y Cen und die Eingangs- und Ausgangsglieder in einer Ebene senkrecht zur vorgenannten gemeinsamen Ebene schwingen können. Dabei bilden die Drehachsen des jeweiligen Eingangs- und Ausgangsgliedes mit der Drehachse des zentralen Kupplungselementes vorteilhafterweise ein gleichschenkliges Dreieck. Hierzu geht man so vor, daß man die Ab- stände zwischen der Mitte der Kupplung und den Drehachsen der Eingangs- und Ausgangsglieder gleich groß macht und mindestens eines der zwischengeschalteten Kupplungselemente gegenüber dem zentralen Kupplungselement in axialer Richtung gleitbar anordnet.
  • Die Mitte des Gelenkes kann dabei durch den Mittelpunkt der Kugel eines Kugelgelenkes gebildet werden -, welches zwischen den Enden von axialen Verlängerungen der aneinander angrenzenden Enden der Eingangs- und Ausgangsglieder bzw. der Antriebs- und Abtriebswelle angeordnet ist.
  • Um die bei Neigungsänderungen der Eingangs-C und Ausgangsglieder auftretenden Abstandsänderungen zwischen diesen Gliedern auszugleichen, ist es schon bekannt, die Kugel des Kugelgelenkes federnd zu lagern oder auf beliebige Weise eine Axialbewegung der Wellenenden der Antriebs- oder Abtriebswellen zu gestatten.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Universalgelenkkupplung zu schaffen, welche die vorgenannten Bedingungen auf einfache Weise erfüllt und vor allem den Wellen gestattet, in einem größeren Neigungswinkel schwingen zu können, als es bei bisher bekannten derartigen Kupplungen möglich ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Kombination folgender für sich bekannter Merkmale, daß das eine Wellenende ein Kreuzgelenk aufweist, daß im anderen Wellenende ein Zapfen in Führungen des zentralen Kupplungselementes gleitend und schwingend gelagert ist und daß das zentrale Kupplungselement an zwei Zapfen des Kreuzgelenkes schwingend angeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der in Führungen des zentralen Kupplungselementes gleitend und schwingend gelagerte Zapfen beidendig mit quaderförmigen Gleitsteinen versehen ist, die kugelkalottenförnüge Kappen aufweisen.
  • Um die Erfindung verständlicher zu machen, wird sie nun an Hand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Universalgelenkes nach einer Ausführungsform der Erfindung, F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Universalgelenk nach F ig.1 in zusammengesetzter Form, F i g. 3 einen Längsschnitt durch das Universalgelenk nach F i g. %'jedoch nach Verdrehung des Gelenkes um einen Winkel von 90', F i g. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3.
  • In bezug auf die F i g. 1 bis 4 besteht das gezeichnete Gelenk aus Eingangs- und Ausgangswellen 1 und 2 sowie aus einem zentralen Kupplungselement 3. Am Ende der Welle 1 befindet sich eine Gabel 4 mit koaxialen Lagerbohrungen 5 und 6 für ein Paar koaxiale Zapfen, die im vorliegenden Fall die Zapfen 7 und 8 eines Kreuzes 9 sind, das ein zwischengeschaltetes Kupplungselement bildet. Das zweite Paar koaxialer Zapfen 10 und 11 dreht in Lagerbohrungen 12 und 13, die in im Abstand angeordnete Arme 14 und 15 des zentralen Kupplungselementes 3 gebohrt sind. Die Zapfen 7, 8, 10 und 11 können drehbar in ihren entsprechenden Lagerbohrungen durch Nadellager 16 gelagert sein, wie in F i g. 2 gezeigt ist.
  • Das zentrale Kupplungselement 3 besitzt zwei gegenüberliegende Führungen 17 und 18 für Gleitsteine 19 und 20, die drehbar auf einem Zapfen 21 montiert sind. Die Führungen verlaufen in Längsrichtung des zentralen Kupplungselementes, so daß die Achse des Zapfens 21 in derselben Ebene wie die Achse der Zapfen 7 und 8 liegt Der Zapfen 21 und die Gleitsteine 19, 20 bilden zusammen das zweite zwischengeschaltete Kupplungselement.
  • Die Welle 2 ist mit einer teilkugeligen Erweiterung 22 versehen, die gegenüberliegende ebene Flächen 23 besitzt. Die Erweiterung besitzt auch eine von einer bis zur anderen ebenen Fläche durchgehende Bohrung 24, deren Achse senkrecht zu der Achse der Welle 2 liegt. Der Zapfen 21 ist in der Bohrung 24 befestigt.
  • Die Gleitsteine 19 und 20 haben Durchbohrungen 25 und 26 zur Aufnahme des Zapfens 21 und außerdem ebene Flächen 27 und 28, die gegen die Flächen 23 nach der Montage der Gleitsteine liegen. Die Außenseiten 29 und 30 der Gleitsteine, den Flächen 27 und 28 gegenüberliegend, sind an den Bodenflächen der Führungen geführt und sind zylindrisch gestaltet, so daß die Welle 2 gegenüber dem zentralen Kupplungselement 3 um eine Achse 31, die parallel zur Achse der Wellenstümpfe 10 und 11 liegt, schwingen kann. Die Längen der sich nach außen erstreckenden Teile des Zapfens 21 auf jeder Seite der Erweiterung 22 sind so bemessen und beide Zapfenenden sind so geformt, daß sie nicht die Bogenlinie _der Fläche 29 und 30 stören. Die Gleitsteine können auf dem Zapfen 21 mittels Nadellager 32 gelagert sein.
  • Der zwischen den Führungen bestehende Raum 33 ist quer zum Kupplungselement 3 zur Aufnahme der Erweiterung oder des Buckels 22 vergrößert und läßt es zu, daß die Welle 2 um die Achse des Zapfens 21 schwenken kann, wie in F i g. 3 gezeigt.
  • Die Wellen 1 und 2 sind durch ein Kugelgelenk 34 zwischen den Enden der axialen Verlängerungen 35 und 36 gekuppelt. Die Gelenkpfanne 37 ist am Ende der Verlängerung 36 gebildet, die ein Teil der Welle 2 ist, während die Kugel 38 durch das Ende eines Zapfens 35 gebildet wird. Der Zapfen 35 besitzt einen Ansatz 39, der in einer zu der Welle 1 koaxialen Bohrung 40 befestigt ist. Der Zapfen 35 ist durch eine Öffnung 41 des Kreuzes 9 hindurchgeführt.
  • Die Abstände zwischen der Mitte des Kugelgelenkes 34 und den Achsen, um welche die Wellen 1 und 2 gegenüber dem zentralen Kupplungselement 3 schwingen, d. h. der Achse der Zapfen 7 und 8 und der Achse des Zapfens 21, sind gleichmäßig.
  • Die Antriebskraft wird von der Eingangswelle 1 zur Ausgangswelle 2 durch die Zapfen 7, 8, 10 und 11, durch das zentrale Kupplungselement 3 und die Gleitsteine 19 und 20 bzw. durch den Zapfen 21 übertragen. Die Gleitsteine haben tragende Flächen 42 und 43, welche gegen die Seitenflächen der Gleitbahnen 17, 18 drücken, um die Antriebskraft von dem zentralen Kupplungselement 3 auf die Welle 2 zu übertragen.
  • Wie man in F i g. 2 und 3 sehen kann, können die zwischengeschalteten Kupplungselemente 9 und 19, 20 und 21 in einer gemeinsamen Ebene gegenüber dem zentralen Kupplungselement, nämlich um die Achse der Zapfen 10, 11 bzw. um die Achse 31 schwingen. Die Wellen 1 und 2 können gegenüber dem zentralen Kupplungselement 3 in einer Ebene schwingen, die senkrecht zu der vorgenannten gemeinsamen Ebene steht, d. h., um die Achse der Zapfen 8, 7 und die Achse des Zapfens 21. Außerdem kann das zwischengeschaltete Kupplungselement 19, 20, 21 gegenüber dem zentralen Kupplungselement 3 in Richtung seiner Längsachse in den Führungen 17, 19 gleiten. Also wird sich die Achse 31 von der Achse der Zapfen 10, 11 entfernen oder nähern, wenn sich die Winkelneigung zwischen den Wellen 1 und 2 ändert. Da die Längen der Zapfen 35 und 36 gleich sind, werden die Drehachsen der Eingangs-und Ausgangswelle 1 und 2 mit der Drehachse des zentralen Kupplungselementes 3 immer ein gleichschenkliges Dreieck bilden.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Universalgelenkkupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in Doppelkardangelenkbauart, bei der die einander zugekehrten Wellenenden durch ein Kugellager verbunden sind, g e - kennzeichnet durch die Kombination folgender für sich bekannter Merkmale: a) daß das eine Wellenende (1) ein Kreuzgelenk (4 bis 16) aufweist, b) daß im anderen Wellenende (2) ein Zapfen (21) in Führungen (17, 18) des zentralen Kupplungselementes (3) gleitend und schwingend gelagert ist und c) daß das zentrale Kupplungselement (3) an zwei Zapfen (10, 11) des Kreuzgelenkes schwingend angeordnet ist.
  2. 2. Universalgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (21) beidseitig mit quaderförmigen Gleitsteinen (19, 20) versehen ist, die kugelkalottenförmige Kappen aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 846 943, 916 696, 1156 470, 1243 399; britische Patentschrift Nr. 393 862; USA.-Patentschrift Nr. 2 981084.
DEP30110A 1961-09-01 1962-08-31 Universalgelenk mit konstanter Winkelgeschwindigkeit Pending DE1209817B (de)

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GB31535/61A GB1028271A (en) 1961-09-01 1961-09-01 Constant velocity universal joint

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GB1028271A (en) 1966-05-04

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