DE1303537B - Homokinetische Universalgelenkkupplung - Google Patents

Description

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- gesehen.

kennzeichnet, da ß zwischen einer eber mi Stirn- 30 Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

fläche (31) des Übertragungsgliedes (23) und einer gründe, eine homokinetische Univcrsalgelenkkupp-

gewölbten Bodenfläche (33) der Ausnehmung (24) lung der eingangs genannten Art zu verbessern, so

eine Vielzahl zylindrischer Körper (34) angeord- daß unter großen Lastmomenten und ungünstigen

net ist (Fig. 6. 7). Winkelbedingungen ein einwandfreies Arbeiten der

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 35 Kupplung gewährleistet ist.

kennzeichnet, daß zwischen einer ebenen Stirn- Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, i^Z fläche (37) des Ubertragungsgliedes (36) und einer die Sitze des einen Triebteils gegenüber der Stirngewölbten Bodenfläche (38) der Ausnehmung (41) fläche der Übertragungsglieder so ausgespart sind, ein Segmentteil (39) mit einer ebei η Fläche (40) daß die Übertragungsglieder bei einer Winkellage der und einer entsprechend der Ausnenmung gewölb- 40 An- und Abtriebsachsen zueinander eine begrenzte ten Fläche (41) angeordnet ist (Fig. 8, 9). Kippbewegung in einer radialen Ebene ausführen,

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 wobei die genieinsame Achse von Übertragungsglied bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- und damit verbundenen Führungsansatz in einer ansätze (28) in einer zylindrischen Bohrung (29) rechtwinkligen Lage in bezug auf die Achse eines der in einem der Triebteile (20. 21) sitzen. 45 Triebteile verbleibt. Mit diesen erfindungsgemäßen

(■>. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 Maßnahmen wird erreicht, daß sich die t'bertragungs-

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- glieder bei einer Winkellage der dabei <.erursachten

ansätze (35) an dem Übertragungsglied (36) mit- Umlaufbahn einwandfrei anpassen können, wodurch

tels einer Schraube (37) befestigt sind (Fig. 8). eine übermäßige Wärmeentwicklung sowie eine starke

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 50 Abnutzung und Verschleiß vermieden wird. Eine bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Über- Axialverschiebung von An- und Abtriebsteil relativ tragtingsglieder (42) eine radial verlaufende zylin- zueinander bleibt möglich, und die Universalgelenkdrische Bohrung (43) aufweisen, in der die f üh- kupplung ist für eine wirtschaftliche Herstellung auf rungsansätzc (44) mit einem an diesen be- Grund ihres einfachen Aufbaus geeignet.

festigten zylindrischen FUhrungsteilen (45) sitzen 55 Zur Verwirklichung einer rnivers;ilgclenkkupp-

(Fig. 10,11). lung, bei der die Kupplungsteile nicht momentanen

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 hohen Beanspruchungen ausgesetzt, werden und sich bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- nicht verklemmen, schlägt die Erfindung mehrere ansätze in Form eines außen an den übertragungs- vorteilhafte Ausbildungen vor.

gliedern angeordneten Armpaares mit diesem ver- β» Eine günstige Ausbildung besteht darin, daß eine

bunden sind. ebene Stirnfläche am Übertragungsglied mit einer in

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 Umfangsrichtung abgeschrägten, von der Mitte nach bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die übertra- beiden Seiten vom Übertragungsglied weg verlaufengungsglieder in Nuten sitzen, die zueinander den Bodenfläche des Sitzes zusammenwirkt. Mit Vorschräg, sich kreuzend oder spiralförmig verlaufen 6s teil können zwischen einer ebenen Stirnfläche des \V i g. 8,9). ubertragungsgliedes in einer gewölbten Bodenfläche

!0. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 der Ausnehmung eine Vielzahl zylindrischef Körper

bis V. dadurch gekennzeichnet, daß jedes Über- angeordnet sein.

Bei einer weiteren zweckmüßigen Ausbildung der !Erfindung ist zwischen einer ebenen Stirnfläche des Übertragungsgliedes und einer gewölbten Bodenfl'äche der Ausnehmung ein Segmentteil mit einer ebenen Fläche und einer entsprechend der Ausnehmung gewölbten Fläche angeordnet.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Führungaansätze in einer zylindrischen Bohrung in einem der Triebteile sitzen. Dabei können die Fiihrungsansätze an dem Übertragungsglied mittels jiner Schraube befestigt sein.

Mit Vorteil ist es auch möglich, daß die Übertragungsglieder eine radial verlaufende zylindrische Bohrung aufweisen, in der die Führungsansätze mit einem an diesen befestigten zylindrischen Führungsteilen

sitzen.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Führungsansätze in Form eines außen an den Übertragungsgliedern angeordneten Armpaares mit diesen verbunden sind.

Die Erfindung ermöglicht es, daß die Übertragungsglieder in Nuten sitzen, die zueinander schräg, sich kreuzend oder spiralförmig verlaufen.

Um bestimmten Lastübertragungserscheinungen zu entsprechen, schlägt die Erfindung gemäß einer Weiterbildung vor, daß jedes Übertragungsglied gegenüber dem An- und Abtriebsteil verschieden lange Radien aufweist.

Die Erfindung soll an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigt

F i g. 1 einen Teilanschnitt einer erfindungsgemäßen Universalgelenkkupplung,

F i g. 2 eine Teilschnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

F i g. 3 eine schematische Darstellung, aus der sich die Gestalt"ng des Führungsansatzes der Universalgelenkkunplung ergibt,

F i g. 4 und 5 graphische Darstellungen der Bewegung von übertragungsglied und Führungsansatz der Kupplung.

F i g. 6 eine Teilschnittansicht einer abgewandelten Amführungsform,

F i g. 7 eine Teilschnittansicht längs der Linie 7-7 in F fg. 6.

F i g. 8 eine Teilschnittansicht einer weiteren abgewandelten Ausführurgsform.

Fig. 9 eine Teilschnittansicht der Gelenkkupplung nach Fi ^. 8.

Fig. in eine Teilschnittansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsform des Universalgelenkes,

Fig. 11 eine Schnittansicht längs der Linie 11-11 in Fig. 10.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Universalgelenk dargestellt, das ein jiiißercs Triebteil 20 und ein inneres Triebteil 21 aufweist. Wie bei Universalgelenken gut bekannt ist, kann eines von den Triebteilen das Antriebs- und Abtriebsteil je nach dem Anwendungsfatl des Universalgelenks sein. Das äußere Triebteil 20 ist mit axial sich erstreckenden, über den Umfang im Abstand voneinander angeordneten Nuten 22 auf der Innenfläche versehen, in denen Übertragungsglieder 23 mit Fühningsansätzen 28 sitzen. Wie in F i g. 1 dargestellt ist, haben die Seiten der Nuten tonnenförmig gewölbte Flächen 24, die in Beri^!:;rung Ss mit balligen Flächen 25 auf dem Übertragungsglied 23 stehen. Das innere Triebteil 21 ist mit gegenüberliegend angeordneten, axial sich erstreckenden Nuten 26 versehen, deren Seiten 27 ebenfalls tonnenförrmg gewölbt sind und mit den ballig gewölbten Flächen 25 der Übertragungsglieder 23 in Berührung kommen. Die Übertragungsglieder 23 besitzen angefcrrnte, radial sich erstreckende Fiihrungsansätze 28, die sich radial in zylindrische Ausnehmungen 29 in dem Boden einer jeden Nut 26 erstrecken. Die Fläche 3ß der radialen Führungsansätze 28 hat die Gestalt eines Rotationskörpers und ist so gestaltet, daß sie mit der Seitenfläche der Lagerausnehmung 29 bei der Winkelbewegung des inneren Triebteils 21 relativ zum äußeren Triebteil 20 in Berührung bleibt.

Nachstehend sollen Verfahren erläutert werden, mit denen die Fläche 30 gewonnen werden kann.

Ein Verfahren, nach dem die Fläche 30 entwickelt wird, soll unter Bezugnahme auf F i g. 3 erläutert werden. Das Übertragungsglied 23 wird in einer festen La«e gehalten, während die Flächen der Lagerausnehmungen sich durch einen bereich von Arbeitsstellungen bewegen, wie er durch *\e Winkel B und d wiedergegeben ist, die aufeinanderfolgenden Winkellagen des äußeren und inneren Triebteils entsprechen. Da es als wünschenswert bekannt ist, die relative Lage ies Ubertragungsgliedes 23 durch einen halben Winkel in bezug auf die Winkelbewegung des inneren Triebteils zum äußeren Triebteil zu bewegen, können aufeinanderfolgende Linien L eingezeichnet werden, die den aufeinanderfolgenden Lagen der Berührungsfläche der Lagerausnehmung 29 entsprechen. Durch eine Verbindung dieser Linien kann eine Rotationsfläche entwickelt werden, die die gewünschte Gestalt erzeugt, die der radiale Führungsansatz 28 in bezug auf die Lagerausnehmung 29 haben soll. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, entsteht während der Winkelbewegung des inneren Triebteils und des äußeren Triebteils somit eine relative Radialbewegung als auch eine Kippbewegung in einer radialen Ebene zwiv.-hen dem Führungsansatz und seiner Lagerausnehmung.

Ein anderes Vorgehen die Fläche 30 zu entwickeln, das eine Näherungslösung darstellt, besteht darin, die Gestalt der Lagerausnehmung willkürlich als Zylinder auszubilden und die Gestalt des Führungsansatzes sphärisch zu gestalten und eine Zeichnung durchzuführen, um einen Punkt einer Anfangsberührung zu bestimmen (der dem Winkel R'2 in F i g. 3 entspricht), der am weitgehendsten dem Erfordernis nachkommt, daß das Übertragungsglied in der homokinetischen Ebene bleibt. Es wurde nachgewiesen, daß diese einfachere Annäherung eine betriebsfähige Genauigkeit über einen weiten Bereich von Arbeitswinkel-Verhältnissen erreicht.

Es ist einzusehen, daß für den Fall, daß die Gestalt der Lagerausnehmung verändert wird, eine andere Gestalt der Fläche auf den Führungsansatzcn in gleichartiger Weise entsteht. In solcher Weise können die Fahrungsansiitze und die Lagcrausnehmiinger. verschiedene Gestaltung, wie eine evolcnte, eine z>kloidische oder kugelartige, aufweisen. Weiterhin kann die Lage der Lageraustiehmungen und des radialen Führungsansatzes umgekehrt werden, so daß die Lagerausnehmung in dem Übertragungsglied 23 ausgebildet ist und der radiale FUhrungsansatz28 auf dem inneren Triebtetl 21 sich befindet.

Weiterhin ist, wie in den F i g. 1 und 2 zu sehen ist, die Stirnfläche 31 des Übertragungsgliedes eben. Die Stirnfläche 31 ist eben gestaltet, um eine beträchtliche axiale Berührung der Stirnfläche mit der Bodenfläche der Außenringnut zu bilden. In Zu-

sammenwirkung mit der lnnenringfläche 27 und der Fläche 25 wird eine axiale, nicht schwenkende Gleitbeziehung zwischen dem Übertragungsglied und dem äußeren Triebteil aufrechterhalten.

Die Grundfläche 32 einer jeden Nut 24 ist von der Mitte nach außen abgeschrägt, so daß eine zulässige BeweguRgsmöglichkeit des Übertragungsgliedes 23 relativ zum äußeren Triebteil 20 in einer radialen Ebene entsteht.

Die Notwendigkeit einer solchen Kippbewegung in einer radialen Ebene kann leicht aus den F i g. 4 und 5 entnommen werden. Die Linie A -B stellt die Achse des Abtriebsteils 21 dar, d'e Linie C-D die Achse einer Fläche auf dem Abtriebsteil 21. die unmittelbar mit den dazwischenliegenden Übertragungsgliedern 23 in Berührung steht. Die Linie P-S ist die Achse einer Fläche des angetriebenen Teils 21. die mit dem Führungsansatz 28 in Berührung steht und die Linie Q-R die Achse des Führungsansatzes 28. Das Gelenk ist so eingestellt, daß P-Q und R-S schräg zu A-B und C-D und parallel zu der Ansichtsebene in F i g. 4 sind. In diesen Figuren sind die tatsächlichen Antriebs- und Abtriebsteile nicht zu sehen, ihre Gestalt kann aus den Fig. 1 und 2 entnommen werden. Wenn A-B sich in die Lage A'-B' dreht, so daß P-S sich zu F-S' dreht und Q-R in die Lage Q'-R' gleitet, so macht die Linie P-S in F i g. 5 eine scheinbare Drehung in der Darstellungsebene durch. Diese Drehung bewirkt eine entsprechende Gegendrehung von Q-R zu Q'-R' oder, wie oben festgestellt wurde, eine Schwenkbewegung des Führungsansatzes 28 in bezug auf das Abtriebsteil 20.

Die F i g. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, in der die Kippbewegung in einer radialen Ebene dadurch erreicht wird, daß die Bodenfläche 33 der Nut 22 in dem äußeren Triebteil ebenso zylindrisch ist wie die Seiten 24 der Nut, wobei der Raum zwischen der Bodenfläche 33 und der ebenen Fläche eines jeden Übertragungsgliedes 23 mit einer Vielzahl von zylindrischen Rollen 34 ausgefüllt ist, so daß eine Kippbewegung in einer radialen Ebene stattfinden kann. Diese Form der Erfindung erleichtert die Herstellung des Universalgelenks, da die zylindrischen Nuten 22 in dem Außenlaufring 20 in einem einfachen Arbeitsgang hergestellt werden können, ohne daß eine Abschrägung wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 erforderlich ist.

F i g. 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform, in der der radiale Führungsansatz 35 ein getrenntes Teil darstellt, das auf dem Übertragungsglied 36 durch eine Schraube 37' befestigt ist. Die Radialbewegung des Übertragungsgliedes wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß die Stirnfläche des Übertragungsgliedes bei 37 eben ist, während die Grundfläche einer jeden Nut in dem äußeren Triebteil 20 im Querschnitt rund ist, wie bei 38 gezeigt ist. Der Zwischenraum ist durch einen segmentförmig gestalteten Einsatzkörper 39 ausgefüllt, der eine ebene Fläche 40 und eine runde Fläche 41 aufweist.

Die F i g. 10 und 11 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Übertragungsglieder 42 radial zylindrische Durchgänge 43 und radiale Führungsansätze 44 aufweisen, die eine gleichartige Gestaltung wie nach den F i g. 1 und 2 aufweisen und Ansatzteile 45 besitzen, die einen Einsatzkörper 36 tragen, der dem Einsatz 39 nach den F i g. 8 und 9 entspricht. In solcher Weise bildet der radiale Führungsansatz, das Ansatzteil 45 und der Einsatzkörper 46 eine Einheit, die den zwei Funktionen dient, eine axiale Bewegung des Übertragungsgliedes relativ zu dem inneren und äußeren Triebteil zuzulassen und eine Kippbewegung in einer radialen Ebene relativ zum äußeren Triebteil zu erlauben.

Anstatt ein Ansatzteil vorzusehen, das sich durch

ίο das übertragungsglied erstreckt, kann das Ansät'teil auch das Übertragungsglied umgeben in der Form eines Armpaares, das außen angeordnet ist für eine Berührung mit einer entsprechenden Fläche des äußeren Triebgliedes, wobei sich ein Stempel nach innen erstreckt, um einen Führungsansat/ zu bilden, der in der Lagerausnehmung sitzt. In einem solchen Fall kann das Übertragungsglied eine einfache Kugel sein.

Da es in jeder Ausführungsform der Erfindung einen radialen Führungsansatz für jedes der Übertragungsglieder gibt, ist es möglich, durch sachgemäße Gestaltung der Berührungsfläche des radialen Führungsansatzes eine Entlastung der Kräfte auf gewisse Übertragungsglieder zuzulassen. Wenn also das

«5 Gelenk sich dreht, werden die übertragungsglieder vor und zurück in ihren entsprechenden Nuten bewegt, wobei sie zweimal pro Umdrehung durch die Umkehrpunkte in ihren Nuten laufen. Diese Umkehrpunkte sind häufig Punkte von erhöhtem Verschleiß und Wärmeentwicklung. An diesen Umkehrpunkten müssen die Übertragungsglieder kräftig in ihre richtige Lage zurückgebracht werden. Wenn nur ein kleinerer Zwischenraum an diesen Umkehrpunkten durch Entfernen angemessener Teile der Oberfläche an den Führungsansätzen ermöglicht wird, so können die Kräfte, die erforderlicherweise durch die Umkehrpunkte gehen, stark reduziert werden. In solcher Weise ist es durch sachgemäße Gestaltung der Berührungsflächen der Führungsansätze möglich, die Kräfte an den Übertragungsgliedern an gewissen Stellen während ihrer Drehung zu entlasten, z. B. wenn die Übertragungsglieder ihre Bewegungsrichtung in bezug auf das Antriebs- und Abtriebsteil umkehren, wenn die Flächen der Antriebs- und Abtriebsteile beide schlecht ausgerichtet sind oder wenn extrem hohe Kräfte an den Übertragungsgliedern angreifen.

Wie in F i g. 2 gezeigt, ist es durch eine Nut 24 mit einer beträchtlichen Länge im äußeren Triebteil möglich, ein Gelenk zu bilden, bei dem das innere Triebteil 21 teleskopartig sich in bezug auf das äußere Triebteil 20 bewegen kann, so daß das Universalgelenk in Fällen Anwendung finden kann, wc eine solche Teleskopbewegung erforderlich wird Umgekehrt kann durch entsprechende Berührangs flächen zwischen dem Antriebsteil und dem Ab triebsteil, wie es in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist eine solche axiale Bewegung verhindert werden.

Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, können die An schlagnuten in Bezug aufeinander abgeschrägt wer den. Diese Konstruktion ist nützlich, wenn eine axie drängende Kraft zwischen den Antriebs- und At triebsteilen erwünscht ist oder wenn es erwünscl ist, eine die Nut kreuzende Wirkung zu haben, di die Stellung der Übertragungsglieder unterstützt. Di Mittellinien der abgeschrägten Nuten können geradi spiralförmig oder rund sein oder andere Formen au weisen. Irgendeine oder mehrere der Nutenpaai

(ο

können abgeschrägt sein, während die anderen nicht abgeschrägt sind. Bestimmte Nutenpaare können gegenüberliegend von anderen Paaren abgeschrägt sein, und bestimmte Paare können abgeschrägt sein in einem ,;.ößeren oder kleineren Ausmaß als andere Paare in dem gleichen Gelenk. Es ist übrigens notwendig, daß jede Nut ein Spiegelbild ihrer Gegennut ist, d. h. symmetrisch um eine homokiuitische Ebene.

Obgleich die Figuren Übertragungsglieder mit sphärischen Flächen und einem gleichen Radius zeigen, die die inneren und äußeren Triebteile berühren, kann jedes Übertragungsglied gegenüber dem

An- und Abtriebsteil verschieden große Radien haben, so z. B. kann es für gewisse Anwendungsfälle wünschenswert sein, das äußere gewölbte Teil des Übertragungsgliedes größer zu machen, um eine größere flache Führungsfläche für eine längere stabile Berührung mit dem äußeren Triebteil oder des Einsatzes und folglich geringerer Berührungskräfte zu erhalten. Ebenso kann innerhalb bestimmter Grenzen der Außenradius der Übertragungsglieder ίο größer als der innere Radius gemacht werden, um den Betrag der Gleitbewegung zwischen den Übertragungsgliedern und dem äußeren und inneren Triebteil zu verringern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 513/157

2165

Claims (2)

tragungsglied gegenüber dem An- oder Abtriebs- D ... teil verschieden lange Radien aufweist. Patentansprüche: B

1. Homokinetische Universalgelenkkupplung
mit zwischen An- und Abtriebsteil angeordneten

balligen Übertragungsgliedern, die in entsprechend Die Erfindung betrifft eine homokinetische UnL-ausgebildeten Nuten beider Triebteile sitzen und versalgelenkkupplung mit zwischen An- und Abtriebsdenen Führungselemente zugeordnet sind, da- io teil angeordneten balligen Übertragungsgliedern, die durch gekennzeichnet, daß die Sitze des in entsprechend ausgebildeten Nuten beider Triebteile einen Triebteils (20) gegenüber der Stirnfläche sitzen und denen Führungselemente zugeordnet sind. (31) der Übertragungsglieder (23) so ausgespart Es ist allgemein bekannt, bei homokinetischen sind, daß die Übertragungsglieder bei einer Winkel- Universalgelenkkupplungen zwischen An- und Ablage der An- und Abtriebsachsen zueinander eine 15 triebsteil Kugelkörper zur Übertragung zu benutzen begrenzte Kippbewegü ;g in einer radialen Ebene (z. B. deutsche Patentschrift 1 201 622). Um insbeausführen, wobei die gemeinsame Achse von sondere größere Kräfte übertragen zu können, sind Übertragungsglied (23) und damit verbundenem Übertragungsglieder mit von einer Kugel abweichen-Führungsansatz (28) in einer rechtwinkligen Lage der Gestalt bekanntgeworden (USA.-Patentschrift in bezug auf die Achse eines der Triebteile ver- 20 3 187 520). Insbesondere gehört es in diesem Zubleibt, sammenhang zum Stand der Technik, den zwischen

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- An- und Abtriebsteil angeordneten balligen Übertrakennzeichnet, daß eine ebene Stirnfläche (31) am gungsgliedern Führungselemente zuzuordnen (USA.-Übeitragungsglied 123) mit einer in Umfangsrich- Patentschrift 2 902 844). Bei einem derartigen betung abgeschrägten, von der Mitte nach beiden »5 kannten Universalgelenk können die Führungsele-Seiten vom Übertragungsglied weg verlaufenden mente in bezug auf die Übertragungsglieder relative Bodenfläche (32) des Sitzes (24) zusammenwirkt Bewegungen ausführen, eine Anpassungsbewegung (Fig. 1). der Übertragungsglieder selbst ist jedoch nicht vor-