DE1920664A1 - Homokinetisches Universalgelenk - Google Patents
Homokinetisches UniversalgelenkInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
- F16D3/202—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints
- F16D3/205—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part
- F16D3/2052—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having two pins
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Description
Toyo Bearing Manufacturing Company Limited Osaka City (Japan)
Homokinetisches Universalgelenk
Die Erfindung betrifft ein homokinetisches Universalgelenk
für eine kraftschlüssige Verbindung zweier Wellen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes homokinetisches Universalgelenk zur Erzielung einer gleichmäßigen Drehbewegung
zweier durch das Gelenk verbundenen Wellen, wobei das Gelenk einfach in seinem Aufbau und zuverlässig im
Betrieb ist.
Das erfindungsgemäße Universalgelenk ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Wellen Querteile mit daran ausgebildeten koaxialen Zapfen angeordnet sind, deren Achse die betreffende
Wellenachse schneidet, wobei an den. Zapfen Rollenkörper drehbar gelagert sind, und die Querteile kugelige
Flächen aufweisen, die in entsprechenden kugeligen Hohlflächen mindestens eines Zwischenteiles gelagert sind, welche die Quer-
— 2 —
90984571153
teile umschliessen, an welchen sich die Rollenkörper entlang
kreisbogenförmiger Bahnen abrollen und dass eines der im Gelenk befindlichen Enden der Wellen die Form eines konvexen
Rotationskörpers hat, und das andere Wellenende eine dem Rotationskörper entsprechende Ausnehmung aufweist, die den
Rotationskörper to©i allen im Betrieb auftretenden Winkeleteljunr·
gen mit geringem Spiel umschliesst,derart,dass bei allen Winkel-
Stellungen der beiden Wellen die Zwischenteile jeweils immer in einer gleichen Stellung gegenüber der Symmetrieachse des
Winkels gehalten werden, so dass auch die Winkelgeschwindigkeiten beider Wellen jeweils im wesentlichengleich sind.
Die Erfindung wird anhand einiger Inder Zeichnung schematisch dargestellter Auaführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:
Fig.l einen Längsschnitt eines erfindungsgemäss ausgebildeten Univerealgelenkes, wobei in der unteren Hälfte i
der Figur die Y/ellen und dieanJhnaa befestigten Teile : ^
entfernt sind, ..■" :
Fig. 2 in der oberen Hälfte einen Schnitt nach der Linie II-II
in., der Fig.l'und in der unteren Hälfte eine Endansicht
des Gelenkes aus der Fig.l,
Fig„3 einen Schnitt des Gelenkes aus der Fig.l bei einer
Winkelstellung der beiden Wellen,
Fig,4 einen Längsschnitt einer anderen Ausführung des Gelenkes,
wobei in der unteren Hälfte der Figur die Wellen und die an ihnen befestigten Teile entfernt sind,
Figo 5 in der oberen Hälfte den Schnitt Ύ-V aus der Fig.4
und in der unteren Hälfte eine Endansicht mit ent---
• 1
fernten Hüllen,
$09845/1153
Fig.6 einen Längsschnitt des Gelenke» aus der Fig.4 bei
einer Winkelstellung der V/ellen, Fig.7 einen Teilschnitt zweier V/ellen des Gelenkes allein,
wenn sich beide in einer geraden Stellung befinden, Fig.8 einen Teilschnitt der V/ellen eus der Fig.7, wobei sich
die Wellen in einer Winkelstellung befinden,
Fig.9 ein Diagramm zur Berechnung der Veränderungen der !
i Winkelgeschwindigkeit dee Gelenkes aus der Fig.l,
Fig.10 ein Diagramm der Veränderungen der Winkelgeschwindi ;-keiten
des Gelenkes! aus der Fig.l bei verschiedenen
1
I
I
Winkelstellungen,. '·*
Fig.11 ,einen der Fig.7 entsprechenden Schnitt einer anderen
Ausführung der Wellenenden und
- I
Fig. 12 die Wellenenden aus der Figur 11 in einer Winkelstellung.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein homokinetisches Unversalgelenk dargestellt, welches V/ellen 1 und 2 aufweist, wobei am yorde- „
ren Ende der Welle 1 ein kugeliger Körper 3 ausgebildet ist. Der kugelige Körper 3 befindet sich in einer Bohrung 4» die.
im vorderen Ende der Welle 2 ausgebildet ist. Der Körper 3 ist in der Bohrung 4 mit geringem Spiel eingeführt. An ihren
vorderen Enden sind die Wellen 1 und 2 mit Keilnuten 5, 5»
versehen, an welchen Querteile 6,6' befestigt sind, die
durch Federringe 7 in ihrer Stellring gehalten werden* An den 'durch die Querteile 6,6* gebildeten Zapfen sind Rollenkörper
8,8' mit der Hilfe von Nadellagern drehbar gelagert. Die Querteile 6,6' sind mit Naben 9»9'versehen, mit deren Hilfe
m j
die Querteile an den Wellen] befestigt sind. Die Naben 9»9f
haben eine äussere kugelige- Fläche (Fig.2). Pas Gelenk ent-
SJÖ9845/1153 ; ,
hält eueeerdem zwei Pleiten 10,10', welche die Rollenkörper
8,8' und die Naben 9,9' umschliessen. Die inneren Flächen
der Platten 10, 10f eind mit bogenförmigen laufbahnen 12
und konkaven kugeligen Flächen 11 versehen. Die Laufbahnen 12 dienen der Führung der Rollenkörper 8,8V. Die konkaven kugeligen Flächen 11 sind für die Aufnahme der kugeligen Flächen der Naben 9,9* bestimmt. Die Platten 10,10' sind Je mit
• einem Ausschnitt 13 versehen, welcher verhindert, dees bei einer grosoen Auelenkung der beiden Wellen dae e.ngetriebenej
Wellenende die Platten berührt. Da3 Gelenk ist von einer Buchse
14 uxcchlossen, welche art ihrer inneren Fläche mit Einschnitten
15 versehen ist, die sich in axialer Richtung der Büchse
erstrecken und der Befestigung der Platten 10,10* dienen.
In der Fig.l sind mit O, und 0« die Schnittpunkte der V/ellen.
. 1, 2 mit den Achsen der Zapfen der Querteile 6,6* bezeichnet·
Die Entfernung der Punkte O, und O* ist konstant. .Der Schnittpunkt der Symmetrie ebene yj der Büchse 14 alt den Achsen der
Wellen 1 und 2 in ihrer geraden Stellung let mit 0 bezeichnet.
Der Punkt O befindet eich in der Mitte zwischen den Punkten O^ und Og. 0. ist der Mittelpunkt des kugeligen Körpers 5,
der sich, t?le später erläutert wird, in einer Entfernung d
vom Punkt O btfindet.
• - J-
Bei der Honttge des Gelenkes werden die Nadeln des Nedellegers und die Rollenkörper an den einzelnen Querteilen S,6*
.befestigt. Dareuf werden die Querteils in die Nuten der Enden
der Wellen 1 und 2 geschoben und in ihren Stellungen durch die Federringe 7 befestigt, pie Quer teile v/erden darauf mit
den Platten 10,10* versehen, wodurch die beiden Wellen 1 und 2
ϊ ι
909845/1153 f
miteinander verbunden werden. Schliesslich werden die Platten mit den dazwischen befindlichen Teilen von einem Ende in die
Büchse 14 eingeschoben, wobei die Einschnitte 15 an den Enden
leicht vernietet werden, wie dies in der Fig.2 mit 14a bezeichnet ist. Dadurch werden die Platten in der Büchse 14
befestigt. Zuletzt wird die Büchse nit Fett gefüllt, und
ee werden durch Bänder 17 und 18 Schutzbälge 16 befestigt.
die treibende Welle ist, so' verläuft der Kraftfluss aus der
V/elle 1 durch den Querteil 6>die Zwischenteile 10,14 und d
Querteil 61 zur angetriebenen Welle 2. Wenn· die beiden Wellen
zueinender in einer Winkelstellung mit einem schrägen Winkel stehen und dabei eine Drehbewegung ausführen, so gleiten die
Naben 9»9* der Querteile 6,6' in den konkaven Xugelflachen
11,11· der Platten 10,10'. Dabei führen während einer voll-1
ständigen Umdrehung des Gelenkes die Hollenkörper eine hin '
und her gehende Rollbewegung entlang der Laufbahnen 12 an einer der inneren Flächen der Platten 10,10* aus. Da dabei
nui Abwälzbewegungen ausgeführt werden, ist der Reibungswiderstand des Gelenkes gering.
In einer durch die Aohse eines des Querteiles 6,6* führenden
Ebene, die senkrecht zur Platte 10 bzw. 10' verläuft, betrachtet, ist der Radius der Krümmung der bogenförmigen Laufbahn 12 etwas grosser als der äussere Radius der RollenJcörper
8,8'. Die Rollenkörper 8,8'| wälzen sich daher in der betreffenden Laufbahn 12 immer in eijier stabilen Stellung ab, wobei
das Nadellager in seiner Achsenrichtung , d.h. in der Längs-
t09845/1153 BADORIGINAL ,
richtung der Nadeln gleichraässig belastet ist.
In den Figuren 4 bis 8 ist eine andere Ausführung des erfindung3genässen
Universalgelenkes dargestellt, des im wesentlichen
gleich ist, wie das Gelenk nach den Figuren 1 bis 3. Es enthält jedoch als Zwischenteil eine Büchse 20, welche
gleichzeitig der Büchse 14 und den Platten 10,10' aus den Figuren 1 bis 3 entspricht. Die einander zugewandten inneren
Flächen· 21 der Büchse 20 sind eben. Der äussere Umfang der Rollenkörper 22,22* ist in diesen Falle im weoentlichen zy
lindrisoh, wobei die Rollenkörper an den Zapfen 23,23* der
Querteile drehbar gelagert und in axialer Richtung geführt
sind. Sie Rollenkörper sind sur Ausfuhrung einer hin und her
gehenden ^wälzbewegung auf ebenen Flächen 21 der Büchse 20
bestimmt.
Im folgenden wird das Gelenk nach den Figuren 4 bis 6 im
einzelnen beschrieben·
Das Gelenk nach den Figuren 4 bis 6 enthält eine Antriebswelle 24» eine angetriebene Welle 25, einen kugeligen Körper 26,
der em vorderen Ende der Antriebswelle ausgebildet ist sowie
eine Bohrung 27, die sich im vorderen Ende der angetriebenen Y/elle befindet. Der kugelige Körper 26 ist in der Bohrung '27
alt geringem Spiel geführt. Die Enden der Wellen 24 uaä 25
sind mit Keilnuten 28 und 28' versehen, welche der Befestigung
von Querteilen 23 und 23' dienen. Die Rollenkörper 22,22% dJLe
an deiÄÄpften der Querteile '23 und 23' angeordnet sind, »ind
auf Nadeln 31 gelagert. Jeder der Zapfen der Querteile 23,23* ist mit einer ringförmigen'Scheibe 52 versehen, die durch
&984-5/1153
einen Federring 33 befestigt ist. Die jßpheibe 32 mit dem
* * - .- * ·
■ Federring 33 i dienen der Führung de« betreff enden Rollen- '
'; körpers- am Querteil. Die Querteile 23,23* eind mit Naben
34» 341 versehen» mit «eichen die Querteile an der betreffenden Welle befestigt sind. Die Haben 34» 34' eind mit kugeligen
'. Seitenflächen versehen, sowie mit ebenen Endflächen (die Fi
guren 5 und 6). Die Büchse 20 ist mit einander zugewandten ■ ;
. ebenen flächen 21 versehen,1 in welchen an zwei einander enfe-
■ ·* gegengeeeteten Seiten konkave kugelige Flächen 35 ausgebil
det sind» (die Figuren 4 unk 5)· Aus ε er dem ist die Bliche β
20 mit. zwei entgegengeeetzt1 ausgebildeten Ausnehmungen 36
versehen, «eiche verhindern, dass bei einer schrägen Winkelstellung des Gelenkes die Wellen gegen die Büchsen 20 stοssen.
Dae Gelenk ist alt SehutstÄlgen 37,37* versehen, welche dem
des Eindringens von Fremdkörpern in das Gelenk dienen* Die ' ι *
den Wellen befestigt. ··
Dae- Gelenk nach dem Figuren 4 bis 6 wird in der folgenden Weise
■.·'..* * ■-.· .-""- - :-*~' · ■ ■
zusemmengebaut. ;. :;- - '. :'t
treffenden Zapfen] der Querteile 25» 23* befestigt wurden,
werden die ringföraigen. Platten 32 und die Federringe 33 befestigt. Die auf diese Weise zusammengebauten Querteile wer- -.
den darauf in die Büchse 14 derart eingeführt, dass die ebene
I
Endfläche der Nabe des Querteiles in der axialen Richtung der
konkaven kugeligen Flächen'35 an der inneren Fläche der Büchse
· ji :
ORfGfNAV
192066Λ
20 t werden die Querteile 23,23* derart verdreht,
daos sie die in der Fig.4 dargettellte Stellung einnehmen.
Darauf werden die Querteile an ^Qn Wellen 24 und 25 befestigt
und in ihrer Stellung durch die Feöerringe festgehalten. Die '.'teile 24wJLrd derart eingeführt , dass der Federring 30 mit
kreisförmigem Querschnitt in eine Nut 40 der Antriebswelle
eingeschoben wird. Sobald die Welle in ihre endgültige Stellung im Gelenk gelangt, εο dehnt sich der Ring elastisch j
und hält die Welle im Querteil fest.
: ■ ι i
Der äussere Umfang der Rollenkb'yper 22,22· ist leicht gewöl'
ausgeführt, so dass die Last, die auf die Nadeln 31 einwirkt,
in der Längsrichtung der Rollenkörper gleichmäesig verteilt
ist.
Üebertragung von Kraft und die Bewegungen der einzelnen
Teile sind bei dieser Ausführung dee Gelenkes im wesentlichen
gleich wie bei der Ausführung nach den Figuren 1 bis 3.
In folgenden sei die homokinetische Eigenschaft des erfindungegemissen
Gelenkes untersucht, durch welche erreicht wird, daes die Winkelgeschwindigkeiten der Wellen in allen Stellungen
im wesentlichen gleich sind.
Bei einem Gelenk zur Uebertragung von Kräften zwischen zwei
Wellen, deren Achsen sich schneiden, besteht bei einem homokinetischen Gelenk die Eigenschaft, daQa die Winkelgeschwindigkeiten
der treibenden und der angetriebenen Welle immer Gleich sind, wobei der Zwischenteil, welcher die beiden Wellen
zur Uebertregung der Kräfte verbindet, jeweils gegenüber einer
Syrametrieebene der beiden Wellenecheen eine konstante Stellung
einnimmt. 9'69845/1153
Beim erfindungsgemässen Gelenk, z.B. nach 4#n Figuren 1 bis
3 besteht eomit die Bedingung zur Erzielung einer hoaoki- ·
netischen Kraftübertragung, dass die Büchse 14 und die Platten ■
10 , 10'» v/elohe den Zwischenteil bilden, jeweils in einer
gleichen Stellung gegenüber den beiden Wellen stehen müssen un- ■
abhängig von der Grosse des Winkels, welcher zwisohen den bei- [
den Wellen besteht. Eine erforderliche und ausreichende Be-. dingung besteht darin, dass sich die Sjpnmetrieebene y-y
"I
•us der Fig.l immer in der Syinmetrieebene des Winkels der
beiden Wellen befindet. Die Weise, puf welche diese Bedingung WfUlXt wirdf ergibt eich aus den folgenden.
Winkel 2«. bilden und deee die Büchse 14 und die beiden Wellen
gegenseitig Je einen Winkel oC bilden. Dabei sei die Welle 1
die treibende Welle und die Welle 2 die angetriebene Welle· -
Die Winkelgeschwindigkeiten ; der treibenden Welle 1. und der
Büchse 14 seien ^1. und wQV ihre Drehmomente T1 und T0.
Die Winkel der Stellung der .Antriebswelle 1 und der Büchse 14 in der Stellung nach der Fig.5 seien ^1 und OQ. In
einem solchen Falle ist wie bei einen Kardangelenk das Verhältnis dieser beiden Teile durch die folgenden Formeln bestirnt . tg ■
tg en ■
COS Od
1 - sin
COß f*
iJO 90 Λ B/ 1 153
ORIGINAL
Weiter, wenn Q^ = 9Q = 90° eo ist
65I β ®0 cos
φ = 1_ ·
O COS dj
Für Winkelstellungen, welche von ganzen Vielfachen von 90 · abweiohon,
int ü-j f~ 0(). Bio Winkelgeschwindigkeit und das Drehmoment
nehmen dabei Werte an, welche sich zwischen den ge- ,
nannten Werten befinden und sich periodisch jeweils zweimal bei einer vollständigen Umdrehung des Gelenkes wiederholen.
Bei der Uebertragung der Kraft von der Büchse 14 auf die angetriebene
Welle stehen jedoch die Winkelgeschwindigkeit und \
das Drehmoment immer in einem umgekehrten Verhältnis zur Veränderung im Falle der Uebertragung von der treibenden Welle
1 auf die Büchse 14· Die Winkelgeschwindigkeiten und die Drehmomente der treibenden YTeIle 1 und der angetriebenen Welle 2"
sind daher immer gleich, wodurch die Bedingung des homokinetischen
Gelenkes erfüllt ist." Die Verhältnisse sind vollständig gleich wie im Falle eines homokinetischen Gelenkes
nach der Art eines doppelten Kardangelenkes. Das Prinzip der Uebertragung der Kräfte·ist somit das gleiche wie beim doppelten
Kardangelenk,:wobei jedoch beim Kardangelenk kreuzförmige
Querteile verwendet werden, und . die Nadellager an den Zapfen der Querteile in einea Joch gelagert sind, so dass sie
nur eine Schwenkbewegung ausführen.Beim erfindungsgemässen Gelenk ' führen hingegen die verwendeten Rollenkörper.8,8'
Abwälzbewegungen entlang der bogenförmigen Laufbahnen aus, * wodurch, verschiedene Vorteile entstehen, die später beschrieben
werden. Wenn das Gelenk eine erste halbe Umdrehung aus
ι
in der Fig.3 dargestellten Stellung ausführt, so bewegen
in der Fig.3 dargestellten Stellung ausführt, so bewegen
BAD ORSQIWAL '" 309845/115 3
si'oh die Rollenkörper in den Laufbahnen 12 der Flatten 10,
10' um einen Winkel 2Λ gegenüber einer Achse, welche zu
den Platten 10, IO · senkrecht steht und durch den Punkt 0, bzw. 0« führt. Wenn das Gelenk die zweite halbe Umdrehung
ausführt, so kehren die Rollenkörper in ihre Ausgangsstellung zurück:. Das bedeutet, dass die Rollenkörper ebenfalls eine
vollständige hin und her gehende Abw^lzbewegung bei jeder
Umdrehung des Gelenkes ausführen.
Wie bereits erwähnt, ist es zur Erfüllung der Bedingung eines homokinetisehen Gelenkes wesentlich, dass unabhängig von der
Grosse des-.Winkels zwischen den beiden Wellen-die Symmetrieebene y-y des Zwischenteiles in der Syaimetrieebene des Winkels
liegt. Die Antriebswelle 1 und die Büchse 14 werden um den Punkt 0, geschwenkt. Die angetriebene Welle 2 und die I
Büchse 14 werden, um den Punkt 0« geschwenkt. Da .0, und O2 j
in der Büohse 14 eine feste Stellung haben, so .kann die erwähnte Bedingung erfüllt werden, wenn sich die Punkte O^ und O2
von der Ebene y-y und den beiden Wellen in einem gleichen Abstand befinden, und zwar bei jeder Winkelstellung» in der
gleichen Ebene liegen und wenn die Winkel der Achsen der beiden Wellen zur die Punkte O^ und 0„ verbindenden Geraden
immer gleich- sind.
Diese Bedingung kann im wesentlichen erfüllt werden, wenn die Wellenenden, entsprechend der Darstellung in den Figuren 1
und 5 ausgebildet werden. Die Ficuren 7 und 8 zeigen Teiisohnitte
der Wellen ellein. Die Figur 7 zeigt einen Längs-
~ s
fiöhnitt'der beiden Wellen, wenn ihre Achsen in einer Geraden
liegen. Die Fig.8 zeigt e^en^gygssohnitt beider Wellen,
wenn diese einen stumpfen Winkel bilden. Das Wellenende der Antriebswelle 1 1st als kugeliger Körper 3 mit einem Mittel- ,
punkt O, ausgebildet. Das Wellenend,e der angetriebenen Welle
2 ist mit einer zylindrischen Bohrung versehen, welche einen derartigen Durchmesser hat, dass sie den kugeligen Körper 3 Γ
mit einem geringen Spiel umschliesst. Die Verbindung des kugeligen
Körpers 3 mit der Antriebswelle 1 ist so ausgebildet/ 'dass auch bei der maximalen Winkelstellung keine Berlihrungi
der beiden Wellen ausser an den dazu bestimmten Flächen entsteht. · ' ■■".-".
Entsprechend der Darstellung in der Fig.7 befindet sieh der
Punkt 0 in der Mitte zwischen den Punkten O^ und Og, wobei
dieser in der Symmetrieebene y-y der Biichse 14 liegt* Der
Mittelpunkt 0* des kugeligen Körpers 3 ist gegenüber dem .
'Punkt O um ein geringes Mass zum Punkt 0„ versetzt. Bei
einer Neigung der Antriebswelle 1 ist der Abstand des Mlttelpunktea
O- des kugeligen Körpers 3 vom Punkt 0, immer gleich
Der Abstand des Punktes 0- vom Punkt Og entlang der Achse der
angetriebenen Welle vergrössert sich jedoch mit.zunehmender
Auslenkung. Wenn die beiden Wellen miteinander entsprechend der Darstellung in der Fig* 8 einen Winkel 2<jl bilden, und der
Mittelpunkt O^ des kugeligen Körpers in einer Ebene liegt,
die senkrecht zur Verbindungslinie der Punkte 0, und 0«
steht und durch den Punkt O- führt, welcher in diesem Falle mit Oj* bezeichnet ist, so Bind die Winkel 0-', 0. und 0«
und Oj*, O2, O1 gleich, so dass die Bedingung einer konstanten
Winkelgeschwindigkeit erfüllt ist. Auch wenn die beiden
Wellen in einer geraden Linie verlaufen, wie dies in der
9!09ß4S/1153
Pig.7 dargestellt ist, wird eine konstante Winkelgeschwindigkeit
erreicht. Wenn die beiden Wellen jedoch unter einem anderen Winkel zueinander stehen, so ist die Bedingung einer konstanten
Winkelgeschwindigkeit nicht streng erfüllt,. Es wird
ι daher im folgenden die Grosse der Abweichung der Winkel- |
geschwindigkeit' vom konstanten Wert bei verschiedenen Winkeln untersucht. . . "
Entsprechend der Darstellung in der Fig.9 sei die Entfernung
0-, 0. gleich O1 0, gleich a (konstant). Es sei O2 0. = Γ,
0, O2 = b. Die Winkel zwischen der Antriebswelle 1, der an··
getriebenen: Welle 2 und der Geraden 0, O2 seien Λ-, und & .
Dann gelten die folgenden Gleichungen. a coscta + 1 coscCp = a +
a sin<^, = 1 sin d-2 (4)
Daraus „ ,„ _ ροηΛ1 >2
cos2**« =
wobei K=
_d 1 + XT - 2K COSd^
. K " C03 ^l (5)
cos <^2 =
+ K* - 2K cosd/L
•Die Winkel der Drehbewegung der beiden Wellen 1 und 2 sowie der Büchse 14 gemessen aus ihrer Ausgangsstellung sind Θ,,
und 0Q. Als Ausgangsstellung kann dabei die Stellung nach
der Fig.3 und der Pig.8 dienen, wobei O-, = &o - 0. Man erhält
dabei Gleichungen , die den Gleichungen eines Kardangelenkes ähnlich sind:
COSO tg €>-0
tg Θ2 = cosclg . tg &Q ■ .■ ■
tg Θ2 = cosclg . tg &Q ■ .■ ■
tg Q1 = COSpO1 . tg
008^2
Die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Wellen 1 und 2 sowie der Büchse 14 seien mit tOi, \ΌΖ und kvA bezeichnet. Durch' *'Γ
eine zeitliche Ableitung erhält man : ■ ,
x2
wobei K' =
ck,
Wenn K' = 1 ist, so folgt aus der Gleichung (7) dass ίΟ =
ist. Wenn nämlich Kf = 1, so ist
j ..
Aus der Formel (7) erhält man für
iO-,
Kf(Kf2 - l)sin
= 0.
= O für Θχ = ψι (η = 0,1,2,3...),
Wenn K1 f O so ist «-
so dass der Wert τ~ " extreme Grossen erreicht.
Für diese Fälle erhält man aus der Formel (7)
für η = 0,2,4
(8)
Da der Winkel der beiden V/ellen ^1 + fa2 ^8^' so is"fc
einem V/inkel (K*. = Φ- - cv die Grosse der Längen a = 1.
Man erhält dabei durch ein Einsetzen
2 cos*' 2 cos* ·
die Stellung von O5. Dadurch kann die Entfernung d von 0 be
stimmt werden. Obwohl bei anderen Winkeln cU f oCw so
kann aus der Formel (5) 0^2 fUr einen beliebigen Wert von <&λ,
(»2
bestimmt werden. Ausserdem können extreme Werte von -^ aus
der Formel (8) berechnet werden.
Wenn die Y/inkelgeschwindigkeit C^ der Antriebswelle 1 konstant
ist, so kann die Grosse der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit
Wo - id ι
der angetriebenen Welle durch den Ausdruck —*—.
ausgedrückt
werden. Der maximale Viert kann dabei aus der Formel (8) bestimmt werden. Y/enn somit pU>
cU» εο ist K*. - 1 der maximale
Wert der Grosse der Veränderung der Winkelgeschwindigkeit
Bei ck, <«&« ist 1 - K* der maximale Y/ert.
1 z ~
Die Figur 10 ist ein Diagramm des Verlaufes des maximalen
Y/ertes der Veränderung der Y/inkelgeschwindigkeit —fr
1 wenn der Mittelpunkt 0_ des kugeligen Körpers 3 derart
angeordnet ist, dass der Arbeitswinkel der beiden V/ellen,
bei welchem <k = <μ ,die Werte 0°, 20°, 30° und 40° hat.
Y/enn z.B. die Stellung des Punktes 0, derart bestimmt ist, dass eine konstante Y/inkelgeschwindigkeit erreicht wird,
wenn der Winkel beider Wellen 20° beträgt, so ist die maximale Grosse der Abweichung der Y/inkelgeschwindigkeit 0,05$
oder weniger im Bereich von O bis 22°, was praktisch als eine konstante Winkelgeschwindigkeit bezeichnet werden kann.
Das ist sehr wenig, verglichen mit der Tatsache, dass.der maximale
Wert der Veränderung der Y/inkelgeschwindigkeit bei einem Kardangelenk bei einem Winkel-von 20° ungefähr 6,5$
beträgt. Beim vorliegenden Gelenk kann die Stellung des Punktes 0», nämlich die lange d, je nach dem im Betrieb verwendeten
Bereich gewählt v/erden*
Die erwähnten Bedingungen gelten auch fur das Gelenk nach den Figuren 4- bis β. .
909845/1153
Die Figuren 11 und 12 zeigen eine ander* Ausführung der
■ ι
Wellenenden. Die Figur 11 zeigt einen Teilschnitt bei einer Stellung, wo die Äöhsen ·der beiden Wellen eine Gerade bilden.
Die Figur 12 ist ein Teilschnitt durch die Ebene der beiden Achsen in einer Stellung der Wellen, bei welcher ihre Achsen" ί
einen stumpfen/Winkel bilden. Der Eingangsbereich der Bohrung , des Wellenendes der angetriebenen Welle ist eine ringförmige
.Fläche, welche durch die Rotation eines Bogens 41 urn die ·
Achse der Welle entstanden ist. Das Ende der Antriebswelle 1 ist eine Rotationsfläche, die durch eine Rotation einer zykloidalen
Kurve 42 entstanden ist,welche den Bogen 41 berührt.In|einer
Ebene, welche die Achsen der beiden.Wellen enthält, haben die
Enden der beiden Wellen eine Form, welche dem Querschnitt ·
eines Getriebes entspricht, dessen ein Rad Stifte aufweist,
die mit Zähnen.v4ee anderen Rades kämmen. Eine derartige j
zykloidale Kurve wird z.B. angenähert dadurch erreicht/dass |
' ; O1 ■ -Ολ.■'■■-.·.- ■'■"'.
ein Basiskreis mii einem, Radius von mit-dem Mittelpunkt
in O1- gezeichnet ».wird, dass gleichzeitig eine Mehrzahl
.von kleinen Kreisen mit dem Radius des Bögens 41 an
einer Epizykloide gezeichnet wird, welche durch einen 'Abwälzkreis gebildet wird, dessen Radius gleichist.wie der
Radius des Basiskreises ,und dass dazu die · Uahttlluiigs*· -^' ^"; ;;■
kurve gezeichnet wird/ : - : Λ-^l ■ - Ϊ '
Auch wenn die beideÄ fellen entsprechend der Darßteiiung in .;■
der J1IgUT 12 -geneigt sind, ^p ist es; bei dieser-Anordnung1 >
erzielba?, dass sich die beiden" Rotationsflachen^iii äii^'" ? V
Ebene der Achsen der beiden V/ellen an zwei Stellen berühren, "
wobei die Winkel-der beiden Achsen zur Geraden -O1 0« immery -;
m a bub η ι β 3 ■■ : [:': :'C · a;:i :ΐ·;ΓΛ'" ."■
gleich sind. Auf diese Weise wird in aXJLen Stellungen die
Bedingung einer konstanten Winkelgeschwindigkeit erfüllt. - '<
Wenn die beiden Wellen schräg zueinander stehen, so berühren sich zwar die Rotationsflächen ihrer Enden im Schnitt,
■ ■ -ι
welcher in der Figur 12 dargestellt ist an zwei Punkten.
In anderen Bereichen besteht jedoch zwischen den beiden Rotationsflächen
ein geringes Spiel. Die gegenseitige Beweglichkeit der beiden Wellenenden in einer Richtung senkrecht zur
Schnittebene nach der Figur 12 ist daher grosser als bei der Ausführung»nach der Fig.7. Ausserdem ist die Gleitbewegung
an den einander berührenden Stellen ebenfalls bei Anordnung nach den Figuren 11 und 12 grosser.
Obwohl beide Ausführungen der Wellenenden ihre eigenen Vorteile
und Nachteile aufweisen, so können sie dadurch für den ι
praktischen Gebrauch verwendbar gemacht werden, dass die ; Berührungsflächen der beiden Wellenenden gehärtet werden,
z.B. durch ein Hochfrequenzhärten, so dass bei einer Verwendung
eines geeigneten Schmiermittels eine hohe Widerstands-
fähigkeit gegen'Abnützung erhalten wird..
Die beschriebenen Ausführungen des Universalgelenkes haben
beide den wesentlichen Vorteil» dass, bei jedem Rollenkörper
die Säst.immer im wesentlichen auf einen zentralen !eil der
Breite jedes Rolienkorpers einwirki? und gleichmässig auf die
verschiedenen Nadeln des Lagers verteilt ist. Das wird dadurch
erreicht, daaa eine geringe Abvieiohung der Krümmungsradien-'
der laufbahn unfc der äusseren fläche der Rollenkörper vorgesehen wird» Beim sylijiättUoiien RollenKbrper, welche* sieh
■ *»
INSPECTED
auf der ebenen .Fläche nach den Figuren 4 bis 6 abwälzt, kann
die äussere zylindrische Fläche leicht gewölbt-ausgebildet -1
werden. Bei einem Kardangelenk, bei welchem die äusseren Läufbahnen des Nadellagers in einem Joch ausgebildet sind,
entstehen oft vorzeitige Beschädigungen der Nadeln des. Nadellagers, da diese einer Belastung an den Enden ausgesetzt
sind, welche z.B. durch Abweichungen bei der Herstellung verursacht sein können. Im Gegensatz dazu besteht beim vorliegenden Gelenk keine derartige Gefahr. Das Drehmoment wird
beim vorliegenden Gelenk, auf die Nadeln des Nadellagers übertragen
und dann von · den Rollenkörpern auf die Lauf- j bahnen des Zwischenteiles. Es handelt sich dabei immer um.
eine Abwälzbewegung, so dass die Reibung gering ist.
Die kugelige Fläche des kugeligen Körpers 3 und die innere
Fläche der Ausnehmung am Ende der anderen Welle führen zwar miteinander ·eine kombinierte Abwälz- und Gleitbewegung aus. ;
Diese Flächen sind jedoch nur kleinen Kräften unterworfen, die sich aus einem sekundären Moment wie bei einem Kardangelenk
ergeben» Die dadurch entstandenen Reibungsverluste '
sind daher im Vergleich mit anderen Typen von homolcinetisehen
Universslgelenken wesentlich kleiner, wobei gleichzeitig die
Lebensdauer grosser ist, Wexm, eine axiale Kraft auf die V/eilen
einwirkt, so wird sie von den kugeligen Flächen der Quer- Z-
teile und dei* Platten bzw» der Büchse aufgenommen, so dass ■
das Gelenk eine bedeutende, axiale Kraft übernehmen kann. Der ■
Winkel der Veiden Wellen kann bis 45Q betragen, und ist somit
int Vergleich wit anderen homokinetischen Gelenken gross.
09045/1153
Ein weiterer Torteil besteht darin, dass die einzelnen Teile eine einfache, für Maesenhersteilung geeignete Form haben,
leicht montiert und billig hergestellt werden können.
Schliesslich kann bei einem Kardangelenk nur eine geringe
Menge von Schmierfett zur Schmierung verwendet werden, und zwar'die Menge, die vom Nadellager aufgenommen werden kann.
Das vorliesende Gelenk ist hingegen zur Aufnahme einer grossen
Menge von Fett in seinem Innenraum geeignet, so dass es für eine lange Dauer mit Fett versorgt werden kann. Dieser Umstand
bildet ebenfalls einen bedeutenden Vorteil des vorliegenden Gelenkes. ,
909845/1153
Claims (4)
- Patentansprücheί 1. lHomokinetisch.es Universalgelenk für eine ,kraftschlüssige Verbindung zweier Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wellen (1,2) Querteile mit daran ausgebildeten koaxialen Zapfen angeordnet sind, deren Achse die betreffende WeI-lenachs.e senkrecht schneidet, wobei an den Zapfen Rollenköp^rer (8, 8', 22, 22') drehbar gelagert sind, und die Querteile kugelige Flächen aufweisen, die in entsprechenden kugeligen Hohlflächen (11,.35) mindestens eines Zwischenteiles (10, "10', 2*0) gelagert" sind, welche die Qüerteile umschließen, an weichen sich die Hollenkörper (8, 8', 22, 2') entlang kreisförmiger Bahnen (12) abrollen, und daß eines der im Gelenk befindlichen Enden der Wellen die Form eines konvexen Rotationskörpers (3, 4-2) hat, unddaß das andere Wellenende eine dem Rotationskörper entsprechende Ausnehmung (4, 4-1) aufweist, die den. Rotationskörper bei allen im Betrieb auftretenden Winkelstellungen mit geringem Spiel umschließt, derart, daß bei' allen Winkelstellungen der beiden Wellen (1, 2) der Zwischenteil (10, 10', 20) jeweils immer in einer, gleichen Stellung gegen-, über der Symmetrieebene des Winkels gehalten wird, so daß auch die Winkelgeschwindigkeiten beider Wellen geweils im wesentlichen gleich sind, "-:.■-- ■
- 2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenkörper (8, 8') eine äußere gewölbte Fläche aufweisen, und daß der Zwischenteil (10, 10') mit. bogenför-. - 21 909845/1153 " ..migen Laufbahnen (12) mit der Form gewölbter Nuten ver- · ■ sehen ist.
- 3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die äußere Fläche der Rollenkörper (22, 22r) eine leicht gewölbte zylindrische Fläche ist, daß die Bollenkörper an den Zapfen in axialer Richtung geführt sind und daß die Laufbahn des Zwischenteils (20) für die Rollenkörper (22, 22·) eben ist;
- 4. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Wellenenden mit einem konvexen Rotationskörper versehen ist, dessen Umriß durch, eine zykloidale Kurve (42) gebildet ist, und daß das andere Wellenende"mit einer Ausnehmung versehen ist, die an ihrem Eingang eine ring» förmige Rotationsfläche aufweist, die durch die Drehung eines Bogen« (41) gebildet ist, wobei die beiden Wellenenden «inejader mit geringim Spiel umschließen»5, Gelenk öach Anspruch' 1 > dadu*cfc gekennzeichnet, <*»£ Zwischenteil, welch· dieRolleakörperr Cß^e^und Ne^en (9* ^) dlö? Cjufpteil« (6| 61) umsahUtßt, aus ^ilch·· . (14) jtöwi:·:*iM*k 3?ιι·ε voä ilutUin (10f IQ · > welch· Ironlciir« ^iiftIflicntn (11) sowi· |«ufbaii»aett füi? 41«Pat«ntanft!t^ingAE, EdtlMünchen 13, EHW6ethtTT. 549098A5/1153L e e r s ei Λ e
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2327372A1 (de) * | 1972-06-01 | 1973-12-06 | Glaenzer Spicer Sa | Homokinetisches gelenk |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE794099A (fr) * | 1972-02-08 | 1973-05-16 | Uni Cardan Ag | Accouplement a articulation, forme d'au moins deux accouplements articules homocinetiques |
FR2453313A1 (fr) * | 1979-04-04 | 1980-10-31 | Glaenzer Spicer Sa | Joint homocinetique coulissant a tripode et transmission a arbre flottant correspondante |
FR2457408A1 (fr) * | 1979-05-21 | 1980-12-19 | Glaenzer Spicer Sa | Procede et dispositif d'assemblage perfectionnes, notamment pour galet monte sur aiguilles |
GB2299650B (en) * | 1995-04-07 | 1998-12-23 | Gkn Technology Ltd | Constant velocity ratio universal joints |
US6758302B2 (en) * | 2001-01-23 | 2004-07-06 | Paccar Inc | Low vibration driveline |
US6994627B2 (en) * | 2003-04-14 | 2006-02-07 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Universal joint |
US20050239560A1 (en) * | 2004-04-23 | 2005-10-27 | Gehrke Glenn F | High speed high angle universal joint |
JP2007211927A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Ntn Corp | 等速自在継手用ブーツ |
JP2008240907A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Ntn Corp | 自在継手 |
US8684037B2 (en) * | 2009-08-05 | 2014-04-01 | Eaton Corportion | Proportional poppet valve with integral check valve |
US11601027B2 (en) * | 2018-10-31 | 2023-03-07 | Rlt Holdings, Llc | Methods and systems for permanent magnet motors powering electric submersible pumps |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2574226A (en) * | 1946-07-17 | 1951-11-06 | Gen Motors Corp | Constant velocity universal joint |
US2755641A (en) * | 1953-09-21 | 1956-07-24 | Chrysler Corp | Universal joint |
-
1969
- 1969-04-10 US US815059A patent/US3593541A/en not_active Expired - Lifetime
- 1969-04-14 SE SE05214/69A patent/SE348269B/xx unknown
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- 1969-04-17 GB GB09626/69A patent/GB1216035A/en not_active Expired
- 1969-04-18 AT AT374569A patent/AT299631B/de not_active IP Right Cessation
- 1969-04-22 FR FR6912697A patent/FR2006770A1/fr not_active Withdrawn
- 1969-04-23 DE DE19691920664 patent/DE1920664A1/de active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2327372A1 (de) * | 1972-06-01 | 1973-12-06 | Glaenzer Spicer Sa | Homokinetisches gelenk |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH480561A (de) | 1969-10-31 |
US3593541A (en) | 1971-07-20 |
GB1216035A (en) | 1970-12-16 |
AT299631B (de) | 1972-06-26 |
FR2006770A1 (de) | 1970-01-02 |
SE348269B (de) | 1972-08-28 |
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