DE19748450C2 - Kreuzgelenkwelle und Antriebsanordnung mit zwei Kreuzgelenkwellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkwelle mit einer Verbindungswelle 3, 3' und mit einem ersten und einem zweiten Kreuzgelenk 6, 6' bzw. 7, 7'. Um eine kostengünstige Lösung und die Möglichkeit zu schaffen, bei zwei Kreuzgelenkwellen, die beispielsweise einem Walzenständer zugehörig sind, einen minimalen Achsabstand zu erreichen, ist das erste Kreuzgelenk 6, 6' mit identischen Verbindungsmitteln 15, 16; 15', 16' zur Verbindung mit der Verbindungswelle und einer Kupplungshülse 24, 24', versehen. Diese sind jeweils derart an eine Gelenkgabel des ersten Kreuzgelenkes 6, 6' angeschlossen, daß die Verbindungsmittel 15, 16 bzw. 15', 16' mit unterschiedlichen Abständen L1, L2 zum Gelenkbeugezentrum 22, 22' des ersten Kreuzgelenkes 6, 6' angeordnet sind. Somit ist das erste Kreuzgelenk 6 der ersten Kreuzgelenkwelle 1 näher zur zugehörigen Kupplungshülse 24 angeordnet als das erste Kreuzgelenk 6' der zweiten Kreuzgelenkwelle 2, so daß der geringere Rotationsdurchmesser D des Abstandshalters 20' genutzt werden kann, damit die Gelenkgabeln 18, 19 des ersten Kreuzgelenkes 6 darin eintauchen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkwelle mit einer Verbin­ dungswelle und mit einem ersten und mit einem zweiten Kreuzge­ lenk, welche jeweils über Verbindungsmittel mit solchen an den Enden der Verbindungswelle verbunden sind und darüber hinaus Verbindungsmittel zur Verbindung mit solchen jeweils eines wei­ teren Bauteiles aufweisen, wobei das erste Kreuzgelenk zwei Ge­ lenkgabeln und ein Gelenkbeugezentrum besitzt.

Die DE 19 02 665 A beschreibt eine Kreuzgelenkwelle mit einer Verbindungswelle und zwei an deren Enden angebrachten Kreuzge­ lenken. Es handelt sich um eine Gelenkwelle, die insbesondere für Walzwerkantriebe gedacht ist. Die Verbindungswelle weist an ihren Enden Flansche auf. Das erste Kreuzgelenk umfaßt eine erste Gelenkgabel, die mit einem Flansch versehen ist, der zum Flansch der Verbindungswelle passend ausgebildet ist. Die zweite zum ersten Kreuzgelenk gehörende Gelenkgabel, weist einen Keil und eine kegelige Bohrung zur Zentrierung auf. Zur Außenfläche hin ist einen Klemmschräge angeordnet, die umlaufend um den Flansch angeordnet ist. Zu diesem Flansch gehört ein entspre­ chender Gegenflansch, der zentral einen kegeligen Vorsprung aufweist, der mit der kegeligen Bohrung des ersten Flansches zu dessen Zentrierung zusammenarbeitet. Zur Außenfläche des zweiten Flansches hin ist ebenfalls seitlich eine umlaufende Schrägfläche vorgesehen. Des weiteren ist eine zum Keil des ersten Flansches passende Nut vorhanden, zu der der Keil in Eingriff gebracht werden kann, um ein Drehmoment zwischen beiden Flan­ schen zu übertragen. Der zweite Flansch ist Bestandteil einer Kupplungshülse, die zum Anschluß an einen Walzenzapfen dient. Zur Verbindung der beiden Flansche des ersten Kreuzgelenkes dient ein Klemmring, der die beiden Flansche gegeneinander preßt und sich um deren Außenumfang legt und mit zu den Schrägflächen der beiden Flansche entsprechend verlaufenden Klemmflächen ver­ sehen ist. Das zweite Kreuzgelenk weist als Verbindungsmittel Flansche auf. Von diesen ist der mit einer Gelenkgabel verbunde­ ne Flansch zur Verbindung mit dem entsprechenden Gegenflansch der Verbindungswelle bestimmt. Der andere Flansch dient bei­ spielsweise zur Verbindung mit einem Antrieb. Bei beiden Kreuz­ gelenken haben die Flansche gleiche Abstände zum Gelenkmittel.

Die US 17 72 538 beschreibt eine Antriebsanordnung mit zwei in einem Walzenständer antreibbar angeordneten Walzen, die von einem gemeinsamen Getriebe aus angetrieben werden. Die Abtriebs­ zapfen des Getriebes sind auf einem fixen Abstand zueinander angeordnet. Die beiden angetriebenen Walzen des Walzenständers weisen mit unterschiedlicher Länge aus dem Walzenständer her­ ausgeführte Zapfen auf, die zur Verbindung mit Gelenkwellen dienen, die jeweils mit ihrem anderen Ende mit den Abtriebs­ zapfen des gemeinsamen Getriebes bestimmt sind. Die beiden Ge­ lenkwellen sind unterschiedlich lang ausgeführt, so daß das dem längeren Antriebszapfen einer der beiden Walzen zugehörige Ge­ lenk axial zu dem Gelenk der weiteren Gelenkwelle versetzt an­ geordnet ist, deren walzenseitiges Gelenk auf dem kürzeren Zap­ fen der anderen Walze angeordnet ist. Der Durchmesser der Ver­ bindungswelle ist geringer als der der Gelenke, so daß der Rota­ tionsdurchmesser des dem längeren Zapfen zugeordneten Gelenkes zur Außenfläche der Verbindungswelle der anderen Gelenkwelle näher angeordnet sein kann, als dies bei übereinstimmender Lage der Gelenke beider Gelenkwellen zur Walzenseite hin möglich wäre. Die Anordnung erfordert Walzen mit unterschiedlich langen Antriebszapfen und darüber hinaus auch Gelenkwellen unterschiedlicher Länge. Im übrigen nennt die Druckschrift Kreuzgelenke als mögliche Gelenke zur Verwendung im Zusammenhang mit der Wellen­ anordnung, ohne diese jedoch im Detail zu beschreiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreuzgelenkwelle zu schaffen, die eine variable Konfiguration bei einheitlichen Bauteilen zuläßt, um bei Verwendung im Zusammenhang mit einer Antriebsanordnung, die mindestens zwei Kreuzgelenkwellen umfaßt, die an einem Ende der Kreuzgelenkwellen angeordneten Kreuzgelen­ ke so anbringen zu können, daß sie eine Annäherung aneinander erlauben, so daß geringe Achsabstände erreichbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste Kreuzgelenk mit identischen Verbindungsmitteln zur Verbindung mit denen der Verbindungswelle und denen des weiteren Bauteiles versehen ist und diese jeweils an eine Gelenkgabel des ersten Kreuzgelenkes angeschlossen sind, daß die den beiden Gelenkga­ beln des ersten Kreuzgelenkes zugeordneten Verbindungsmittel mit unterschiedlichen Abständen zum Gelenkbeugezentrum des ersten Kreuzgelenkes angeordnet sind, daß die andere Gelenkgabel mit einem Ende eines Abstandshalters verbunden ist, an dessen ande­ rem Ende die Verbindungsmittel angebracht sind, und die zweite Gelenkgabel unmittelbar mit einem der Verbindungsmittel verbun­ den ist und daß der Rotationsdurchmesser der Außenfläche des Ab­ standshalters und der Rotationsdurchmesser der Verbindungsmittel kleiner bemessen sind als der Rotationsdurchmesser des ersten Kreuzgelenkes, gemessen über die zugehörigen Gelenkgabeln.

Von Vorteil bei dieser Anordnung ist, daß das erste Kreuzgelenk in zwei unterschiedlichen Positionen mit der Verbindungswelle verbindbar ist, so daß die sich im Bereich des Abstandhalters ergebenden Freiräume für eine Antriebsanordnung mit zwei Kreuz­ gelenkwellen genutzt werden können, damit durch den axialen Ver­ satz das einer Gelenkwelle zugehörige Kreuzgelenk in diesen Be­ reich eintauchen kann. Die beiden ersten Kreuzgelenke zweier in einer Ebene angeordneter Kreuzgelenkwellen sind also durch die unterschiedliche Anordnung zur Verbindungswelle in axial unter­ schiedlichen Lagen gekennzeichnet. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, kleinere Achsabstände zu realisieren. Dabei ist ge­ währleistet, daß standardisierte Bauteile genutzt werden können, wodurch sich eine kostengünstige Lösung ergibt. Ferner kann da­ durch der Rotationsdurchmesser der zweiten Kreuzgelenke größer gewählt werden, wodurch sich deren Lagerlebensdauer und Drehmo­ mentkapazität erhöhen.

Zur Konkretisierung dieser Lösung ist vorgesehen, daß die Außen­ fläche des Abstandshalters eine axiale Länge aufweist, die grö­ ßer bemessen ist als die Länge des ersten Kreuzgelenkes, gemes­ sen über die Gelenkgabeln.

Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel als Flansche ausgeführt. Eine Antriebsanordnung unter Verwendung von zwei Kreuzgelenkwel­ len nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ bindungsmittel der zweiten Kreuzgelenke mit fixem Abstand zuein­ ander jeweils mit einem weiteren Bauteil verbunden sind, und wo­ bei die beiden ersten Kreuzgelenke derart angeordnet sind, daß bei der zweiten Kreuzgelenkwelle das erste Kreuzgelenk mittels der unmittelbar mit einer Gelenkgabel verbundenen Verbindungs­ mittel, mit denen der zugehörigen Verbindungswelle und bei der ersten Kreuzgelenkwelle, die dem Abstandshalter zugehörigen Ver­ bindungsmittel des ersten Kreuzgelenkes mit denen der zugehöri­ gen Verbindungswelle verbunden sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine An­ triebsanordnung, umfassend zwei erfindungsgemäße Kreuzgelenkwel­ len, sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform, bei der die Längen­ veränderung durch eine außerhalb der Gelenkwelle vorgesehene Verschiebung aufgenommen wird, und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, bei der die Verbin­ dungswelle Längenänderungen ausgleicht.

Aus der Zeichnung sind zwei Kreuzgelenkwellen, nämlich die erste Kreuzgelenkwelle 1 und die zweite Kreuzgelenkwelle 2 ersicht­ lich, die in einer Ebene angeordnet sind. Die beiden Kreuzge­ lenkwellen 1, 2 weisen jeweils eine Verbindungswelle 3, 3' auf. Die erste Kreuzgelenkwelle 1 besitzt an einem Ende einen ersten Verbindungsflansch 4 zum Anschluß eines ersten Kreuzgelenkes 6 und einen zweiten Verbindungsflansch 5, der zur Verbindung mit dem Flansch 8 eines zweiten Kreuzgelenkes 7 dient. Das zweite Kreuzgelenk 7 weist des weiteren einen Flansch 9 auf, der zum Anschluß an einen Ausgangsflansch beispielsweise eines Getriebes dient, so daß die erste Kreuzgelenkwelle 1 mit dem Flansch 9 auf der Antriebsachse 10 angeordnet ist. Die zweite Kreuzgelenkwelle 2 besitzt neben dem an den ersten Flansch 4' angeschlossenen er­ sten Kreuzgelenk 6' ein zweites Kreuzgelenk 7', dessen Flansch 9' auf der Antriebsachse 11 mit einem Abtriebsflansch beispiels­ weise des Getriebes verbunden sein kann. Die beiden Flansche 9, 9' der beiden Kreuzgelenkwellen 1, 2 sind somit auf einem fixen Abstand A zueinander angeordnet, so daß ihre Gelenkbeugezentren 14, 14' ebenfalls während des Betriebs unveränderlich sind.

Das erste Kreuzgelenk 6 der ersten Kreuzgelenkwelle 1 weist eine erste Gelenkgabel 18 und eine zweite Gelenkgabel 19 auf. Die er­ ste Gelenkgabel 18 ist einstückig mit einem Abstandshalter 20 ausgeführt, welcher an seinem freien Ende einen ersten Anschluß­ flansch 15 trägt. Bei der ersten Kreuzgelenkwelle 1 ist dieser erste Anschlußflansch 15 mit dem ersten Verbindungsflansch 4 der Verbindungswelle 3 mittels Schrauben 17, die auf dem Umfang ver­ teilt angeordnet sind, fest verbunden. Des weiteren weist das erste Kreuzgelenk 6 der Kreuzgelenkwelle 1 eine zweite Gelenkga­ bel 19 auf, die unmittelbar mit dem zweiten Anschlußflansch 16 verbunden ist. Beide Gelenkgabeln 18, 19 sind durch ein Zapfen­ kreuz miteinander verbunden, so daß sie Winkelbewegungen um das Gelenkbeugezentrum 22, das im Schnittpunkt der Zapfenachsen des Zapfenkreuzes liegt, ausführen können.

Der zweite Anschlußflansch 16 ist mit dem als Kuppelflansch 24 ausgebildeten Abschnitt einer Hülse 23 verbunden, welche auf einem Zapfen 25, der beispielsweise zu einer Walze gehört, dreh­ fest und in Längsrichtung verstellbar aufgenommen ist. Alterna­ tiv ist auch eine Verstellung im Bereich der Verbindungswelle 3 möglich, die dann eine Hülse und einen Zapfen umfaßt, die profi­ liert und ineinander verstellbar sind. Die Drehachse des Zapfens 25 ist mit 12 bzw. 12' bezeichnet. Der Kuppelflansch 24 und der zweite Anschlußflansch 16 sind ebenfalls durch Schrauben 17 mit­ einander verbunden. Die beiden Flansche 15, 16 und der erste Verbindungsflansch 4 sowie der Kuppelflansch 24 sind so ausge­ führt, daß sie gleiche Abmessungen aufweisen, so daß das erste Kreuzgelenk 6 eine andere Zuordnung zur Verbindungswelle 3 ein­ nehmen kann, wie sie hinsichtlich der zweiten Kreuzgelenkwelle 2 zu deren Verbindungswelle 3' dargestellt ist.

Zu erwähnen ist noch, daß die Kreuzgelenkwellen 1 Lageänderungen der Zapfen 25, 25' zulassen, die diese ausführen, um beispiels­ weise in vertikaler Richtung eine Veränderung der Lage der Wal­ zen eines Walzenständers zuzulassen, so daß die Abtriebsachsen 12 die Position 12' einnehmen.

Bei der zweiten Kreuzgelenkwelle 2 ist hinsichtlich des zweiten Kreuzgelenkes 7' die gleiche Anordnung getroffen, wie bei der ersten Kreuzgelenkwelle 1. Hinsichtlich des ersten Kreuzgelenkes 6' ist jedoch eine Zuordnung getroffen, bei der die dem zweiten Anschlußflansch 16' zugeordnete zweite Gelenkgabel 19' mit dem ersten Verbindungsflansch 4' der Verbindungswelle 3' verbunden ist und bei der die erste Gelenkgabel 18' mit dem Abstandshal­ ter 20' über den dem Abstandshalter 20' zugeordneten ersten An­ schlußflansch 15' mit dem Kuppelflansch 24' der Kupplungshülse 23', die auf dem Zapfen 25' sitzt, verbunden ist. Beide Kreuzge­ lenke 6, 6' sind identisch ausgebildet, nehmen jedoch lediglich in der Zuordnung zur Verbindungswelle 3 bzw. 3' unterschiedliche Positionen ein. Für beide ersten Kreuzgelenke 6, 6' gilt, daß der Rotationsdurchmesser R über die Gelenkgabeln 18, 19 bzw. 18', 19' gemessen größer ist als der Rotationsdurchmesser D der Außenfläche 21 bzw. 21' des Abstandhalters 20, 20'. Die Länge X dieses Bereiches ist auch so bemessen, daß sie größer ist als die Länge Y des ersten Kreuzgelenkes, gemessen über die Gelenk­ gabeln. Darüber hinaus ist eine Anordnung getroffen, bei der der Abstand L1 zwischen dem Gelenkbeugezentrum 22 bzw. 22' und dem ersten Anschlußflansch 15, 15' größer ist als die Länge L2 zwi­ schen dem Gelenkbeugezentrum 22, 22' und der Anschlußfläche des zweiten Anschlußflansches 16 bzw. 16'. Damit wird also eine An­ ordnung erreicht, bei der bei der ersten Kreuzgelenkwelle 1 die Gelenkgabeln 18, 19 näher zur Kupplunghülse 23 liegen als die beiden Gelenkgabeln 18', 19' bei der zweiten Kreuzgelenkwelle 2 zur Kupplungshülse 23'. Die ersten Gelenkgabeln 18, 19 können daher in den Freiraum eintauchen, der im Bereich des Abstands­ halters 20' und der Länge X gegeben ist, so daß ein möglichst kurzer Abstand zwischen den beiden Antriebsachsen 12, 13, sowie in ausgezogenen Linien gezeigt, erreichbar ist. Auch die Zapfen­ achse 13 kann zu einer anderen Position, nämlich der, die mit 13' bezeichnet ist, verstellt werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Verbindungswel­ len 3, 3' beider Kreuzgelenkwellen 1, 2 eine Längsverstellung, d. h. eine Abstandsänderung zwischen den jeweils beiden ihnen zu­ gehörigen Kreuzgelenken 6, 7 bzw. 6', 7' zulassen. Hierzu sind mit den ersten Verbindungsflanschen 4, 4' Profilzapfen, die eine Längsverzahnung aufweisen, verbunden, welche in eine entspre­ chend der Längsverzahnung verzahnte Bohrung einer Hülse ver­ stellbar eintauchen. Profilzapfen und Hülse tragen jeweils den zweiten Verbindungsflansch 5, 5'. Die weiteren Teile der Kreuz­ gelenkwellen 1, 2 entsprechen der Ausbildung gemäß Fig. 1 und tragen die entsprechenden Positionszahlen, so daß zu deren Be­ schreibung auf die zu Fig. 1 verwiesen wird.

Bezugszeichenliste

1

erste Kreuzgelenkwelle

2

zweite Kreuzgelenkwelle

3

,

3

' Verbindungswelle

4

,

4

' erster Verbindungsflansch

5

zweiter Verbindungsflansch

6

,

6

' erstes Kreuzgelenk

7

,

7

' zweites Kreuzgelenk

8

Flansch

9

,

9

' Flansch/Verbindungsmittel

10

Antriebsachse

11

Antriebsachse

12

,

12

' Abtriebsachse der ersten Kreuzgelenkwelle

13

,

13

' Abtriebsachse der zweiten Kreuzgelenkwelle

14

,

14

' Gelenkbeugezentrum des zweiten Kreuzgelenkes

15

,

15

' erster Anschlußflansch

16

,

16

' zweiter Anschlußflansch

17

Schrauben

18

,

18

' erste Gelenkgabel

19

,

19

' zweite Gelenkgabel

20

,

20

' Abstandshalter

21

,

21

' Außenfläche

22

,

22

' Gelenkbeugezentrum des ersten Kreuzgelenkes

23

,

23

' Kupplungshülse

24

,

24

' Kuppelflansch

25

,

25

' Zapfen
A fixer Abstand
D, E Rotationsdurchmesser
L1, L2 Abstand
R Rotationsdurchmesser
X, Y Länge

Claims (4)

1. Kreuzgelenkwelle (1, 2) mit einer Verbindungswelle (3, 3') und mit einem ersten und mit einem zweiten Kreuzgelenk (6, 6', 7, 7'), welche jeweils über Verbindungsmittel (8, 8', 15, 15', 16, 16') mit solchen (4, 4', 5, 5') an den Enden der Verbindungswelle (3, 3') verbunden sind und darüber hinaus Verbindungsmittel (9, 9', 15, 15', 16, 16') zur Ver­ bindung mit solchen jeweils eines weiteren Bauteiles auf­ weisen, wobei das erste Kreuzgelenk (6, 6') zwei Gelenkga­ beln (18, 18', 19, 19') und ein Gelenkbeugezentrum (22, 22') besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kreuzgelenk (6, 6') mit identischen Verbin­ dungsmitteln (15, 16; 15', 16') zur Verbindung mit denen (4, 4') der Verbindungswelle (3, 3') und denen (24, 24') des weiteren Bauteiles (23, 23') versehen ist und diese jeweils an eine Gelenkgabel (18, 19; 18', 19') des ersten Kreuzgelenkes (6, 6') angeschlossen sind, daß die den bei­ den Gelenkgabeln (18, 19; 18', 19') des ersten Kreuzgelen­ kes (6, 6') zugeordneten Verbindungsmittel (15, 16; 15', 16') mit unterschiedlichen Abständen (L1, L2) zum Gelenk­ beugezentrum (22, 22') des ersten Kreuzgelenkes (6, 6') angeordnet sind, daß die erste Gelenkgabel (18, 18') mit einem Ende eines Abstandshalters (20, 20') verbunden ist, an dessen anderem Ende die Verbindungsmittel (15, 15') an­ gebracht sind, und die zweite Gelenkgabel (19, 19') unmit­ telbar mit einem der Verbindungsmittel (16, 16') verbunden ist und daß der Rotationsdurchmesser (D) der Außenfläche (21, 21') des Abstandshalters (20, 20') und der Rotations­ durchmesser (E) der Verbindungsmittel (15, 16; 15', 16') kleiner bemessen sind als der Rotationsdurchmesser (R) des ersten Kreuzgelenkes (6, 6'), gemessen über die zugehörigen Gelenkgabeln (18, 19; 18', 19').

2. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (21, 21') des Abstandshalters (20, 20') eine axiale Länge (X) aufweist, die größer bemessen ist als die Länge (Y) des ersten Kreuzgelenkes (6, 6'), gemessen über die Gelenkgabeln (18, 19; 18', 19').

3. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel als Flansche (4, 4', 15, 15', 16, 16', 24, 24') ausgeführt sind.

4. Antriebsanordnung gekennzeichnet durch zwei Kreuzgelenk­ wellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbin­ dungsmittel (9, 9') der zweiten Kreuzgelenke (7, 7') mit fixem Abstand (A) zueinander jeweils mit einem weiteren Bauteil verbunden sind, und wobei die beiden ersten Kreuz­ gelenke (6, 6') derart angeordnet sind, daß bei der zweiten Kreuzgelenkwelle (2) das erste Kreuzgelenk (6') mittels der unmittelbar mit einer Gelenkgabel (19') verbundenen Verbin­ dungsmittel (16') mit denen (4') der zugehörigen Verbin­ dungswelle (3') und bei der ersten Kreuzgelenkwelle (1), die dem Abstandshalter (20) zugehörigen Verbindungsmittel (15) des ersten Kreuzgelenkes (6) mit denen (4) der zuge­ hörigen Verbindungswelle (3) verbunden sind, und daß die Verbindungsmittel (15, 16; 15', 16') der ersten Kreuzgelen­ ke (6, 6') der beiden Kreuzgelenkwellen zur Verbindung mit den Verbindungsmitteln (24, 24') eines weiteren Bauteiles zur Einnahme eines minimalen Abstandes ihrer Achsen (12, 13) einen Rotationsdurchmesser (E) aufweisen, der kleiner als der (R) des ersten Kreuzgelenkes (6, 6') und größer als der (D) der Abstandshalter (20, 20') ist.