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Or. Ing. H. Negendank
Dipl in*HHeUCk-DiPl-PhYt. W-Schmitt K »ng.i. Graffs - DipUng. W. WehiMKt

t München 2. Mozarlsttae·» Telefon 53305Sa

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 28. August 1973

Southfield.Mich,48075,USA Anwaltsakte M-2791

Auf Biegung beanspruchtes Universalgelenk

, In bisher bekannten Konstruktionen, bei denen rotierenden Wellen

; Biegebewegungen erteilt wurden und bei denen die rotierenden WeI-

I len auch Winke1ablenkungen machen müssen, werden die Probleme normalerweise z.B. mittels üblicher Kardangelenke oder schlanker Wellen gelöst. Der Kardangelenkaufbau mit gewöhnlichen Lagern

j ist starr gegenüber Drehbewegungen und kann für große Drehmoment

'. ausgelegt werden, hat jedoch den wesentlichen Nachteil besonders bei Kreiselanwendungen, daß die Lager ein nicht lineares Reib-

^; moment bezüglich der Biegebewegung um eine Achse in einer zur

Drehachse senkrechten Ebene einführen. Der Anschluß mittels j z.B. schlanker Wellen, die durch Abdrehen eines Wellenqueri Schnitts erhalten werden, hat den Nachteil, daß er auch schwach ' für Drehmomente ist und nicht für eine Übertragung größer Dreh- ' momente ausgelegt werden kann, falls auch geringere Biegebewe-

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j gungen vorgesehen werden müssen.

Diese früheren Universalgelenke hatten viele Nachteile einschließlich der folgenden.

Erstens müssen die Biegeglieder zum Gewährleisten radialer Stabilität von schwerer Konstruktion sein. Falls die Biegeglieder schmaler wären, müßten die Drehmomentspitzen vermindert werden. Zweitens wird das Drehmoment entlang der Längsbiegeachsen der Biegeglieder übertragen. Drittens würden die schwereren Blattfedern zum Übertragen großer Drehmomente nur verhältnismäßig kleine Winkel-(Biege-) Ablenkungen gestatten. Viertens neigen die Biegeglieder, da das Universalgelenk aus einem Material stück gemacht ist, zum Ermüden, da die Biegeglieder nicht getrennt bearbeitet werden können, was der Fall wäre, falls getrennte Biegeglieder verwendet werden könnten. Diesen Arten von Universal-j gelenken fehlt somit die Steifheit in Quer- und Drehrichtung.

Zum Vermeiden dieser Machteile offenbart die vorliegende Erfindung ein Universalgelenk mit zwei symmetrischen, imvesentlichen axial fluchtenden und zueinander senkrecht angeordneten Gabe gliedern mit einer hierin vorgesehenen Einrichtung zum Aufnehmen von Biegegliedern, mit einem Hauptgehäuse zwischen den Gabelgliedern mit zueinander senkrecht angeordneten Einrichtungen zum Aufnehmen von Biegegliedern,die einzeln parallel sind zur Einrichtung zum Aufnehmen der Biegeglieder der Gabelglieder, und mit vier Paaren von symmetrischen Biegegliedern, die innerhalb der Biegegliedaufnahmeeinrichtungen der Gabelglieder und des

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Gehäuses so angeordnet sind, daß die allgemeine Relativbewegung der Gabelglieder in Abhängigkeit von einer Kraft an einem der Gabelglieder auftritt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergej ben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht von oben;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Schrägansieht.

ι In Fig. 1 ist das vorliegende, reibungslose Kreuzgelenk allgemein

mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Zwei symmetrische Gabelglieder 20 und 30 sind so angeordnet, daß sie einzeln zueinander senkrechte Achsen bilden. Die Gabefeiieder 20 und 30 sind im -wesentlichen gabelförmig, wobei jedes Glied einen ein biegsames Gelenk aufnehmenden Teil 21 bzw. 31, einen mittleren Teil 22

j bzw. 32 und einen Kraftangriffsteil 23 bzw. 33 hat, vgl. Fig. 2.

Zwischen den Gabelgliedern 20 und 30 ist ein Hauptgehäuse 40 mit

j zwei symmetrischen Armteilen 50 und 60 angeordnet, die recht-

! winkelig einander zugewendet angeordnet sind. Bei der bevorzug-

ten Ausführungsform sind alle drei Hauptteile 20, 30 und 40 des vorliegenden Gelenks als ein einstückiges Gehäuse gegossen, wobei die Bewegungsspalte 20 und 80, vgl. Fig. 1, für die Gabelglieder 20 bzw. 30 automatisch vorgesehen sind. Die Gabelglieder und das Gehäuse können zur weiteren Bearbeitung starr erhalten

werden

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mittels verschiedener Verfahren einschließlich dem Stehenlassen eines in Fig. 1 gestrichelt gezeigten, festen Ansatzes 90 zwischen der Gabel und dem Gehäuse oder z.B. durch Gießen von ebenfalls in Fig. 1 gestrichelt gezeigten vier festen Kappen 95.Nach-:

i dem der Zusammenbau des Gelenks beendet ist_; werden die Ansätze ι

' 90 oder Kappen 95 herausgearbeitet bzw. abgeschnitten, um zwei Freiheitsgrade zuzulassen. Nachdem das einstückige Gelenk ge- j

I gössen ist, werden zwei Bohrungen 25 und 35 durch das Gelenk 10 I

hergestellt. Es wird dann eine die Biegeglieder befestigende oderj

I aufnehmende Einrichtung aus Schlitzen 26 und 36 in die Bohrungen '.

i 25 bzw. 35 geräumt. Es ist zu bemerken, daß die Schlitze 26 der !

I Gabel 20 und 26' des Arms 50 und die Schlitze 36 der Gabel 30 i

j und 36' des Arms 60 zueinander parallel sind. !

I Es werden in Form eines C ausgestanzte oder chemisch gefräste j vier Paare von symmetrischen, flachen Federgliedern gekreuzte

i
in die Schlitze 26, 26', 36 und 36' eingesetzt. Jedes Paar von

j
Biegegliedern 2 8 und 38 ist zueinander diametral gegenüberlie-

i gend und in gleichen Abständen von der vom anderen Paar der Biegeglieder gebildeten Achse angeordnet, wobei jedes Paar von

I Biegegliedern Achsen hat, die sich im Schwerpunkt des Gelenks

I 10 schneiden. Da die Biegeglieder getrennt angeordnet sind, kann j irgendeine auf Biegung beanspruchte Zusammenstellung ausgewählt

j und im Gelenk verwendet werden, um die Erfordernisse der Kon-

struktion für irgendeine besondere Anwendung auf ein Optimum

i zu bringen.

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Der Einbau der Biegeglieder in das Universalgelenk kann mit einer automatisierten Anlage und die Verbindung in einem Chargenvorgang durch einen Lötofen durchgeführt werden. Bei dieser Konstruktion kann die gesamte Bearbeitung an einem Teil sowohl vor als auch nach dem Löten der Biegeglieder ausgeführt werden. Der abschließende Bearbeitungsvorgang ist das Abtrennen von überschüssigem Material vom Guß, um eine Biegefreiheit zum Biegen in zwei zueinander senkrechten Ebenen zuzulassen, d.h. die Gabel 20 bewegt sich in der Ebene C-D, während sich die Gabel 30 in !

der Ebene E-F bewegt. Das Konzept des Gießens des einstückigen ! Gehäuses beseitigt die Notwendigkeit für Haltebefestigungen während der Bearbeitungs- und Lötvorgänge, weil die mit Kappen versehenen Enden der Arme 50 und 60 oder die abwechselnden Halte- : ansätze 90 an ihrem Platz gelassen werden können, bis das ab- :

■ schließende Löten und Bearbeiten beendet ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß das vorliegende Gelenk ein Drehmoment in der Rieh- ,

j tung A und/oder B übertragen kann, wobei die Kraftangriffsteile sich in irgendeiner Stellung in den Ebenen C-D und/oder E-F be-

] finden, ohne irgendwie vom dazwischenliegenden Aufbau behindert zu werden.

Dieses neuartige, reibungslose Universalgelenk kann für einen unbegrenzten Größenbereich verwendet werden. Es kommen Anwen-

^; düngen für Miniaturkreisd oder große, hochbelastete Bauträger

'; in Betracht. Der Fachmann erkennt natürlich ohne weiteres, daß _; das reibungslose Universalgelenk nach der vorliegenden Erfindung in verschiedener Hinsicht innerhalb des Bereichs der Er-

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findung abgeändert· werden kann. Das vorliegende Gelenk kann z.B. grundsätzlich aus verschiedenen Teilen hergestellt werden, die in geeigneter Weise geformt und durch Befestigen der Biegeglieder an den verschiedenen Gliedern angeordnet werden. Die Schlitze 26, 26', 36 und 36* können auch weggelassen werden, während die Biegeglieder unmittelbar an das Gehäuse und die Gabelglieder in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Stellungen angeschweißt werden. Die Kraftangriffsteile 23 und 33 der Gabelglieder 20 und 30 können so geändert werden, daß sie eingeschraubte Stangen, mit Schrauben, Stehbolzen oder mit Muttern versehenen Schrauoen gehaltene Flansche usw. enthalten, ohne daß eine größere Über-• arbeitung des hier offenbarten Konzeptes erforderlich wäre. Falls für das vorliegende Gelenk vier Freiheitsgrade erforderlich wären, könnte dermittlere Teil 22 und 33 der Gabelglieder 20 und 30 ι längs der Achse der Kraftangriffsglieder 23 und 33 in Hälften aufgeteilt werden und es könnten vier neue Kraftangriffsteile an den mittleren Teilen 22 und 32 in größerer Mähe zu den ge-' gabelten Teilen 21 und 31 der Gabelglieder 20 bzw. 30 angeordnet werden. Das heißt, das vorliegende Gelenk hätte dann vier Freiheitsgrade in vier Ebenen, wobei jede Gabel zwei Freiheitsgrade längs zweier paralleler Ebenen hätte, die senkrecht zu den beiden Ebenen der parallelen Bewegung stehen, die durch die andere symmetrisch und hierzu senkrecht angeordnete Gabel erzeugt wird.

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Es ist leicht zu sehen, daß die vorliegende Erfindung ihre gesetzten Ziele erreicht. Das heißt , es ist ein reibungsloses, drehmomentübertragendes Universalgelenk vorgesehen mit zvrei Achsen der Bewegungsfreiheit und einem oder mehreren Bewegungsfreiheitsgraden für jede Achse. Das Universalgelenk hat eine sehr symmetrische Konstruktion mit einer Vielzahl von identisch ausgebildeten Teilen und eignet sich hierdurch leicht für eine wirtschaftliche Massenproduktion. Das Gelenk hat eine bedeutende Steifheit in den Dreh- und Biegerichtungen, die ihm ein Obertragen hoher Drehmomente gestattet, während gleichzeitig große Winke!abweichungen in der Querrichtung zugelassen werden.

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