DE2453084A1 - Gleichlaufendes kreuzgelenk - Google Patents

Description

• G L E I C H L A U F E N D E S K R S 1I Z Gs E L E N K Die Erfindung betrifft ein gleichlaiifendes Kreuzgeienk, das Anwendung in aller Art Maschinen finden kann, wo eine Drehbewegung über zwei sich schneidende Drehachsen übertragen werden muß, bestehend aus zwei Drehkörpern, deren Drehachsen sich schneiden und deren erste Körper um die erste Drehachse durch zwei Kreuzgelenke mit dem zweite Drehkörper um der zweiten Drehachse verbindet, wobei der zweite Drehkörper besteht: einerseits aus zwei umeinander angeordneten beschleunigte Teile, die um 90 Grad zueinander versetzt beschleunigen und andererseits aus einem dritten Teil, welches mit den ersten beiden Teilen differenzausgleichend verbunden ist.
• Ein präzises Gleichlaufgelenk, gebaut ausschließlich durch die tragfähigen und einfachen Elemente der Kreuzgelenklagerungen ist bis jetzt noch nicht gelungen.
• Es sind als Gleichlaufgelenke sogenannte Homokynetische Gelenke, die spezielle Herstellungsmaschinen brauchen und komplizierte Geometrie aufweisen. Sie eignen sich deshalb nur für große Produktionszahl. Sie übertragen Belastungen zwischen Walzkörpern und Rillen nur auf eine Linie, wobei die Walzkörper sich nicht nur drehen, sondern auch schleifen müßen auf Grund der sich kreuzenden Rillen. Ihre Tragfähigkeit ist dadurch unzureichend und kurzlebig.
• Aus diesem Grund verwendet man bei hoch beanspruchten Teilen, z.B.
• Lastwagenbau immer wieder zwei Kreuzgelenke mit drei Drehachsen und oft auch mit Zentriereinrichtungen zum einhalten von gleichen Winkeln zwischen den drei Achsen. Diese Zentriereinrichtung ist nicht präzise genug und weist ein weiteres Element in Form von z. B. Kugel oder ein hin- und herreibendes Teil aus.
• Bekannt ist auch eine Konstruktion von einem Doppelkreuzgelenk mit zwei Drehachsen, deren zweite Drehkörper aus zwei Teilen, die um 90 Grad zueinander versetzt beschleunigen, besteht. Das dritte gleichlaufende Teil um die zweite Drehachse besteht- jedoch aus den teueren, komplizierten und schweren Differential-Zahnradgetriebe ( Deutsche Patentschrifft 394,673 ).
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufgelenk ausschließlich aus den einfachen tragfähigen Elementen der Kreuzgelenke zu konstruieren.
• I)iese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß beide beschleunigte Teile jeweils ein Schaukelgelenk besitzen, welche durch ein Brückengelenk mit dem dritten Tei] wie folgt verbunden sind: jedes Schaukelgelenk ist durch zwei Gelenkzapfenpaare einer seits senkrecht an der zweiten Drehachse mit einem der beschleunigten Teile ind andererseits mit dem Brückenteil verbunden, womit das Brückenteil durch zwei Gelenkpaare einerseits mit den beiden Schaukelteilen und andererseits mit dem dritten Teil durch ein drittes Gelenkpaar verbuiitien ist, wobei das dritte Gelenkpaar in der Mitte zwischen den beiden Schaukelgelenken liegt, alle Gelenk-Paarachsen sich an einem beliebigen Punkt auf der zweiten Drehachse oder auf dem Schnittpunkt der ersten und zweiten Drehachsen schneiden und alle Teile symmetrische Figuren um diesem zentralen Punkt aufweisen.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß alle Gelenke die Form von einfacher zylindrische Lagerung mit radialer Belastung aufweisen. Das ist das tragfähigste Gelenk, das als Gleit- oder Nadellager einfach für Herstellung und Montage geeignet ist. Die übrigen Elemente sind ebenso bewehrt und einfach.
• Es sind Gabeln, Ringe oder kreuzgelenkartige Elemente. Zum Herstellung gernigen einfachen klassischen Werkzeugmaschinen zum Rohren und Drehen. Es sind keine Sonderfräsmaschinen erforderlich.
• Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in die Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
• BS zeigen Fig. 1 stellt ein ganzes Kreuzgelenk dar. Der erste Drehkörper besteht aus einem einzigen Stück. Es dreht sich um die erste Drehachse a und besteht aus folgenden Teilen: die Welle 1 und zwei Pare Gabeln 2, 3, die zueinander um 90 Grad versetzt sind. Um die zweite Drehachse b dreht sich der zweite Drehkörper, bestehend aus zwei umeinander gelagerte Teile, die getrennt in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt sind. Sie beschleunigen zueinander negativ auf Grund ihr Kreuzelenkartien Verbindung mit der gleichlaufenden Welle 1.
• Der eine Teil besteht aus Gabel 7, WelLe 9, Ringförmigen Teil 12 und die Welle 19 zusammen in ein Strick festgebunden. I)ie Gabel 7 ist durch das Kreuzgelenk 5 gelenkig mit Gabel 3 gebunden. Der andere Teil besteht aus Gabel 8, We] Le 10 und der ringförmige Teil 12, die zusammen in einem Stück gebunden sind. Die Welle 10 und der Ping 11 sind um die Drehachse b mit Aussparungen als Lagerungen für die Welle 9 und 19 versehen. Die Gabel 8 ist durch Kreuzgelenkring 4 mit Gabel 2 gebunden. In die ringförmigen Teile 11 und 12 sind jeweils ein Schaukelelement 13, 14 gelenkig so verbunden, daß diese Gelenkachsen senkrecht die Drehachse b schneiden und sie fallen zusammen, wenn die Gabeln 7 und 8 senkrecht zueinander stehen. In diesem Moment liegen die Brückenteile 15, 15' parallel zu Drehachse b. In dem gleichen Moment liegen die Schaukelteile 13, 14 in den kleinsten Winkelneigwigen bezüglich der Drehachse b. In Fig. 1 sind dies Winkelneigungen 45 Grad. Diese Winkelneigungen sind gleich groß. Die Brückenteile 15, 15' sind durch den Stab 16 fest niiteinander verburiden. Sie haben Zapfen 21, 21 zur gelenkigen Verbindung mit der Gabel 17. Diese Gabel 17 ist fest mit der Welle 18 verbunden und dreht sich gleichförmig wie die Welle 1. Sie wird durch die Welle 19 und die Brückenzapfen 21, 21' stabil um die Drehachse b gehalten. Welle 19 ist in die Welle 18 gelagert.
• Die strichierte Linie 20 zeigt die Möglichkeit, die Gabel 17 als Ring zu gestalten und um die Welle 10 zu lagern. In diesem Fall ist die Welle 19 nicht nötig, denn die Welle 18 hleibt durch den Ring 20 und die beiden Brückenzapfen 21, 21' stabil um die Drehachse b.
• Eine weitere Variante setzt den Hau der Gabel 17 als Halbkugel voraus @ welche zusammen mit einer zweiten Halbkugel an Stelle der Strichlinie 20,- volle umhüllung der Schaukel-Brückengruppe erlaubt .
• Fig. 2 und 3 sind einzelne Darstellungen der beiden beschleunigten Teile von Fig. 1.
• Die Varianten in Fig. 4, 5 und 6 untrscheidet sich von der Variante in Fig. 1, 2 und 3 durch die andere Formgestaltung eineiner Teile. Geändert als weitere Variante ist der ringförmige Teil 12 von Fig. 1, 2 in zwei Zapfen 27 wie es Fig. 5 darstellt.
• I)r ringförmige Teil 11 in Fig. 1, 3 ist als Gabel 28 in Fig. 4, 6 llmgestaltet . Die Brückenteile 15, 19' sind getrennt.
• Fig. 7 weist keinen prillzil)iellerl IJIlterschied zu Fig. 1 auf.
• I)er Unterschied liegt nur iii der Formgestaltung und daß der Teil 10 in Fig. 1 und 3, welcher eine lagerung für Tel] 9 aufweist, ist in Fig. 7 bzw. 8 nicht als Lagerung, sondern als große Öffnung um die Welle 9 dargestellt. Die Rillen 29 verstärken die Gabel 8.
• Sie beriihren Welle 9 nicht.
• Fig. 8 und 9 sind einzelne Darstellungen der beiden beschleunigten Teile von Fig. 7.
• Fig. 10 zeigt in Fig. 1 beschriebene Striehlinie 20 als Möglichkeit, die Gabel 17 als Ring 30 umzugestalten und um Welle 10 zii lagern. Die Gabeln 28, 32 halten die Schaukelteile. Sie hrauchen nicht die Ringform wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
• Fig. 11 zeigt eine Variante des Gleichlaufkreuzgelenkes mit um 90 Grad zueinander verdrehter Gabeln 33, 34. Die Schaukel teile 34, 35 t35 bleiben mit ihren Ebenen geneigt zu der zweiten Drehachse b.
• Das Brückenteil 36 ist in Fig. 12 gezeigt. Es hat die Form eines Ringes. Es verbindet die beiden Schaukelteile 34 und 35 miteinander.
• Die Verbindungsstellen sind die Lagerungen 38, 39 der Briickenteil mit der Schaukelteile. Dazwischen in der Mitte und gleichzeitig in der Drehebene liegen die Zapfen 21, 21'. In diese Drehebene liegen auch die Gelenklagerungen der Verbindungen zwischen die Schaukelteilen und die beschleunigten Teile. Diese Lagerungen sind 38, 38', 39, 39'. Das zeigt das abgewickelte Schema in Fig. 13.
• In Fig. 1 bis 10 ist jedes Schaukelteil 13, 14 mit zwei um 90 Grad gekreuzte Gelenkachsen vorgesehen. In Fig. 11 bis 13 und Fig. 21 kreuzen sich dagegen diese Achsen z. ri. um 45 Grad.
• Fig. 13 ist Teilabwicklung eines Kreuzgelenkes. Die strichierten Linien zeigen Variantmöglicikeiten die Schaukel- und Briickenteile zu verkürzen. Diese Verkürzung ist in Fig. 14 gezeichnet. Die Briickenteile 36, 36" können durch Stab 16 fest verbunden werden.
• I)ies entspricht damit voll dem Brückenteil 15, 15', 16 von Fig. 1.
• Fig. 15 bis 19 zeigen die prinzipielle Konstruktion von Fig. 1, jedoch alle Teile sind um ein Punkt vereinigt. Dieser Punkt ist der Schnittpunkt der Drehachsen a und b. Das Brückenteil besteht aus zwei Teilen 15 und 15'. Sie können auch fest miteinander durch der Ring 16' wie es Fig. 17 zeigt,zusammengebunden werden.
• Der Ring 16' gemessen an FiDr. i muß größer als Ring 14 und kleiner als Ring 13 sein, um sich zwischen diesen beiden Ringen frei bewegen zu können.
• Die Gabel 40 ist breiter als die Gabel 3, somit liegt Gabel 3 zwischen den Gabelvorsprüngen der Gabel 40. (rabel 40 entspricht dem Ring 12 von Fig. 1.
• In Fig. 15 bzw. 16 erfüllt die Gabel 8 gleichzeitig die Funktion der beiden Gabeln 8 und 11 von Fig. 1. Genauso erfüllt die Gabeln 40 und 7 in Fig. 15 bzw. 18 und 19 die Funktion der beiden Gabeln 7 und 11 von Fig. 1.
• Fig. 20 zeigt eine bekannte Doppelkreuzgelenkverbindung mit vier Bogenkreuzgelenken. Das Neue hier ist die feste Verbindung der zwei gegenüberliegenden Bogenkreuzgelenke in S- Form. Damit bleibt das Kreuzgelenk stabil gegen achsiale Beanspruchungen.
• Fig. 21 ist schematische Darstellung von einer zusammengruppierten Kreuzgelenkverhindung wie es Fig. 15 zeigt, jedoch mit um 90 Grad zueinander versetzten Gabeln 7 und 8, wie es Fig. 14 darstellt.
• Fig. 22 ist schematische Darstellung der Kreuzgelenk von Fig. 15.

Claims (16)

P A T E N T A N 5 P R Ü c H E

1.Gleichlaufendes Kreuzgelenk, das Anwendung in aller Art maschinen finden kann, wo eine Drehbewegung über zwei sich schneidende Drehachsen übertragen werden muß, bestehend aus zwei Drehkörper, deren Drehachsen sich schneiden und deren erste Drehkörper (1,2,3) um die erste Drehachse (a) durch zwei Kreuzgelenke (4,5) mit dem zweite Drehkörper um der zweiten Drehachse (b) verbindet, wobei der zweite Drehkörper besteht: einerseits aus zwei umeinander angeordneten beschleunigte Teile (7,9,12 und 8,10,11), die um 90 Grad zueinander versetzt beschleunigen und andererseits aus einem dritten Teil (17,18), welches mit den ersten beiden Teilen differenzausgleichend verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beide beschleunigte Teile (z. B. 7,12,9,19 und 8,10,11) jeweils ein Schaukelgelenk (13,14,34,35,34',35') besitzen, welches durch ein Brückengelenk (15,15',16,16' ,36'',36''') mit dem dritten Teil (17,18) wie folgt verbunden sind: jedes Schaukelgelenk(13,14,34,35,34',35') ist durch zwei Gelenkzapfenpaare (22,23,24,25,38,39) einerseits senkrecht an der zweiten Drehachse (b) mit einem der beschleunigten Teile und andererseits mit dem Brückenteil (15,15',16,16',36,36'',36''') verbunden, womit das Brückenteil durch zwei Gelenkpaare (22,23,24,25,38, 39) einerseits mit dem beiden Schaukelteilen und andererseits mit dem dritten Teil (17,18) durch ein drittes Gelenkpaar (21) verbunden ist, wobei das dritte Gelenkpaar in der Mitte zwischen den beiden Schaukelgelenken (22, 23,38,39) liegt, alle Gelenkpaarachsen sich in einem beliebigen Punkt auf der zweiten Drehachse (b) oder auf der Schnittpunkt der ersten und zweiten Drehachsen schneiden und alle Teile symmetrische Figuren um diesem zentralen Punkt aufweisen.

2. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Gruppe, bestehend hauptsächlich aus den Schaukel- (13,14,34,35,34',35'), Brilck.ngelenken(15,15',16,16',36,36' 36''') und aus den dritten Teil (17,18) auf der zweiten Drehachse (b) in gewissem Abstand von derKreuzgelenkverbindung (2,3,4,5,6,7) liegend.

3. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Gruppe, bestehend hauptsächlich aus den Schaukel-(13,14,34,35,34',35') und Brilckengelenken (15,15'16',36') sowie den dritten Teil (17,18) um den Schnittpunkt zwischen der ersten (a) und zweiten (b) Drehachse gemeinsam mit dem Zentralpunkt des Kreuzgelenkes liegend.

4. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h gek e n n z e i c h n e t, daß der dritte gleichlaufende Teil (17,18) eine axiale Lagerung(26) für für eine der beiden beschleunigten Teile (19) aufweist, wobei die beiden beschleunigten Teile (9,10) ineinander gelagert sind (11,19,26).

5. Gleichlaufendes Kreuzgelenk, nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden beschleunigten Teile (9,19) fest einerseits mit der Kreuzgelenkgabel (7,8) andererseits mit der Gabel (28,32,33,40) bzw. mit dem ringförmigen Teil (11,12) oder Zapfen (27), welche die Schaukelgelenke (12,13,34,35) halten, verbunden ist.

6. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekenuzeichnet, daß auf jede der Kreuzgelenkgabeln (7,8) um die zweite Drehachse (b) sowohl ein Kreuzgelenk (4,5,6,42,43) als auch ein Schaukelteil (13,14) gelenkig verbunden ist, wobei die beide Gelenkachsen zusammen in eine Linie fallen.

7. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungen (24,25) der Schaukelteile (13,14) mit den beschleunigten Teilen (11,12) grundsätzlich in gemeinsame Gelenkachsenlinie liegen.

8. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungen (38,39) der Schaukelteile (28,33) mit den beschleunigten Teilen (28,33) grundsätzlich senkrecht zueinander sich schneiden.

9. Gleichlauf endes Kreungelenk nach Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß jedes Schnakelgelenk (13,14) durch zwei Gelenkverbindungen sich einerseits mit den beschleunigten Teilen (11,12) und andererseits mit dem Brückenteil (15,15',16,16') so verbunden ist, daß die beiden Gelenkachsen sich sich senkrecht schneiden.

10. Gleichlaufendes Gelenk nach Ansprüche 1 bis 6 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß jedes Schankelgelenk (34,35) durch zwei Gelenkverbindungen sich einerseits mit den beschleunigten Teilen (28,33) und andererseits mit dem Brückenteil (36,36',36'',36''') so verbunden ist, daß die beiden Gelenkachsen sich nicht senkrecht, sondern z.B. unten 45 Grad Winkel schneiden.

11. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1 bis 7 und 9,10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d ;d a 13 die Schankelgelenke (13,14) grundsätzlich symmetrisch zu der zweiten Drehachse (b) um 45 Grad geneigt sind, und damit ist das Brückenteile (15,15') etwa ein Viertelkreisbogen lang.

12. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1,2,4,5, 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d d a n 8 das dritte um die Drehachse (b) gleichlaufende Teil (17) kann als halbkugelige Schale verbunden mit einer zweiten halbkugelige Schale (20) hergestellt werden, wobei die zweite Halbschale (20) Aussparung oder Lagerung fürdie beschleunigten Teils (9,10) aufweist.

13. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Brückenteile (15,15') können getrennt oder fest durch einen Stab (16) oder einem Ring (16') gebunden werden.

14. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1,2, 4,5,7, 9, 11,12,13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a ß die fest miteinander gebundenen Gabeln(8,11) können als einzige, verlängerte Gabel mit Rippenverstärkungen (29) hergestellt werden.

15. Gleichlaufendes Kreuzgelenk nach Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaukelteile können auch als getrennte Teilkreisformen (34t,35', 34t', 35") hergestellt werden.

16. Doppelkreuzgelenk bestehnd aus zwei Drehkörper und zwei sich schneidenden Drehachsen, wobei um die erste Drehachse (a) gleichlaufende vierfache Gabel mit Gabelvorsprünge (2), die in gleiche Abstand und gleichmässig um die Drehachse angeordnet sind und um die zweite Achse ähnlich angeordnet, Jedoch in kleinerem Abstand zur Drehachse zwei beschleunigte ineinander gelagerte Gabeln (7,8) durch vier viertelkreiähnliche Bögen (43,43') verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a ß zwei gegenüberliegende Bögen starr miteinander in S-Form (42) verbunden sind.