DE265998C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVs 265998 KLASSE 47c. GRUPPE- JVs 265998 CLASS 47c. GROUP

CARL H. O. HAMANN in BERGEDORF.CARL H. O. HAMANN in BERGEDORF.

Kreuzgelenkkupplung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. November 1911 ab.Universal joint coupling. Patented in the German Empire on November 25, 1911.

Gegenstand der Erfindung ist eine Kreuzgelenkkupplung, welche den Nachteil ungleichmäßiger Übertragung, wie sie beim Hookeschen Gelenk, insbesondere bei kleinen Neigungswinkeln der Wellen gegeneinander, auftritt, vermeidet.The invention is a universal joint coupling, which has the disadvantage of uneven Transmission, as it is with Hooke's joint, especially with small angles of inclination the waves against each other, occurs, avoids.

Beim Erfindungsgegenstand tritt dieser "Übelstand nicht auf; die Übertragung bleibt gleichmäßig, solange der Winkel, unter welchemThis "evil" occurs with the subject matter of the invention not on; the transmission remains uniform as long as the angle at which

ίο sich die über die Wellen hinaus verlängerten Mittellinien der Wellen schneiden, nicht spitzer als etwa 45 ° wird. Erst bei noch spitzeren Winkeln treten Ungleichmäßigkeiten in der Übertragung auf.ίο which extended beyond the waves Cut the center lines of the waves, do not become more acute than about 45 °. Only with even more pointed ones Angles, inconsistencies in transmission occur.

Dieses wird dadurch erreicht, daß die Verbindung der beiden Wellenenden durch zwei Glieder hergestellt wird, die mit Flächenberührung ineinandergreifen und um senkrecht zu den Wellen stehende Achsen drehbar sind. Die beiden Glieder rollen alsdann derartig aufeinander ab, daß ihre Drehachsen stets in einer Ebene bleiben.This is achieved in that the connection of the two shaft ends by two Links is made that interlock with surface contact and around perpendicular to the shafts standing axes are rotatable. The two links then roll like this from each other that their axes of rotation always remain in one plane.

Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darge- stellt.The drawing shows three exemplary embodiments of the subject matter of the invention. represents.

Fig. i, 3 und 6 sind Ansichten je einer Ausführungsform ; Fig. 2, 4 und 7 zeigen dieselben • Ausführungsformen, nachdem die Wellen sich um 90 ° gedreht haben; Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Übertragungsglieder der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4, und Fig. 8, 9 und 10 zeigen schematisch die Anordnung zweier Wellen unter 90, 45 und i8o°.Figs. I, 3 and 6 are views of one embodiment each ; Fig. 2, 4 and 7 show the same • embodiments after the waves have rotated 90 °; Fig. 5 is a sectional view of the transmission links of the embodiment 3 and 4, and FIGS. 8, 9 and 10 show the arrangement schematically two waves under 90, 45 and i8o °.

Angenommen, es sei α die treibende und b die getriebene Welle; diese Annahme ist ganz willkürlich, es könnte ebensogut auch umgekehrt sein. Beide Wellen tragen nach Fig. 1 und 2 in Gabeln c und d kugelförmige Köpfe e und f. Jeder dieser Köpfe hat eine Nut g und eine Rippe h, die mit Flächenberührung derart ineinander eingreifen, daß die Berührungsfläche bei der Stellung der Kugeln nach Fig. ι in die Verbindungslinie der Drehachsen i und k der Kugeln e und f fällt. Die Fläche liegt also in einer radialen Ebene beider Kugeln. Die Rippen und Nuten selbst sind, wie Fig. 2 erkennen läßt, nach Kreisbögen um die Mittelpunkte beider Kugeln gekrümmt. Die Glieder e und f rollen sich bei Drehung der Wellen aufeinander ab, während ihre senkrecht zu den Wellen stehenden Drehachsen i und k stets in einer Ebene bleiben, die mit der Berührungsebene zusammenfällt. Einer Drehung der Wellen um 90 ° entspricht eine Drehung der Berührungsebene um denselben Winkel, d. h. aus der oberen senkrechten Stellung der Ebene nach Fig. 1 in die vordere wagerechte nach Fig. 2, von dort in die untere senkrechte Stellung symmetrisch zu der von Fig. i, dann in die hintere wagerechte Stellung symmetrisch zu, Fig. 2 und zurück in die obere senkrechte Stellung nach Fig. 1. Der Eingriffspunkt der Führungsstücke g und h beschreibt dabei einen Kreis in der Halbierenden des Winkels, unter welchem sich die über die Wellenenden hinaus verlängerten Wellenmittellinien schneiden. In Fig. 8 und 9 ist dieser Winkel mit α bezeichnet; in Fig. 10 ist er i8o°, die Winkelhalbierende steht also unter 90 °. Der Kreis, welchen der Eingriffspunkt beschreibt, ist in diesem Falle ein Punkt, und zwar der Eingriffspunkt selbst.Assume that α is the driving shaft and b is the driven shaft; this assumption is quite arbitrary, it could just as well be the other way around. Both shafts bear in Fig. 1 and 2 in forks c and d spherical heads e and f. Each of these heads has g a groove and h is a rib which engage with surface contact one another such that the contact surface at the position of the balls according to Fig. ι falls in the line connecting the axes of rotation i and k of the balls e and f. The surface lies in a radial plane of both balls. As can be seen in FIG. 2, the ribs and grooves themselves are curved according to arcs of a circle around the center points of the two spheres. The links e and f roll on each other when the shafts rotate, while their axes of rotation i and k , which are perpendicular to the shafts, always remain in a plane that coincides with the plane of contact. A rotation of the shafts by 90 ° corresponds to a rotation of the contact plane by the same angle, ie from the upper vertical position of the plane according to FIG. 1 into the front horizontal position according to FIG. 2, from there into the lower vertical position symmetrically to that of FIG. i, then symmetrically with respect to the rear dare right position, Fig. 2 and back to the upper vertical position of Fig. 1. g the point of engagement of the guide pieces, thereby describing a circle in the bisector of the angle h, at which the via the shaft ends cut beyond extended shaft centerlines. In Fig. 8 and 9, this angle is denoted by α; in Fig. 10 it is 180 °, so the bisector is below 90 °. The circle that the point of engagement describes is in this case a point, namely the point of engagement itself.

Infolge dieser Verlegung des Eingriffskreises in die Ebene der Winkelhalbierenden erhält man, wie schon eingangs angedeutet, für Wellen von einer Neigung bis zu etwa 45° eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit und gleichförmige Kraftübertragung. Ein zweiter erheblicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist seine große Einfachheit, da nur vier Glieder — zwei Kugeln und zwei Führungen — erforderlich sind.As a result of this relocation of the engagement circle in the plane of the bisector is obtained one, as already indicated at the beginning, for waves with an inclination of up to about 45 ° uniform angular velocity and uniform power transmission. A second A significant advantage of the subject of the invention is its great simplicity, since only four links - two balls and two guides - are required.

Die beschriebene Ausführungsform hat den Nachteil, daß die Gabeln c und d bzw. ihre Stifte die Länge der Führungsstücke g und h beschränken. Fig. 2 zeigt, daß man den Winkel α nicht viel kleiner machen kann als 90 °. Man könnte statt der außen liegenden Gabeln in den Kugeln angeordnete Gelenke verwenden, doch sind solche schlecht auszuführen und werden zudem wegen der Verschiedenheit der Hebelarme, an denen die Kraft angreift, und an denen sie weitergegeben wird, sehr stark beansprucht.The embodiment described has the disadvantage that the forks c and d or their pins limit the length of the guide pieces g and h. Fig. 2 shows that the angle α cannot be made much smaller than 90 °. One could use joints arranged in the balls instead of the external forks, but such joints are difficult to implement and, in addition, are very heavily stressed because of the different lever arms on which the force acts and on which it is transmitted.

Eine einfachere und hinsichtlich der Beanspruchung zweckmäßigere Lösung zeigen Fig. 3 und 4, 6 und 7.FIG. 3 shows a simpler solution that is more expedient in terms of stress and 4, 6 and 7.

Nach Fig. 3 und 4 sind die Drehachsen i und k der ineinander eingreifenden und aufeinander abrollenden Glieder e und f im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nicht in Gabeln, sondern in kugelförmigen Fortsätzen c und d der Wellen α und b gelagert. Die Glieder e und f sind dabei als Schleifen ausgebildet, die ohne Schwierigkeit über ihre Drehpunkte hinaus verlängert werden können, wodurch eine Neigung der Wellen gegeneinander in ziemlich spitzem Winkel ermöglicht wird. Auch hier verbleiben die Drehachsen i und k beim Abrollen der Glieder e und f stets in einer Ebene.According to FIGS. 3 and 4, the axes of rotation i and k of the interlocking and rolling elements e and f, in contrast to the first embodiment, are not mounted in forks but in spherical extensions c and d of the shafts α and b. The links e and f are designed as loops, which can be extended beyond their pivot points without difficulty, whereby an inclination of the shafts against each other at a fairly acute angle is made possible. Here, too, the axes of rotation i and k always remain in one plane when the links e and f roll.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 hat statt der Gabeln bzw. Kugeln Kreuzköpfe c und d, auf welchen mittels der Achsen i und k die Schleifen e und f drehbar gelagert sind. Die Schleifen selbst sind hier so ausgebildet, daß die eine am Umfang U-förmig eingeschnitten ist und die andere sich in sie einlegt. Hier ist also keine in die gemeinsame Ebene der Drehachsen fallende Eingriffsebene vorhanden, ein Nachteil, der bei der dargestellten einfachen Bauart der Schleifen in den Kauf genommen werden muß.The embodiment according to FIGS. 6 and 7 has, instead of the forks or balls, cross heads c and d on which the loops e and f are rotatably mounted by means of the axes i and k. The loops themselves are designed so that one is cut in a U-shape on the circumference and the other is inserted into it. So there is no engagement plane falling into the common plane of the axes of rotation, a disadvantage that has to be accepted in the illustrated simple design of the loops.

Die Ausführungen mit Schleifen haben allgemein die Nachteile, daß der Abstand der Wellenenden größer ausfällt, als wenn die Führungen in den Kugeln selbst ausgebildet werden, und daß die Massenwirkungen der Schleifen, namentlich bei größeren Anlagen und hoher Geschwindigkeit, recht beträchtlich ausfallen.The designs with loops generally have the disadvantages that the distance between the The shaft ends are larger than when the guides are formed in the balls themselves and that the mass effects of the loops, especially in larger systems and high speed, turn out to be quite considerable.

Claims

60 patent claims:

1. Universal joint coupling, characterized in that the connection of the two shaft ends is made by two members (e, f) which mesh with surface contact and about axes perpendicular to the shafts (i, k) are rotatable in such a way that these axes when rolling of the two links on top of each other always stay in one plane.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the plane of contact of the members (e, f) coincides with the plane common to the axes of rotation (i, k),

3. Coupling according to claim 1 and 2, characterized by two of the shaft ends (a, b) by means of axes (i, k) rotatably articulated balls (e, f) which are in engagement with one another by rib (h) and groove (g) and roll on each other when the shafts rotate, the contact surface lying in a common radial plane of the two balls.

4. Coupling according to claim 1, characterized in that the mutually engaged and mutually rolling members (e, f) are designed as loops which are rotatably mounted on the shaft ends (a, b).

1 sheet of drawings.