DE2711177B1

DE2711177B1 - Kreuzgelenk

Info

Publication number: DE2711177B1
Application number: DE2711177A
Authority: DE
Inventors: Ditmar Klischat; Gerd Sehlbach
Original assignee: Gelenkwellenbau 4300 Essen GmbH; Gelenkwellenbau GmbH
Current assignee: Gelenkwellenbau GmbH
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1978-08-17
Also published as: US4195495A; IT1103518B; SE434982B; SE7801641L; RO75291A; JPS5728808B2; IT7805147A0; JPS53113950A; FR2384158A1; GB1595016A; YU40184B; FR2384158B1; IT7806945V0; YU17678A; HU176394B; DE2711177C2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk, bestehend aus zwei Gelenkgabeln mit Bohrungen, in denen ein Zapfenkreuz mit zylindrischen Lagerzapfen, gegebenenfalls in Wälz- oder Gleitkörper enthaltenden hohlzylindrischen Lagerkörpern gehalten und axial *° fixiert ist.

Bei bekannten Kreuzgelenken, die für den Einsatz im Walzwerksbau bestimmt sind, ist von Nachteil, daß bei einem Walzenwechsel der Anschlußtreffer je nach Drehstellung der Gelenkwelle unterschiedliche maxi- ^4S male Beugewinkel ausführt Dies rührt daher, daß, wenn der Anschlußflansch mit seiner Gelenkgabel sich in der Zapfenebene befindet, er eine kleinere Auslenkung ausführen kann, als wenn die Gelenkwelle sich im Drehwinkel zwischen diesen zwei Ebenen befindet; ^Μ denn in diesem Fall ist aufgrund der speziellen Kinematik einer Kreuzgelenkwelle der resultierende Beugewinkel größer als in der Gelenkebene. Insgesamt bedeutet dies, daß in vier Positionen sich ein genau zu definierender maximaler Beugewinkel erreichen läßt ^5S und zwar alle 90°, wenn jeweils zwei Zapfen waagerecht bzw. senkrecht liegen. Alle übrigen Postionen sind nicht genau vorher bestimmbar, da sie drehwinkelabhängig sind.

Darüber hinaus sind Wellenkupplungen (ζ. B. US-PS ^w 26 87 024) bekannt, bei denen zwar Anschlagflächen für die Begrenzung des Beugewinkels verwendet werden, jedoch lassen sich diese auch nur in vier Positionen (alle 90°) verwenden. Die genauen vorzubestimmenden Drehwinkel, bei denen sich läßt, Anschlagflächen ausnutzen lassen, sind auch nur dann gegeben, wenn die Klauenachsen waagerecht bzw. senkrecht verlaufen.

Es sind außerdem noch Wellenkupplungen bekannt

(z. B. FR-PS 8 14 420), bei denen zur axialen Fixierung des Gelenkes kugelschalenförmige Elemente verwendet werden, die zwangsläufig eine Begrenzung des Beugewinkels gewährleisten. Der Nachteil dieser Winkelbegrenzung besteht darin, daß außen angreifende Begrenzungselemente den Rotationsdurchmesser des Gelenkes einschränken bzw. durch eine Verminderung des Arbeitsdurchmessers nur ein begrenztes Drehmoment übertragen werden kann.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Gelenkwelle ohne Einschränkung des Rotationsdurchmessers so auszubilden, daß der maximale Beugewinkel unabhängig vom Drehwinkel und vom zu übertragenden Drehmoment der Gelenkwelle auf einen bestimmten einstellbaren Wert begrenzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das Zapfenkreuz eine axial verlaufende Bohrung und jede Gelenkgabel einen zentral angeordneten Begrenzungsbolzen aufweist, wobei jeder Begrenzungsbolzen axial bis in die Bohrung des Zapfenkreuzes hinein verläuft und deren einander zugewandten Stirnflächen konzentrisch zur Drehachse jeweils eine Anschlagfläche besitzen.

Vorteilhaft ist hierbei, daß sich ein maximaler Beugungswinkel einstellen läßt, der unabhängig vom Drehwinkel der Gelenkwelle konstant ist Durch die Verwendung der Begrenzungsbolzen, die sich im Hohlraum des durchbohrten Zapfenkreuzes gegenseitig abstützen, ist gewährleistet, daß der Rotationsdurchmesser der Gelenkwelle nicht überschritten wird. Die Abstützung beider Begrenzungsbolzen erfolgt nur bei maximaler Auslenkung. Während des Betriebes berühren sich diese Bolzen nicht, da der Arbeitsbeugewinkel geringer ist, als der, der zur Montage bzw. Demontage des Anschlagtreffers während des Walzenwechsels benötigt wird. Es tritt also kein Verschleiß an den Kegelflächen auf.

Diese Lösung bringt beim Einsatz im Walzwerksbau Vorteile mit sich, da ohne Rücksicht auf die Drehstellung der Gelenkwellen, die Anschlußtreffer demontiert bzw. montiert werden können, da die Gelenkwelle mit ihrem Anschlußflansch jeweils nur den eingestellten und erwünschten größten Winkel ausführen kann.

Für die meisten Anwendungsfälle wird lediglich ein einziger Winkel erwünscht, auf den das Gelenk begrenzt werden soll, so ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß die Anschlagflächen als Kegelflächen ausgebildet sind, deren Kegelachsen sich im Gelenkmittelpunkt schneidea Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß ein Punktkontakt zwischen den Anschlagflächen vermieden wird, so daß eine geringere Flächenpressung zu erwarten ist. Bei einem Anwendungsfall, bei dem die Möglichkeit vorhanden sein soll, daß verschiedene Beugewinkel erreicht werden sollen, ist vorgesehen, daß die Anschlagflächen als Kugelflächen mit einem Durchmesser größer als der Wellendurchmesser ausgebildet sind, deren Tangenten sich im Gelenkmittelpunkt schneiden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zur Einstellung verschiedener Begrenzungswinkel, die Begrenzungsbolzen axial verstellbar aufgenommen sind. Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die axial verstellbaren Begrenzungsbolzen der maximale Winkel durch eine einfache Einstellung der Begrenzungsbolzen variiert wird. Dies ist auch noch nach der Montage möglich.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es

F i g. 1 eine Gelenkwelle in Gesamtansicht mit Anschlußtreffern,

F i g. 2 ein Gelenk der in F i g. 1 gezeigten Gelenkwelle mit Anschlußtreffern und Walzenzapfen,

F i g. 3 ein Kreuzgelenk mit hohlem Zapfenkreuz und Begrenzungsbolzen im Schnitt,

Fig.4 ein Zapfenkreuz im Prinzip wie in Fig.2, jedoch mit dem Unterschied, daß die Anschlagflächen der Begrenzungsbolzen kugelig ausgebildet sind, ι ο

F i g. 5 schematische Darstellung der Kegelflächen im Zusammenhang mit dem Gelenkmittelpunkt,

Fig.6 eine Darstellung im Prinzip wie in Fig.5, jedoch mit kugelig ausgebildeten Anschlagflächen.

Die in Fig. 1 gezeigte Gelenkwelle ist eine is vereinfachte Darstellung und besteht im wesentlichen aus dem Gelenkwellenabschnitt 1 und dem Gelenkwellenabschnitt 2, wobei der Gelenkwellenabschnitt 2 über eine z. B. Keilwellenverzahnung zum Abschnitt 1 verschiebbar angeordnet sein kann. Die Gelenkwellenabschnitte 1 und 2 besitzen jeweils eine Gelenkgabel 3 bzw. 4, in deren Bohrungen ein Zapfenkreuz 5 aufgenommen ist Das Zapfenkreuz 5 ist in einer weiteren ebenfalls mit Bohrungen versehenen Gelenkgabel 6 bzw. 7 gehalten. Die Gelenkgabel 6 ist über eine Flanschverbindung 8 mit einer Antriebswelle 9 verbunden. Die Gelenkgabel 7 dagegen ist mit ihrem Flansch 10 mit einem Anschlußtreffer 11 fest aber lösbar verbundea

In Fig.2 ist ein Gelenk gezeigt; hierbei ist der Gelenkwellenabschnitt 2 über die Gelenkgabel 4, dem Zapfenkreuz 5 und der Gelenkgabel 7 mit dem Anschlußtreffer U verbunden. Der Anschlußtreffer U besitzt eine abgeflachte Bohrung 12, die zur Aufnahme des Walzenzapfens 13 einer Walze 14 dient. Zum besseren Einbringen des Walzenzapfens 13 in die Bohrung 12 besitzen beide angefaste Flächen 15 und 16. Aus dieser Figur ist deutlich zu erkennen, daß bei einem Walzenwechseln eines Walzwerkes, wobei die Gelenkwelle 5 von der Walze getrennt werden muß, eine erneute Montage des Walzenzapfens 13 mit Schwierigkeiten verbunden ist, wenn der Anschlußtreffer 11 durch sein Eigengewicht herunterhängt. Aus zeitlichen Montagegründen ist die Gelenkwelle mit einem Anschlußtreffer 11 versehen, da hierdurch die Drehmomentübertra- « gung auf den Walzenzapfen 13 durch die vom Kreisquerschnitt abweichende Form gewährleistet ist. Eine Flanschverbindung durch Schrauben, bzw. ein ölpreßverband oder dergleichen, wäre aus zeitlichen Gründen zu teuer.

F i g. 3 zeigt das Prinzip, bei dem die den Anschlußtreffer 11 aufnehmende Gelenkgabel 7 in einer konstanten abgewinkelten Position gehalten wird. Die Gelenkgabel 7 ist über das Zapfenkreuz 5 winkelbeweglich mit der Gelenkgabel 4 verbunden. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist das Zapfenkreuz 5 im Bereich der Drehachse 17 mit einem Hohlraum 18 versehen. In diesen Hohlraum 18 ragt von jeder Seite ein Begrenzungsbolzen 19 hinein. Diese Begrenzungsbolzen 19 sind entweder in einer Aufnahmeplatte 20 oder direkt in einer Gelenkgabel mittels beispielsweise Gewinde gehalten. Durch die Verwendung eines Gewindebolzens 21, sowie einer Kontermutter 22 läßt sich der Begrenzungsbolzen 19 in axialer Richtung bewegen und fixieren. Die Stirnflächen 23 der Begrenzungsbolzen 19 stützen sich bei maximal gewähltem Beugewinkel gegeneinander ab, so daß danach eine weitere Abwinkelung einer Gelenkgabel 4 bzw. 7 nicht mehr möglich ist.

Um plötzlich auftretende Belastungen durch Stöße aufzufangen, lassen sich die Begrenzungsbolzen gegenüber der jeweiligen Gelenkgabel federnd lagern.

F i g. 4 ist im Prinzip wie in F i g. 3 bereits dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß der Hohlraum 18 des Zapfenkreuzes 5 mit einer Büchse 24 ausgestattet ist. Dies dient dazu, daß das in den Schmierkanälen 25 sowie in dem Ringkanal 26 befindliche Schmiermittel, welches zur Schmierung der Zapfen 27, die gegebenenfalls Wälzlager aufweisen, dient, nicht in den Hohlraum 18 entweichen kann. Zur Abdichtung der Büchse 24 ist an der einen Seite eine Dichtung 28 und an ihrer anderen Seite ein weitere Dichtung 29 vorgesehen. Der Fixierung der Büchse 24 dient der Zwischenring 30 sowie der Sprengring 31.

F i g. 5 und 6 zeigt das Prinzip der Beugewinkelbegrenzung, bei Verwendung von Begrenzungsbolzen 19, wobei in Fig.5 die Stirnflächen 23 mit kegeligen Flächen 41 versehen sind. Zur exakten Anlage der kegeligen Flächen 41, bei einem vorgewählten Begrenzungswinkel ist zu beachten, daß die Achsen der Abwälzkegel 42 sich im Gelenkmittelpunkt 43 schneiden. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß ein Punktkontakt zwischen den kegeligen Flächen 41 vermieden wird. Eine exakte Einstellung, daß die Achsen aller Abwälzkegel 42 der jeweiligen Begrenzungsbolzen 19 durch den Gelenkmittelpunkt 43 verlaufen, ist wie F i g. 3 zeigt, mittels Gewindebolzen 21 der Kontermutter 22 gewährleistet.

In F i g. 6 sind die Stirnflächen 23 als kugelige Flächen 44 ausgebildet. Bei der Verwendung von kugeligen Flächen 44 ist zwar ein Punktkontakt zwischen den kugeligen Flächen 44 bei maximalem Beugewinkel nicht zu vermeiden, jedoch lassen sich hier ohne weiteres verschiedene Begrenzungswinkel einstellen. Zur exakten Bestimmung des Beugewinkels müssen die Tangenten 45 der kugeligen Flächen 44 ebenfalls durch den Gelenkmittelpunkt verlaufen, jedoch kann die Größe des Beugewinkels durch den Abstand 46 der Stirnflächen 23 zur Achse 40 verändert werden. Bei gestreckter Lage des Gelenkes muß der Abstand 46 des einen Bolzens zum Gelenkmittelpunkt 43 gleich dem des anderen Bolzens sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Kreuzgelenk, bestehend aus zwei Gelenkgabeln mit Bohrungen, in denen ein Zapfenkreuz mit zylindrischen Lagerzapfen, gegebenenfalls in Wälz- oder Gleitkörper enthaltenden hohlzylindrischen Lagerkörpern gehalten und axial fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zapfenkreuz (5) eine axial verlaufende Bohrung (18) und jede Gelenkgabel (3,4) einen zentral angeordneten Begrenzungsbolzen (19) aufweist, wobei jeder Begrenzungsbolzen axial bis in die Bohrung des Zapfenkreuzes hinein verläuft und deren einander zugewandte Stirnflächen (23) konzentrisch zur Drehachse (17) jeweils eine Anschlagfläche (41) besitzen.

2. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen (23,39) als Kegelflächen (39, 41) ausgebildet sind, deren Kegelachsen (42) sich im Gelenkmittelpunkt (43) schneiden.

3. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen (23,39) als Kugelflächen (44) mit einem Durchmesser größer als der Wellendurchmesser ausgebildet sind, deren Tangenten (45) sich im Gelenkmittelpunkt (43) schneiden.

4. Kreuzgelenk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung verschiedener Begrenzungswinkel die Begrenzungsbolzen (19) axial verstellbar aufgenommen sind.