DE2734048A1

DE2734048A1 - Universalgelenk

Info

Publication number: DE2734048A1
Application number: DE19772734048
Authority: DE
Inventors: Akira Imada; Hiroji Okuda
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1978-11-23
Also published as: FR2390629B3; GB1567279A; BR7705184A; FR2390629A1; ES230888Y; ES230888U; IT1080080B; US4166366A; JPS53155953U

Description

DIPL.*CHEM. DR. HARALD STACH

PATENTANWALT
so ■ aooo Hamburg ι · telefon <04o> 344933

Aktenzeichen ι Neuanmeldung Anmelderint Koyo Seiko Company Ltd., Osaka, Japan UNIVERSALGELENK

Die Erfindung betrifft ein Universalgelenk mit einem an einer Antriebswelle oder dergleichen drehfest anbringbaren ersten Joch, einem an einer angetriebenen Welle oder dergleichen drehfest anbringbaren zweiten Joch und Vorrichtungen zur um gekreuzte Querachsen verschwenkbaren, drehmomentübertragenden Verbindung der Joche.

Bei mit einem Universalgelenk versehenen Antriebswellen für stark belastete mechanische Vorrichtungen, wie Walzwerken, stellt der Halsbereich des im Universalgelenk enthaltenen Jochdrehzapfens die schwächste Stelle der Antriebswelle dar, an welcher bei dynamischen und sogar bei statischen Belastungen am ehesten die Gefahr einer Rißbildung auftritt. Die Drehzapfen der bekannten Universalgelenke sind daher mit möglichst großem Durchmesser konstruiert worden, um die Biegebeanspruchung des Drehzapfenhalses relativ zu dem auf das Lager wirkenden Drehmoment möglichst gering zu halten.

Bei dem in Figur 1 dargestellten, herkömmlichen Universalgelenk ist der Durchmesser d des Drehzapfens 1 möglichst groß bemessen. Da der Schwenkdurchmesser D des Universalgelenks begrenzt ist, ist dieses so konstruiert, daß der Auslenkwinkel auf beispielsweise 5 bis 10 Grad eingeschränkt

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ist und der Abstand zwischen den in Umfangerichtung benachbarten Lagersbfcalen 2 möglichst klein gehalten wird, um einen möglichst großen Durchmesser des Drehzapfens 1 zu ermöglichen. Die Einschränkung des AuslenkwinkeIs des Universalgelenks ist jedoch nur in Grenzen anwendbar· Die aus dem Drehzapfen 1,der Lagerschale 2, den nadelartigen Wälzkörpern 3 und nicht dargestellten Halterungebolzen bestehende Struktur muß innerhalb eines Sektors von 90° um die Mitte untergebracht werden. Diese räumlichen Beschränkungen setzen eine obere Grenze für den Durchmesser des Drehzapfens 1 und die Erhöhung der Festigkeit des Drehzapfenhalses. Da es somit nicht möglich ist, die Festigkeit in der gewünschten Veise zu erhöhen, ist es sehr schwierig die Drehmomentskapazität der Antriebswelle zu vergrößern.

Aufgabe der Erfindung ist es nun ein Universalgelenk der eingangs 'genannten Art zu schaffen, das durch Abkehr von der herkömmlichen Bauweise bei einfacher, unaufwendig zu fertigender Konstruktion eine wesentlich erhöhte Festigkeit und Drehmomentskapazität besitzt und im Vergleich zu den bekannten Konstruktionen eine Verringerung des Schwenkdurchmeseera erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Universalgelenk der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Joch jeweils ein zugeordneter Zapfen mit die Längsachse des zugeordneten Jochs rechtwinklig sehneidender Achse vorgesehen ist und ein Verbindungsstück die Zapfen mit zueinander rechtwinklig verlaufenden, die Achse des Verbindungsstücks in einem Abstand voneinander schneidenden Achsen verbindet.

Bei dieser Konstruktion steht für jeden Drehzapfen und dLe zugehörige Lagerschale ein Sektor von 18O° um die Längsachse zur Verfügung, der gar nicht voll ausgenutzt zu werden braucht, um den Durchmesser des Drehzapfens und damit die Drehmomente-

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kapazität dea Universalgelenk* in der gewünschten Weise zu vergrößern. Während bei herkömmlichen Univerealgelenken wegen der räumlichen Beschränkungen zur Befestigung der Lagerschalen jeweils nur zwei Halterungsbolzen verwendet werden können, ist ea bein erfindungsgemäßen Universalgelenk ohne weiteres möglich, die Lagerschalen mit jeweils vier Halterungebolzen festzulegen, wodurch im Vergleich zu den bekannten Konstruktionen eine wesentlich verbesserte Festigkeit erreicht wird· Es 1st auch möglich ein Universalgelenk mit gegenüber herkömmlichen Konstruktionen kleinerem Schwenkdurchmesser D zu schaffen und dadurch eine stark verbesserte Festigkeit der Bestandteile zu erreichen. Hierdurch kann das Universalgelenk unter stärkerer Belastung eingesetzt werden. Da anstelle der bisher üblichen Kreuzstücke Zapfen verwendet werden, die als Einzelteile getrennt vom Joch und dem Verbindungsstück einfach und unaufwendig geschmiedet, geschnitten und beschilffen werden können, ergibt sich auch eine wirtschaftliche Fertigung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele des Universalgelenks unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigent
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines

herkömmlichen Universalgelenke, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines

erfindungsgemäßen Universalgelenke und Fig. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte AusfUhrungsform entsprechend der Linie III-III der Fig. 1.

Das in Figur 2 dargestellte Universalgelenk besitzt ein durch eine Keilnutverbindung 11 mit einer Antriebswelle 10 drehfest verbundenes erstes Joch 12 mit einem Zapfen 13, der an einem Vorsprung 12a des Joches 12 so befestigt oder einstückig angearbeitet ist, daß seine Achse die Längsachse des Joches 12 rechtwinklig schneidet. Ein zweites Joch 16 ist mit einem Laufzapfen 14 oder einer ähnlichen angetriebenen Welle beispielsweise durch Einpassen derselben in eine ovale rechtwinklige Bohrung 15 des Joches 16 drehfest verbunden.

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An einem Vorsprung i6a des Joches Λ6 ist ein getrennt gefertigter oder einstückig angearbeiteter Zapfen 17 so angeordnet, daß seine Achse die Längsachse des Joches 16 rechtwinklig schneidet. Soweit die Zapfen 13 und 1? als getrennte Bauteile gefertigt werden, können sie mit den zugeordneten Jochen 12 bzw. 16 auf geeignete Weise, beispielweise durch Schweißen, verbunden werden.

Zwischen den Jochen 12 und 16 ist ein im wesentlichen scheibenförmiges Verbindungsstück 18 angeordnet, das auf seinen voneinander abgewandten Seiten zueinander rechtwinklig verlaufende Nuten 19 und 20 trägt. Die Zapfen 13 und 17 sind an ihren Enden jeweils mit Drehzapfen 21 und 22 versehen, die jeweils unter Zwischenfügung von nadelartigen Välzkörpern 23 in Lagerschalen 2k und 25 drehbar gelagert sind. Die Lagerschalen 2k und 25 sind an den zugeordneten Seiten des Verbindungsstücks 18 durch Halterungsbolzen 28 und 29 befestigt, wobei an den Lagerschalen 2k und 25 angeordnete Keile 26 und 27 in die Nuten 19 und 20 eingreifen. Die Zapfen 13 und 17 sind so angeordnet, daß ihre Achsen die Längsachse des Verbindungsstücks 18 in einem geeignet bemessenen Abstand P längs dieser Achse schneiden. Bezogen auf die Längsachse des Verbindungsstücks 18 verlaufen die Achsen der Zapfen 13 und 17 jeweils rechtwinklig zueinander. Die Lagerschalen 2k und 25 sind jeweils mit Dichtungen 30 versehen. Das Verbindungsstück i8 weist schließlich mit den äußeren Umfangebereichen der Lagerschalen 2k und 25 zusammenwirkende Ausrichtflansche 31 auf.

Bei der in Figur 3 dargestellten, abgewandelten Ausführungaform ist der an seinen Enden mit Drehzapfen ko versehene Zapfen 4i in der in Figur 2 dargestellten Weise mit einem nicht dargestellten Joch verbunden. Die Lagerschalen k2 sind ebenfalls in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise an einem Verbindungsstück kj befestigt. Bei dieser Ausführungsform besitzt jede

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Lagerschale k2 vier Bohrungen kk für Halterungebolzen, so daß sie am Verbindungsstück kj fester angebracht werden kann, als bei der Konstruktion gemäß Figur 2, bei welcher jede der Lagerechalen 2k und 25 nur mit zwei Bolzen 28 und 29 am Verbindungsstück 18 gehaltert ist. Auf diese Veise kann das Verhältnis des Drehzapfendurchmessers d zum Schwenkdurchmesser D erhöht werden. Zwischen den Drehzapfen kl und den Lagerschalen k2 sind wiederum nadelartige Wälzkörper^ angeordnet. Die Lagerschalen 42 sind ferner mit Dichtungen k6 abgedichtet und werden durch einen Auerichtflansch k7 am Verbindungsstück kj ausgerichtet gehalten.

Das vorstehend an Hand einer bevorzugten Aueführungsform erläuterte Universalgelenk kann vom Fachmann je nach den Anforderungen in verschiedener Veise zweckentsprechend abgewandelt werden, wobei insbesondere an Stelle der vorstehend beschriebenen, mittels einer Keilnutverbindung erfolgenden Befestigung des Joches 12 an der Antriebswelle 10 und des Einpassens des Laufzapfens 14 in eine ovale, rechtwinklige Bohrung des zweiten Joches i6 auch andere zur übertragung des Drehmomente geeignete Verbindungen benutzt werden können· Statt der klargestellten Befestigung der Zapfen 13 und 17 an den zugehörigen Jochen 12 und 16 können die Zapfen 13 und bei Bedarf auch am Verbindungsstück 18 und die Lagerschalen an den zugeordneten Jochen 12 und 16 befestigt sein· Dabei können die Zapfen 13 und 17 auch direkt miteinander verbunden oder als einstUckiges Bauteil gefertigt werden, sofern dabei sichergestellt bleibt, daß ihre Achsen, bezogen auf die Längsachse des Verbindungsstückes 18, einen geeigneten Abstand P voneinander haben. Das Universalgelenk kann nicht nur für Walzwerksantrieb sondern auch für andere Zwecke eingesetzt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Universalgelenk mit einem an einer Antriebswelle oder dergleichen drehfest anbringbaren ersten Joch, einem an einer angetriebenen Volle oder dergleichen drehfest anbringbaren zweiten Joch und Vorrichtungen zur um gekreuzte Querachsen verschwenkbaren, drehmomentÜbertragenden Verbindung der Joche, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Joch (12, Λ6) jeweils ein zugeordneter Zapfen (i3t 17» 4i) mit die Längsachse des zugeordneten Jochs (12, 16) rechtwinklig schneidender Achse vorgesehen ist und ein Verbindungsstück (18, 43) die Zapfen (13, 17, 4i) mit zueinander rechtwinklig verlaufenden, die Achse des Verbindungsstücks (18, 43) in einem Abstand voneinander schneidenden Achsen verbindet.

2) Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (13, 17» 4i) jeweils am zugeordneten Joch (12, 16) angebracht und an beiden Enden mit Drehzapfen (21, 22, 4θ) versehen sind und das Verbindungsstück (18) Lagerschalen (24, 25*42) für die Drehzapfen (21, 22, 4θ) trägt.

3) Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (13, 17, 4i) jeweils an den voneinander abgewandten Seiten des Verbindungsstücks (18, 43) befestigt und an beiden Enden mit Drehzapfen (21, 22, 4θ) versehen sind und jedes Joch (12, ^6) zwei Lagerechalen (24, 25, 42) zur Aufnahme der Drehzapfen (21, 22, 4θ) des zugeordneten Zapfens (13, 17, 4i) trägt.

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4) Universalgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den Drehzapfen (21, 22, 4o) und den Lagerechalen (24, 25, 42) Wälzkörper (23, 45) angeordnet sind.

5) Universalgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (24, 25, 42) sowie gegebenenfalls auch die Drehzapfen (21, 22, 4o) jeweils in einem zur Längsachse des Jochs (12, 16) senkrechten Querschnitt über einem Sektor von 90° um die Längsachse hinausragen.

6) Universalgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser d der Drehzapfen (21, 22, 4o) mindestens 30 $ des Schwenkdurchmessers D beträgt.

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