DE613239C - Kreuzgelenkkupplung - Google Patents
KreuzgelenkkupplungInfo
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- DE613239C DE613239C DEG81096D DEG0081096D DE613239C DE 613239 C DE613239 C DE 613239C DE G81096 D DEG81096 D DE G81096D DE G0081096 D DEG0081096 D DE G0081096D DE 613239 C DE613239 C DE 613239C
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
- F16D3/26—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
- F16D3/44—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected the intermediate member being connected to the coupling parts by ridges, pins, balls, or the like guided in grooves or between cogs
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tires In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung1,
die eine spielfreie und eine winkelgeschwindigkeitsgetreue Übertragung von Drehbewegungen zwischen gegeneinandergeneigten
und/oder parallel verschobenen Wellen gestattet und aus zwei auf den Enden dieser Wellen aufgesetzten Flanschen und
einem zwischen diese Flansche mittels Nuten und Rippen einpaßbaren, die drehgel enkige Verbindung herstellenden Zwischenstück
(Kreuzstein) besteht. Die Nuten und Rippen der Kupplungsglieder besitzen dabei stets ebene Seitenflächen, um ihre für die
spielfreie Übertragung der Bewegung erfor-
X5 derliche genaue Einpassung zu ermöglichen.
Wesentlich für das einwandfreie Arbeiten der Kupplung ist jedoch die Form der Grundbzw.
Stirnflächen der Nuten und Rippen, welche die axial gerichteten Kräfte in der Kupplung aufnehmen.
Es ist eine Kreuzgelenkkupplung der vorbeschriebenen Art zur Verbindung einer ortsfest
und einer schwenkbar gelagerten Welle bekannt, bei der die Stirnflächen der Nuten
und Rippen; kreisförmig so gewölbt sind, daß stets eine konvex gewölbte Stirnfläche gegen
eine entsprechend konkav gewölbte Stirnfläche formschlüssig anliegt. Diese Kupplung
ist nur dort verwendbar, wo die Drehung der schwenkbar gelagerten Welle um den Krümmungsmittelpunkt
der Stirnflächen der Kupp-Jungsglieder erfolgt, weil nur in diesem Falle
die für die Übertragung der axial gerichteten Kupplungskräfte in Betracht kommenden
Stirnflächen aufeinanderliegen. Erfolgt die Schwenkung der angeschlossenen Welle um
einen anderen Punkt, so berühren sich die Stirnflächen der Kupplung nur an ihren
Rändern. Die Schaukelbewegung, welche das Verbindungsstück bei nicht gleich gerichteten
Wellen während der Drehung gleichzeitig in beiden Flanschen ausführen muß, bedeutet
eine teilweise axiale Verschiebung des Zwischenstückes zwischen den beiden Flanschen.
Diese Schaukelbewegung bzw. Längsverschiebung des Zwischenstückes kann jedoch nicht
zustandei kommen, weil die Kraft, welche das Verbindungsstück während der Drehung der
Kupplung in axialer Richtung verschieben will, exzentrisch zur Rippe des Zwischen-Stückes
liegt und demzufolge das Zwischenstück nur verkantet, aber nicht verschiebt. Dadurch treten Klemmungen (axial gerichtete
Druckspannungen) in dem gekuppelten Wellenzuge auf, die sich seiner Drehung widersetzen.
Die Vermeidung dieser Klemmungen bei Kreuzgelenkkupplungen mit ebenen Kraftübertragungsflächen
auch in den Fällen, wo die beiden zu kuppelnden Wellen gegenein-
Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:
Rudolf Heinemann in Berlin-Marienfelde.
ander verschoben oder um beliebige Drehpunkte gegeneinander verschwenkt sind, ist
der Hauptzweck dieser Erfindung.
Erfindungsgemäß sind bei einer derartigen
Kreuzgelenkkupplung die in den Nuten de: Flansche befindlichen Gegenflächen für die
kreisbogenförmig gewölbten konvexen Stirnflächen der Rippen des Verbindungsstückes
eben oder ebenfalls kreisbogenförmig gewölbt, so daß sich die aufeinander abwälzbaren
Flächen der Nuten bzw. Rippen in oder doch angenähert in der Konstruktionsachse der Kupplung immer nur linienartig
berühren. Bei dieser Ausbildung der sich aufeinander abwälzenden Flächen der im
übrigen in bekannter Weise mit parallelen Seitenflächen ineinandergepaßten Kupplungsteile
kann kein verkantendes, die Verschiebung des kreuzförmigen Zwischenstückes hinderndes Moment auftreten. Es können entweder
die Stirnflächen der Rippen oder die diesen gegenüberstehenden Nutenflächen kreisförmig
abgerundet sein. Statt mit kreuzför-. migen Rippen kann das Zwischenglied auch
mit kreuzförmigen Nuten versehen sein, in welchem Falle dann die Rippen auf den Flanschen der Wellen vorzusehen sind.
Es sei noch erwähnt, daß eine zur winkelgeschwindigkeitsgetreuen Übertragung von
Drehbewegungen zweier gegeneinander geneigter Wellen geeignete Kupplung bekannt ist, die jedoch in von derjenigen gemäß der
Erfindung unterschiedlicher Weise so ausgebildet ist, daß an den Enden der zu kuppelnden
Wellen miteinander in Eingriff stehende Zähne oder Stifte drehbar befestigt sind, die
sich bei der Drehung der Welle unter gleichzeitiger Drehung aufeinander abwälzen. Diese
Anordnung ist sehr sperrig und hat den Nachteil, daß die Kupplung ohne Lageänderung
der durch sie verbundenen Wellen nicht gelöst werden kann.
Einzelheiten der Erfindung, die sich insbesondere auf die leichte Montierbarkeit der
Kupplung beziehen, sind im folgenden an Hand der Zeichnung ausführlich beschrieben.
Fig. ι zeigt die Verbindung zweier unter Vermittlung von Kreuzgelenkkupplungen
durch eine fliegende Welle miteinander verbundener, ortsfest gelagerter Wellen. Die
dabei verwendete Kreuzgelenkkupplung ist in Fig. 2 a bis 2 e gesondert dargestellt.
Fig. 3 veranschaulicht eine besondere Ausführung der neuen Kupplung für den Fall,
daß zwei in ortfesten Lagern ruhende Wellen unmittelbar zu kuppeln sind, ohne daß dabei
die Lage der Wellen selbst geändert zu werden braucht. Die Ausbildung des dafür erforderlichen
Kupplungszwischengliedes ist in Fig. 4 dargestellt. Fig. 5 zeigt die Außenansicht
der fertigmontierten Kupplung.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 handelt es sich darum, zwei in ortsfesten Lagern 1 und 2
ruhende Wellen 3 und 4, deren Konstruktionsachsen parallel zueinander verschoben
sind, durch eine keine besondere Lagerung besitzende Hängeachse 5 zu verbinden. Zu
diesem Zweck sind auf den Enden der Hängeachse 5 und der Wellen 3 und 4 Kupplungsfiansche
6, 7, 9 und 10 aufgesetzt, die jeweils durch einen dazwischenliegenden
Kreuzstein 8 bzw. 11 verbunden sind. Die in Fig. 2 a bis 2 e im Schnitt, in Seiten- und
Vorderansicht dargestellten Kupplungsteile bestehen also aus zwei gleichartig ausgebildeten
Flanschen 6 und 7 mit je einer mittleren, radial gerichteten Längsnut 6' bzw. 7'
mit parallelen Seitenflächen und aus einem Verbindungsstück 8 (Kreuzstein) zwischen
diesen beiden Flanschen. Der Kreuzstein 8 besteht aus einer Scheibe 8 mit zwei kreuzweise
angeordneten Seitenrippen 8' und 8", deren ebene, zueinander parallele Seitenflächen
in die Nuten der Flansche 6 und 7 eingreifen und die Drehbewegungen von der treibenden auf die getriebene Welle übertragen,
wobei die gelenkige Wirkung, welche zum Ausgleich der Verkantung bzw. Parallelverschiebung
der Konstruktionsachsen der Wellen erforderlich ist, dadurch zustande kommt, daß während der Drehung zwischen
jeder Rippe und der Nut des zugehörigen Flansches gleichzeitig drei Arten von Bewegungen
möglich sind, nämlich eine Gleitbewegung in der Längsrichtung der Nut, eine Gleitbewegung in der Achsrichtung der
Welle und eine kombinierte Bewegung (Schaukelbewegung) in einer Ebene, die parallel zu den Seitenflächen der Nut durch
die Konstruktionsachse der betreffenden Flanschwelle gelegt zu denken ist.
Bei der letzterwähnten Schaukelbewegung muß eine kleine, axial gerichtete Verschiebung
des Kreuzsteines aus dem ihm relativ zu nahe stehenden Flansch in den ihm relativ
zu weit stehenden Gegenflansch hinein stattfinden können; andernfalls treten Klemmungen,
d. h. axial gerichtete Druckspannungen, im ganzen Wellenzuge auf. Für diese axiale
Verschiebung des Kreuzsteines sind natürlich Kräfte erforderlich, die in axialer Richtung
möglichst im Zentrum der Kupplung übertragen werden müssen, und zwar jeweils von
derjenigen Welle, in deren Flansch der Kreuzstein am tiefsten eingreift.
Es ist ersichtlich, daß, falls die Stirnflächen der Kupplungsrippen 6', 8', 8" und 7' nicht
abgerundet, sondern eben wären, der Kraftübertragungspunkt bei gegeneinander geneigten
Kupplungswellen nicht im Zentrum, sondem am äußeren Ende der Rippen übertragen
würde. Die Druckkräfte, welche den
Kreuzstein in den zu weit befindlichen Flansch hineinschieben sollen, erzeugen
wegen ihres außerhalb der Kupplungsachse liegenden Angriffspunktes ein verkantendes
Moment zwischen dem Kreuzstein und dem Flansch, durch welches die Rippe des Kreuzsteines
in der Nut des zu weit befindlichen Flansches verkantet und demzufolge am Hineingleiten vollkommen verhindert wird,
ίο Dies wird durch die dargestellte ballige Form
der Stirnflächen vermieden, denn nunmehr liegt die Stelle, an welcher die den Kreuzstein
verschiebende Kraft angreift, immer genau oder annähernd im Zentrum der Kupplung,
gleichgültig, ob der Winkel, um welchen die Flansche 6 und 7 gegeneinandergekippt
sind, groß oder klein.ist. Die Richtung der Verschiebungskraft fällt also mit
der Richtung der Verschiebung des Kreuz-Steines in dem zu weit befindlichen Flansch
zusammen, so daß Klemmungen nicht auftreten können.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung muß Vorsorge getroffen sein, daß die Zwischenwelle
S infolge ihres Eigengewichtes nicht in demjenigen Augenblick der Drehbewegung
aus der Kupplung herausfallen kann, in welchem die Flanschnut gerade vertikal gerichtet steht. Diese Gefahr könnte
auch an den beiden Enden der Zwischenwelle gleichzeitig auftreten.
Gemäß der Erfindung ist das Herausfallen der Zwischenwelle dadurch vermieden, daß
gemäß Fig. S ein elastisches ringförmiges Organ außen um die Kupplung gelegt ist,
welches zwar die beiden Flansche und den Kreuzstein in den erforderlichen Grenzen zueinander
zentriert, aber andererseits elastisch genug ist, um die bei der Drehung erforder-
+0 liehen Verschiebungen des Kreuzsteines zwischen den beiden Flanschen zu ermöglichen.
Dieses elastische Organ kann z. B. aus einer ringförmig gebogenen Blattfeder 12 bestehen,
welche die-Form eines längs einer Mantellinie aufgeschnittenen Zylinders besitzt und
zum bequemen Öffnen durch einfachen Druck an seinen Enden mit zwei über Kreuz geführten
Druckplättchen 14 versehen ist. Statt des zylindrischen Federbandes kann auch
eine ringförmig gebogene, zu einem endlosen Band zusammengeführte Spiralzugfeder vorgesehen
sein oder ähnliches.
Um während der Drehung ein Herabgleiten des Federbandes von der Kupplung zu
verhindern, sind die Kupplungsflansche 6 und 7 an ihren dem Kreuzstein abgewandten
Enden mit einem etwas erhöhten Bordrand oder sonstigen Vorsprüngen versehen, zwischen
denen das Federband 1, 2 geführt ist. Zum öffnen der Kupplung wird das Federband
über diesen Bordrand hinweggeschoben i und bleibt dann lose auf der Welle hängen,
so daß es nicht herabfallen kann und beim Wiederzusammenbau der Kupplung sofort erreichbar
ist. Die Zwischenwelle kann nach Entfernen des Federbandes ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Werkzeuge herausgenommen
werden. Mit losen Teilen braucht dabei überhaupt nicht gearbeitet zu werden.
Damit der Kreuzstein, z. B. 8 (Fig. 2a bis 2c), nach Lösen der Kupplung nicht als
loser Teil aus den Flanschen herausfallen kann, ist er mit einem Splint 13 oder in ähnlicher
geeigneter Weise derart lose mit dem einen Flansch, z. B. 6, der Kupplung \rerbunden,
daß er seine Relativbewegungen gegenüber dem betreffenden Flansch 6 innerhalb der erforderlichen Grenzen leicht ausführen
kann. Der Splint 13, dessen Länge etwas kleiner als der Außendurchmeser des Flansches
gewählt ist, kann beispielsweise in einer durchgehenden Bohrung des Flansches untergebracht
sein, die den Flansch in Richtung eines Durchmessers, etwa senkrecht zur Längsrichtung der Nut 6', durchzieht. Um
den Splint gegen Herausfallen zu sichern, kann das Splintloch im Flansch 6 in seinem
mittleren Teil enger gehalten sein als an seinen äußeren Enden, in denen der Kopf
bzw. die aufgebogenen Fußenden des Splin- go tes liegen. Das entsprechende Splintloch in
der Rippe 8' des Kreuzsteines ist dann so groß gehalten, daß der Kreuzstein 8 trotz des
durchgesteckten Splintes die erforderlichen Relativbewegungen in der Nut 6' des Flansches
6 ausführen kann.
Für das Herausnehmen und Wiedereinsetzen der fliegenden Zwischenwelle 5 (Fig. 1)
braucht nur das Federband 12 durch.Druck auf die an ihm angeordneten Druckplättchen
14 etwas aufgeweitet zu werden, so daß es über den vorspringenden Rand des Flansches
6 oder 7 verschoben werden kann. Danach kann die Zwischenwelle seitlich aus dem ortsfesten Gegenflansch 6 herausgeschwenkt
und dann die ganze Zwischenwelle 5 aus dem Federband der anderen Anschlußkupplung,
z. B. 9, 10, 11, herausgezogen werden,
wobei das diese letzte Kupplung umschließende Federband auf dem Flansch 9 der ortsfesten Anschlußwelle 4 verbleibt.
Ebenso einfach, schnell und ohne Werkzeug erfolgt das Wiedereinsetzen der Zwischenwelle,
indem sie — in umgekehrter Reihen- . folge — zunächst in das nicht abgehobene
Federband der einen Kupplung 9, 10, 11 hineingesteckt und dann mit der Kreuzsteinrippe
8 des anderen Wellenendes in den entsprechend gedrehten Flansch 6 der ortsfesten
Welle hineingelegt wird, worauf diese letzte Kupplung durch Wiederaufschieben des Federbandes
geschlossen wird.
Die bisher beschriebene einfache Kreuzsteinkupplung gemäß Fig. 2a bis 2e ermöglicht
dann keinen bequemen Ausbau mehr, wenn sie zur unmittelbaren Verbindung .zweier ortsfest
gelagerter Wellen dienen soll. Dieser Fall ist in Fig. 3 dargestellt. Dort sollen die in
den Lagern 1 und 2 liegenden, axial nicht verschiebbaren Wellen 3 und 4, deren Konstruktionsachsen
ebenfalls innerhalb gewisser Grenzen parallel verschoben oder um einen bestimmten
Winkel gegeneinander geneigt sein können, durch ein Kreuzgelenk gekuppelt werden. Würde die bisher beschriebene Kupplung
Anwendung finden, so könnte diese nicht gelöst, d. h. der Kreuzstein nicht entfernt
werden, ohne daß eine der beiden zu kuppelnden Wellen 3 bzw. 4 entfernt würde. Weil
nämlich die beiden Rippen des Kreuzsteines um 90 ° zueinander versetzt angeordnet sein
müssen, um die kardanische Wirkung der Kupplung zu erhalten, kann der Kreuzstein
aus den dann ebenfalls um 90 ° versetzten Nuten der Flansche 6 und 7 nicht ohne weiteres
herausgezogen werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist für diesen Sonderfall
im Rahmen vorliegender Erfindung ein zweiteiliges Verbindungsstück (Doppelkreuzstein)
8, 15 geschaffen worden, das mittels zweier parallel zueinander verlaufender Seitenrippen
8'und 15' in die entsprechenden Nuten
der Flansche eingepaßt wird, so daß es ohne Lagenveränderung der Wellen 3 und 4 als
Ganzes herausgenommen oder eingesetzt werden kann, wobei die Sicherung gegen ungewolltes
Herausfallen wiederum durch das für die Kupplung nach Fig. 2a bis 2e beschriebene
Federband 12 oder ein ähnliches elastisches Organ, z. B. einen Gummimantel, geschieht.
Der Doppelkreuzstein ist in Fig. 4 gesondert dargestellt. Damit trotz der parallelen Anordnung
der äußeren Rippen 8'und 15' die kardanische und sonstige Ausgleichswirkung
der -Kupplung nicht verlorengeht, ist der Doppelkreuzstein in einer senkrecht zur Kon-
+5 struktionsachse gedachten Ebene derart geteilt, daß die beiden Teile 8 und 15 mit zwei
ballig ausgeführten Stirnflächen 8" und 15" gegeneinanderliegen, von denen die eine, 8",
in eine Nut 15'" der anderen eingreift, um die beiden Teile 8 und 15 des Kreuzsteines
untereinander zu kuppeln. Die Längsrichtung der inneren Rippe 8" des einen "Teiles und der
. zugehörigen Nut 15'" des anderen Teiles sind dabei gegenüber der Richtung der äußeren
Rippen 8'und 15' um 900 versetzt. Wie ersichtlich,
entsteht der Doppelkreuzstein durch Vereinigung des einfachen Kreuzsteines 8 (Fig. 2c) mit einer zweiten Hälfte 15, die aus
einem zylindrischen Teil 15 besteht, welcher auf der einen Stirnfläche eine Rippe 15' und
auf der anderen Stirnfläche eine Nut 15'" besitzt! Infolge dieser Bauweise kann der Doppelkreuzstein
8, 15 nach dem Beiseiteschieben des Federbandes ohne weiteres zwischen den
feststehenden Flanschen 6 und 7 (Fig. 3) herausgezogen und wieder eingeschoben werden,
ohne dabei Werkzeug zu benötigen, lose Teile zu erhalten oder eine der beiden Wellen 3
oder 4 ausbauen zu müssen.
Da die Baulänge der Kupplung gemäß Fig. 3 etwas länger ausfällt als diejenige gemäß
Fig. i, wird ein entsprechend breiteres · Federband verwendet werden müssen. Die
Flansche auf den 201 kuppelnden Wellen
sind bei den Ausführungen nach Fig. 1 und Fig. 3 vollkommen gleich. Der Außendurchmesser
der Kupplung richtet sich nach der Größe des jeweils zu übertragenden Drehmomentes
und der verlangten Genauigkeit und Lebensdauer der Kupplung. Letztere ist besonders hoch, weil die Kraftübertragung
stets durch hinreichend große Flächen erfolgt.
Zur Verminderung der Reibung an diesen kraftübertragenden Flächen können an den
Seitenflächen der Rippen 8', 8", 15' der Kreuzsteine
Längsnuten eingefräst sein, welche beim Zusammenbau' der Kupplung mit Fett angefüllt werden, so daß die. Relativbewegungen
zwischen den Kupplungsteilen auch bei langer Betriebsdauer immer zwischen gut ge- go
schmierten Flächen stattfinden und demzufolge keine merkbare Abnutzung der Kupp- *
lung verursachen.
Claims (3)
- Patentansprüche:I. Kreuzgelenkkupplung mit Flächenberührung, bestehend aus zwei auf den Enden der zu verbindenden Wellen befestigten Flanschen mit diametral verlaufenden Nuten und einem dazwischenliegenden Verbindungsstück mit einer seitwärts ebenflächigen, mit kreisbogenförmig gewölbter Stirnfläche versehenen Rippe auf jeder Seite des Verbindungsstückes, welche Rippen kreuzweise zueinander verlaufen und in ■ die Nuten der Flansche eingepaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Nuten der Flansche befindlichen Gegenflächen für die kreisbogenförmig gewölbten (konvexen) Stirnflächen der Rippen des Verbindungsstückes eben oder ebenfalls kreisbogenförmig gewölbt (konvex) sind, so daß sich die aufeinander abwälzbaren Flächen in oder doch angenähert in der Konstruktionsachse der Kupplung immer nur linienartig berühren.
- 2. Kupplung nach Anspruch 1 zur Übertragung gleichförmiger Drehwinkelgeschwindigkeiten zwischen zwei in festen Lagern liegenden Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstückaus zwei Scheiben (8, 15) besteht, die untereinander durch eine Nut (15'") der einen Scheibe (15) und eine darin eingreifende Rippe (8") der anderen Scheibe (8) verbunden sind und an ihren einander abgewandten Seiten dazu kreuzweise, also untereinander parallel verlaufende, in die Nuten der Wellenflansche (6, 7) passende Rippen (8', 15') aufweisen.
- 3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, "daß ^das Verbindungsstück (8 bzw. 8, 15) zwischen den Flanschen (6, 7) der Kupplung gegen Herausfallen durch ein dieses Verbindungsstück (8 bzw. 8,15) und die Flansche (6,7) umschließendes elastisches Band (12), insbesondere durch eine ringförmig gebogene Blattfeder, gesichert ist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG81096D DE613239C (de) | 1931-11-11 | 1931-11-11 | Kreuzgelenkkupplung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG81096D DE613239C (de) | 1931-11-11 | 1931-11-11 | Kreuzgelenkkupplung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE613239C true DE613239C (de) | 1935-05-16 |
Family
ID=7137248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG81096D Expired DE613239C (de) | 1931-11-11 | 1931-11-11 | Kreuzgelenkkupplung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE613239C (de) |
-
1931
- 1931-11-11 DE DEG81096D patent/DE613239C/de not_active Expired
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