DE715576C

DE715576C - Ball joint coupling

Info

Publication number: DE715576C
Application number: DES135347D
Authority: DE
Inventors: Albert Blattmann; Max Olbrich
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1939-01-12
Filing date: 1939-01-12
Publication date: 1942-01-05

Description

Kugelgelenkkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelgelenkkupplung, bei der die Bewegungsübertragung durch Mitnehmerglieder erfolgt, die von einer doppelarmigen, an beiden Wellen angelenkten Hebelanordnung zwangsläufig in einer den Winkel zwischen den beiden Wellen halbierenden Ebene gehalten werden, damit eine weg- und geschwindigkeitsgetreue Übertragung von einer Welle auf die dazu geneigte andere Welle erreicht wird. Bei bekannten Kupplungen dieser Art wird der Steuerhebel für die Mitnehmerglieder am Steuerkäfig für die Mitnehmer gelagert, also an einer Stelle, die nicht feststeht und an der zur Unterbringung einer die Lagerkugel umfassenden Kugelschale nur wenig Raum zur Verfügung steht, wenn man den Schwenkwert der miteinander zu kuppelnden Wellen nicht unnötig beschränken will. Außerdem werden bei dieser Kupplung die Mitnehmerglieder nicht in jedem Fall zwangsläufig in die winkelhalbierende Ebene zwischen den Wellen eingestellt. Deshalb ist die Arbeitsgenauigkeit auch in vielen Fällen nicht ausreichend. Ferner lassen sich die bekannten Kugelgelenkkupplungen nur von einer bestimmten Mindestgröße ab mit ausreichender Betriebssicherheit herstellen, während ihre Ausführung mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen zur Verwendung in Rechen- u. dgl. Präzisionsgetrieben auf erhebliche Schwierigkeiten stößt.Ball joint coupling The invention relates to a ball joint coupling, in which the movement is transmitted through driver links, which are controlled by a double-armed, articulated on both shafts lever assembly inevitably in the angle between The plane bisecting the two shafts must be kept, so that a path and speed true to the path Transmission from one wave to the other inclined wave is achieved. at known couplings of this type is the control lever for the driver links on Control cage for the driver stored, so at a point that is not fixed and only a little on the spherical shell for accommodating a ball socket encompassing the bearing ball Space is available if you adjust the pivot value of the to be coupled together Does not want to restrict waves unnecessarily. In addition, the driver links are in this coupling not necessarily in the bisecting plane between the shafts in every case set. Therefore, the working accuracy is not sufficient in many cases. Furthermore, the known ball joint couplings can only be used by a specific one Establish minimum size from with sufficient operational reliability while their execution with relatively small dimensions for use in computing and similar precision gears encounters considerable difficulties.

Die Erfindung vermeidet die den bekannten Kugelgelenkkupplungen anhaftenden Nachteile, die sich aus der ungünstigen Lagerung des Steuerhebels ergeben, auf einfache Weise dadurch, daß die doppelarmige Hebelanordnung an einem in die Kupplung hineinragenden Ansatz einer Welle unmittelbar formschlüssig angelenkt, mit einem Ende an der zweiten Welle verschiebbar geführt und mit (lein anderen Ende an das Steuerglied für die Mitnehmer angelenkt ist.The invention avoids those inherent in the known ball joint couplings Disadvantages resulting from the unfavorable storage of the control lever on simple Way in that the double-armed lever arrangement on a protruding into the coupling Approach of a shaft directly articulated in a form-fitting manner, with one end at the second Shaft slidably guided and with (lein other end to the control element for the Driver is hinged.

An Hand des auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. i den prinzipiellen Aufbau der Kugelgelenkkupplung im Längsschnitt, Fig. a eine praktische Ausführungsform im Längsschnitt finit einer Winkelstellung der beiden wellen und Fig.3 eine Draufsicht auf die Kupplung nach Fig. 2 mit gleichachsiger Stellung der Wellen in teilweisem Schnitt.On the basis of the embodiment shown in the drawing the invention is described in more detail below. They show: Fig. I the principle Structure of the ball joint coupling in longitudinal section, Fig. A shows a practical embodiment in longitudinal section finite an angular position of the two shafts and FIG. 3 is a plan view on the coupling of Fig. 2 with the coaxial position of the shafts in part Cut.

Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise der Kugelgelenkkupplung nach der Erfindung wird zunächst an Hand der Fig. 1 näher beschrieben. Obwohl es an sich gleichgültig ist, welche Welle die treibende und -\,-welche die angetriebene ist, wird im folgenden der Einfachheit halber angenommen, da ß i die Antriebs- und s die Abtriebswelle ist.The basic structure and mode of operation of the ball joint coupling according to the invention will first be described in more detail with reference to FIG. Although it in itself it is irrelevant which wave is driving and - \, - which is driven is, it is assumed in the following for the sake of simplicity that ß i the drive and s is the output shaft.

An der Antriebswelle i ist eine Kugelschale 3 befestigt, die zwei in der Achsebene verlaufende Schlitze .l, 4.' aufweist. In ähnlicher Weise ist an der Abtriebswelle 2 eine Kugelschale 5 befestigt, die konzentrisch zur Kugelschale 3 liegt und mit Schlitzen 6, 6' versehen ist. Letztere liegen mit der Abtriebswelle -- in einer Ebene. Die beiden konzentrisch ineinandergreifenden Kugelschalen sind durch Mitnehinerglieder in Form von in die Schlitze d, . und 6, 6' eingreifenden Gleitsteinen;, ;' gekuppelt, so daß die Drehbewegung einer `Felle auf die andere übertragen wird und beide Wellen dabei gegeneinander verschwenkt «-erden können. Damit die während einer Umdrehung von beiden Wellen 1, 2 zurückgelegten Winkelwege an jeder Stelle gleich groß bleiben, ist es erforderlich, daß die Mitnehmerglieder ;7, 7' in einer Ebene umlaufen, welche den Winkel zwischen den beiden Wellen i und 2 halbiert, di. h. daß die Umlaufebene E, die zu der durch die Achsen der Wellen i und 2 gelegten Ebene senkrecht steht, mit beiden Wellen den Bleichen Winkel x einschließt, gleichgültig wie groß der Gesamtwinkel 2 x ist. Dann ist der Hebelarm der treibenden Welle i immer gleich dem der getriebenen Welle 2, und es kann keine Änderung in der Winkelgeschwindigkeit eintreten.A spherical shell 3 is attached to the drive shaft i, the two Slots .l, 4. 'running in the axial plane having. Similarly, is on the output shaft 2 is attached to a spherical shell 5 which is concentric to the spherical shell 3 and is provided with slots 6, 6 '. The latter lie with the output shaft - in one plane. The two concentrically interlocking spherical shells are by Mitnehinerglieder in the form of in the slots d,. and 6, 6 'intervening Sliding blocks ;,; ' coupled so that the rotational movement of one `skins to the other is transmitted and both shafts can thereby be pivoted against one another. So that the angular paths covered by both shafts 1, 2 during one revolution remain the same at every point, it is necessary that the driver links ; 7, 7 'revolve in a plane which defines the angle between the two shafts i and 2 halved, di. H. that the plane of revolution E, which leads to that through the axes of the shafts i and 2 laid plane is perpendicular, with both waves the bleaching angle x includes no matter how large the total angle is 2 x. Then is the lever arm of the driving shaft i is always the same as that of the driven shaft 2, and there can be none Change in angular velocity occur.

Zu diesem Zweck «-erden die beiden Mitnehmerglieder ;, 7' zwangsläufig durch eine Hebelanordnung 8 in Verbindung finit dein daran angeienkten, im folgenden als Steuerkäfig bezeichneten Steuerglied 9a, 9t, in der Ebene E gehalten. Der Steuerkäfig 9, %, hat die Form einer Kugelschale und liegt zwischeu den beiden Kugelgelenkschalen d und Es ist jedoch auch möglich, ihn innerhall oder außerhalb dieser beiden Teile anzuordnen, wie es auch nicht unbedingt erforderlich ist, daß er, wie dargestellt, einen geschlossenen Hohlkugelring bildet. In diesem Steuerkäfig 9a, 9b, sind die beiden Mitnehmerglieder ;, ;' gelagert.For this purpose, the two driver members 12, 7 'are necessarily held in the plane E by a lever arrangement 8 in connection with the control member 9a, 9t, which is articulated to it, hereinafter referred to as the control cage. The control cage 9, %, has the shape of a spherical shell and lies between the two spherical joint shells d and it is also possible to arrange it inside or outside these two parts, and it is not absolutely necessary that it be closed, as shown Hollow ball ring forms. In this control cage 9a, 9b, the two driver members;,; ' stored.

Die Hebelanordnung 8 ist einerseits finit einem Kugelzapfen Io in einer zur Welle 2 axialen Zylinderführung 17 längs verschieb bar und andererseits an einem in das Inn: re der Kupplung vorstehenden Kugelzapfen i i mit einer diesen umgreifenden Kugelpfanne 12 formschlüssig gelagert. Ihr unterer- Teil 13 umgreift den Anlenkzapfen i i glockenförmig und trägt an seinem Ende eine kugelige Ringfläche z.4, mit der er in eine Zylinderbohrung 15 am Steuerkäfig 9a, 91, eingreift. 16 sei der in der Achse der Hebelanordnung 8 liegende MIittelpunkt dieses inneren Kugelgelenkes, das bei einer Schwenkung der Hebelanordnung den Steuerkäfig 9a, 9b, und mit diesem die Gleitsteine ;7, 7' in ihren Führungen ..1, .I' und 6, C' verschiebt.The lever arrangement 8 is on the one hand finite with a ball pin Io in one to the shaft 2 axial cylinder guide 17 longitudinally displaceable bar and on the other hand on a ball stud i i protruding into the inside of the coupling with one of these encompassing ball socket 12 mounted positively. Your lower part 13 encompasses the pivot pin i i is bell-shaped and has a spherical ring surface at its end z.4, with which it engages in a cylinder bore 15 on the control cage 9a, 91. 16 be the center of this inner ball joint lying in the axis of the lever arrangement 8, that when the lever arrangement is pivoted, the control cage 9a, 9b, and with this the sliding blocks; 7, 7 'in their guides ..1, .I' and 6, C 'moves.

Die Anordnung ist außerdem so gewählt. daß die Entfernung zwischen dein Mittelpunkt des Kugelzapfenlagers 11, 12 und dein :Mittelpunkt 16 halb so groß ist, wie die Entfernung zwischen Io und II, d.h. das Kugelzapfenlager i 1, 12 unterteilt die Hebelanordnung 8, 13 im Verhältnis i : 2. Auf diese Weise wird bei einer Schwenkung der Abtriebswelle 2 gegenüber der Antriebswelle i der Gelenkpunkt 16 angenähert um den halben Betrag geschwenkt. Da er in der -Mittelsenkrechten zu der von den Mitnehmergliedern gebildeten Ebene E liegt, wird diese also jeweils zwangsläufig in der Winkelhalbierenden zwischen den beiden `Fellen i und .2 gehalten.The arrangement is also chosen in this way. that the distance between your center point of the ball pivot bearing 11, 12 and your: center point 16 half as large is divided, like the distance between Io and II, i.e. the ball pivot bearing i 1, 12 the lever arrangement 8, 13 in the ratio i: 2. In this way, when pivoting of the output shaft 2 with respect to the drive shaft i, the pivot point 16 is approximated swiveled by half the amount. Since it is perpendicular to that of the Driver links formed level E is, so this is inevitable held in the bisector between the two heads i and .2.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein praktisches Ausführungsbeispiel für diesen Kugelgelenkkupplung. Die äußere Kugelschale ist durch die beiden durch Schrauben i8 zusammengehaltenen ringförmigen Teile 3a, 3b, gebildet, deren unterer, 3b, mit einer -Tuffe auf dein Ende der Antriebswelle i aufgeschraubt od;2iin sonstiger geeigneter `'eise befestigt ist. 5 ist wiederum die innere Kugelschale. Sie wird mittels des Ringes ig und SchraubLn 2o von einer auf der Abtriebswelle 2 befestigten Muffe -21 gehalten, deren zylindrische Innenbohrung 17 als Führung für den Kugelzapfer: io der Hebelanordnung 8, 13 dient. Statt der in Fig. i dargestellten Schlitze., 6 in eien beiden Kugelschalen 3, 5 sind hier \uten vorgesehen, und zwar trägt die innere Kugelschale 5 in einer zur Welle a axialen Ebene Nuten 6" 6'a auf ihrer Außenseite und die äußere Schale 3a, 3b, in einer zur Drelle i axialen Ebene liegende Nuten da, 4'a auf ihrer Innenseite.FIGS. 2 and 3 show a practical embodiment for this Ball joint coupling. The outer spherical shell is through the two by screws i8 held together annular parts 3a, 3b, formed, the lower, 3b, with a -uffe screwed onto the end of the drive shaft i od; 2iin other suitable is attached to it. 5 is again the inner spherical shell. It is made using the Ring ig and screw 2o from a sleeve -21 attached to the output shaft 2 held, the cylindrical inner bore 17 as a guide for the ball stud: io the lever arrangement 8, 13 is used. Instead of the slots shown in Fig. I., 6 in Eien two spherical shells 3, 5 are provided here, namely the inner one Ball socket 5 in a plane axial to the shaft a, grooves 6 "6'a on its outside and the outer shell 3a, 3b, in one to the drill i axial plane lying grooves there, 4'a on their inside.

Der Steuerkäfig ist in die beiden Hälften 9a, 9b unterteilt und liegt wiederum zwischen den beiden Kugelschalen 3a, 3b und 5. In ihm sind die .als Mitnehmerglieder dienenden Gleitsteine gelagert. Diese bestehen zweckmäßig in der dargestellten Weise aus einem im Steuerkäfig 9a, 9b drehbar gelagerten Zapfen 7a bzw. 7'a mit einem in der Nut 6a bzw. 6'a geführten Gleitstein 7, bzw 7',. und aus einem auf dem auf der anderen Seite des Steuerkäfigs vorstehenden Zapfenende gelagerten weiteren Stein 7b bzw. 7'b. Einer dieser Steine, z. B. 7, bzw. 7', kann dabei mit dem Zapfen 7a, 7'a aus einem Stück hergestellt sein, während der andere nur lose auf das Zapfenende aufgesteckt ist.The control cage is divided into the two halves 9a, 9b and in turn lies between the two spherical shells 3a, 3b and 5. The sliding blocks serving as driver members are mounted in it. These consist expediently in the manner shown of a pin 7a or 7'a rotatably mounted in the control cage 9a, 9b with a sliding block 7 or 7 ', guided in the groove 6a or 6'a. and from a further stone 7b or 7'b mounted on the pin end protruding on the other side of the control cage. One of these stones, e.g. B. 7, or 7 ', can be made in one piece with the pin 7a, 7'a, while the other is only loosely attached to the pin end.

Die Hebelanordnung ist zur formischlüssigen Lagerung an dem Kugelzapfen i i aus den beiden Teilen 8 und 13 zusammengesetzt, die zweckmäßig miteinanderverschraubt sind und die Lagerkugel i i mit zwei kegligen Flächen 2223 formschlüssig umfassen. Anstatt für die Kugel i i nur zwei ringförmige Angriffsflächen durch keglige Ausbildung der Lagerglieder zu verwenden, ist ,es auch möglich, eine ausgesprochene Kugelpfanne vorzusehen, wie sie in Fig. i bei 12 angedeutet ist, und diese zum Einbringen der Lagerkugel i i hälftig zu unterteilen. Das untere Ende des den Kugelzapfen i i glockenförmig umgreifenden Teiles 13 der Hebelanordnung ist in der bereits an Hand der Fing. i beschriebenen Weise mittels einer Kugelringfläche 14 in einer zylindrischen Awsnehmung 15 im Steuerkäfig 9a, 9b gelagert. Diese beiden Hälften 9, und 9b brauchen miteinander nicht besonders verbünden zu werden, da sie durch die äußere Lagerschale 3a, 3b zusammengehalten werden und die eine Kugelschalenhälfte die Bewegung auf die andere Kugelschalenhälfte überträgt. Durch diese Ausbildung wird der Aufbau und .die Montage wesentlich vereinfacht.The lever arrangement is composed of the two parts 8 and 13, which are expediently screwed together and encompass the bearing ball ii with two conical surfaces 2223 in a form-fitting manner, for positively locking mounting on the ball pivot ii. Instead of using only two ring-shaped contact surfaces for the ball ii due to the conical design of the bearing members, it is also possible to provide a distinct ball socket, as indicated in FIG. The lower end of the part 13 of the lever arrangement encompassing the ball pin ii in the shape of a bell is already in the hand of the finger. i described manner supported by means of a spherical ring surface 14 in a cylindrical Awsaufnahme 15 in the control cage 9a, 9b. These two halves 9 and 9b do not need to be connected to one another in particular, since they are held together by the outer bearing shell 3a, 3b and one spherical shell half transmits the movement to the other spherical shell half. This design significantly simplifies the construction and assembly.

Der Kugeldrehzapfen i i kann in ein tellerartiges Einsatzstück 24 eingeschraubt sein, das im Boden des zweckmäßig topfförmig ausgebildeten Unterteiles 3b der äußeren Gelenkschale, beispielsweise mittels Schrauben 25, befestigt ist. Es ist aber auch möglich, den Schaft .der Lagerkugel i i und das Einsatzstück24 aus einem Stück herzustellen und die Lagerkugel i i nach dem Einführen des Zapfens in die glockenförmige Öffnung des reifes 13 auf diesen Zapfen aufzusetzen und dort z. B. mittels einer Schraube o. dgl. festzulegen. The ball pivot ii can be screwed into a plate-like insert 24, which is fastened in the bottom of the appropriately pot-shaped lower part 3b of the outer joint socket, for example by means of screws 25. But it is also possible to manufacture the shaft .der bearing ball ii and the insert 24 from one piece and place the bearing ball ii after the insertion of the pin into the bell-shaped opening of the tire 13 on this pin and there, for. B. by means of a screw o. The like. To be set.

Wie Versuche gezeigt haben, reicht es für lie Schmierung der in Fig. :2 und 3 dargestellten Kugelgelenkküpplung aus, wenn lediglieh die einzelnen Teile derselben beim Zusammenbau eingefettet werden. Für besonders hohe Beanspruchungen kann aber leicht noch eine Fettreserve dadurch geschaffen werden, daß der Steuerkäfig 9a, 9b mit einigen, beispielsweise vier, Durchbrechungen 26 versehen wird, die mit Fett gefüllt werden. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ermöglicht eine lose, freie Übertragung von Drehwerten zwischen den Wellen i und 2 ohne Winkelverzerrung bis zu einem großen Winkel von etwa d.5°.As tests have shown, it is sufficient for the lubrication of the Fig. : 2 and 3 shown ball joint coupling, if only the individual parts the same are greased during assembly. For particularly high loads but can easily be created a fat reserve that the control cage 9a, 9b is provided with some, for example four, openings 26 with Be filled with fat. The illustrated embodiment enables a loose, free transmission of rotational values between shafts i and 2 without angular distortion up to a large angle of about d.5 °.

Die Erfindung ist in ihrer körperlichen Ausgestaltung auf das dargestellte Ausführungsbeispiel in keiner Weise beschränkt. Vielmehr läßt sie weitgehende Abänderungen im konstruktiven Aufbau zu, ohne daß der Grundgedanke .der Erfindung verlassen wird. So kann beispielsweise die Kugelschale 5 mit der Schale 3a, 31, hinsichtlich ihrer Lage vertauscht werden. Ferner kann sie mit der Muffe 21 auch aus einem einzigen Stück hergestellt sein. Das gleiche ist auch bei den Gleitsteinen 7" 7b, 7, der Fall, die beispielsweise aus einem einzigen zylindrischen Bolzen bestehen oder auch durch Kugeln ersetzt werden können. Außerdem ist es möglich, den Kugelzapfen i i unmittelbar in die Welle i einzusetzen oder in sonstiger Weise daran zu ,befestigen, wie auch die äußere Gestalt der Einzelteile den jeweiligen Bedürfnissen und Zweckmäßigkeiten entsprechend abgeändert werden können, sofern die Wirkung die gleiche bleibt.The physical configuration of the invention is in no way restricted to the illustrated embodiment. Rather, it allows extensive changes in the structural design without departing from the basic idea of the invention. For example, the spherical shell 5 can be exchanged with the shell 3a, 31 with regard to their position. Furthermore, it can also be made from a single piece with the sleeve 21. The same is also the case with the sliding blocks 7 " 7b, 7, which for example consist of a single cylindrical bolt or can also be replaced by balls. It is also possible to insert the ball stud ii directly into the shaft i or in some other way to attach to it, as well as the outer shape of the individual parts can be changed according to the respective needs and purposes, provided that the effect remains the same.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Ball joint coupling, in which, the transmission of motion takes place by driver links, which are articulated by a double-armed, on both shafts Lever arrangement inevitably in a bisecting the angle between the two shafts Are held level, characterized in that the double-armed lever assembly (8) to a projection (II) of a shaft (i) protruding into the coupling positively hinged, guided displaceably with one end on the second shaft (2) and with the other end to the control element (9a, 9b) for .the driver (7, 7 ') is hinged.

2. Ball joint coupling according to claim i, characterized. that the spherical sheep-shaped control member (9a, 9b) for the driver members (7, 7 ') on the lever arrangement (8) by means of one of the pivot pins (ii) of one shaft (i) encompassing guide cylinder (15) is articulated. Part (i3) encompasses, the one at its end engaging in the guide cylinder (i5) in the control member (9a, 9b) spherical bearing shell (i4) carries. .i. Ball joint coupling according to claims i and -2, characterized in that the spherical shell-shaped control member (9a, 9b) for the Has driver members (7, 7 ') with grease-filled openings (26).

3. Ball joint coupling according to claim i and ", characterized in that the double-armed.Hebeleinrichtung (8) on the one hand with a ball stud (Io) in a cylindrical guide (i7) of the a shaft (2) engages, on the other hand by means of a ball socket (2, 23) on the spherical pivot pin (i i) of the other shaft (i) is articulated positively and these with a bell-shaped