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Universalgelenkkupplung für Wellen Die Erfindung bezieht sich auf
Universalgelenkkupplungen mit einem Knickmittelpunkt, die aus einem treibenden und
einem getriebenen Kupplungsteil bestehen, von denen jeder mit diametral gegenüberstehenden
Armen versehen ist, die als Laufbahnen- ausgebildet sind; zwischen denen die Bewegungsübertragung
zwischen den Kupplungsteilen vermittelnde Rollkörper angebracht sind.
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Derartige Universalgelenkkupplungen können mit einem oder zwei Paar
gegenüberstehenden Rollkörpern versehen sein, je nachdem, ob die Kupplung für eine
Bewegungsübertragung in nur einer Drehrichtung oder in beiden Richtungen bestimmt
ist, wobei im letzteren Fall die Rollkörperpaare abwechselnd bei der Kraftübertragung
mitwirken.
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Um bei der Kraftübertragung mit gegeneinander winklig gestellten Achsen
eine eine genaue Lage der Rollkörper zwischen den Laufbahnen zu sichern, hat man
vorgeschlagen;, entweder die Rollkörper selbst als gezahnte Organe ,auszubilden
oder sie mit derartigen Organen zu versehen, wobei diese gezahnten Organe in entsprechende
Nuten oder Zahn= lücken der Kupplungsarme oder mit diesen verbundener Teile eingreifen.
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Zweck der Erfindung ist, derartige Universalgelenkkupplungen zu vereinfachen
und zu verbilligen, und zwar hinsichtlich der Anordnungen zur genannten Steuerung
der Rollkörper. Die Erfindung besteht im -,vesentlichen darin, däß zentral zwischen
dem treibenden und dem getriebenen Kupplungsteil ein an diesen Kupplungsteilen mittels
Kugelgelenken symmetrisch zum Knickmittelpunkt der Kupplung gelenkig aufgehängtes
Steuerorgan angebracht ist, das mit so geformten,
mit den Rollkörpern
zusammenwirkenden Kurvennuten versehen ist, daß die genannten Rollkörper im wesentlichen
in übereinstimmung mit ihrem natürlichen Rollen zwischen den Laufbahnen gesteuert
werden.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform :einer Universalgelenkkupplung
nach der Erfindung mit zweidiametralgegenüberstehenden Rollkörpern veranschaulicht,
die hier paarweise zu zwei einander kreuzenden, starren Mitnehmerorganen vereinigt
sind.
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Fig. i ist ein Axialschnitt und Fig. 2 ein Querschnitt durch das Knickzentrum.
Fig.3 zeigt die Kupplung mit winklig gestellten Achsen in Seitenansicht und Fig.
q. im Axialschnitt.
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Auf der Zeichnung ist mit i der treibende und mit 2 der getriebene
Kupplungsteil bezeichnet. Jeder von ihnen ist mit zwei axial gerichteten, diametral
gegenüberstehenden Armen 3, 4. bzw. 31, 41 versehen, , die Laufbahnen 5, 6, 7 und
8 bzw. 51, 61, 71 und 81 aufweisen, zwischen denen die Kraftübertragung vermittelnde
Rollkörper 9, 1o, II und 12 angebracht sind. Die gegenüberstehenden Rollkörper g
und i i sind miteinander mittels eines Bolzens oder Stiftes 13 zu einem starren
Mitnehmerorgan verbunden, das zur Kraftübertragung in der einen Richtung (vorwärts)
bestimmt ist, während die Rollkörper i o und 12 mit radial nach innen gerichteten
Zapfen i oI bzw. 121 versehen sind, die in Hülsen 1025 i2= gelagert sind, welche
ihrerseits Teile eines das Mitnehmerorgan 9, 11, 13 umgebenden Ringes (oder einer
Hülse) i ¢ bilden. Der Ring i q. mit den Hülsen i o2, 122 und die Rollkörper
i o, 12 mit ihren Zapfen i oI, 121 bilden ein zweites, relativ zum Mitnehmerorgan
9, 11, 13 drehbares und dieses kreuzendes, starres Mitnehmerorgan, das zur Kraftübertragung
in der entgegengesetzten Richtung (rückwärts) bestimmt ist.
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Der Bolzen 13 des Mitnehmerorgans 9, i i, 13 ist an den Rollkörpern
9, i i mit verjüngten Partien 91 und i 11, um die zweigeteilte Buchsen 33 angebracht
sind, sowie in der Mitte mit einer verdickten Partie 131 mit gleichem Durchmesser
wie die Buchsen 33 versehen. Um die Buchsen 33 und die mittlere Bolzenpartie 131
sind zwei voneinander unabhängige Hülsen 15, 16 drehbar angebracht,
die, wie weiter unten näher beschrieben werden soll, zur Steuerung des Mitnehmerorgans
9, 11-, 13 zwischen den zugehörigen Laufbahnen 5, 51 und 7, 71 bestimmt sind. Um
die Hülsen i o2, 122 des anderen Mitnehmerorgans i o, 12 , i q. sind ebenfalls Hülsen
17, 18 drehbar angebracht, die dazu bestimmt sind, dieses Mitnehmerorgan
zwischen den Laufbahnen 6, 61 und 8, 81 zu steuern.
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Für die genannte Steuerung sind im übrigen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
folgende Anordnungen vorhanden: An jedem der Kupplungsteile i, z ist ein zentraler,
nach innen gerichteter Zapfen 24 bzw. 25 vorgesehen, auf den ein außen sphärischer
Ring 26 bzw. 27 ausgeschoben ist, dessen Mittelpunkt 28 bzw. 29 auf der Achslinie
jedes Kupplungsteils liegt, wobei der Abstand der beiden Mittelpunkte 28, 29 vom
Knickzentrum o gleich ist. Diese sphärischen Ringe werden von entsprechenden sphärischen
Flächen an der Innenseite und an den Enden eines. muffenartigen Steuerorgans 23
umfaßt, die gegenüber der Muffenachse schräg gestellte Kurvennuten i9, 2o bzw. 21,
22 aufweisen, die mit den die Mitnehmerorgane 9, 11, 13 und i o, 12,
i q. umgebenden drehbaren Hülsen 15, 16 bzw. 17, 18 und damit den Mitnehmern
selbst zusammenwirken und sie steuern, so daß dadurch ein richtiges Rollen der Rollkörper
9, i i bzw. 10, 12 längs der zugehörigen Laufbahnen gesichert wird, wie weiter unten
näher beschrieben werden soll.
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Zum axialen Zusammenhalten der Kupplung ist ein die Kupplungsteile
i und 2 umgebender, innen sphärischer Ring 30 vorgesehen, der auf entsprechend
sphärische Partien der Kupplungsarme 3, 31, 4., i1 paßt und mit einer inneren Ringnut
3 i versehen ist, die über die zylindrischen, äußeren Enden der Rollkörper 9, i
o, 11, 12 greift und eine axiale Stütze für die relativ zueinander in axialer Richtung
freien Rollkörper i o und 12 bildet. In dem Ring 3o ist ein zur Montierung der Kupplung
erforderliches Loch 32 vorhanden, das nach der Montierung mittels eines Schraubdeckels
321 verschlossen wird.
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Die Montierung der Kupplung erfolgt so, daß zuerst der Ring
30 über und auf den Kupplungsteil i geführt wird, worauf das Steuerorgan
23 mit den in ihm angebrachten sphärischen Ringen 26 und 27 und mit Mitbringerteilen
14, i o°, 122 zentral mit dem Ring 26 auf den Zapfen 2;1 gebracht wird. Die Steuerorgane
17 und 18 werden über die zugehörigen Mitnehmerhülsen i 02 und 122 geschoben, und
der Kupplungsteil e wird in den Ring 3o und mit dem Zapfen 25 in den Ring 27 hineingedreht.
Das Mitnehmerorgan 9, 11, 13 mit den Hülsen 15, 16, die über
die zweigeteilten Buchsen 33 gesteckt sind, werden durch das Loch 32 eingeführt
und zwischen den Kupplungsarmen in Stellung gebracht. Hierauf wird der Ring 3o so
gedreht, daß das Loch 32 in die Stellung für die eine Rückwärtsrolle, z. B. die
Rolle i o, kommt, die darauf an ihren Platz gebracht wird. Dann wird der Ring
30 so gedreht, daß das Loch in die Stellung für die andere Rückwärtsrolle
12 kommt, die darauf an ihren Platz gebracht wird. Schließlich wird der
Deckel
321 aufgeschraubt. .Bezüglich der Wirkungsweise der Kupplung sei in erster
Linie bemerkt, daß sie in an und für sich bekannter Weise mit einem Ungleichförmigkeitsgrad
arbeitet, d. h. so, daß die Achsen der Mitnehmerorgane unter gewissen Peroden jeder
Umdrehung in der Ebene liegen, die von der Bisektrixebene abweicht.
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Liegen die Achsen der Kupplungsteile in einer geraden Linie, wie in
Fig. i und 2, so nimmt das Steuerorgan 23 eine zu den genannten Achsen gleichachsige
Lage ein, und seine Steuernuten i9, 2o bzw. 21, 22 halten die Achsen der Mitnehmerorgane
9, 11, 13 und i o, 12; 1 4. in einer Ebene senkrecht zur Kupplungsachse. Werden
die Achsen der Kupplungsteile unter einem Winkel a schräg gestellt, wie in Fig.3
und q. gezeigt ist, so bildet die Achse des Steuerorgans 23 .durch die Punkte 28
und 29 finit der Achse jedes Kupplungsteils die Hälfte dieses Winkels, und gleichzeitig
wird sein Mittelpunkt ,aus dem Knickzentrum o verschoben, wie aus Fig. 4. hervorgeht.
Das Mitnehmerorgan 9, 11, 13 ist hierbei durch Einwirkung der Steuernuten i9, 2o
einen Winke I l `-`aus der ursprünglichen Lage gemäß Fig. i und 2 in übereinstim
-mung mit seinem natürlichen Rollen zwischen den zugehörigen Laufbahnen 5, 51 und
7, 71
geschrvenki worden. Gleichzeitig ist das Mitnehmerorgan i o, 12, 14
durch Einwirkung der Steuernuten 21, 22 in die in Fig. 3 gezeigte Lage in Übereinstimmung
mit - dem natürlichen Rollen der Rollen Io, 12 zwischen den zugehörigen Laufbahnen
6, 61 und 8, 81 geschwenkt worden. Aus der Lage senkrecht zur Achslinie, wenn die
Kupplungsachsen nicht winklig gegeneinandergestellt sind (Fig. i und 2), rollt der
Mitnehmen wenn die Achsen einen Winkel a miteinander bilden, so, daß die Bogen S
von den ursprünglichen Berührungslinien zwischen Rollkörper und Laufflächen-zu der
endgültigen Berührungslinie gleich groß bleiben. Dias Mitnehmerorgan dreht sich
hierbei aus der Bisektrixebene in an und für sich bekannter Weise . Fig. 4 veranschaulicht,
wie die Kurvennut 22 des Steuerorgans 23 dieser Rollkörperbewegung folgt. Durch
die Anlenkung an die Kugelgelenke 28 und 29 verschiebt sich das Zentrum des Steuerorgans
23 aus dem Knickzentrum o längs der Bisektrix a des Achs-2 Winkels, wobei die Steuernuten
22, 23 eine so abgepaßte Steigung haben, daß ihre Mittellinien im wesentlichen der
Verschiebung des entsprecgenden Rollkörpermittelpunktesfolgen.
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Nach einer viertel Umdrehung der Kupplungsteile i und 2 mit den gemäß
Fig. 3 und 4 winklig gestellten Achsen nehmen die Mitnehmer 9, r 1, 13 eine aus
der Bisektrixebene ausgeschwenkte Lage ein, die der Lage der Mitnehmer i o, 12,
14 gemäß Fig. 3 und q. entspricht, während die zuletzt genannten Mitnehmer die gleiche
Lage wie die Mitnehmer 9, 1 i, 13 in Fig. 3 und q. einnehmen, d. h. mit ihrer Achse
in der Bisektrixebene und um den Winkel
aus der ursprünglichen Lage gemäß Fig. i und 2 geschwenkt.
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Nach einer weiteren Vierteldrehung erfolgt wieder,eine Veränderung
der Lage beider Mitnehmer zwischen den Laufbahnen, und nach einer vollständigen
Umdrehung nehmen die Mitnehmer wieder die in Fig.3 und q. gezeigte Lage ;ein, was
bedeutet, daß jeder Mitnehmer in zwei Fällen bei jeder Umdrehung eine Lage in der
Bis=ektrixebene einnimmt und in zwei anderen Fällen der gleichen Umdrehung eine
maximale Abweichung aus der genannten Ebene erfährt, und zwar in gleicher Weise
wie die bekannten Kupplungen der angegebenen Art mit Zahnsteuerung der Mitneluner.
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Das zentrale Steuerorgan hat im wesentlichen die Aufgabe, die gelegentlich
entlasteten Rollkörper so zu steuern, daß diese immer die richtige Läge zwischen
den Laufbahnen einnehmen, wenn eine Belastung eintritt. Während der-Belastung erfolgt
.eine Steuerung der Rollkörper durch deren natürliches Rollen zwischen den Laufbahnen.
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Die Rollkörper brauchen natürlich nicht zu starren Mitnehmerorganen
vereinigt zu sein, sondern können ganz frei voneinander sein. In diesem Fall können
sie mit nach innen gerichteten, gegebenenfalls von drehbaren Hülsen umgebenen Zapfen
versehen sein, die in die Kurvennuten des Steuerorgans eingreifen.