DE7806777U1

DE7806777U1 - PTO SHAFT WITH TWO UNIVERSAL JOINT COUPLINGS

Info

Publication number: DE7806777U1
Application number: DE19787806777
Authority: DE
Original assignee: Voith Transmit GmbH
Current assignee: Voith Transmit GmbH
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1979-09-27

Description

Kennwort: "Doppelring-Kreuzgelenk"Keyword: "double ring universal joint"

Gelenkwelle mit zwei KreuzgelenkkupplungenPTO shaft with two universal joint couplings

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle nach dem. Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a cardan shaft according to the. Preamble of claim 1.

In bekannten Gelenkwellen ist das Zwischenglied joder Kreuzgelenkkupplung in der Regel air. Zapfenkreuz mit vier nach außen gerichteten Zapfen ausgebildet. Es kann auch als Ring mit vier nach innen gerichteten Zapfen oder als Ring mit zwei nach außen und mit zwei nach innen gerichteten Zapfen ausgebildet sein. Die Zapfenlager sind hierbei in den Gabelaugen der Grlenkgabeln angeordnet. Die Zapfen können auch Teile der Gelenkgabeln sein; dann sind die Zapfenlager in dem z.B. rir.nförrriigen Zwischenglied angeordnet (Dubbel I, 11. Auflage, Seite 652, Bi '3 173).In known cardan shafts, the intermediate link is a universal joint coupling usually air. Cross shaped cones with four outwardly directed pegs. It can also be used as a ring with four inwardly directed pegs or as a ring with two outwardly and two inwardly directed pegs. the Trunnion bearings are arranged in the fork eyes of the steering forks. The pins can also be parts of the joint yokes; then the journal bearings are in the, for example, right-angled intermediate link arranged (Dubbel I, 11th edition, page 652, Bi '3 173).

In allen Fällen erweist es sich als Nachteil, daß jedrr Zapfen einen Freiträger bildet, der beim Übertragen von Drehmoment eine hohe Biegebeanspruchung erleidet. Dies ist häufig der Grund dafür, daß das übertragbare Drehmoment bei einer gegebenen Gelenkwellengröße nicht auf ein gewünschtes Maß gesteigert werden kann,In all cases it turns out to be a disadvantage that each pin forms a cantilever beam, which when transmitting torque suffers high bending stress. This is often the reason why the transmittable torque for a given propeller shaft size cannot be increased to a desired level,

Viele bekannte Gelenkwellen, insbesondere diejenigen mit Zapfenkreuzen, haben den weiteren Nachteil, daß sich bei hohen Drehzahlen die Gelenkgabeln unter der Fliehkraft aufweiten und daß sich demzufolge die. Zapfenkreuze exzentrisch verlagern und somit eine unzulässige Unwucht hervorrufen.Many well-known cardan shafts, especially those with journal crosses, have the further disadvantage that at high speeds the joint forks expand under the centrifugal force and that consequently the. Shift the journal crosses eccentrically and thus cause an impermissible imbalance.

Ein erster Schritt der Erfindung besteht darin, daß wenigstens eine der beiden Kreuzgelenkkupplungen als sogenannte Doppelring-Kreuzgelenkkupplung ausgebildet ist. Dies bedeutet (Merkmale a bis c des Anspruches 1), daß das Zwischenglied als ein Doppelring ausgebildet ist mit zwei konzentrisch ineinander angeordneten Ringteilen, daß jeder Zapfen mit einem Ende in dem einenA first step of the invention is that at least one of the two universal joint couplings as a so-called double ring universal joint coupling is trained. This means (features a to c of claim 1) that the intermediate member as a double ring is designed with two concentrically arranged ring parts, that each pin with one end in the one

Ringteil und mit dem anderen Ende in den anderen 'iingteil ruht, und daß die in den Gabelarmen für die Zapfen vorgesehenen Lager zwischen den beiden Ringteilen angeordnet sind. Dabei soll der Ausdruck "Doppelrinq·" nicht heißen, daß zwei voneinander getrennte Ringe vorhanden sein müssen. Vielmehr wird man den Doppelring vorzugsweise einteilig ausführen mit vier am Umfang verteilten Öffnungen, in welche die Gabelarme hineinragen.Ring part and the other end rests in the other part, and that the bearings provided in the fork arms for the journals are arranged between the two ring parts. The The expression "Doppelrinq ·" does not mean that two are separate from one another Rings must be present. Rather, the double ring will preferably be made in one piece with four distributed around the circumference Openings into which the fork arms protrude.

Für si*-¹! allein ist eine solche Doppelring-Kreuzgel'nkkupplung bekanni aus der DE-PS 849 631. Ihre Vorteile bestehen darin, daß die Biegebeanspruchung der Zapfen unter einem gegebenen Drehmoment wesentlich geringer ist als bei nur einseitig eingespannten Zapfen. Außerdem bleibt das Zwischenglied bei hohen Drehzahlen stets an allen vier Gabelarmen mit dem Doppelring in Kontakt, so daß ein exzentrisches Verlagern des Doppelringes praktisch nicht möglich ist.For si * - ¹ ! only such a double-ring Kreuzgel'nkupplung is known from DE-PS 849 631. Its advantages are that the bending stress on the pin under a given torque is significantly lower than with only one-sided clamped pin. In addition, the intermediate member always remains in contact with the double ring on all four fork arms at high speeds, so that an eccentric displacement of the double ring is practically impossible.

Da in einer solchen Doppelring-Kreuzgelenkkupplu, g der lichte: Innendurchmesser des Doppelringes im Verhältnis zu dessen Außendurchmesser verhältnismäßig groß ausgeführt werden kann, gelincjt es, gemäß der Erfindung den Nabenteil der Teleskopwelle im Inneren der Doppelring-Kreuzgelenkkupplung anzuordnen und unmittelbar mit einer der im Doppelring schwenkbar gelagerten Gelenkgabeln zu verbinden. In einer derart gestalteten Gelenkwelle können somit die oben angegebenen Vorteile der Doppelring-Kreuzgelenkkupplung mit dem Vorzug einer besonders kurzen Baulänge vereinigt werden. Eine besonders günstige Anordnung erzielt man durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale.Since in such a double ring universal joint coupling, the clear: The inner diameter of the double ring can be made relatively large in relation to its outer diameter, linked it, according to the invention to arrange the hub part of the telescopic shaft inside the double ring universal joint coupling and immediately to be connected to one of the articulated forks pivoted in the double ring. In such a designed cardan shaft can thus the above-mentioned advantages of the double ring universal joint coupling combined with the advantage of a particularly short overall length will. A particularly favorable arrangement is achieved by the features specified in claim 2.

Die erfindungsgemäße Gelenkwelle eignet sich aufgrund ihrer besonders kurzen Baulänge vor allem zum Antrieb solcher Walzwerke, in denen bisher wegen Raummangel andere winkelbewegliche Kupplungen verwendet werden mußten. Ferner kann die erfindungsgemäße Gelenkwelle zur Kraftübertragung im Drehgestell eines Schienentriebfahrzeuges vorteilhaft eingesetzt werden.The articulated shaft according to the invention is particularly suitable because of its short overall length, especially for driving those rolling mills in which other angularly movable couplings have been used up to now due to lack of space had to be used. Furthermore, the inventive Cardan shaft for power transmission in the bogie of a rail motor vehicle can be used advantageously.

Heidenheim, den 12.07.79 ^Heidenheim, July 12th, 1979 ^

Sh/SKnSh / SKn

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigtEmbodiments of the invention are based on the Drawing described. In it shows

Fig.1 eine Kreuzgelenkkupplung im Querschnitt nach Linie I-I der Fig.2;1 shows a universal joint coupling in cross section along line I-I of FIG. 2;

Fig.2 die Kreuzgelenkkupplung teils in Ansicht, teils im Längsschnitt nach Linie II-II der Fig.l;Fig. 2 the universal joint coupling partly in view, partly in a longitudinal section along line II-II of Fig.l;

Fig.3 eine gegenüber den Fig.l und 2 abgewandelte Ausführung teils im Längsschnitt, teils in Seitenansicht. 3 shows a version modified from FIGS. 1 and 2 partly in longitudinal section, partly in side view.

Fig.4 die Anordnung zweier Doppel-Kreuzgelenkkupplungen im4 shows the arrangement of two double universal joint couplings in

Triebdrehgestell eines Schienenfahrzeuges. Die in den Fig.l und 2 dargestellte Kreuzgelenkkupplung umfasst Els die beiden Kupplungshälften zwei Gelenkgabeln 10 und 20 und ftls Zwischenglied einen Doppelring JjO mit vier Zapfen /)1, auf 4enen die Gelenkgabeln schwenkbar gelagert sind. Jede Gelenkgabel hat einen Anschlußflansch 11 bzw. 21 und zwei Gabelaugen 12 und bzw. 22 und 24. In diesen Gabelaugen können in der üblichen Weise Wälzlager angeordnet werden, darunter auch je ein Axiallager, mit öenen die Kupplungshälften 10 und 20 und das Zwischenglied 3<j gegenseitig zentriert werden. Die genannten V.älziager sind in der Zeichnung nicht dargestellt.Motor bogie of a rail vehicle. The universal joint coupling shown in FIGS. 1 and 2 comprises the two coupling halves two joint forks 10 and 20 and the intermediate link a double ring JjO with four pins /) 1 on which the joint forks are pivotably mounted. Each joint fork has a connecting flange 11 or 21 and two fork eyes 12 and 22 and 24 respectively. Rolling bearings can be arranged in these fork eyes in the usual way, including one axial bearing each, with the coupling halves 10 and 20 and the intermediate member 3 < j are mutually centered. The mentioned V.älziager are not shown in the drawing.

Der das Zwischenglied bildende Doppelring 30 weist ein äußeres Ringteil 32 und ein konzentrisch in diesem angeordneten inneren Ringteil 34 auf. Beide Ringteile sind durch Stege 35 zu einem in eich starren Bauteil miteinander verbunden. Die beiden Gelenkgabeln 10 und 20 erstrecken sich mit ihren Gabelaugen zwischen die beiden Ringteile 32 und 34, so daß jeder der zur Kraftübertragung dienenden Zapfen 31 mit seinen beiden Enden in dem Doppelring 30 ruht.The double ring 30 forming the intermediate member has an outer one Ring part 32 and an inner arranged concentrically in this Ring part 34 on. Both ring parts are through webs 35 to one in calibrated rigid component connected to each other. The two joint forks 10 and 20 extend with their fork eyes between the two ring parts 32 and 34, so that each of the used for power transmission Pin 31 rests in the double ring 30 with both of its ends.

Die in Fig.3 gezeigte Anordnung ist Teil einer sehr kurz bauenden Gelenkwelle mit Längenausgleich. Sie umfasst eine Vielkeilwelle mit einem Anschlußflansch 41 und eine Vielkeilnabe 47, die miteinander eine den Längeriausgleich gestattende Teleskopwelle bilden.The arrangement shown in Figure 3 is part of a very short one PTO shaft with length compensation. It comprises a splined shaft with a connecting flange 41 and a splined hub 47, which with one another form a telescopic shaft allowing the length compensation.

Auf der Nabe 47 ist eine Gelenkgabel 40 mit sich "nach hinten" erstreckenden Gabelaugen 42 und 44 angeordnet. Das Zwischenglied ist wie bei dem zuerst beschriebenen Beispiel als Doppelring ausgebildet. Die zweite Gelenkgabei 50 weist einen Anschlußflansch auf, der z.B. an einen Zahnkranz 55 angeschraubt werden kann. Dadurch, daß die Teleskopwelle 46, 47 die Kreuzgelenkkupplung 40, 45, durchdringt und durch die besondere Gestaltung der Gelenkgabel 4o wird erreicht, daß der Abstand zwischen den beiden Anschlußflanechen 4l und 51 in Achsrichtung außerordentlich gering ist. Um di< in Flg.3 dargestellte Anordnung zu einer Gelenkwelle zu vervollständigen, kann an den Anschlußflansch 4l eine weitere Kreuzgelenkkupplung, z.B. nach Fig.1 und 2 oder auch in konventioneller Bauweise, angefügt werden.On the hub 47 is a joint fork 40 with it "to the rear" extending fork eyes 42 and 44 arranged. As in the example described first, the intermediate link is designed as a double ring. The second joint bracket 50 has a connecting flange which can be screwed onto a gear rim 55, for example. The fact that the telescopic shaft 46, 47, the universal joint coupling 40, 45, penetrates and through the special design of the joint fork 4o it is achieved that the distance between the two connecting flanges 4l and 51 is extremely small in the axial direction. To complete the arrangement for a cardan shaft shown in Fig. 3, a further universal joint coupling can be attached to the connecting flange 4l, e.g. according to Fig. 1 and 2 or in a conventional construction.

Die Figur 4 zeigt, wie zwei Doppel-Kreuzgelenkkupplungen nach der Erfindung im Triebdrehgestell eines Schienenfahrzeuges, z.B. einer Diesel- oder älektro-Lokomotive für hohe Fahrgeschwindigkeiten, angeordnet werden können. Dort besteht unter Umständen die Forderung nach einem extrem kurzen Achsabstand, z.B. 2,5 m oder darunter. Die Anordnung umfasst ein mittig angeordnetes Verteilgetriebe 60 mit einer Eingangswelle öl, zwei ineinander eingreifenden Zahnrädern 62 und o3> und einer Ausgangsweile 64. Jedes Ende der Ausgangswelie 64 ist über eine Doppel-Kreuzgelenkkupplung 65, in die eine Teleskopwelle 66, 67 integriert ist, mit der Singangswelle 68 eines Achsgetriebes 69 verbunden. Jede der beiden Doppel-Kreuzgelenkkupplungen 65 umfasst, in Kraftflußrichtung gesehen, zunächst eine Kreuzgelenkkupplung nach Figur 1 und 2, also mit zwei Gelenkgabeln 10 und 2C und einem Doppelring 30 als Zwischenglied. Danach folgt eine Kreuzgelenkkupplung ähnlich der Figur 3* wiederum mit zwei Gelenkgabeln 4C und yO und mit einem Doppelring 45 als Zwischenglied. Die beiden Gelenkgabeln 20 und 50 sind mit ihren Flanschen zu einem einstückiger; Bauteil "zusammengewachsen". Die beiden Teile 66 und 67 der Tel<=skopwelle sind wiederum konzentrisch innerhalb der Doppel-Kreuzgelenkkupplung ange- -woraus eine extrem kurze Baulänge resultiert. Entgegen derFIG. 4 shows how two double universal joint couplings according to the invention can be arranged in the motor bogie of a rail vehicle, for example a diesel or electric locomotive for high speeds. There may be a requirement for an extremely short center distance, for example 2.5 m or less. The arrangement comprises a centrally arranged transfer gear 60 with an input shaft oil, two intermeshing gears 62 and o3> and an output shaft 64. Each end of the output shaft 64 is connected via a double universal joint coupling 65 into which a telescopic shaft 66, 67 is integrated the Singangswelle 68 of a final drive 69 connected. Each of the two double universal joint couplings 65 comprises, viewed in the direction of force flow, initially a universal joint coupling according to FIGS. 1 and 2, that is to say with two joint forks 10 and 2C and a double ring 30 as an intermediate member. This is followed by a universal joint coupling similar to FIG. 3 * again with two joint forks 4C and 4C and with a double ring 45 as an intermediate member. The two joint forks 20 and 50 are one-piece with their flanges; Component "grown together". The two parts 66 and 67 of the telescopic shaft are again concentric within the double universal joint coupling, resulting in an extremely short overall length. Contrary to the

dargestellten Anordnung können die Doppel-Kreuzgelenkkupplungen 65 auch umgekehrt eingebaut werden, wobei an die Ausgangswelle 64 unmittelbar die beiden Vielkeilwellen 67 angeflanscht v/erden oder zusammen mit diesen ein einstückiges Bauteil bilden.The arrangement shown, the double universal joint couplings 65 can also be installed the other way around, with the output shaft 64 directly flanged the two splined shafts 67 or form a one-piece component together with them.

O6.O3.78
Sh/RäO6.O3.78
Sh / Rä

Claims

G 3591 QM Mülheim / Ruhr Keyword: "Double ring universal joint" Protection claims

1. Cardan shaft with two universal joint couplings, each of which has two joint forks and an intermediate link that supports two in has pairs of pins arranged at right angles to each other, on which the joint forks are pivotably mounted, and with a telescopic shaft composed of a hub part and a shaft part, one of the two universal joint couplings is characterized by the combination of the following additional features:

a) the intermediate member is designed as a double ring (45) with two ring parts arranged concentrically one inside the other,

b) each pin rests with one end in one ring part and with the other end in the other ring part,

c) the bearings of the joint yokes (40, 50) on the journals are located between the two ring parts,

d) the hub part (47; 66) of the telescopic shaft extends through the interior of the double ring (45) and is directly connected to one of the articulated forks (40) pivotably mounted in the double ring.

2. Cardan shaft according to claim 1, characterized in that the fork arms (42) of the joint fork (40) connected to the hub part (46) - in the axial direction from one end to the other of the hub part (46) - extending backwards starting from the other end of the hub part.

3. Cardan shaft according to claim 1 or 2, characterized in that in the universal joint coupling having the feature d) the joint fork (50) which is not directly connected to the hub part (47) has an annular flange (51) through which at least the shaft part (45; 67) of the telescopic shaft extends through it.

4 of claims 1 to 3, characterized in that in the feature d) having a cross coupling the PTO shaft to a - 'L the hub part (66) joint yoke is not directly connected (50) directly connected to a joint yoke (20) of the other universal joint coupling is (Fig. 4).

5. Cardan shaft according to claim 4, characterized in that the joint forks (20, 50) which are directly connected to one another form a one-piece component with a common annular flange.

6. Cardan shaft according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the following features are provided in the other universal joint coupling:

a) the intermediate member is designed as a double ring (30) with two ring parts arranged concentrically one inside the other,

c) the bearings of the joint forks (10, 20) on the pins are located between the two ring parts (Fig. 4).

Heidenheim, July 12th, 1979
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