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Wellengelenk Die Erfindung betrifft Wellengelenke mit infolge besonderer
Führungsmittel zu jeder Welle stets gleichliegendem Schnittpunkt der beiden- Wellenachsen,
bestehend aus zwei Gelenkteilen mit Armen, deren Seitenflächen als Wälzflächen ausgebildet
sind, sowie mit Rollen zwischen den Armen zur Übertragung des Drehmoments von einem
Gelenkteil auf den anderen, wobei .die Rollen in oder beinahe genau in der Ebene
der Winkelhalbierenden zwischen den Gelenkteilen durch eine Vorrichtung, z. B. ein
Führungsstück geführt werden, das mit den Gelenkteilen beweglich verbunden ist,
z. B. durch kugelige Flächen, welche in zylindrischen Flächen der,Gelenkteile gleiten.
Bei den bekannten Wellengelenken dieser Art haben alle Arme die gleiche Entfernung
vom Mittelpunkt des Gelenks. Wellengelenke für kleine Biegungswinkel können verhältnismäßig
kurze Arme haben, die eine gewisse Belastung -aushalten. Wenn der Biegungswinkel
größer ist, z. B. 30° und mehr, müssen die Arme länger sein. Es ist dann schwierig,
gleichzeitig die ausreichende Festigkeit der Arme und eine praktisch noch brauchbare
Abmessung des 'Gelenks zu erreichen. Da das Gelenk kugelig ist, verjüngen sich die
Arme an ihrer Ansatzstelle, so daß gerade an der Stelle ,des größten Biegemoments
eine,Schwächung vorliegt.
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Erfindungsgemäß haben die Gelenkteile mindestens zwei Paare von Armen,
.die abwechselnd einen größeren und einen kleineren Abstand vom Gelenkmittelpunkt
haben; hierbei liegen die inneren Arme jedes Gelenkteils innerhalb der äußeren Arme
des
anderen Gelenkteils. - Die -Wälzflächen der inneren und äußeren Arme schließen sich
bei gestreckter Gelenklage aneinander an.
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Die Verwendung von zwei Reihen- von Armen hat Vorteile. Während bei
den bekannten Gelenken jeweils nur die Hälfte der Rollen beansprucht wird, steht
bei dem Gelenk nach der Erfindung jede Rolle entweder zwischen zwei äußeren oder
zwei inneren Wälzflächen unter Belastung. Dadurch ist die Belastung bei der .gleichen
Rollenzahl gleichmäßiger verteilt als bei ;den bekannten Gelenken. Die Kraft, die
jede Rolle überträgt, ist im Vergleich mit bekannten Gelenken demnach auf die Hälfte
vermindert. Deswegen ist die Kraft, die auf die Arme wirkt, nur halb so groß wie
die Kraft, die bei einem Gelenk der bekannten Bauart mit einer Reiche von Armen
auf den einzelnen Arm wirkt.
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Zwei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen ein Rollenkäfig und
ein Führungsstück vorgesehen sind, werden im folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Fig. i stellt einen axialen und FinG. 2 einen radialen Schnitt durch
das Gelenk dar; Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines Gelenkteils vom Ende, Fig. q. eine
Ansicht von der Seite und Fig. 5 einen axialen Schnitt; Fig.6 zeigt eine Ansicht
des das Gelenk umgebenden Gehäuses.
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jeder Gelenkteil i und :2 hat Arme 3 und 311, die an der Außenseite
und Innenseite mit Teilkugelflächen versehen sind. Die Mittelpunkte dieser Kugelflächen
fallen mit dem Gelenkmittelpunkt o zusammen. Die sich gegenüberstehenden Arme 3
haben einen größeren Abstand als die beiden arideren Arme 3a vom Gelenkmittelpunkt
o; der innere Radius der äußeren Arme 3 ist gleich,dem äußeren Radius der inneren
Arme 3a. Seitlich haben die Arme Wälzflächen q.; zwischen den Armen liegen Rollen
5, :die bei dem Ausführungsbeispiel konisch sind.
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Zur Führung der Rollen in der Winkelhalbierungsebene des Gelenks sind
die folgenden Mittel vorgesehen: In :dem Raum zwischen den Gelenkgliedern i und
2 ist ein Führungsstück 6 angeordnet, dessen Ansätze 9 Kugelflächen tragen; die
Mittelpunkte io ;dieser Kugelflächen liegen auf den Achsen der Gelenkteile i und
2. Die kugeligen Ansätze 9 ruhen in zylindrischen Sitzen itt der Ge= lenkteile i
und 2.
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Ein aus zwei ringförmigen Teilen bestehender Rollenkäfig -i2 kann
im Führungsstück 6 im rechten 'Winkel zu dessen Achse gleiten. Die konischen Rollen
werden in Taschen 13 des Rollenkäfigs gehalten. Infolge der kugeligen Führung
des Rollenkäfigs in den Armen der Gelenkteile weicht das Führungsstück für jeden
Biegungswinkel a des Gelenks rum den Winkel
von der Achse jedes Gelenkteils ab. Bei Abbiegung ödes Gelenks dreht sich der Rollenkäfig
um den Gelenkmittelpunkt o, während das Führungsstück so aus seiner Lage gebracht
wird, däß" seine Achse nicht mehr durch den Gelenkmittelpunkt geht, wie Fig. i zeigt.
Hierbei nähern bzw. entfernen sich die Rollen etwas zueinander bzw. voneinander
und müssen daher in dieser Richturig etwas Spiel haben.
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Die Gelenkteile sind durch ein CGehäuse 1q. zusammengehalten, dessen
hohlkugelige Innenfläche genau auf die kugeligen Außenflächen der Gelenkteile bzw.
von deren Armen paßt. Damit die Gelenkteile in das Gehäuse eingeführt werden können,
hat dieses zwei axiale Nuten oder Einkerbungen 15 (Fig. i und 6), die von
einem Ende des Gehäuses bis zur Gehäusemitte reichen. An dem Gehäuse ist rdurch
Bolzen 16 ein Deckel 117 gesichert, der gegen Drehung an dem Gelenkteil i
dadurch gesichert ist, daß der Deckel eine straffe; z. B-. viereckige Fassung auf
dem Gelenkteil i hat. Es ist auch möglich, den Gelenkteil mit Vorsprüngen zu versehen,
die in Vertiefungen des Deckels eingreifen, um so zu vermeiden, d'aß der Deckel
sich gegen den Gelenkteil verdreht. Das Gehäuse muß zu dem Gelexi'kteil fixiert
sein, da sonst die Rollen in die Nuten 11,5 eintreten können, wodurch die Wirkung
des Gelenks beeinträchtigt würde.
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Die Rollen haben an einem Ende eine kugelige Oberfläche, die mit der
hohlkugeligen Innenfläche des Gehäuses in Berührung steht und so :die Rollen in
der richtigen Lage hält, daß ihre Achsen immer durch den Gelenkmittelpunkt gehen.
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Wenn das- Gelenk für große Biegungswinkel verwendet werden soll, kann
es erforderlich sein, sowohl die inneren als auch die äußeren Arme mit abgeschrägten
oder abgeschnittenen Flächen zu versehen, wie näher in Fig. 3 und 5 dargestellt.
Die Fläche 2o, .die rdie äußeren Kugelflächen der zwei Reihen trennt, kann mit der
Laufbahn am äußeren Ende des äußeren Armes auf dem anderen Gelenkteil in Berührung
kommen, wenn der Biegungswinkel groß ist. Um dies zu vermeiden, können die äußeren
Arme an .der Innenseite und an der Ecke abgeschrägt werden, wie bei 2,1 dargestellt.
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Ebenso kann die Oberfläche 22, die die inneren Kugelflächen der zwei
Reihen von Armen trennt, mit den inneren Armen auf dem anderen Gelenkglied in Berührung
kommen, wenn der Biegungswinkel groß ist; der innere Arm kann deswegen abgeschrägt
sein, wie bei 23 dargestellt.
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In der dargestellten Ausführung sind die Gelenkteile, um sie beim
Zusammenbau in die konzentrische Lage bringen zu können, mit Aussparungen 2q. unrd
25 versehen. Das Profil 26 zeigt den äußeren Arm eines Gelenkteils, der über den
inneren Arm eines anderen !Gelenkteils gleitet. Wenn die Gelenkteile konzentrisch
zusammengesetzt sind, werden sie gegeneinander gedreht, bis die Wälzflächen übereinanderliegen.
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Das Gelenk wird in folgender Weise zusammengebaut: Der (Gelenkteil
:2 wird in das Gehäuse 14 eingeführt. Die äußeren Arme gehen dabei durch die Einkerbungen
15 des Gehäuses. Das Führungsstück 6 mit dem Rollenkäfig 12 wird in den !Gelenkteil
2 eingeführt und dann das Gehäuse ,in eine Stel- i lung gedreht, welche die Einführung
.des Gelenkteils
i erlaubt. Die Gelenkteile werden d ann so eingestellt
und das Gehäuse so geschwenkt, bis eine von den Rollen eingeführt werden kann. Die
anderen Rollen werden je nach weiterer Verschiebung des Gehäuses nacheinander eingeführt,
und dann wird das Gehäuse an dem Deckel 17 gesichert.
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Das Gehäuse nimmt jeden Zug und der Rollenkäfig jeden Druck in axialer
Richtung auf.
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Der Erfindungsgedanke kann in verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht
werden; z. B. kann jeder Gelenkteil mehr als zwei Armpaare haben.