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Homokinetisches Wellengelenk Die Erfindung bezieht sich auf homokinetische
Wellengelenke, die aus hintereinandergeschalteten Gelenksteinkupplungen bestehen,
welche zwangsläufig symmetrisch zur Winkelhalbierungsebene des Gelenks geführt sind.
Für Wellen mit betriebsmäßig veränderlichem Wellenwinkel sind bisher nur unvollkommene
Lösungen bekanntgeworden, die zwar die Geschwindigkeitsschwankungen verringern,
aber keine echte homokinetische Verbindung schaffen.
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Die Erfindung ermöglicht die winkeltreue Übertragung der Winkelgeschwindigkeit.
Das homokinetische Wellengelenk nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch vorzugsweise
kugelschalenförmige Wellenköpfe mit je zwei sich vorzugsweise unter 9o° schneidenden
Kreisführungen in Axialebenen der Welle, wobei der gemeinsame Kreismittelpunkt auf
der Wellenachse liegt, durch zwei in bzw. auf jeder Kreisführung gleitende Gelenksteine
oder Gelenkhülsen, die mit dem gegenüberliegenden Gelenkstein oder der gegenüberliegenden
Gelenkhülse des anderen Wellenkopfes durch eine in der Winkelhalbierungsebene des
Wellengelenks greifende Verzahnung oder ein gleichartig wirkendes Gelenk verbunden
sind, durch Führungsmittel, die eine zur Winkel'halbierungsebene des Wellengelenks
symmetrische Lage aller Gelenkteile erzwingen, und durch ein das Gelenk zusammenhaltendes,
vorzugsweise hohlkugeliges Gehäuse. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus
den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor.
Fig.
i ist ein Axialschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellengelenks;
Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. i ; Fig. 3 ist eine schematische
Ansicht einer Abwandlung des Gelenks der Fig. i und 2; Fig. 4 und 5 sind den Fig.
i bzw. 2 ähnliche Ansichten einer weiteren Abwandlung des Gelenks, wobei Fig. 5
einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4 zeigt; Fig. 6 ist ein Axialschnitt
einer dritten Abwandlung des Gelenks; Fig. 7 stellt die inneren Teile des Gelenks
der Fig. 6 im Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6 dar; Fig. 8 gibt eine Ausführungsform
wieder, deren Gehäusehälften verschiedene Kugelmittelpunkte haben; Fig. g zeigt
die Einzelteile einer Abwandlung des Gelenks der Fig. 8 getrennt, aber in ihren
gegenseitigen Einbaustellungen; Fig. io und i1 sind zwei aufeinander senkrecht stehende
Seitenansichten, welche die in Fig. g dargestellten Hauptteile eines Gelenks zusammengesetzt
wiedergeben, jedoch mit einer Variante der Verbindungsteile 26, 27; Fig. 12 ist
eine der Fig. i i ähnliche Ansicht einer Ausführungsform, die einen in Fig. 13 gesondert
dargestellten Gelenkteil 27 enthält; Fig. 14 ist eine Ansicht in größerem
Maßstab, welche eine Einzelheit eines Gelenks der in Fig. 8 dargestellten Bauart
zeigt; Fig. 15 ist eine Teilansicht eines Teiles eines Gelenks der in Fig. g dargestellten
Bauart, welche die Schmiervorrichtung zeigen soll.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i und 2 verbindet das Gelenk eine
treibende Welle I und eine getriebene Welle E. Jede dieser Welpen trägt an ihrem
Ende eine Kugelkalotte 1, 2, die in der Folge Wellenkopf genannt wird.
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Jeder Wellenkopf hat innen zwei kreisförmige Rillen in durch die Achse
der entsprechenden Welle gehenden, zueinander senkrechten Ebenen. Kreisbogenförmige
Gelenksteine 4 gleiten i#n diesen Rillen.
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Jeder Stein 4 ist um eine Achse 4a schwenkbar, die an einem Führungsstück
3 befestigt ist und in der Ebene der Rille liegt, in welcher der entsprechende Stein
4 gleitet. Die Achse 4" schneidet die Achse der entsprechenden Welle I oder E und
bildet mit ihr einen von go° verschiedenen Winkel.
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Um alle diese Führungsstücke 3 in einer bestimmten Stellung gegenüber
einer Achse zu halten, die durch den Gelenkmittelpunkt 0 geht, sind diese Führungsstücke
3. an einem Führungszylinder 3a schwenkbar gelagert, der an seinen Enden zwei Kugelabschnitte
3b trägt, welche Führungsflächen für die Innenseiten der Gelenksteine 4 bilden.
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Die Steine 4', welche in einer zur Bildebene senkrechten Axialebene
gleiten, werden in ähnlichen Rillen der Wellenköpfe i und 2 wie die Steine 4 geführt.
Die den Wellen 1 und E zunächst liegenden Enden dieser verschiedenen Gelenksteine
4 und 4' sind so ausgeschnitten, daß sie sich gegenseitig nicht stören, wenn die
Wellen zueinander geneigt sind.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, haben die Führungsstücke 3 Abstände voneinander,
so daß sie sich beschränkt um den Führungszylinder 3a bewegen können.
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Ein hohlkugeliges Gehäuse aus zwei durch einen Gewindering 8 zusammengehaltenen
Teilen 6 und 7 umschließt die Wellenköpfe i und 2.
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Die beiden Gelenksteine 4, 4 einer beliebigen Übertragungsgruppe
I, i, 4, 4a, 3, 4a2 4= 2y E sind miteinander durch Mittel verbunden,
welche die Symmetrie der Gesamtanordnung gegenüber einer durch die Gelenkmitte gehenden
Ebene gewährleisten sollen. Diese kreisbogenförmigen Gelenksteine 4, 4' tragen nach
Fig. i und 2 an ihren benachbarten Enden im Eingriff befindliche Kegelverzahnungen
5, 5', deren Achsen mit den Schwenkachsen 4a zusammenfallen.
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Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der
nach Fig. i und 2 durch eine andere Art von Gleitstücken 4 und von Verbindungen
zwischen ihnen. Diese Stücke sind hülsenartig auf die Wellenköpfe 1, 2 aufgeschoben
und gleiten selbst in hülsenartigen Teilen g, welche gegeneinander um eine sie paarweise
verbindende Achse 9a schwenken können; diese ist bei gb gegenüber dem Teil 3 geführt
und in der zur Zeichenebene senkrechten Winkelhalbierungsebene des Gelenkes verschiebbar,
wodurch den Gelenkelementen die beiden gewünschten Freiheitsgrade gegeben werden.
Eine analoge Anordnung liegt in einer zur Zeichenebene senkrechten Axialebene.
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In der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 besitzt jeder Gelenkstein
4 eine Art Schulter io. Die einander zugekehrten Flächen dieser Schultern haben
Kegelform, deren Achsen mit den Achsen der miteinander bei 5 kämmenden Verzahnungen
der Gelenksteine 4 zusammenfallen. Die Schultern io haben einen gewissen Abstand
voneinander; sie lassen also zwischen sich einen Zwischenraum frei, in welchen ein
ringförmiger Vorsprung 16 eintritt, der zwischen den Teilen 6 und 7 des Gehäuses
eingeklemmt ist; dieses wird so beständig in einer symmetrischen Stellung gegenüber
dem Gelenk gehalten.
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In der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 erstrecken sich die Gelenksteine
4 und 4' ungefähr über Halbkreisbögen, während sie nach Fig. i und .2 etwa Viertelkreisen
entsprechon. Sie sind mit geeigneten Nuten oder Ausschnitten 17 versehen, so daß
sie sich kreuzen können, aber dabei die Freiheit ihrer Gleitbewegung, soweit erforderlich,
behalten.
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Ferner sind die entsprechenden Gelenksteine 4 und 4' mit Hilfe von
Schwenkachsen 1 i vereinigt, und zwar vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Nadellagern
12. Die Schwenkachsen i i werden von dem Gehäuse 6, 7, 8 getragen, wobei ihre inneren
Enden i i' in Rillen 13 der Teile 3 eintreten. Die Breite dieser Rillen ist, wie
in Fig. 7 erkennbar, praktisch gleich dem Durchmesser des Endes i i' der Schwenkachse
i i. Die Rillen 13 verlaufen senkrecht
zu den Rillen 15; in welche
mit den Gelenksteinen 4 verbundene Zapfen 14 eingreifen.
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Jede Rille 13 ermöglicht dem zugehörigen Teil 3 eine Winkelverstellung
in der Zeichenebene der Fig. 7 in bezug auf die Schwenkachse i i. Diese Verstellungen
des Teiles 3 sind dadurch begrenzt, daß die Zapfen 14 in deren Rillen 15 eingreifen.
Die Teile des Gelenkes können sich im Betriebe zueinander winkelförmig verstellen,
ohne in einen gegenseitigen Kontakt zu kommen.
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Die vorstehenden Beispiele betreffen Wellengelenke mit festem Gelenkmittelpunkt;
in den nachstehenden Beispielen liegt dagegen der Mittelpunkt, d. h. der Achsenschnittpunkt,
nicht fest, so daß sich bei Abbiegung einer der Wellen um einen bestimmten Winkel
a aus der gestreckten Lage für jede der Wellen eine gewisse Längenänderung x ergibt.
Ist der Abstand der Verzahnungsachsen d, so beträgt
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 erstreckt sich jeder der Gelenksteine 4 und
4' über einen Bogen von mehr als i8o°. Ihre Enden sind mit geraden, paarweise kämmenden
Verzahnungen 5 und 5' versehen. Die Gelenksteine 4 und 4 weisen Drehzapfen 18 und
18' auf, die gleichachsig mit den Verzahnungen 5 und 5' angeordnet sind und Rollen
i9 tragen. Die Rollen der Drehzapfen 18' sind in der Zeichnung nicht sichtbar.
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Diese Rollen rollen auf den flachen Ringflächen 3c eines Mittelstücks
3a-3b; dessen mittlerer Teil 3a ist zylindrisch und dessen Außenteile 3b besitzen
Außenflächen in Form von Kugelkalotten, die als Auflager für die Innenflächen der
Gelenksteine 4 und 4' dienen.
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Die Wellenköpfe i und 2 können in den Gehäuseteilen 6 und 7 gleiten
und sind mittels der Gelenksteine 4 und 4' auf den Kugelflächen 3b des Mittelteiles
3"-3b zentriert.
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Die durch den Gewindering 8 zusammengehaltenen Gehäuseteile 6 und
7 sind vorzugsweise mit Dichtungsfilzen 2o versehen, gegen welche sich auf den Wellen
I und E vorgesehene Schutzkappen 2i und 21' legen.
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Die Fig. 9 und 12 bis 15 stellen eine gegenüber Fig. 8 abgewandelte
Ausführungsform dar, welche sowohl leichter herzustellen als auch einfacher zusammenzusetzen
ist. Fig. io und i i zeigen eine Variante bei sonst gleichartiger Ausbildung der
Hauptteile.
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Bei dieser sind die Wellenköpfe i und 2 ebenfalls mit kreuzförmig
angeordneten Kreisrillen 23, 25 in durch die Achsen der Wellen I und E gehenden
Ebenen versehen. Die Gelenksteine 4 sind denen der Fig. 8 gleich. Die Steine 4 der
Fig. 8 sind jedoch durch Scheiben 4b ersetzt, deren kreisförmige Ränder 22 in die
entsprechenden Rillen 23 der Wellenköpfe i und 2 eintreten. Tiefe Nuten 24 ermöglichen,
daß die Teile 4' und 4b sich kreuzen und dabei gleichzeitig frei in ihren Rillen
gegeneinander gleiten können. Die beiden Teile 4b sind mittels eines Verbindungsstückes
27 miteinander vereinigt, in dessen Enden nach Fig. io und i i in den Teilen 4b
vorgesehene Stifte 26 eintreten können. Auf diese Weise werden die Zähne 5 ständig
miteinander im Eingriff gehalten.
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Zur Erleichterung der Schmierung sind die Oberflächen der Teile 4
'und 4b mit Schmferrillen 28 versehen. Jeder Wellenkopf, z. B. i (Fig. 15), ist
mit einem Eintrittsloch 29 für ein Schmiermittel versehen, welches in ein Loch
30 mündet. Auf jeder Seite dieses Loches sind mit ihm in Verbindung stehende
Verteilungslöcher 31, 32 vorgesehen, die in Rillen des Stücks 4' münden. Der Wellenkopf
i ist außerdem mit durch Leitungen 34 verbundenen Löchern 33 versehen.
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Um einen guten Zusammenbau der Gehäuseteile 6 und 7 (Fig. 8 und 14)
zu erhalten, sind diese Teile sowie der zwischen ihnen angeordnete Ring 16 vorzugsweise
mit Löchern zur Aufnahme von Splinten 35 versehen, die in einiger Entfernung voneinander
längs des Umfangs des Gehäuses angeordnet sind.
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Der Gewindering 8, der die Gehäuseteile 6 und 7 verbindet, kann in
seiner Stellung mit Hilfe von Schrauben 36 gehalten werden, die ihn durchdringen
und sich gegen die zylindrische Außenseite des Ringes 16 legen (Fig. 14).
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Wie insbesondere in Fig. 12 und 13 dargestellt und auch in Fig. 9
sichtbar ist, ist jeder Gelenkstein 4' an den Enden seiner zylindrischen Innenseite
mit Abflachungen 37 versehen, die zu seiner Symmetrieebene parallel und infolgedessen
senkrecht zu den Erzeugenden der Zähne 5 sind.
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Diese Flächen 37 sind dazu bestimmt, mit den Flächen 38 der an dem
Mittelteil des Verbindungsstücks 27 vorgesehenen seitlichen Vorsprünge zusammenzuarbeiten,
wobei diese Flächen vorzugsweise zylindrisch gewölbt sind.
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Die Kreisstücke 4 werden so in der richtigen Stellung gegenüber ihren
Wellenköpfen gehalten, und ihre Verzahnungsteile 5 können nicht gegeneinander parallel
zu den Kanten der Zähne gleiten.