HU176394B - Cardan joint - Google Patents

Description

Feltalálók:

Sehlbach Gerd mérnök, Klischat Ditmar technikus, Essen, Német Szövetségi Köztársaság

Szabadalmas:

Gelenkwellenbau GmbH, Essen, Német Szövetségi Köztársaság

Kardán csukló

A találmány tárgya kardáncsukló, amely olyan furatokkal kialakított két kardánvillából áll, amely furatokban hengeres csapágycsapokkal kiképzett csapkereszt van üreges-hengeres csapágyházakban tartva és tengelyirányban rögzítve, és adott esetben a csapágyházakban hengertestek vagy csúszótestek vannak.

A hengerművekben alkalmazott, ismert kardáncsuklók hátrányos tulajdonsága, hogy a henger cserélésekor a csatlakozó fej a kardántengely minden- 10 kori elfordulási helyzetétől függően különböző legnagyobb hajlásszögben hajlik el. Ennek következtében ha a csatlakozó karima a hozzá tartozó kardánvillával együtt csapsíkban van, kisebb kitérést tud végezni, mint akkor, amikor a kardántengely e ¹⁵ két sík közötti elfordulási szöghelyzetben van, mert ebben az esetben a kardáncsukló-tengely különleges kinematikája következtében az eredő hajlásszög nagyobb, mint a csuklósíkban. Ez azt jelenti, hogy négy helyzetben egy pontosan meg- ²θ határozható maximális hajlásszög érhető el, amelyek mindegyike 90°-os, minden olyan esetben, amikor két csap vízszintes, illetve függőlegges helyzetben van. Minden többi helyzetben a hajlásszög nem határozható meg előre pontosan, mivel a 25 hajlásszög értékei az elfordulási szögtől függnek.

Ezenkívül ismertek olyan tengelykapcsolók {'például a 2 687 024 számú Amerikai Egyesült Államok-beli és a 898 539 számú kanadai szabadalmi leírások), amelyeknél a hajlásszög határolá- 30 sara ütközőfelületeket alkalmaznak ugyan, ezek azonban csak négy helyzetben alkalmazhatók (valamennyi 90°-os helyzet). A pontosan előre meghatározni kívánt elfordulásszögek, amelyeknél az 5 ütközőfelületek használhatók, ebben az esetben is csak akkor jönnek létre, ha a tengelyek vízszintesen, illetve függőlegesen futnak.

A találmány feladata olyan kardáncsukló létrehozása, amelynél a maximális hajlásszög a kardántengely elfordulásszögétől függetlenül egy meghatározott, beállítható értékre korlátozható.

A kitűzött feladatot a találmány olyan kardáncsukló létrehozása révén oldja meg, amelynek első példaképpeni kiviteli alakjánál a csapkeresztben egy tengelyirányban futó furat és mindegyik kardánvillán egy központosán elhelyezett határoló csap van, mindegyik határolócsap tengelyirányban benyúlik a csapkereszt furatába és a határoló csapok egymás felé levő homlokfelületei a forgástengelyhez koncentrikusan ütközőfelületekként vannak kialakítva.

Ennél a megoldásnál előnyös, hogy egy olyan maximális hajlásszög állítható be, amely a kardántengely elfordulásszögétől függetlenül állandó. Annak eredményeként, hogy olyan határoló csapokat alkalmazunk, amelyek az átfúrt csapkereszt üregterében kölcsönösen egymáshoz támaszkodnak, azt érjük el, hogy a kardántengely forgásátmérőjét nem lépjük át. A két határoló csap csak maximális kitérésnél támaszkodik egymáshoz. Üzemelés közben a határoló csapok nem érintkeznek egymással, mivel a munka közbeni hajlásszög kisebb annál a htglásszögnél, amelyre a henger cserélése folyamán az ütközőfej szereléséhez, illetve leszereléséhez szükség van. A kúpfelületeken nem lép föl kopás.

A találmány szerinti kardáncsukló egy további kiviteli alakjának jellemzője, hogy mindegyik kardánvillával egytengelyűén ezeken egy tengelyirányban állítható határoló gyűrű van elhelyezve, és hogy a határoló gyűrűk egymás felé levő homlokfelületei ütközőfelületként vannak kialakítva.

Ez a kiviteli alak akkor használható előnyösen, ha a kardántengely beépítési viszonyai megengedik a csukló forgásátmérőjének túllépését. Itt is előnyös jelenség, hogy üzemelés közben az ütközőfelületek nem feküdnek egymáshoz, úgyhogy itt sem kell számolni az ütközőfelületek kopásával.

Hengerművekben való alkalmazás esetén mindkét előbbi megoldás előnyös tulajdonsága, hogy a csatlakozófejek a kardántengely elfordulásszög helyzetére való tekintet nélkül leszerelhetők, illetve fölszerelhetők, mivel a kardántengely és a hozzá tartozó csatlakozó karima mindig csak a beállított és kívánt legnagyobb szögben tud hajlani.

A legtöbb alkalmazási esetben csupán egyetlen szögre van szükség, amire a csukló hajlását határolni kell, így a találmány szerinti kardáncsukló egy további fontos jellemzője, hogy az ütközőfelületek kúpfelületekként vannak kialakítva, amely kúpfelületek tengelyei egymást a csukló középpontjában metszik. Ennél a kialakításnál, illetve kiviteli alaknál előnyös, hogy az ütközőfelületek között pontérintkezés nem jöhet létre, ezért a felületi nyomás aránylag kicsi.

Az olyan alkalmazási esetben, amelynél lehetővé kell tenni, hogy különböző hajlásszögeket tudjunk beállítani, előnyös a találmány szerinti kardáncsukló olyan kialakítása, amelynél az ütközőfelületek gömbfelületekként vannak kialakítva, amelyek érintői egymást a csukló középpontjában metszik.

A találmány szerinti kardáncsukló egy további kiviteli alakjánál a különböző határolásszögek be állítására a határoló csapok vagy határoló gyűrűk tengelyirányban állíthatóan vannak elhelyezve. Ennél a kiviteli alaknál előnyös, hogy a tengelyirányban állítható határoló csapok révén a maximális szög a határoló csapok egyszerű beállítása segítségével változtatható. Erre a beszerelés után is van lehetőség.

Az olyan kardánvilláknál, amelyek csapjai üreges kialakításúak, a határoló csapok rögzítésére a találmány egy további jellemzője szerint a határoló csapok a mindenkori kardán villa menettel kialakított tartólapjába vannak becsavarva és tengelyirányban állíthatóan vannak elhelyezve.

A lökések révén hirtelen föllépő teihelések felfogására a kardáncsukló egy további példaképpen! kiviteli alakjánál a határoló csapok vagy határoló gyűrűk a hozzájuk tartozó kardánvillához viszonyítva rugalmasan vannak ágyazva.

A csuklónak szennyező anyagokkal és vízzel szembeni tökéletes elzárására a találmány egy további jellemzője szerint a határoló gyűrűk külső köpenyfelületén egy a két köpenyfelületet összekötő tömítés van.

A találmány szerinti kardáncsuklót részleteiben a rajzokon vázolt példaképpeni kiviteli alakokkal kapcsolatban ismertetjük.

Az 1. ábra egy kardántengely és az ehhez tartozó csatlakozó fej nézete.

A 2. ábra az 1. ábrán látható kardántengely egy csuklóját a csatlakozó fejjel és hengercsappal együtt nézetben, részben metszetben mutatja.

A 3. ábra egy kardán csukló metszete, részben nézete, amely üreges csapkeresztet és a határoló csapokat mutatja.

A 4. ábra egy kardáncsukló metszete, részben nézete, amely kardáncsukló elvileg hasonló a 3. ábrán szemléltetett kivitelhez, azzal az eltéréssel, hogy a határoló csapok ütközőfelületei gömbfelületekként vannak kialakítva.

Az 5. ábra egy kardáncsukló metszete, részben nézete, amelynél a kardáncsukló határoló gyűrűkkel van körülvéve.

A 6. ábrán metszetben, részben nézetben föltüntetett kardáncsukló elvileg az 5. ábrán vázolthoz hasonló, azzal az eltéréssel, hogy a határoló gyűrűknek gömbfelület alakú ütközőfelületei vannak.

A 7. ábra a kúpfelületeknek csuklóközépponthoz viszonyított helyzetét szemléltető vázlat.

A 8. ábra a gömbfelületként kialakított ütközőfelületeknek csuklóközépponthoz viszonyított helyzetét szemléltető vázlat.

Az 1. ábrán a kardáncsukló leegyszerűsítve, vázlatosan van feltüntetve, és lényegében az 1 kardántengeíy szakaszból és 2 kardántengely szakaszból áll. A 2 kardántengely szakasz egy például bordás tengelykötésen keresztül az 1 kardántengely szakaszhoz viszonyítva eltolhatóan lehet elhelyezve. Az 1 és 2 kardántengely szakaszoknak egy-egy 3, illetve 4 kardánvillája van, amelyek furataiban 5 csapkereszt van elhelyezve. Az 5 csapkereszt egy további, szintén furatokkal kialakított 6, illetve 7 kardánvillában van tartva. A 6 kardánvilla 8 karimás kötésen keresztül 9 hajtótengellyel van összeerősítve. A 7 kardánvilla 10 karimája segítségével 11 csatlakozó fejjel mereven, azonban oldhatóan van összeerősítve.

A 2. ábrán egy csukló látható. A 2 kardántengely szakasz 4 kardánvillán, 5 csapkereszten és 7 kardánvillán keresztül all csatlakozó fejjel van összeerősítve. A 11 csatlakozó fejben oldalain sík felületekkel kialakított 12 furat van, amely 14 henger 13 hengercsapjának befogadására, tartására szolgál. A 13 hengercsap 12 furatba való könnyebb betolása céljából a 15 és 16 felületek ferdére vannak kialakítva. Az ábrából kitűnik, hogy egy hengermű hengerének cseréjénél, amelynél a kardántengelyt el kell választani a hengertől, a csere csak nagyon nehezen végezhető el akkor, ha a 11 csatlakozó fej önsúlyánál fogva lefelé lóg. A 13 hengercsap helyére való behelyezése is csak nehézségek leküzdése árán végezhető el. Időbeli diókból a kardántengely egy 11 csatlakozó fejjel van ellátva, mivel így a kör keresztmetszettől eltérő alak révén a forgatónyomaték a 13 hengercsapra átvi2 hető. Csavarok révén összeerősített karimás kötés, otajnyomásos kötés vagy hasonló időbeli okokból túlságosan drága lenne.

A 3. ábra azt az elvet mutatja, amelynél a 11 csatlakozó fejet tartó 7 kardánvilla egy állandó hajlásszögű helyzetben van tartva. A 7 kardánvilla 5 csapkereszten keresztül a 4 kardánvillával úgy van összekötve, hogy ezek egymáshoz való hajlásszöge változtatható. Ennél a kiviteli alaknál az 5 csapkeresztben a 17 forgástengely terében 18 üregtér van. Ebbe a 18 üregtérbe kétoldalról egy-egy 19 határoló csap nyúlik be. Ezek a 19 határoló csapok vagy egy 20 tartólapban, vagy közvetlenül egy kardánvillában, például csavarmenet révén vannak tartva. A 19 határoló csapok 21 menetes csap és 22 ellenanya révén tengelyirányban mozgathatók és rögzíthetők. A 19 határoló csapok a választott legnagyobb hajlásszögnél 23 homlokfelületeiknél egymáshoz támaszkodnak, úgyhogy ezek egymáshoz támaszkodása után a 4, illetve 7 kardánvilla egymáshoz viszonyítva már nem tud tovább elhajolni.

A 4. ábrán látható kivitel elvileg hasonló a 3. ábrán vázolt kiviteli alakhoz, azzal az eltéréssel, hogy az 5 csapkereszt 18 üregterében egy 24 persely van. Ez arra szolgál, hogy a 25 kenőfuratokban, valamint 26 körcsatomában levő kenőanyag - amely az esetenként gördülőcsapággyal is ellátott 27 csapok kenésére szolgál - ne tudjon a 18 üregtérbe jutni. A 24 persely tömítése céljából a persely egyik oldalán 28 tömítés, másik oldalán pedig 29 tömítés van. A 24 perselyt részben 30 betétgyűrű, részben 31 rugós rögzítőgyűrű tartja helyén.

Az 5. ábrán olyan példaképpen! kiviteli alak látható, amely akkor alkalmazható, amikor a kardántengely forgásátmérőjének nagyságára nem kell tekintettel lenni. Ez a kiviteli alak is lényegében 4 kardánvillából áll, amely 5 csapkereszten keresztül egy további, 7 kardánvillával van összeerősítve. A 7 kardánvilla a 32 homlokoldalán all csatlakozó fej felfogására alkalmas módon van kialakítva. Ennél a kiviteli alaknál a hajlásszög határolására 33 és 34 határoló gyűrű szolgál. A 33 és 34 határoló gyűrű 35, illetve 36 furata segítségével erősíthető föl a 4, ifletve· 7 kardánvilla külső felületére és ezen tengelyirányban mozgatható. A tengelyirányú beállítást 37 csavarmenet teszi lehetővé és a beállítás utáni rögzítést 38 biztosítógyűrű segítségével végezzük. A 50 4, 7 kardánvillák egymáshoz viszonyított elhajlásakor a maximális hajlásszögnél a 39 homlokfelületek egymáshoz támaszkodnak. Ebben a helyzetben további hajtásra már nincs lehetőség. Ezáltal egy állandó hajlásszög határolást érünk el, függetlenül a 55 kardántengely forgási helyzetétől, mivel a 33 és 34 határoló gyűrűk forgásszimmetrikusán vannak kialakítva. Ugyanilyen a kiképzésük a 3. ábrán látható 19 határoló csapoknak is. Annak érdekében, hogy a határoló szög állandó legyen és e határoló 60 szögnél a 39 homlokfelületekre ható felületi nyomást csökkentsük, ezek a 39 homlokfelületek kúposra vannak kiképezve. Ezáltal kiküszöbölhető, hogy a felületek között egy pontérintkezés jöjjön létre. 65

A 6. ábrán olyan küviteli alak van föltüntetve, amely elvi szempontokból megfelel az 5. ábrán vázolt kivitelnek. Az az eltérés, hogy a 33, 34 határoló gyűrűk 39 homlokfelületei gömbfelületek₅ ként vannak kialakítva. Ezáltal azt érjük el, hogy a 33 és 34 határoló gyűrűk tengelyirányú eltolásakor különböző határolásszögek állíthatók be. Ez azáltal érhető el, hogy a kardántengelyek egyvonalü helyzetében a 33 és 34 határoló gyűrűk 39 homlokfelületei a 40 tengelytől nagyobb, illetve kisebb távolságban vannak.

A 19 határoló csapok alkalmazása esetén a hajlásszög határolás elvét a 7. és 8. ábra mutatja. A 23 homlokfelületek a 7. ábrán vázolt kivitelnél 1₅ 41 kúpos felületként vannak kialakítva. Egy előre megválasztott határolásszögnél a 41 kúpos felületek pontos összefekvéséhez figyelembe kell venni, hogy a 42 gördülőkúpok tengelyei egymást a 43 csuklóközéppontban messék. Ezzel a kialakítással azt ₂θ éljük el, hogy a 41 kúpos felületek között nem jön létre pontérintkezés. Pontos beállítás esetén a 19 határoló csapok 42 gördülőkúpjainak tengelyei a 43 csuklóközépponton mennek át. A beállítás a 3. ábrán látható módon a 21 menetes csap és 22 ₂₅ ellenanya révén végezhető.

A 8. ábrán vázolt kivitelnél a 23 homlokfelületek 44 gömbfelületekként vannak kialakítva. Bár a 44 gömbfelületek alkalmazása esetén a legnagyobb hajlásszögnél a 44 gömbfelületek között pontérintkezés nem kerülhető el, azonban minden nehézség nélkül különböző határolásszögek állíthatók be. A hajlásszög pontos meghatározásához a 44 gömbfelületek 45 érintkezőinek szintén át kell haladni a ₃₅ csuklóközépponton, azonban a hajlásszög nagysága a 23 homlokfelületek 40 tengelyhez viszonyított távolságának változtatása révén változtatható. A csukló nyújtott helyzetében a két határoló csap 43 csuklóközépponttól való 46 távolságának egyforma._ nak kell lenni.

Claims (12)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Kardáncsukló, furatokkal kialakított két kardánvillával, amelyekben a hengeres csapokkal rendelkező csapkeresztet adott esetben gördülő testeket vagy csúszótesteket tartalmazó üreges-hengeres csapágytestek tartják és rögzítik tengelyirányban, azzal jellemezve, hogy a csapkeresztben (5) tengelyirányú üregtér (18) és mindegyik kardánvillán (3, 4) egy-egy központosán elhelyezett határoló csap (19) van, mindegyik határoló csap (19) tengelyirányban a csapkereszt (5) üregterébe (18) nyúlik be, továbbá, hogy a határoló csapok (19) egymás felé fordított homlokfelületein (23) egy-egy, a forgástengellyel (17) egytengelyű ütközőfelület (41) van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ütközőfelületek (23) kúpos felületekként (41) vannak kialakítva, amelyek gördülőkúpjának (42) tengelyei a csuklóközéppontban (43) metszik egymást.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ütközőfelületek (23) gömbfelületekként (44) vannak kialakítva, amelyeknek érintői (45) a csuklóközéppontban (43) metszik egymást.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kardáncsuktó kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy 5 különböző határoló szögek beállításához a határoló csapok (19) tengelyilányban állíthatóak.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a határoló csapok (19) a hozzájuk tartozó kardánvilla (3, 4, 6, 7) 10 • csavarmenettel ellátott tartólapjába (20) vannak becsavarva és tengelyirányban állíthatók.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a határoló csapok (19) a hozzájuk tartozó kardánvillához (3, 4_r 6, 7) 15 viszonyítva rugalmasan vannak ágyazva.
7. 7. Kardáncsukló, furatokkal kialakított két kardánvillával, amelyekben a hengeres csapokkal rendelkező csapkeresztet adott esetben gördülő testeket vagy csúszó testeket tartalmazó üreges-hengeres qo csapágytestek tartják és rögzítik tengely irányban, azzal jellemezve, hogy mindegyik kardánvillán (3,

   4) azzal egytengelyűén egy-egy, tengelyirányban állítható határoló gyűrű (33, 34) van elhelyezve, továbbá hogy a határoló gyűrűk (33, 34) egymás 25 felé fordított homlokfelületei (39) ütközőfelületekként (41) vannak kialakítva.
8. 8. A 7. igénypont szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ütközőfelületekként szolgáló homlokfelületek (39) kúposra vannak kialakítva, amelyek gördülőkúpjának (42) tengelyei a csuklóközéppontban (43) metszik egymást.
9. 9. A 7. igénypont szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ütközőfelületekként szolgáló homlokfelületek (39) gömbfelületekként vannak kialakítva, amelyeknek érintői (45) a csuklóközéppontban (43) metszik egymást.
10. 10. A 7-9. igénypontok bármelyike szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy különböző határolásszőgék beállításához a határológyűrűk (33, 34) tengelyirányban állíthatóak.
11. 11. A 7-10. igénypontok bármelyike szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a határoló gyűrűk (33, 34) a hozzájuk tartozó kardánvillához (3, 4, 6, 7) viszonyítva rugalmasan vannak ágyazva.
12. 12. A 7-11. igénypontok bármelyike szerinti kardáncsukló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a határoló gyűrűk (33, 34) külső köpenyfelületén azokat összekötő tömítés van.