WO2016024022A1 - Gelenkwelle - Google Patents

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WO2016024022A1
WO2016024022A1 PCT/EP2015/068799 EP2015068799W WO2016024022A1 WO 2016024022 A1 WO2016024022 A1 WO 2016024022A1 EP 2015068799 W EP2015068799 W EP 2015068799W WO 2016024022 A1 WO2016024022 A1 WO 2016024022A1
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WO
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engagement
pan
pans
axes
parts
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PCT/EP2015/068799
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Leiseder
Original Assignee
Ulrich Leiseder
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Publication date
Application filed by Ulrich Leiseder filed Critical Ulrich Leiseder
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/18—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth
    • F16D3/185—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth radial teeth connecting concentric inner and outer coupling parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/44—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected the intermediate member being connected to the coupling parts by ridges, pins, balls, or the like guided in grooves or between cogs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/18—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth

Definitions

  • the invention shows a buildable connection of two parts with large area moments of inertia, as they require, inter alia, drives as a joint with angular compensation, and a propeller shaft built therewith.
  • Couplings and joints for connecting two parts are manifold.
  • Universal joints transmit torques with angled shaft sides with forks over a spider.
  • the pins are bent against the central crossing region, through which the force is directed to the driving pin-fork pairing.
  • the result is a high load in the neck of the cones at the intersection.
  • the installation of the spider in the forks requires space for threading into the bearing eye and plugged sockets or split bearing eyes. Only for simple requirements can thin and flexible tubes with bearing eyes elastic over put the pins.
  • the cardan error is compensated as a cardan shaft in W or Z arrangement to the driving and ablating sides, but the oscillating accelerated spacer remains critical and calls, inter alia, a specific low mass.
  • EP 10709498.9 shows a design for machine assemblies whose multi-part components intermesh by twisting about their connection line.
  • the invention has for its object to show a powerful, easy to build connection with angle compensation and the application as a built propeller shaft. This object is achieved with the features specified in claim 1.
  • the invention has the further object to show a powerful connection two parts. This object is achieved with the features specified in claim 10. description
  • An angle-compensating joint per se connects a pivoting movement out of the connection axis with the rotationally and tension-fixed connection of input and output side about the connection axis.
  • the two crossed pivot axes of the universal joint are inventively realized separately for each page.
  • It rotationally symmetric and positive complementary interventions which lie on the inner or outer surface of pans or ball half shells and keep the pan on the complementary saddle pivotally, the forces on large radii and over large areas.
  • Each page represents a self-contained pivot joint.
  • the interventions undercut each side in cylindrical circumferential and axial direction and thus hold both torques and tensile forces, and they undercut optional and advantageous in the ball-radial direction of the joint center. The latter prevents a stretched lifting of the part to be joined from its socket directly in the connection, while this traditionally prevents a stiffer and thus thicker body of the bearing eyes.
  • the rigid connection of both sides can be conventional or advantageous for building and coupling by means of a bolt with just such interventions as those for the pivoting movement. Collisions of both parts during the pivoting movement are prevented by clearances. In the limit case, a built, non-rotatable connection without clearance and thus without swivel range as a coupling is possible.
  • FIG. 1 shows a compound according to the invention.
  • Figure 2 shows the middle pans to Figure 1 enlarged.
  • FIG. 3 shows an application of the compound according to FIG. 1.
  • FIG. 4 shows the assembling of the connection according to FIG. 1.
  • FIG. 5 shows an adjusting device for a coupling connection.
  • Figure 6 shows a further advantageous embodiment of the middle pan.
  • FIG. 7 shows a closed bellows for one side of the connection
  • FIG. 8 shows another version of the connection.
  • FIG. 1 shows an exploded to the latch 3 representation (la) of a compound 20 according to the invention, and their side view (lb), and the views of the assembled compound from above (lc) and from the side (ld).
  • the individual parts are continuously associated with engagement axes (11 to 1, 12.1 and 12.2 to 2, 13 to 3, 14.1 and 14.2 to 4, 15 to 5) as the axis of symmetry for each engagement area - inside and outside with subitems 1 and 2.
  • the outer parts 1 5 are the parts to be joined. They have free spaces 18 (FIG. 1b, c) and can thus be pivoted on their pans 2 4 and thus tilt their zenith axes 10 and 16 against each other.
  • each half shell or each shell sector is assigned a zenith axis which passes from the center through the surface center of the shell sector.
  • the axes of engagement of a position are perpendicular to the zenith axis.
  • FIG. 3 shows such a tilting with respect to the main axis 60 of the connection using the example of a propeller shaft.
  • FIG. 2 shows, by way of example, the inner and outer engagement regions 22.1 and 22.2 or 24.1 and 24.2 and their axes 12.1 and 12.2 or 14.1 and 14.2 for the ladle 2 and 4, respectively.
  • the engagement region is clearly indicated for better clarity omitted and referred to only the engagement axes.
  • the engagement areas of the two sides of the shell may have skewed engagement axes.
  • the engagement axes 14.1 and 14.2 of the pan 4 intersect perpendicularly in the center of its envelope ball.
  • the engagement areas are rotationally symmetrical about their axes of engagement 11 to 15 carried out and thus allow the rotation of the parts about them in pairs as a half-shell system with inner and outer shell and aligned axes of engagement; they form a hemispherical stack in the screwed state.
  • the grooves near the pole can form undercuts, so that they absorb tensile forces in the direction of their zenith axes and hold the interlocking pairs of parts together.
  • the grooves can therefore be designed as a rotationally symmetrical serration.
  • the figures show the pans 2, 4 advantageously connected via a bolt 3 with similar interventions as between the parts and their pans (1 with 2 and 4 with 5) releasably connected for coupling.
  • the pans 2 and 4 can also be connected to the parts to be connected 1, 5 conventionally releasably or permanently after screwing. Only through the connection of the pans 2, 4 forces are transmitted between the sides, whereby in relation to the conventional fork-pin (cross) pairing specifically larger area moments of inertia arise for the acting surfaces.
  • the damping over the connection, advantageously by the bolt 3, be decoupled from the guide decoupled by the bolt is designed as a damping elastomer, the engagement areas of the pan-parts pairing with matching sliding mating in hardened metal or in plastics ,
  • the grooves may in a further advantageous embodiment for better stiffening of the half shells with each other radially undercut profiles to also from Joint center point seen in all solid angle radial forces absorb. This can prevent a spherical symmetric radial gapping or local or total lift off at different temperature expansions of the shells.
  • Figure 2 shows in isometric view and in the view into the pans in grooves with additional undercut, dovetail-like profiles 21 in the enlargement of the pans 2 4 together with the different engagement axes 12.1, 12.2 and 14.1, 14.2 to their inner and outer engagement areas 22.1, 22.2 or 24.1, 24.2.
  • the profiles 21 for the grooves are distributed regularly on a pitch circle.
  • the parts 1 and 5 have around their engagement axis 11 and 15 circumferential grooves. Their internal grooves engage in complementary grooves on the outside of the associated pan 2 and 4, as shown in Figure 4g and 4h.
  • the parts 1 5 may have a matching body, which integrate the engagement areas shown as a connection. Both parts 1, 5 may have different spaces or interventions.
  • Figure 3a, b shows a propeller shaft in known W and Z arrangements with two integrated connections 20 as a universal joint.
  • the parts 1 and 5 are integrated in the shaft parts as la, b and 5a, b respectively. Since parts 1 and 5 are identical here, the order of designation is arbitrary. Clearly, the advantageous slim structure with very low interference contour.
  • FIG. 4 The procedure for assembling the connection 20 according to the invention according to FIG. 1 is shown in FIG. 4.
  • the engagement areas are not shown in the sections of FIGS. 4a to 4f, but are shown in isometric view on the selected parts in FIGS. 4g and 4h.
  • pan 4 is positioned opposite part 5 and screwed into the complex-tart engaging regions.
  • the bolt 3 has also been screwed in advance in the pan 4 and now rotates with.
  • FIG. 4d the likewise assembled stack of trays made of part 1 and cup 2 are positioned congruently with the inner engagement regions in relation to the stack of lc completely screwed in here.
  • the pan 2 has on its inner side the same procedures as pan 4 and allowed so that the latch 3 also absorb, as shown in Figure 2.
  • Figure le shows the latch 3 after the stacking of the stack pairs rotated back by 90 °, as he engages in both sides and connects them.
  • the outer pans 2 4 and parts 1 5 do not come directly with the other side in engagement. A contact can even be prevented by appropriate distances, which can facilitate tilting in the radial positioning.
  • the pans can be dome. Also, the bolt 3 can cling as a section of the hemisphere, for example, executed as a dome.
  • the bolt 3 can be supplemented with a second latch 3 ', which then engages as the first in pan 4 in the pan 2, the full ball. Then, after the positioning according to FIG. 4d, both bars rotate over each other into the opposing pan and, in the working position, they cling with a double surface (FIGS. 1f and 1h). In addition, imbalances can be easily avoided.
  • Figures lg and lh show closed connections with hidden positions part 1 and pan 2.
  • the closing latch 3 is shown with a multi-part adjustment and holding device 40 from Bowden cable 40.1 with retainer 40.2 and actuator 40.3.
  • the bolt can take the just introduced until then holder at point 41.
  • the adjustment can also be done with one cable per direction of rotation similar to the Bowden cable or rubbing a wheel or combing at point 41 done.
  • a fixation can be realized by elastic springs or pawls between latch and pan conventional.
  • the access to the bar 3 through the outer pans 4 and 5 part to pass in the zenith axis of the pan, so that only a small weakening of the forces transmitting surfaces is given.
  • the actuator 40.3 can be led outside in a noncritical range.
  • the access through part 5 has to take into account the pivoting with respect to the pan by appropriate clearances. Thus, an opening is possible even in the tilted position. Since the pan 4 does not pivot relative to the latch 3 during operation, the weakening of the outer part 5 can remain small in certain applications, in that only in the non-tilted orientation of the zenith axis 16 of the part 5 access to the adjustment device 40 can take place. So otherwise needed more space in part 5 are avoided.
  • parts 1 and 5 can advantageously be made identical for the reduction of individual parts.
  • the outer interference of the pans 2 4 are fixed, the inner can be the same for the bolt 3.
  • the engagement axes 12.1, 12.2 of the pan 2 are not designed to be zero degrees and the engagements 14.1, 14.2 of the pan 4 rotated by 90 °, as previously shown, but each rotated by 45 ° in opposite directions ( Figure 6a). Since the pans in the connection are rotated by 180 ° to each other, the outer axis 12.2 folds with identical design of the pans 2 and 4 now to the axis 14.2, as simplified in Figure 6b as a rear view of the axes without pan 4 and in parentheses the axis 12.2 not shown with folded pan 2. They (12.2 and 14.2) then intersect as before by 90 °, while the inner axes are aligned 12.1 and 14.1 and the bolt 3 can connect the pans 2 4. The entire connection is thus advantageously only two or - with optional latch - of three parts.
  • All parts or positions represent in particular in their intervention areas sectoral rotation body to the highest 180 ° and can be finished in the direction of rotation without undercuts, edit and handle.
  • the parts can be cast and removed from the mold by rotating or loosening the mold depending on the area of engagement.
  • the process essentially corresponds to the disassembly, wherein, for example, the pan 4 of Figure 1 and 2 between bars 3 and Part 1 is poured, then the bolt is rotated around its engagement axis 13 - it corresponds to the generated engagement axis 14.1 -, then the pan about the axis of engagement of the part 5, which corresponds to the Ab from their engagement axis 14.2.
  • some or all parts of the connection or the propeller shaft are advantageous in optionally fiber-reinforced plastic, in injection-moldable ceramics or other composites including castable renewable raw materials to produce cheap.
  • connection can be tube-like designed as a hollow connection and, after assembly, e.g. in a hollow drive shaft inside installations for e.g. Compressed air, oil, data, energy, inspection equipment or cooling protected central rotating or dormant.
  • the joint Since the pivoting movement advantageously does not engage in the other side, the joint has three separate regions, consisting of i) part 1 with pan 2 outside, ii) pan 2 inside (with bar 3 and optional 3 'and) with pan 4 inside and iii ) Pan 4 on the outside with part 5.
  • protective bellows and seals can be laid on one side so that a separation of the connection does not injure or open them.
  • the bellows or seals only allow the pivoting movement between the pan and part of a side. In this way, lubrication or pressure areas in the area of the joints can be kept closed and closed even when open. Lubricants can not escape.
  • the middle area (point ii above) encapsulates the bars in use against dirt and moisture. A simple ring seal between the pans is reached.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the connection where the bars 3, 3 'each have a cylindrical stump 3.1, 3. ⁇ outward, which is rotatably guided by free spaces in the other parts and the i) for locking as well as ii) as a separate Connection to a third direction or iii) can serve as a third or fourth connected part.
  • Fig. 8a) hold all parts together
  • Fig. 8b) also the front side is also fully occupied.

Abstract

Verbindungsanordnung zur Verbindung von zwei Teilen (1, 5) mittels zweier verbundenen Pfannen (2, 4), wobei Teile und Pfannen nicht über 180° gehende rotationssymmetrische Eingriffsbereiche um Eingriffsachsen (11, 15 bzw. 12, 14) aufweisen, die zwischen je einem Teil und einer Pfanne komplementär sind, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Pfanne in je ein Teil eingedreht ist und die komplementären Eingriffsbereiche das Teil auf seiner Pfanne um die jeweiligen fluchtenden Eingriffsachsen schwenkbar und insgesamt in Richtung einer Zenit-Achse der Teile (10 oder 16) zugfest halten, und dass die Pfannen (2, 4) nach dem Eindrehen und Positionieren der Teil-Pfannen-Paare zueinander miteinander um die Zenit-Achsen (10, 16) dreh- und in ihrer Richtung zugfest verbunden sind.

Description

GELENKWELLE
Technisches Gebiet: Gelenke, Kupplungen und Verbindungen
Die Erfindung zeigt eine baubare Verbindung von zwei Teilen mit großen Flächenträg- heitsmomenten, wie sie unter anderem Antriebe als Gelenk mit Winkelausgleich benötigen, und eine damit gebaute Gelenkwelle.
Stand der Technik
Kupplungen und Gelenke zum Verbinden zweier Teile gibt es vielfältig.
Kreuzgelenke übertragen Drehmomente bei winklig zueinander stehenden Wellenseiten mit Gabeln über ein Zapfenkreuz. Dabei werden die Zapfen gegen den zentralen Kreuzungsbereich verbogen, über den die Kraft auf die abtreibende Zapfen-Gabel-Paarung geleitet wird. Die Folge ist eine hohe Belastung im Ansatzbereich der Zapfen am Kreuzungsbereich. Der Einbau des Zapfenkreuz in die Gabeln benötigt Raum fürs Einfädeln ins Lagerauge und aufgesteckte Buchsen oder geteilte Lageraugen. Nur für einfache Anforderungen lassen sich dünne und so biegsame Rohre mit Lageraugen elastisch über die Zapfen stülpen. Der Kardanfehler wird als Gelenkwelle in W- oder Z-Anordnung zur den an- und abtreibenden Seiten zwar kompensiert, doch das oszillierend beschleunigte Zwischenstück bleibt kritisch und fordert u.a. eine spezifisch geringe Masse.
(Kugel-)Gleichlaufgelenke nach Rzeppa übertragen die Kräfte ohne Kardanfehler, be- nötigen dafür eine gegenüber dem Durchmesser der antreibenden Welle mehrfach größere radiale Abmessung. Kugeln übertragen die Last unter scherender Beanspruchung.
WO 2011/117412 offenbart baubare Lager auch für hohe Zugkräfte. EP 10709498.9 zeigt eine Bauweise für Maschinenbaugruppen, deren mehrteilige Bauteile durch Verdrehen um ihre Verbindungslinie ineinander eingreifen.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine leistungsfähige, einfach baubare Verbindung mit Winkelausgleich und die Anwendung als gebaute Gelenkwelle zu zeigen. Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung hat zur weiteren Aufgabe, eine leistungsfähige Verbindung zwei Teile zu zeigen. Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Beschreibung
Ein winkelausgleichendes Gelenk verbindet an sich eine Schwenkbewegung aus der Verbindungsachse heraus mit der dreh- und zugfesten Verbindung von An- und Abtriebsseite um die Verbindungsachse. Die beiden gekreuzten Schwenkachsen des allgemeinen Kreuzgelenk werden erfindungsgemäß für jede Seite getrennt realisiert. Dabei führen rotationssymmetrische und formschlüssig komplementäre Eingriffe, die auf der inneren oder äußeren Oberfläche von Pfannen bzw. Kugelhalbschalen liegen und die die Pfanne auf dem komplementären Sattel schwenkbar halten, die Kräfte auf großen Radien und über große Flächen. Jede Seite für sich stellt ein in sich haltendes Schwenkgelenk dar. Die Eingriffe hinterschneiden je Seite in zylindrischer Umfangs- und Achsrichtung und halten damit sowohl Drehmomente als auch Zugkräfte, und sie hinterschneiden zudem optional und vorteilhaft in Kugel-radialer Richtung vom Gelenkzentrum aus. Letzteres verhindert ein dehnendes Abheben des zu verbindenden Teils von seiner Pfanne direkt in der Verbindung, während dies herkömmlich ein steifer und damit dickerer Körper der Lageraugen unterbindet.
Die starre Verbindung beider Seiten kann herkömmlich erfolgen oder vorteilhaft zum Bauen und Kuppeln mittels eines Riegels mit ebensolchen Eingriffen, wie die für die Schwenkbewegung. Kollisionen beider Teile bei der Schwenkbewegung werden durch Freiräume verhindert. Im Grenzfall ist auch eine gebaute, drehfeste Verbindung ohne Freiraum und damit ohne Schwenkbereich als Kupplung möglich.
Um die Montage zu ermöglichen, sind alle Eingriffe der Teile als Sektor von höchstens 180° ausgeführt.
So vermeidet man im Gelenk vorteilhaft zum einen zentrale Elemente, zum anderen ein Übergreifen innerhalb der schwenkenden Bewegung von der antreibenden Seite auf die abtreibende Seite. Der vorteilhafte Formschluss über kleine Nuten in großer Zahl reduziert zudem die Spitzenspannungen. Jedes dieser Vorteile führt unabhängig für sich vorteilhaft zu einer schlankeren und leichteren Baugröße. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren gezeigt und näher beschrieben. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Verbindung.
Figur 2 zeigt die mittleren Pfannen zu Figur 1 vergrößert.
Figur 3 zeigt eine Anwendung der Verbindung nach Figur 1.
Figur 4 zeigt das Zusammenbauen der Verbindung nach Figur 1.
Figur 5 zeigt eine Verstellvorrichtung für eine kuppelnde Verbindung. Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführung der mittleren Pfanne.
Figur 7 zeigt einen geschlossenen Balg für eine Seite der Verbindung,
Figur 8 zeigt eine weitere Version der Verbindung.
Die Übersicht in Figur 1 zeigt eine bis auf den Riegel 3 explodierte Darstellung (la) einer erfindungsgemäßen Verbindung 20, sowie deren Seitenansicht (lb), und die Ansichten der zusammengebauten Verbindung von oben (lc) und von der Seite (ld). Den einzelnen Teilen sind fortlaufend Eingriffsachsen (11 zu 1, 12.1 und 12.2 zu 2, 13 zu 3, 14.1 und 14.2 zu 4, 15 zu 5) als Symmetrieachse für jeden Eingriffsbereich - innen und außen mit Unterpunkt 1 und 2 - zugeordnet. Die äußeren Teile 1 5 sind die zu verbindenden Teile. Sie besitzen Freiräume 18 (Fig. lb,c) und lassen sich so auf ihren Pfannen 2 4 schwenken und so ihre Zenit-Achsen 10 bzw. 16 gegeneinander verkippen. Jeder Halbschale bzw. jedem Schalensektor sei analog eine Zenit-Achse zugeordnet, die vom Zentrum aus durch das Flächenzentrum des Schalensektors geht. Die Eingriffsachsen einer Position stehen senkrecht auf der Zenit- Achse. In Figur 3 ist eine solche Verkip- pung gegenüber der Hauptachse 60 der Verbindung am Beispiel einer Gelenkwelle gezeigt. Figur 2 zeigt beispielhaft die inneren und äußern Eingriffsbereiche 22.1 und 22.2 bzw. 24.1 und 24.2 und ihre Achsen 12.1 und 12.2 bzw. 14.1 und 14.2 für die Pfanne 2 bzw. 4. In den anderen Figuren wird auf die explizite Bezeichnung der Eingriffsbereich zur besseren Übersicht verzichtet und an sich nur die Eingriffsachsen bezeichnet. Die Eingriffsbereiche der beiden Seiten der Schale können windschiefe Eingriffsachsen haben. In der Figur 1 und 2 schneiden sich die Eingriffsachsen 14.1 und 14.2 der Pfanne 4 senkrecht im Mittelpunkt ihrer Hüllkugel.
Auch bei vollem Ausschlag bleiben die Teile 1, 5 wegen der Freiräume 18 auf ihrer Seite bzw. auf ihrer Pfanne. Ein umeinander Greifen über die Schwenkachse hinaus, wie es herkömmlich bei Gabelauge und Zapfen in jeder Stellung vorkommt, unterbleibt vorteilhaft. Damit lässt sich mit einer entsprechenden Verriegelung die Verbindung 20 auch im geschwenkten Zustand trennen und auch Zwischenstücke in einem Strang von Verbindungen, z.B. der Mittelteil bei einer Gelenkwelle, radial (de)montieren, ohne die äußeren Teile entfernen oder bewegen zu müssen. Weiter unten wird darauf noch näher eingegangen. Um Drehmomente aufzunehmen, greifen Teile 1, 5 und Pfannen 2, 4 und optional Pfannen und vorteilhafter Riegel 3 jeweils über komplementäre Nuten-Feder-Paarungen ineinander. Die Eingriffsbereiche sind rotationssymmetrisch um ihre Eingriffsachsen 11 bis 15 ausgeführt und erlauben so die Verdrehung der Teile um sie paarweise als Halb- schalensystem mit innerer und äußere Schale und fluchtenden Eingriffsachsen; sie bilden im eingedrehten Zustand einen halbkugelförmigen Stapel. In Richtung der Zenit- Achse können die Nuten in Polnähe Hinterschnitte bilden, so dass sie Zugkräfte in Richtung ihrer Zenit-Achsen aufnehmen und die ineinander greifenden Teilepaare zusammen halten. Die Nuten können also als rotationssymmetrische Kerbverzahnung ausgeführt sein. Die Figuren zeigen die Pfannen 2, 4 vorteilhaft über einen Riegel 3 mit ähnlichen Eingriffen wie zwischen den Teilen und ihren Pfannen (1 mit 2 und 4 mit 5) lösbar zum Kuppeln verbunden. Die Pfannen 2 und 4 lassen sich aber auch nach dem Eindrehen in die zu verbindenden Teile 1 , 5 herkömmlich lösbar oder dauerhaft verbinden. Nur über die Verbindung der Pfannen 2, 4 werden Kräfte zwischen den Seiten übertragen, wo- durch im Verhältnis zur herkömmlichen Gabel-Zapfen( kreuz )-Paarung spezifisch größere Flächenträgheitsmomente für die wirkenden Flächen entstehen. Zudem kann vorteilhaft damit die Dämpfung über die Verbindung, vorteilhaft durch den Riegel 3, von der Führung entkoppelt eingestellt werden, indem der Riegel z.B. als dämpfender Elastomer ausgeführt wird, die Eingriffsbereiche der Pfannen-Teile-Paarung mit passenden Gleitpaarungen in gehärtetem Metall oder in Kunststoffen.
Die Nuten können in einer weiteren vorteilhaften Ausführung zur besseren Versteifung der Halbschalen untereinander radial hinterschnittene Profile aufweisen, um auch vom Gelenkmittelpunkt aus gesehen in alle Raumwinkel radiale Kräfte aufzunehmen. Dies kann bei unterschiedlichen Temperaturausdehnungen der Schalen ein kugelsymmetrisches radiales Klaffen oder lokales oder ganzes Abheben verhindern. Figur 2 zeigt in isometrischer Darstellung und in der Sicht in die Pfannen hinein Nuten mit zusätzlich hinterschnittenen, Schwalbenschwanz-artigen Profilen 21 in der Vergrößerung der Pfannen 2 4 zusammen mit den unterschiedlichen Eingriffsachsen 12.1, 12.2 bzw. 14.1, 14.2 zu ihren inneren und äußeren Eingriffsbereichen 22.1, 22.2 bzw. 24.1, 24.2. Die Profile 21 für die Nuten verteilen sich regulär auf einem Teilkreis.
Die Teile 1 bzw. 5 haben um ihre Eingriffsachse 11 bzw. 15 umlaufende Nuten. Ihre innen liegenden Nuten greifen in komplementäre Nuten auf der Außenseite der zugeordneten Pfanne 2 bzw. 4 ein, wie es auch Figur 4g und 4h zeigt.
Die Teile 1 5 können einen passenden Körper haben, die die gezeigten Eingriffsbereiche als Anschluss integrieren. Beide Teile 1 , 5 können unterschiedliche Freiräume oder Eingriffe haben. Figur 3 a, b zeigt eine Gelenkwelle in bekannten W- und Z-Anordnungen mit zwei integrierten Verbindungen 20 als Kreuzgelenk. Die Teile 1 und 5 sind integriert in den Wellenteilen als la, b bzw. 5a, b bezeichnet. Da die Teile 1 und 5 hier identisch ausgeführt sind, ist die Reihenfolge der Bezeichnung willkürlich. Deutlich zeigt sich der vorteilhafte schlanke Baukörper mit sehr geringer Störkontur.
Der Ablauf der Montage der erfindungsgemäßen Verbindung 20 nach Figur 1 zeigt Fi- gur 4. Die Eingriffsbereiche sind zur besseren Übersicht in den Schnitten der Figuren 4a bis 4f nicht eingezeichnet, jedoch in Figur 4g und 4h in isometrischer Ansicht an den ausgewählten Teilen gezeigt. In 4a bis 4c wird Pfanne 4 gegenüber Teil 5 positioniert und in die komple-men-tä-ren Eingriffsbereiche eingedreht. Der Riegel 3 ist ebenso im Vorfeld in die Pfanne 4 eingedreht worden und dreht jetzt mit. In 4d positioniert sich der ebenso montierte Schalenstapel aus Teil 1 und Pfanne 2 deckungsgleich mit den inneren Eingriffsbereichen gegenüber dem hier vollständig eingedrehten Stapel aus lc. Die Pfanne 2 hat auf ihrer inneren Seite die gleichen Eingriffe wie Pfanne 4 und erlaubt damit, den Riegel 3 ebenso aufzunehmen, wie auch in Figur 2 gezeigt. Figur le zeigt den Riegel 3 nach dem Aneinanderlegen der Stapelpaare um 90° zurückgedreht, wie er so in beide Seiten eingreift und sie verbindet. Die äußeren Pfannen 2 4 und Teile 1 5 kommen nicht unmittelbar mit der jeweils anderen Seite in Eingriff. Eine Berührung kann durch entsprechende Abstände sogar unterbunden werden, was ein Verkanten bei der radialen Positionierung erleichtern kann. Die Pfannen können Kalotten sein. Auch der Riegel 3 kann als ein Ausschnitt der Halbkugel, z.B. als Kalotte, ausgeführt klammern.
Der Riegel 3 kann mit einem zweiten Riegel 3', der dann wie der erste in Pfanne 4 in die Pfanne 2 eingreift, zur vollen Kugel ergänzt werden. Dann drehen nach dem Positionieren entsprechend Figur 4d beide Riegel miteinander übergreifend in die gegenüber liegende Pfanne ein und klammert in der Arbeitsstellung mit doppelter Fläche (Figur lf und lh). Zudem lassen sich so Unwuchten einfach vermeiden. Die Figuren lg und lh zeigen geschlossene Verbindungen mit ausgeblendeten Positionen Teil 1 und Pfanne 2.
Um den Riegel im aneinander gelegten Zustand zu drehen und zu fixieren, kann eine Verstell- und Haltevorrichtung dienen. In Figur 5 ist der schließende Riegel 3 mit einer mehrteiligen Verstell- und Halteeinrichtung 40 aus Bowdenzug 40.1 mit Festhalter 40.2 und Aktor 40.3 gezeigt. Beim Eindrehen in die Pfanne 4 kann der Riegel den gerade bis dahin eingeführten Festhalter am Punkt 41 mitnehmen. Die Verstellung kann auch mit je einem Seilzug je Drehrichtung ähnlich dem Bowdenzug geführt werden oder über ein Rad reibend oder kämmend am Punkt 41 erfolgen. Eine Fixierung lässt sich auch durch elastische Federn oder Klinken zwischen Riegel und Pfanne herkömmlich realisieren. Vorteilhaft ist der Zugang zum Riegel 3 durch die äußeren Pfannen 4 bzw. Teil 5 hindurch in der Zenit-Achse der Pfanne zu führen, so dass nur eine geringe Schwächung der Kräfte übertragenden Flächen gegeben ist. Außerhalb der Verbindung lässt sich der Aktor 40.3 in einem unkritischen Bereich nach außen führen. Der Zugang durch Teil 5 hat die Schwenkung gegenüber der Pfanne durch entsprechende Freiräume zu berücksichtigen. Damit ist auch in geschwenkter Stellung ein Öffnen möglich. Da die Pfanne 4 gegenüber dem Riegel 3 im Betrieb nicht schwenkt, kann die Schwächung des äußeren Teils 5 in bestimmten Anwendungsfällen klein bleiben, indem nur in der nicht geschwenkten Ausrichtung der Zenit- Achse 16 des Teils 5 ein Zugang zur Verstellvorrichtung 40 erfolgen kann. So werden sonst benötigte weitere Freiräume im Teil 5 vermieden.
Wie bereist erwähnt können die Teile 1 und 5 zur Reduzierung von Einzelteilen vorteilhaft identisch ausgeführt werden. Damit sind die äußeren Eingriffe der Pfannen 2 4 festgelegt, die inneren können sich für den Riegel 3 gleichen. In einer weiteren Ausführung werden die Eingriffsachsen 12.1, 12.2 der Pfanne 2 nicht um Null Grad und die Eingriffsachen 14.1, 14.2 der Pfanne 4 um 90° verdreht ausgelegt, wie bisher gezeigt, sondern jeweils um 45° gegensinnig gedreht (Figur 6a). Da sich die Pfannen in der Verbindung um 180° gedreht zueinander befinden, klappt die äußere Achse 12.2 bei identischer Auslegung der Pfannen 2 und 4 nun zur Achse 14.2 um, wie in Figur 6b vereinfacht als Rückansicht der Achsen ohne Pfanne 4 und in Klammern die Achse 12.2 der nicht mit umgeklappten Pfanne 2 gezeigt. Sie (12.2 und 14.2) kreuzen sich dann wie vorher auch um 90°, während die inneren Achsen 12.1 und 14.1 fluchten und der Riegel 3 die Pfannen 2 4 verbinden kann. Die ganze Verbindung besteht damit vorteilhaft nur aus zwei oder - mit optionalem Riegel - aus drei Einzelteilen.
Alle Teile bzw. Positionen stellen insbesondere in ihren Eingriffsbereichen sektorale Rotationskörper bis höchsten 180° dar und lassen sich in Drehrichtung ohne Hinterschnitte fertigen, bearbeiten und handhaben. Die Teile lassen sich gießen und drehend entformen bzw. die Form je Eingriffsbereich drehend lösen. Der Vorgang entspricht im wesentlichen der Demontage, wobei z.B. die Pfanne 4 aus Figur 1 und 2 zwischen Riegel 3 und Teil 1 gegossen wird, dann wird der Riegel um seine Eingriffsachse 13 her- ausgedreht - sie entspricht der erzeugten Eingriffsachse 14.1 - , dann die Pfanne um die Eingriffsachse des Teils 5, die durch die Ab formung ihrer Eingriffsachse 14.2 entspricht. Damit sind einzelne oder alle Teile der Verbindung oder der Gelenkwelle vorteilhaft in optional faserverstärktem Kunststoff, in spritzgießbaren Keramiken oder aus sonstigen Verbundwerkstoffen inklusive gießbarer nachwachsender Rohstoffe günstig zu fertigen.
Alle Pfannen 2, 4 und Riegel 3 3' lassen sich zudem vorteilhaft mehrteilig aus kleineren Sektoren ausführen und zu dem endgültigen Sektor aneinander legen. Da die wirkenden Flächen vorteilhaft im wesentlichen außerhalb der Hauptachse 60 der Verbindung liegen, kann die Verbindung Rohr-ähnlich als hohle Verbindung ausgelegt werden und nach dem Zusammenbauen z.B. in einer hohlen Gelenkwelle im Inneren Installationen für z.B. Druckluft, Öl, Daten, Energie, Inspektionsvorrichtungen oder Kühlung geschützt zentral mitdrehend oder ruhend erhalten.
Da die Schwenkbewegung vorteilhaft nicht in die andere Seite eingreift, hat das Gelenk drei getrennte Bereiche, bestehend aus i) Teil 1 mit Pfanne 2 außen, ii) Pfanne 2 innen (mit Riegel 3 und optional 3' und) mit Pfanne 4 innen und iii) Pfanne 4 außen mit Teil 5. So lassen sich Schutzbälge und Dichtungen einseitig so verlegen, dass eine Trennung der Verbindung diese nicht verletzt oder öffnet. Die Bälge oder Dichtungen haben nur die Schwenkbewegung zwischen Pfanne und Teil einer Seite zu ermöglichen. So lassen sich Schmierungen oder Druck-bereiche im Bereich der Gelenke auch im offenen Zustand ge- und verschlossen halten. Schmierstoffen können nicht austreten. Figur 7 zeigt einen Balg 50 vereinfacht, der an der Pfanne 2 dichtet und das Teil 1 umfasst, bei offener (7a) und geschlossener Verbindung (7b), ohne den Raum des Riegel 3 zu stören. Vorteilhaft kapselt der mittlere Bereich (Punkt ii oben) die Riegel im Gebrauch gegen Schmutzt und Feuchtigkeit. Eine einfache Ringdichtung zwischen den Pfannen langt.
Eine vorteilhafte Anwendung der gekapselten Hälften stellen hygienische Trennungen oder Gas- oder Fluiddichte Schleusen dar. Vorteilhaft ist hierbei die gute Reinigungsmöglichkeit der zerlegbaren Verbindung und ihre einfache Montage auch von der radia- len Richtung selbst im geschwenkten Zustand. Figur 8 zeigt eine Ausführung der Verbindung, wo die Riegel 3, 3' je einen zylindrischen Stumpf 3.1, 3. Γ nach außen haben, die drehbar durch Freiräume in den anderen Teilen geführt ist und der i) zum Verriegeln wie auch ii) als eigenständiger Anschluss zu einer dritten Richtung oder iii) als drittes bzw. viertes verbundenes Teil dienen kann. In Fig. 8a) halten alle Teile zusammen, in Fig. 8b) ist zudem die vordere Seite auch voll besetzt.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verbindungsanordnung zur Verbindung von zwei Teilen (1, 5) mittels zweier verbundenen Pfannen (2, 4), wobei Teile und Pfannen nicht über 180° gehende rotationssymmetrische Eingriffsbereiche um Eingriffsachsen (11, 15 bzw. 12, 14) aufweisen, die zwischen je einem Teil und einer Pfanne komplementär sind, dadurch gekennzeichnet, dass je eine Pfanne in je ein Teil eingedreht ist und die komplementären Eingriffsbereiche das Teil auf seiner Pfanne um die jeweiligen fluchtenden Eingriffsachsen schwenkbar und insgesamt in Richtung einer Zenit-Achse der Teile (10 oder 16) zugfest halten, und dass die Pfannen (2, 4) nach dem Eindrehen und Positionieren der Teil-Pfannen-Paare zueinander miteinander um die Zenit-Achsen (10, 16) dreh- und in ihrer Richtung zugfest verbunden sind.
2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Pfannen mit einem Riegel (3) erfolgt, der um eine Eingriffsachse (13) einen rotationssymmetrischen Eingriffsbereich (23) hat, und dass die Pfannen (2, 4) auf ihrer Innenseite einen weiteren Eingriffsbereich (22 bzw. 24) um Eingriffsachsen (12.2 und 14.2) aufweisen, der komplementär zu dem Eingriffsbereich (23) des Riegels ist, und dass die Eingriffsachsen der Pfannen und die des Riegels fluchten und der Riegel (3) vor dem Positionieren in eine Pfanne vollständig eingedreht ist und nach dem Positionieren durch eine Verdrehung um seine Eingriffsachse 13 übergreifend beide Pfannen klammert.
3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, mit einem weiteren Riegel (3') dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Riegel (3') identisch profilierte Eingriffsbereiche wie Riegel (3) hat und vor der Positionierung in die freie Pfanne (2) eingreift und nach der Verdrehung zusammen mit ersten Riegel (3) beide Pfannen (2, 4) klammert.
4. Verbindungsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (1 oder 5) und/oder die Pfanne (2 oder 4) und/oder der Riegel (3) mehrteilig ausgeführt ist.
5. Verbindungsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Eingriffsachsen (12 und 14) der Pfannen (2, 4) um ihre
Zenit- Achsen um 90° gegeneinander verdreht sind.
6. Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verbindungsanordnung nach einem der vorigen Ansprüche aufweist und dass der Riegel (3) über eine Verstell- vorrichtung (40) zum Kuppeln der Pfannen um seine Eingriffsachse (13) verdreht werden kann.
7. Gelenkwelle mit zwei winkelausgleichenden Gelenken dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines ihrer Gelenke durch eine Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gebildet wird.
8. Gelenkwelle nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass sie um ihre Mittenachse hohl ist.
9. Gelenkwelle nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass ihr Zwischenstück keine unmittelbare, im Betrieb schwenkende Verbindung mit der an- bzw. abtreibenden Welle hat.
10. Verbindungsanordnung zur Verbindung eines ersten Bauteils (1) mit einem zweiten Bauteil (3) mittels einer verbindenden Pfanne (2), wobei Bauteile (1, 3) und die Pfanne (2) nicht über 180° gehende rotationssymmetrische Eingriffsbereiche um Eingriffsachsen (11, 13 bzw. 12.1, 12.2) aufweisen, die zwischen den Bauteilen und der zugewandten Pfannenseite komplementär sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (2) innen in das zweite Bauteil (3) und außen in das erste Bauteil (1) eingreift, und die komplementären Eingriffsbereiche die Bauteile (1, 3) auf der Pfanne (2) um die jeweiligen fluchtenden Eingriffsachsen schwenkbar und insgesamt in Richtung einer Zenit- Achse (10) zugfest und um sie drehfest halten.
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