DE624463C - Universalgelenk - Google Patents

Description

Es gibt bereits Universalgelenke, in welchen zwei kugelförmige Gelenkteile in konzentrischer Anordnung dadurch miteinander gekuppelt werden, daß eine Reihe von Kugeln in bogenförmig verlaufenden Nuten der Flächen der kugelförmigen Gelenkteile laufen. Kugelgelenke dieser Art übertragen Drehungen mit konstanter Geschwindigkeit zwischen den beiden Gliedern des Gelenkes, vorausgesetzt, daß jene Kugeln, welche in diesen Nuten angeordnet sind, in einer Ebene bleiben, die gerade in der Mitte zwischen den Drehungsebenen der zwei Gelenkteile liegt, wenn die Achsen in einem Winkel zueinander stehen. Um nun diese Kugeln in dieser Lage zu erhalten, hat man bereits eine Anordnung getroffen, bei der diese Kugeln in einem kugelförmigen Halteglied oder Käfig unterstützt sind. Dieser Käfig befindet sich

ao zwischen der Hohlkugel und der Vollkugel, d.h. zwischen dem äußeren und inneren Gelenkteil, die ihrerseits mit den betreffenden Wellen fest verbunden sind. In diesem Kugelkäfig sind mehrere in der Umfangsrichtung verlaufende Schlitze angeordnet, in welchen die zur Übertragung des Drehmomentes dienenden Kugeln vorhanden sind. Wenn die Wellen der beiden Gelenkteile eine Winkeleinstellung zueinander einnehmen, so ergibt sich, daß infolge der Nuten für die Kugeln in den Gelenkteilen und infolge der Schlitze für die Führung der Kugieln in dem Käfig die Kugeln so eingestellt werden, daß ihre Ebene sich gerade in der Mitte zwischen den beiden Gelenkteilen befindet. Nehmen jedoch die Wellen der Gelenkteile eine Stellung ein, in welcher der Winkel, den sie miteinander bilden, gestreckt ist, so ist in einem solchen Kugelgelerik nichts vorhanden, das die Einstellung des Käfigs in diese Mittelebene zwingend herbeiführen würde. Dieser Übelstand kann eintreten, wenn die beiden Wellen während der Winkelver stellung zueinander nicht in Drehung sind. Das Ergebnis ist dann, daß eine klemmende Wirkung ausgeübt wird, welche der gewünschten Winkeleinstellung widerstrebt.

Die vorliegende Erfindung verfolgt den Zweck, ein Kugelgelenk jener Art zu schaffen, in welcher die Köpfe der Gelenkteile diese kugelförmige Ausbildung haben und in welcher der Käfig zwangsläufig in seine Mittellage eingestellt wird, wenn eine Winkelverstellung der Wellen mit Bezug aufeinander stattfindet, ungeachtet der Drehung dieser Wellen oder ihres Stillstandes.

In der Zeichnung stellt

Abb. ι einen Schnitt einer Ausführungsform des Gelenkes nach der Erfindung dar.

Abb.2 zeigt die Gelenkteile in verkippter Lage.

Abb. 3 zeigt schaubildlich die den Kugelkäfig zwangsweise verstellenden Ringteile, und

Abb. 4 stellt schematisch die Verschiebung der Teile des Gelenkes bei ihrer Verstellung dar.

An dem äußeren, die Hohlkugel daxstellenden Tieil.4¹ des, Gelenkes ist eine Ringplatte R an dem einen Ende befestigt. Diese Ringplatte R wird durch . einen Flansch Ft?, der teilweise den Umfang des Kupplungsteiles.A¹ umzieht, in konzentrischer Einstellung oder wenigstens in Achsdeckungslage mit diesem Hohlkugelteil A¹ gehalten. Diese Platte/? !hat ferner eine innere Hohlkugelfläche/?¹, deren Mittelpunkt auf der Achse jener Welle B^x liegt, an welcher der Hohlkugelteil A¹ befestigt ist. Der Mittelpunkt dieser Kugelzone/?¹ fällt jedoch nicht mit dem gemeinsamen Mittelpunkt des Kugelkopfes C¹ und des Hohlkugelteiles A¹ zusammen, sondern liegt seitlich davon auf der Achse der Welle B.

W,äihrend demnach die Ringplatte R¹ fest mit der Wieließ¹ verbunden ist, ist auf der anderen WeIIeD¹ des Gelenkes 'ein Ring S verschiebbar, jedoch so angeordnet, daß er sich mit dieser Welle D¹ drehen muß, zu welchem Zweck die Welle und der Ring mit entsprechenden Nuten und Federn versehen sind. Die Außenfläche S¹ dieses Ringes S ist kugelförmig, und zwar liegt der Mittelpunkt dieser Kugelfläche in der Achse der

Die ICntfemung des Mittelpunktes der Kugelfläche S¹ von dem Mittelpunkt des Gelenkes ist gleich der Entfernung des Mittelpunktes der Kugelfläche Z?¹ von dem Mittelpunkt des Gelenkes, jedoch befinden sich die Mittelpunkte dieser beiden Kugelflächen R¹ ,35 und S¹ auf verschiedenen Seiten des Mittelpunktes des Kugelgelenkes.

Zwischen die kugelförmige Innenfläche Z?¹ und die kugelförmige Außenfläche S¹ ist ein Ringteil Γ eingeschaltet, dessen Außenfläche dieselbe Krümmung hat wie die Kugelfläche 'S⁵-. Dieser Ring T paßt sich mit seinen Kugelflächen T¹ und T² demnach den beiden Ringteilen/? und S an. Der eingeschaltete Ring T hat ferner 'eine flache Endwand Γ³, die sich mit ihrem Rand gegen den Kugelkäfig f¹ anlegt. Der Zwischenring T ist so ausgebildet, daß er sich mit der Welle D¹ und demnach auch mit dem inneren Ring S dreht. Wie aus Abb. 3 hervor- -50 geht, hat die flache Abschlußwand Γ³ des Zwischenringes T eine Anzahl von Ansätzen Γ⁴, welche in Nuten S² eines Flansches S³ an dem Ring S eintreten. . Die Anordnung ist derartig, daß bei einer Winkelverstellung der Welle B¹ mit Bezug auf die WeIIeD¹ auch eine entsprechende Winkelverstellung· zwischen den Teilen R und 5 stattfindet, was zu einer Winkelverstellung des Zwischenringes T führt, Da die Kugelflachien Z?¹ und S¹. nicht den gleichen Mittelpunkt haben, so wird auch die Winkelverstellüng des Zwischenringes T nicht der Gesamtwinbelverstellung der Kugelteile R, S entsprechen; sie entspricht nur der Half te dieser Verstellung. Die Teile R und S müssen sich bei der Winkelverstellung der Welle B¹ID¹ mit Bezug auf den Mittelpunkt des ganzen Kugelgelenkes verschieben; der Zwischenring T dagegen führt eine Bewegung um zwei Mittelpunkte aus, welche in der Achse der Wieließ¹ und D¹ bzw. der Verlängerung dieser Achsen liegen, und zwar auf entgegengesetzten Seiten _ vom Mittelpunkt des Kugelgelenkes, und die Entfernung dieser Vierdrehungspunkte des Zwischenstückes T von dem Mittelpunkt des Kugelgelenkes ist nach beiden Seiten hin die gleiche. Das Ergebnis dieser Einstellung ist, daß das Zwischenstück T um den Mittelpunkt des ganzen Kugelgelenkes eine Verdrehung ausführt, die halb so groß ist wie die Verdrehung der Teile/? und S um den Mittelpunkt des Gelenkes.

Bei dieser Anordnung soll ein Austritt des Schmiermittels aus dem Innern des Gelenkes vermieden werden. Gewöhnlich wird zu diesem Zweck ein kugelförmiger Abschlußflansch an dem äußeren Gelenkteil A¹ angeordnet, und dieser Abschlußflansch wird in Eingriff mit einem entsprechenden Abschlußflansch an der WeIIeD' gedrückt. In der vorliegenden Ausführung ist die Anbringung von solchen Abschlußflanschen nicht notwendig, denn der Abschluß an der einen Seite des Kugelgelenkes wird durch die Zusammenstellung der Teile R, T, S herbeigeführt. Es ist nur notwendig, in dieser Zusammenstellung ein federndes Druckglied anzuordnen, durch, welches diese Teile R, S, T in Eingriff miteinander gehalten werden. Nach Abb. 1 und 2 ist zu diesem Zweck eine Feder U in einer Ausdrehung Sⁱ des Ringes S angeordnet, welche die WeIIeD¹ umgibt. Sie legt sich mit dem einen Ende gegen eine Abschlußscheibe V am Boden der Vertiefung des Ringes S, und mit ihrem oberen Ende legt sie sidh gegen die Kugel C¹. Dadurch werden die Kugelflächen R¹ und T¹ in ständige Berührung miteinander gehalten, und ebenso werden durch diese Feder auch die Kugelflächien S¹ und T² in Berührung gesichert, so daß an diesen Reibungsflächen ein Austritt des Schmiermittels nicht stattfinden kann. Eine Abdichtungsscheihe V führt den Abschluß zwischen dem Teil 5 und der WeIIeD¹ herbei.

Bei einer Winkelverstellung der beiden Wellen B¹, D¹ mit Bezug aufeinander muß dem Zwischenring T eine Bewegung in radialer Richtung erteilt, werden. Die Fläche T¹ dieses Zwischenringes muß also, in der Radialrichtung gemessen, eine Größe besitzen, durch

welche diese Fläche auch bei dieser Verschiebung ihre Berührung mit dem Käfig beibehält. Um gerade eine derartige Radialverschiebung ohne Aufgabe des Kontaktes mit dem Ende des Kugelkäfigs möglich zu machen, ist das Zwischenstück T an der Fläche T³ mit den Ansätzen Γ⁴ versehen. Diese Ansätze liegen· in Eindeckung mit den Kugellaufnuten in dem äußeren Gelenkteil

to und im inneren Gelenkteil. Durch diese Nuten wird ein Spielraum für die Ansätze 7"⁴ während der Winkelverstellung des ganzen Gelenkes geschaffen.

Die geometrische Ableitung der Verstellungder verschiedenen Mittelpunkte der Kugelflächen ergibt sich aus der Abb. 4. Auf der die Wellen B, D verbindenden, die Achse dieser Wellen darstellenden Linie B-D- befinden sich drei Mittelpunkte X₁ Y₁ Z. In dieser Abbildung bedeutet Y den gemeinsamen Mittelpunkt der Kugellaufnuten und Y den gemeinsamen Mittelpunkt des äußeren und des inneren Gelenkkopfes. Auch stellt Y den Mittelpunkt des Käfigs dar, in welchem diese Kugeln während ihrer Abrollung in den Nuten gehalten werden. Der Punkt Z ist der Mittelpunkt für die ineinandergreifenden Kugelflächen R und T, von welchen die erstere fest mit dem ,äußeren Kugelgelenkteil verbunden ist. Der dritte Mittelpunkt X ist der Mittelpunkt der ineinander eingreifenden Kugelflächen der Teile S und T₁ von welchen der Zwischenring T mit dem Käfig E¹ in ständigem Eingriff steht, während der Teil 5 in Eingriff mit dem inneren Kugelkopf C gehalten wird. Die beiden Mittelpunkte X und Z befinden sich auf entgegengesetzten Seiten des Mittelpunktes Y und in gleichem Abstand davon. Wenn die Welle D in Winkeleinstellung zur Welle B gebracht wird, wie bei D·¹ (Abb. 4) angedeutet, so wird dadurch der Mittelpunkt X in die Lage nach X¹ gebracht. Hierbei ist der Winkelt, Y, X¹ zweimal so groß wie der Winkel X, Z, X¹. Diese Beziehung wird stets aufrechterhalten, ganz gleichgültig, in welche Winkellage die beiden Wellen B und D gebracht werden. Der Käfig·, der dann die Lage X¹, Z einnimmt, bewegt sich somit stets nur um ¹J₂ der Winkeleinstellung der Wellen D und B.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Universalgelenk mit einem inneren Kugelkopf und einem äußeren Hohlkugelkopf, die mit bogenförmig verlaufenden Kugellaufnuten versehen sind, wobei die Kugeln durch einen Käfig gehalten werden, dessen Innenfläche mit dem Kugelkopf und dessen Außenfläche mit der Innenfläche des Hohlkugelkopfes in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß. zwecks zwangsweiser Einstellung des Kugelkäfigs auf jeweils die Hälfte der Winkelverstellung zwischen den Drehachsen der durch das Gelenk miteinander verbundenen Wellen drei miteinander in Eingriff stehende Ringteile (R₁ S, T) vorgesehen sind, welche um zwei Punkte drehbar sind, die in einem gleichförmigen Abstand von dem gemeinsamen Drehpunkt der Kugelköpfe und an entgegengesetzten Seiten desselben liegen, wobei der äußere Ringteil (R) mit dem Hohlkugelkopf (A¹) und der innere Ringteil (5) mit dem Kugelkopf (C¹J und der mittlere Ringteil (T) mit dem Kugelkäfig (E¹) verbunden ist.
2. 2. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Außenseite des Hohlkugelkopfes (A¹) befestigte Ringteil (R) mit einer Kugelhohlfläche (R¹) versehen ist, welche mit einer konvexen Kugelfläche (T¹) des mittleren Ringteiles (T) in Eingriff steht, wobei der mittlere Ringteil (T) mit einer an ihm angeordneten Hohlkugelfläche (T²) in Eingriff mit einer Kugelfläche (S¹) des inneren Ringteiles (5) steht, welcher unverdrehbar mit dem inneren Kugelkopf (C¹), jedoch in der Achsrichtung mit Bezug auf denselben verschiebbar angeordnet ist.
3. 3. Universalgelenk nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen die Ringteile (S, R) eingeschaltete mittlere Ringteil (T) durch Ansätze (Γ⁴) mit dem Kugtelkäfig (E) in gleitendem Eingriff steht, um bei seiner Verstellung entsprechend der Verstellung der beiden auf ihn eingreifenden Ringteile (R, S) eine Verstellung des Käfigs (E) vorzunehmen.
4. 4. Universalgelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (7¹*) an dem mittleren Ringteil (7~) radial verlaufen und sich in Eindeckung mit den an den beiden Kugelfcopfteilein (Ά¹, C¹) befindlichen Kugelnuten einstellen.
5. 5. Universalgelenk nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (Γ⁴) des gegen den Käfig (E) andrückenden und von den inneren und ,äußeren Ringteilen (R, S) beeinflußten mittleren Ringteiles (T) sich durch Kerben (S²) in einem Flansch (S³) des inneren Ringteiles (S) hindurch erstrecken, um eine Verschiebung dieses Ringteiles (S) in der Achsrichtung seiner Welle zur Aufrechterhaltung des Druckes zuzulassen.
6. 6. Universalgelenk nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet,, daß die die Einstellung des Kugelkäfigs (E) beeinflussenden und bei Winkelverstellung der Welle in Wirkung tretenden Ringteile (R, S, T) von außen abnehmbar an dem Gelenk angeordnet sind.
7. 7. Universalgelenk nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Seite des Gelenkmittelpunktes ■ angeordneten und gegenseitig in Eingriff miteinander sowie in Eingriff auf die Kugelköpfe des Gelenkes stehenden Ringteile (R, S, T) in ihrer Gesamtheit bei jeder Einstellung der Wellen des Kugelgelenkes einen Abschluß für das Innere des Gelenkes auf der einen Seite ergeben, um die Anordnung eines zusätzlichen Abschlußgliedes gegen Entweichen des Schmiermittels entbehrlich zu machen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen