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Univers algelenkkupplung Die Erfindung bezieht sieh auf Universalgelenkkupplungen
nach -Patent 711 493, derer? treibender und getriebener Kupplungsteil durch ein
1VItnehmerglied gekuppelt sind, welches zwischen den Kupplungsteilen verschwenkbar
ist. Hierbei ist das genannte Mitnehmerglied als Balzen mit Zahnsegmenten und Kopfteilen
ausgeführt" welch letztere auf der Form der Kopfteile angepaßten Laufflachen der
Kupplungsteile rollen. Demgegenüber sind die Zahnsegmente»starr miteinander verbunden;
und stehen mit entsprechenden Zahnsegmenten der Kupplungsteile im Eingriff.
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Bei Universalkupplungen genannter Art, und zwar solchen, die für Kraftübertragung
in beiden Drehrichtungen eingerichtet sind, erfolgt bei der Umdrehung in. der einen
Richtung die Schwenkung des Mitnehmergl-iedes unter freiem Rollen der zugehörigen
Rollenkörper auf den für diese. Drehrichtung , bestimmten Laufflächen der Kupplungsteile,
während
bei der Umdrehung in der entgegengesetzten Richtung ein Gleite, zwischen den Rollenkörpern.
und den nun wirksamen Laufflächen .zustande. kommt, und zwar aus dem Grunde; weil
den Rollenkörpern zufolge dem Zahneingriff mit den Kupplungsteilen eine Drehbewegung
in derselben Richtung der Schwenkbewegung des Mitnehmergliedes erteilt wird. Die
Kupplung wirkt mit anderen Worten nur in der einen Richtung einwandfrei.
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Die Erfindung bezweckt, Kupplungen der obenerwähnten Art in genannter
Hinsicht zu verbessern, und zwar durch Sicherstellung eines freien Rollens der Rollenkörper
auf den Laufflächen bei Kraftübertragung in beiden Drehrichtungen. Die Erfindung
besteht im wesentlichen darin, daß die Kupplungsteile mit zwei weiteren gegenüber
den erwähnten Laufflächen hauptsächlich um 9o° verstellten Paaren von Laufflächen
und mit zwischen diesen angebrachten Rollenkörpern versehen werden, wobei sämtliche
Laufflächen in der Rollenrichtung der Rollenkörper konvex ausgeführt sind, und zwar
derart, daß bei allen vorkommenden Ablenkungswinkeln zwischen den Achsen der Kupplungsteile
zwischen, den Rollenkörpern und den Laufflächen Berührung aufrechterhalten wird,
trotz des Unterschiedes der Winkelgeschwindigkeiten des treibenden und des getriebenen
Kupplungsteiles.
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In dem Fall, wo die Rollenkörper kegelig sind, mit der Kegelspitze
im Lenkmittelpunkt gelegen, werden. die Laufbahnen auch als Teile kegeliger Flächen
mit der Kegelspitze ebenfalls im Lenkmittelpunkt gelegen und mit einem Generatrixwinkel
ausgeführt, der kleiner als: ga°' - y und größer als 45? -,Y ist, wo y der
Generatrixwinkel des Rollenkörpers ist. - -In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform
der Universalgelenkkuppdung veranschaulicht. Abb. i ist eine Seitenansicht der Kupplung,
mit den. Kupplungsteilen gleichachsig gelegen, und Abb. 2 ist ein Axialschnitt derselben
längs der Ebene des Zeichnungsblattes; Abb.3 ist eine Seitenansicht der Kupplung
mit den Achsen in abgelenkter Lage, und Abb. 4 ist ein Axialschnltt der Kupplungsteile
in derselben Lage längs der Ebene des Zeichnungsblattes wie die Abb. 2; Abb. 5,
6 und: 7 sind schematische Darstellungen und zeigen die Lagen der Rollenkörper bei
abgelenkter Stellung der Kupplungsteile.
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Bei der gezeigten Ausführungsform bezeichnet i den treibenden Kupplungsteil
und 2 den getriebenen Kupplungsteil. Jeder von diesenTeilenistmit zwei diametral
gegenüberstehenden Armen, oder Klauen 3, 4 bzw. 31, 41 versehen, welche an beiden
Seiten mit Laufflächen 5; 6 und 7, 8 bzw. 51, 81 und 61, 71 versehen sind:: Zwischen,
den gegenüberstehenden Laufflächen, 5-51, 6-61, 7-71 und 8-81 sind kegelige Rollenkörperg,
io, il bzw. 12 mit der Kegelspitze in dem Lenkmittelpunkt o der Kupplung gelegen.
angebracht. Paarweise gegenüberstehende Rollenkörper io-i2 bzw. 9:-i i sind durch
einen Bolzen 13 bzw. einen diesen umgebenden Ring 14 miteinander zu zwei
einander kreuzenden Mitnehmern fest verbunden, von. denen der eine g, 11, 14 den
Drück beim Lauf in der einen Richtung (vorwärts:) und der zweite io, 12, 13 den
Druck beim Lauf in der entgegengesetzten Richtung (rückwärts) aufnimmt. Der Ring
14 gestattet eine genügende Bewegungsfreiheit des Mitnehmers 1o, i2, 13 während
des Laufens mit abgelenkten. Kupplungsachsen, ohne Gefahr der Berührung des, Bolzens
mit dem anderen Mitnehmer g, 11, 14, wobei die Größe der Rollbewegung und damit
der des Ringdurchmessers und der Ringbreite durch den größten vorkommenden Lenkwinkel
der Kupplungsachsen bestimmt wird.
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Um ein genaues Rollen der Rollenkörper auf den Laufflächen zu sichern
und die, Kupplungs:teile axial zusammenzuhalten, sind die vier Rollenkörper g-12
je mit zwei Zähnen 15-z51, 16-i61, 17-i71 bzw. 18-i81 versehen., die in entsprechende
Zahnlücken zg, 1g1 und 2o, 2o1 der Arme der Kupplungsteile eingreifen.
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Die axiale Zusammenhaltung wird hierbei dadurch bewirkt, daß bei an
den Kupplungsteilen ausgeübtem axialem Zug oder Druck die Zahnorgane paarweise einander
entgegenwirkenden,Kraftmomenten ausgesetzt werden.
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Die Laufflächen 5, 6, 7, 8 bzw. 51, 61, 71, 81 der Kupplungsarme sind
um den Lenkmittelpunkt o der Kupplung zirkulär ausgebildet (vgl: die Laufflächen
5 und 71 der Abb. 2 und. 4) und sollen. übrigens, wie dies unten näher beschrieben
worden, soll, in der Laufrichtung der Rollenkörper derart ausgeformt werden, daß
bei Ablenkung der Achsen der Kuppfungsteile und dabei verursachtem Rollen der Rollenkörper
des Mitnehmers zwischen diesen und den Laufflächen keine Klernmung entsteht, sondern
eine freie Bewegung vorhanden ist, und daß ferner dem bei einer gewissen Drehrichtung
nicht kraftübertragenden Mitnehmer, der ja auch eine Rollbewegung ausführt, in jeder
Lage ein Raum ohne Spiel oder mit möglichst geringem Spiel zugemes, sen ist, trotz
des. Unterschiedes der Winkelgeschwindigkeiten des treibenden und des getriebenen
Kupplungsteiles.
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Dies wird in den schematischen Abb. 5 bis 7 veranschaulicht, welche
die Lagen derRollenkÖrper zwischen den Laufflächen zeigen, wenn die Achsen der Kupplungsteile
i und 2 um einen: Winkel a abgelenkt sind, wie in Abb. 3
und 4.
Die Zahnlüclcen der Kupplungsteile sind hier nicht gezeigt, was dagegen, mit den
Zahnorganen 15-15i; 16-i61, 17-17i und 18-i81 der Fäll ist, welche durch gestrichelte
Linien angedeutet sind. _ -Bei der Ablenkung -der Kupplungsteile um den angegebenen
Winkel worden die Rollenkörper 9-i i bzw. io-i2 der. Mitnehme, zum Rollen zwischen.-
den zugehörigen Laufflächen gebracht,. bis deren Achsen sich um den- Lenkmittelpunkto
der-Kupplung um einen!Winkel 2 von ihren: Ausgangslagen (denjenigen der Abb. i und
2) vorschwenkt haben,. Wenn der treibende Kupplungsteil i in der in Abb. 6 und 7
angegebenen Pfeilrichtung umläuft, wobei der Mitnehme, 9, 11, 14 kraftübertragend
wirkt, nähern. sich die. Laufflächen 5, 51 bzw. 7, 71 bei der angegebenen Verachwenkung
einander, und: zwar dadurch; dali die Laufflächen in der- Laufrichtung der Rollenkörper
konvex sind. Dies: wird in bezug auf die Laufflächen 5; 51 _ in Abb. 5 veranschaulicht:
-Der zweite Mitnehme, io; i2, 13 ist bei der angegebenen:. Drehrichtung unbelastet
und somit als nicht kraftübertragend zu betrachten. Bei der gegenseitigen Verschwenkung
der Kupplungsteile um den angegebenen Winkel erhält aber auch dieser Mitnehme, eine
Rollenbewegung, wie dies in. Abh. 6 durch den Rollenkörper 12 zwischen den Laufbahnen
8 und 81 ersichtlich ist. Durch die Schwenkung der Mitnehmerachse um den Lenkmittelpunkt
o aus der zentralen: Lage (Abb. i und, 2) hinaus werden: die Laufflächen 8; 81 ,
wie auch die Laufflächen. 6; 61 voneinander entfernt. Durch geeignete der in der
Laufrichtung der Rollenkörper konvexen Laufflächen kann das Winkelmaß; womit die
Laufflächen 5, 51 bzw. 7, 71 sich einander nähern, gleich groß gemacht werden wie
das Entfernen der Laufflächen. 8, 81 bzw. 6; 61, oder, mit anderen Warten, es- ist
durch geeignete formgebungder Laufflächen möglich, die Berührung zwischeu den Rollenkörperhr
und den betreffenden Laufflächen stets. aufrechtzuerhalten., unter Vermeidung einfies
Klemmens der Rollenkörper 9 und i i zwischen den: Laufflächen 5, 51 bzw. 7, 71 und
eines Spiels zwischen den Rollenkörpern io, 12 und -den. betreffenden Lauf-Flächen,
6, 6x bzw. 8"-81, trotz des durch die abweichende Bewegung der Mitnelimer aus -der
B:isektrixebene verursachten Unterschiedes der WinkeJgeschwindigkeiten des. treibenden
und- des getriebenen. Kupplungsteiles..
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In Abb. 7, die einen Querschnitt längs der Linie 7-7 in Abb. 6 zeigt;
ist an der Lauffläche 5 die Kontur des Rollenkörpers 9 in seiner Lage hinter der
Rückseite dieser Lauffläche gestrichelt ersichtlich, während die Rückseite der Lauffläche
51 hinter der entgegengesetzten Kontur des Rollenkörpers 9 strichpunktiert eingezeichnet
ist (vgl. Abb. 5). Die' Lage des gegenüberstehenden Rollenkörpers ii im Verhältnis
zu seinen. Laufflächerl 7, 71 ist in ähnlicher Weise veranschaulicht, mit dem Unterschied
aber, daß das Verhältnis, hier umgekehrt ist, so daß die Kontur des. Rollenkörpers.
i i vor der Rückseite der Lauffläche 7 ersichtlich ist. Die Achse des Rollenkörpers
9, hat sich hierdurch der Lauffläche 5 um einen gewissen Winkel E genähert, und
auch die Lauffläche-;71-hat sich der Lauffläche 7 um denselben Winkel genähert,
so daß der Winkel zu der Achse des zwischenliegenden Rollenkörpers 12 von 9o° zu
9o,-°@ + e geändert worden ist. Die Lauffläche 51 hat sich dann der Lauffläche-5
um den Winkel 2 a -genähert, was dem Winkelmaß entsprechen soll, womit die Laufflächen
8 und 81 bzw. die Laufflächen 6 und 61 beim Rollen, des Roillenkörpers 12- bzw.
des Rodlenkörpers io sich voneinander entfernen. Dies wird, wie aber erwähnt, dadurch
ermöglicht, daß die Laufflächen: in der Laufrichtung der Rollenkörper in entsprechender
Weise konvex ausgebildet werden. -Für Rollenkörper, die kegelig sind mit der Kegelspitze
in dem Lenkmittelpunkt o der Kupplung, bilden die Laufflachen auch' Teile von Kegelflächen
mit der Kegelspitze ebenfalls in dem erwähnten Lenkmittelpunkt ö und. mit einem
Gemeratrixwinkel ß, der kleiner als. 9o° - y und größer als q:5'° - y ' ist,
wo y der Generatrixwinkel des Rollenkörpers. ist. Um, die, Zusammensetzung
bzw. Zerlegung der Kupplung zu ermöglichen, sind die Rollen-körper an_z-ei
diametral gegenüberstehenden Seiten z1, die für das Rollen nicht in Betracht kommen,
eben, gemacht, wie aus. Abb. 2 und 4 hervorgeht.
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Die Zerlegung erfolgt in der Weise; daß die Kupplungsteile aus der
in Abb. i gezeigten-Lage senkrecht zu der Ebene: des Zeichnungsblattes um einen
so großen Winkel abgelenkt werden, daß der bolzenförmige Mitnehme, i o; r2,13 mit
seinen Zähnen 16, 161 und 18, 181 außer Eingriff mit den Zahnlücken der Kupplungsteile
gelangt. Der Mitnehme, wird hierbei frei, von der in Abb. i bzw. 2 gezeigten Lage
um 9o° gedreht zu werden. Zufolge den Abphas@ungen 21 wird es hierbei möglich; den
somit losgemachten Mitnehme, in dem Zwischenraum zwischen den Armen 31; 4 und 3,
41 durch den ringförmigen Teil i4 des zweiten Mitnehmen herauszuziehen. Dann können
die Kupplungsteile von dem letzterwähnten Mitnehme, ohne weiteres abgenommen werden.
Das Zusammensetzen erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, so daß zuerst der ringförmige
Mitnehme, in seine
Lage gebracht wird, wonach der bolzenförmige
Mitnehmer eingeführt und. zum Eingriff mit den Zahnlücken eingedreht wird.
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Ein wesentlicher Vorteil der Kupplung besteht darin, daß der Ungleichförmigkeitsgrad,
d. h. der Unterschied der Winkelgeschwindigkeiten des treibenden und des getriebenen
Kupplungsteiles., verschieden gewählt werden kann, und zwar einfach dadurch, daß
das Verhältnis zwischen dem Halbmesser der Rollen und dem der Laufflächen verschieden
gewählt wird. Wird z. B. dieses Verhältnis gleich 1/s gewählt, so wird der Ungleichförmigkeits.grad
nur etwa 1/s desselben bei einem gewöhnlichen Kardangelenk. Dieses Verhältnis kann
aber innerhalb weiter Grenzen verschieden gewählt werden.