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Universalgelenk Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Universalgelenke,
insbesondere solche, bei denen ein Zwischen-Kugelglied verwendet wird, das zwei
in im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen angebrachte Umfangsnuten-aufweist;
in diese Nuten greifen die Arme eines Paares von Gabelgliedern ein, die auf den
gelenkig miteinander zu verbindenden Wellen oder Spindeln befestigt sind.
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Die Erfindung bezweckt in erster Linie, eine außergewöhnlich starke
und zuverlässige Bauart eines Universalgelenkes zu schaffen, die auf Grund ihrer
Größe in der Lage ist, eine verhältnismäßig große Torsionskraft zu übertragen. In
den Füßen der Arme der Gabelglieder und in deren Nähe soll eine möglichst große
Festigkeit vorhanden sein; diese Festigkeit ist jedoch bei den bekannten Bauarten
an den Stellen zu stark begrenzt, an denen die Teile verformt werden, damit das
zweite Gabelglied in das Kugelglied eingreifen kann, während die Achsen der beiden
Gabelglieder rechtwinklig zueinander verlaufen.
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Die Erfindung bezweckt ferner, eine verbesserte Bauart eines Universalgelenkes
zu schaffen, die die in der britischen Patentschrift 418 541 beschriebenen Hauptmerkmale
aufweist, die es jedoch nicht notwendig macht, jedes der Gabelglieder in zwei Teilen
herzustellen, um den Zusammenbau der Universalverbindung zu ermöglichen. Bei einer
Universalverbindung, bei der ein in zwei im wesentlichen
rechtwinklig
zueinander verlaufenden Ebenen mit Umfangsnuten versehenes Kugelglied als Drehmomentübertragungsverbindung
zwischen einem Paar Gabelgliedern dient, deren Arme in die in dem Kugelglied angebrachten
Nuten um mehr als i8o° eingreifen, sind die in dem Kugelglied angebrachten Nuten
örtlich vertieft, damit die Spitzen der Gabelarme eingeführt werden und diese mit
den in dem Kugelglied angebrachten Nuten zusammenwirken können. Die vorliegende
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der vertiefte Teil einer der Nuten in
bezug auf die Ebene der anderen Nut schräg verläuft, so daß das zweite Gabelglied
in die Arbeitsstellung mit dem Kugelglied übergeführt werden kann, während die Achsen
der Gabelglieder unter einem eingeschlossenen Winkel, der beträchtlich größer als
ein rechter Winkel ist, geneigt zueinander verlaufen.
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Der Erfindung liegt ferner ein Universalgelenk zugrunde, das ein Kugelglied
aufweist, das in zwei im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen
mit Umfangsnuten versehen ist und als Drehmomentübertragungsverbindung zwischen
einem Paar Gabelglieder dient, wobei jedes der Gabelglieder mit einem stielförmigen
Teil versehen ist, der aus einem Stück mit einem Paar Armen besteht, die angeordnet
sind, um das Kugelglied um mehr als i8o° umfassen zu können, wobei ferner die in
dem Kugelglied angebrachten Nuten örtlich vertieft sind, damit die Spitzen der Arme
während des Zusammenbaues entlang der Nuten bewegt werden können. .Diese Verbindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Flächen, die in einer Nut an zwei diametral
einander gegenüberliegenden Stellen angebracht sind, um die für den Zusammenbau
erforderliche Vertiefung zu schaffen, mit Bezug auf die Ebene der anderen Nut schräg
verlaufen, so daß das zweite Gabelglied in Arbeitsstellung mit dem Kugelglied übergeführt
werden kann, während die Achsen der Gabelglieder unter einem eingeschlossenen Winkel,
der beträchtlich größer als ein rechter Winkel ist, geneigt zueinander verlaufen.
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Vorzugsweise werden Mittel vorgesehen, die die zulässige Winkelabweichung
der Verbindung im Gebrauch begrenzen, um zu verhüten, daß die Spitzen der Arme mit
den vertieften Stellen der Nuten in Berührung kommen, da unter solchen Umständen
die Teile des Gelenkes durch Unachtsamkeit getrennt werden können. Die die Abweichung
begrenzenden Mittel bestehen zweckmäßig aus einem Paar Hülsen, die die Gabelglieder
umgeben und so angeordnet sind, daß ihre Kanten aufeinandertreffen, wenn die Grenze
der Abweichung erreicht ist. Falls es erwünscht ist, kann das Kugelglied so geformt
weiden; daß eine schräge Vertiefung einer der Nuten an der Stelle, an der diese
sich mit der anderen Nut kreuzt, auch diese andere Nut genügend vertieft, damit
die Spitzen des ersten Gabelgliedes eingeführt werden und in das Kugelglied eingreifen
können. Die Arme der Gabelglieder werden in Seitenansicht vorzugsweise dreieckig
ausgebildet, hauptsächlich in der Weise, wie es in der britischen Patentschrift
418 541 beschrieben ist, um die Festigkeit der Arme gegen Verdrehung zu erhöhen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in Form eines Beispiels erläutert,
in der Fig. i die Seitenansicht eines Universalgelenkes nach der Erfindung, Fig.
2 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i, Fig.
3 eine perspektivische Ansicht des Kugelgliedes, die Fig. 4, 5 und 6 verschiedene
Ansichten darstellen, die den Vorgang des Zusammenbaues des Gelenkes zeigen.
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Die Fig.4 stellt die Seitenansicht eines Gabelgliedes und das Kugelglied
dar, das im Schnitt gezeigt ist; die Fig. 5 veranschaulicht einen der Fig. 4 entsprechenden
Grundriß, der jedoch das Gabelglied im Schnitt zeigt, während Fig.6 einen der Fig.
5 entsprechenden Grundriß darstellt, aus dem der Befestigungsvorgang des zweiten
Gabelgliedes zu ersehen ist.
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Die Fig. 7 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer anderen
Bauart des Kugelgliedes, die Fig. 8 die Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, einer
anderen Bauart eines Gabelgliedes.
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Das Universalgelenk weist ein Paar Gabelglieder io und i i auf, die
durch ein Kugelglied 12 betriebsfähig miteinander verbunden und mit äußeren Hülsen
13 bzw. 14 versehen sind, die, abgesehen davon, daß sie das Aussehen verbessern,
die Winkelabweichung der Verbindung sicher begrenzen. Die Grenzstellung der Hülse
14 ist bei 14, in gestrichelten Linien dargestellt, und es ist zu ersehen, daß die
Kante der Hülse auf der entsprechenden Kante der Hülse 13 ruht.
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Wie die Fig. 3 zeigt, ist das Kugelglied 3 mit einem Paar Umfangsnuten
15 und 16 versehen, die in Ebenen angeordnet sind, die im wesentlichen rechtwinklig
zueinander verlaufen. In die in dem Kugelglied angebrachte Nut 15 greift eine Leiste
17 verschiebbar ein, die sich um die Innenfläche eines Paares von Armen 18 und i9
erstreckt, die mit dem Gabelglied io aus einem Stück bestehen und in ihrer Form
im wesentlichen dreieckig sind, wie aus den Fig. 4 und 5 deutlich zu ersehen ist.
Hierdurch ist eine außergewöhnliche Festigkeit der Arme 18 und i9 in Verbindung
mit einem leichten Gewicht gewährleistet, so daß die Verbindung in der Lage ist,
eine verhältnismäßig große Drehbeanspruchung zu übertragen. Die Spitzenteile 20
der Leiste 17 sind so angeordnet, daß diese mit der Mitte des Kugelgliedes 12 einen
Winkel von wesentlich mehr als i8o° bildet; auf diese Weise ist eine sichere Gewähr
dafür gegeben, daß die Teile des Gelenkes nicht gelöst werden, wenn eine Längsspannung
auf die Verbindung ausgeübt wird. Die Leiste 17 ist nur zu dem Zweck bei 21 unterbrochen,
um den Zusammenbau zu erleichtern, wie weiter unten erklärt werden wird. In ähnlicher
Weise besteht das Gabelglied i i (siehe Fig. 2) aus einem Stück mit Armen 22 und
23 von dreieckiger Form, die innen mit einer bogenförmigen Leiste 24
versehen
sind, die in die Nut 16 des Kugelgliedes 12 verschiebbar eingreift. Die Leiste 24
ist, wie aus der Fig. 6 deutlich zu ersehen ist, unterbrochen, jedoch lediglich
zur Vereinfachung der Herstellung, da durch diese Maßnahme die Gabelglieder io und
i i ausgewechselt werden können. Die Gabelglieder io und ii sind bei 26 und 27 mit
Bohrungen versehen, damit sie auf die Wellen oder Spindeln 28 bzw. 29 aufgebracht
werden können, die durch diametrale Nieten 30 und 31 befestigt werden, die
ihrerseits in der Lage sind, auch die Hülsen 13 und 14 in ihrer Lage zu halten.
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Angesichts der Tatsache, daß die Leisten 17 und 24 die in dem Kugelglied
12 angebrachten Nuten um mehr als i8o° umfassen, muß eine Vorkehrung dafür getroffen
werden, daß die Verbindung hergestellt werden kann. Zu diesem Zweck sind die Nuten
15 und 16 des Kugelgliedes 12 an Stellen, die außerhalb des Bereiches der Bewegung
der auf dem Gabelglied io angebrachten Spitzen 20 und der entsprechenden, bei 32
angezeigten Teile des Gabelgliedes i i liegen, örtlich vertieft. Diese Wirkung wird
dadurch erzielt, daß ein Paar Flächen 33 und 34 an diametral einander gegenüberliegenden
Stellen des Grundes der Nut 15 gebildet werden, die an den Stellen angebracht sind,
an denen die Nut 16 sich mit der Nut 15 kreuzt. Die Flächen 33 und 34 verlaufen
natürlich parallel zueinander und jede liegt in einer Ebene, die sowohl zu der Ebene
der Nut 16 als auch zu der der Nut 15 rechtwinklig verläuft. Die Nut 16 ist ebenfalls
durch ein Paar Flächen 35 und 36 vertieft, die ebenfalls an diametral einander gegenüberliegenden
Stellen angebracht sind und parallel zueinander verlaufen. Die Flächen 35 und 36
liegen darüber hinaus an der Überschneidung der Nuten 15 und 16; sie sind jedoch
unter einem kleineren als einem rechten Winkel gegen die Ebene der Nut 15 geneigt.
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Mit Hilfe der in dieser Weise vertieften Nuten 15 und 16 kann die
Verbindung durch die folgenden, in den Fig.4, 5, 6 dargestellten Schnitte in einfacher
Weise hergestellt werden. Das Kugelglied i2 wird, wobei zu berücksichtigen ist,
daß die Fig.4 und 5 die gleichen Teile im Aufriß bzw. Grundriß zeigen, in die dargestellte
Lage gebracht, so daß es nach links zwischen die Spitzenteile 20 der Arme 18 und
i9 geschoben werden kann, natürlich aus dem Grunde, weil die Flächen 33 und 34 angebracht
sind. Das Kugelglied 12 wird alsdann ausgehend von der in Fig. 4 dargestellten Lage
im Sinne des Uhrzeigers um einen rechten Winkel gedreht, wodurch es in die in Fig
6 veranschaulichte Lage gebracht wird. Es ist zu beachten, daß die Flächen 33 und
34 sich jetzt einwandfrei außerhalb des Bereiches der Spitzen 2o befinden, so daß
das Kugelglied 12 durch die Arme 18 und i9 sicher gehalten wird. Darauf wird das
Gabelglied ii in die in Fig.6 dargestellte schräge Lage gebracht, die wohlgemerkt
über der Neigung liegt, die die Hülsen 13 und 14 zulassen, wenn die Verbindung vollständig
zusammengebaut ist. Die geneigten Flächen 35 und 36 gestatten es, das Gabelglied
I1 in seine Lage zuschieben, so daß die Leiste 24 in die Nut 16 voll eingreift.
Es ist zu erkennen, daß die linke Spitze 32 der Leiste 24 durch Schwenken des Gabelgliedes
i i mehr oder weniger in eine Flucht mit dem Gabelglied io in die in der Leiste
17 angebrachte Lücke einzuführen ist, wobei die Spitzenteile 32 aus der Berührung
mit den Flächen 35 und 36 herausgebracht werden; die anschließende Anbringung der
Hülsen 13 und 14 hindert die Spitzenteile 32 natürlich daran, abermals mit den Flächen
35 und 36 in Berührung zu kommen.
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Ein anderes Verfahren .zur Herstellung des Kugelgliedes 12 ist in
Fig. 7 dargestellt, bei der die Nut 16 örtlich durch verhältnismäßig große Flächen
vertieft ist, von denen eine bei 35" dargestellt ist. Diese Flächen werden mit der
geeigneten Neigung hergestellt, die im wesentlichen der der Flächen 35 und 36 des
vorhergehenden Beispiels entspricht; sie erstrecken sich jedoch vollständig über
die Breite der Nut 15 und vertiefen diese somit wirksam an zwei Stellen, an denen
sie sich mit der Nut 16 kreuzt. Auf diese Weise können beide Nuten 15 und 16 durch
die Bildung von nur zwei Flächen vertieft werden; die Bauart wird hierdurch vereinfacht.
Es ist denkbar, daß die Erfindung in der Weise ausgeführt werden kann, daß jede
Nut nur an einer Seite vertieft wird, wobei die Teile in geeigneter Weise bearbeitet
werden, damit soviel Spiel vorhanden ist, wie notwendig ist, um den Zusammenbau
durchführen zu können.
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Bei einer anderen Bauart können die Flächen oder gleichwertigen Stellen
örtlicher Vertiefungen so gelegt werden, daß nach dem Zusammenbau der Gabeln jede
Fläche oder deren Äquivalent durch geeignetes Schwenken einer Gabel zugänglich wird
und sozusagen durch eine entfernbare Einlage ausgefüllt werden kann, die, wenn Sie
in ihre Lage gebracht ist, die Kreisform des Grundes der Nut vervollständigt. In
diesem Fall kann der für den Zusammenbau gewählte Winkel innerhalb des die Arbeitsweise
begrenzenden Winkels liegen.
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Eine andere und viel stärkere Bauart des Gabelgliedes ist in Fig.
8 dargestellt, bei der eine übermäßige winklige Abweichung eines Gabelgliedes gegenüber
dem anderen durch eine Hülse 13a verhindert wird, die auf jedem Gabelglied angebracht
ist. Diese Hülse besteht vorteilhafterweise aus einem aus Federstahl hergestellten
'gespaltenen Band, das mit einem inneren Flansch 37 versehen ist, der in eine in
dem Gabelglied io angebrachte Nut 38 eingreift und auf diese Weise die Hülse
13.
in axialer Richtung festlegt und deren Kante 39 in die Lage versetzt,
auf die entsprechende Kante des anderen Gabelgliedes einzuwirken. Durch diese Mittel
kann die Verbindung für einen gegebenen Außendurchmesser stärker gemacht und, wie
bei 26, mit einer Bohrung versehen werden, die eine größere Welle als bei den vorhergehenden
Beispielen aufnehmen kann.