DE1194205B - Universalgelenk zur homokinetischen UEbertragung von Drehbewegungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F06d

Deutsche KL: 47 c - 4

Nummer: 1194 205

Aktenzeichen: G 32563 XII/47 c

Anmeldetag: 23. Juni 1961

Auslegetag: 3. Juni 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Universalgelenk zur homokinetischen Übertragung von Drehbewegungen, bei dem mit der angetriebenen oder der abtreibenden Welle verbundene Mitnehmerelemente aus drei starren, um je 120° zueinander versetzten Zapfen bestehen, die mit ihren Achsen in die Wellenachsen schneidenden Ebenen liegen und auf denen drehbare und in axialer Richtung gleitende kugelförmige Verbindungskörper vorgesehen sind, von denen jeder sich zwischen Flächen erstreckt, die auf einem festen Teil der anderen Welle angebracht sind.

Bei bekannten Universalgelenken wird die homokinetische Übertragung dadurch sichergestellt, daß die Mitnehmerelemente sich in einer Halbierungsebene des Winkels befinden, der durch die angetriebene und durch die abgetriebene Welle gebildet wird.

Diese bekannten Ausführungsformen besitzen wesentliche Nachteile sowohl hinsichtlich der oberen Grenzen der zu übertragenden Drehmomente als auch in bezug auf die zentrische Lage des Gelenkes, insbesondere wenn die antreibende und die getriebene Welle zwischen sich einen größeren Winkel bilden.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und erreicht gleichzeitig eine Verringerung der Anzahl der bewegten Kupplungsteile, wodurch die Abnutzung einer Kupplung kleiner als bei den derartigen bekanntgewordenen Kupplungen wird, dadurch, daß die drei Zapfen entweder mit der antreibenden oder mit der abtreibenden Welle starr verbunden sind und daß, wie an sich bekannt, jede der die kugelförmigen Verbindungskörper einschließenden Flächen die Form einer Ausnehmung mit kreisbogenförmigem Querschnitt besitzt, wobei der Durchmesser dieser Kreisbögen dem Durchmesser der Verbindungskörper entspricht oder ihn leicht überschreitet.

Die Verbindungsstücke können derart zwischen zwei zylindrisch verlaufenden Flächen eingeschlossen sein, daß deren Mantellinien, wie an sich bekannt, geradlinig verlaufen und parallel, schräg oder senkrecht zur Achse ihrer Welle liegen können oder kreisbogenförmig, zentrisch oder exzentrisch an ihrer Achse verlaufen können.

Die Verbindungsstücke sind also zwangsweise derart geführt, daß sie auf ihren Zapfen hin- und hergleiten während der Drehung der Wellen, wenn diese zwischen sich einen bestimmten Winkel einschließen; hierdurch wird ein wesentlicher Vorteil hinsichtlich der Schmierung erreicht auf Grund der Pumpwirkung der auf den Zapfen hin- und hergleitenden kugelförmigen Verbindungsstücke. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Kontakt zwischen den kugelförmigen Verbindungsstücken und den sie einschlie-

Universalgelenk zur homokinetischen
Übertragung von Drehbewegungen

Anmelder:

Glaenzer Spicer,

Poissy, Seine-et-Oise (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

Schwelm, Westfalendamm 10

Als Erfinder benannt:

Michel Orain, Courbevoie, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 4. Juli 1960 (832130)

ßenden Aufnahmeflachen nicht mehr punktförmig ist wie bei ebenen Aufnahmeflächen, sondern einen Kreisbogen bildet, wodurch eine wesentliche Erhöhung des durch das Gelenk übertragenen Drehmomentes möglich ist; diese Erhöhung des Drehmomentes wird außerdem günstig beeinflußt durch die vorher erwähnte Verbesserung der Schmierung.

Die Zapfen des ersten Mitnehmerelementes können parallel, schräg oder senkrecht zur Achse der zugeordneten Welle verlaufen. Sie können strahlenförmig von dieser Welle ausgehen, können auf einer auf der Welle festen Platte befestigt sein oder können in einem glockenförmigen, auf dieser Welle befestigten Teil derart aufgenommen sein, daß sie nach einem gemeinsamen, in der Achse der Welle liegenden Punkt gerichtet sind. Um axiale Verschiebungen der antreibenden und der angetriebenen Welle zu vermeiden und gegebenenfalls eine Zugbeanspruchung des Gelenkes zu ermöglichen, kann im Schnittpunkt der Zapfen ein Element mit kugelförmiger Oberfläche angeordnet sein und zwischen Anschlägen gehalten werden, die an der die paarweisen Aufnahmeflächen tragenden Welle befestigt sind und deren an dem kugelförmigen Element anliegenden Flächen senkrecht zu dieser Welle verlaufen.

Das erfindungsgemäße Gelenk kann verschiedene Ausführungsformen haben; die Zeichnungen zeigen einige dieser Ausführungsformen, und es bedeutet

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung, die das Prinzip der Erfindung zeigt,

509 578/186

F i g. 2 eine erste Ausführungsform im Schnitt gemäß der Linie II-II der F i g. 3,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der LinieIII-III der Fig. 2,

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform im Schnitt, F i g. 5 eine dritte Ausführungsform im Schnitt,

F i g. 6 eine vierte Ausführungsform im Schnitt gemäß der Linie VI-VI der F i g. 7,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII der Fig. 6, ίο

F i g. 8 eine fünfte Ausführungsform im Schnitt,

Fig. 9 eine sechste Ausführungsform im Schnitt gemäß der Linie IX-IX der F i g. 10,

F i g. 10 einen Schnitt gemäß Linie X-X der Fig. 9.

Das Universalgelenk besteht gemäß F i g. 1 aus einem ersten, auf der antreibenden oder angetriebenen Welle befestigten Mitnehmerelement 1, aus einem auf der anderen Welle befestigten zweiten Mitnehmerelement 2 und aus Elementen 3, die die Verbindung zwischen den Mitnehmerelementen 1 und 2 herstellen.

Das Element 1 trägt drei Drehzapfen 4, die zwischen sich Winkel von 120° einschließen und die jeder einen kugelförmigen oder praktisch kugelförmigen Verbindungskörper 3, der eine Mittelbohrung besitzt, die zur Aufnahme des zugehörigen Zapfens 4 dient.

Das Element 2 besitzt drei Paare von Ausnehmungen 5, deren wirksame, einander gegenüberliegende Oberflächen derart bearbeitet sind, daß die Verbindungskörper 3 sich auf den Kreisbögen im Bereich zwischen 60 und 90° drehen können und wie in einem Käfig aufgenommen sind. Die Ausnehmungen haben in der Ebene der F i g. 1 einen Symmetriepunkt, und der entsprechende Zapfen 4 muß mit seiner Achse durch diesen Symmetriepunkt gehen; dies ist die einzige Bedingung für den Zapfen 4. Die Freiheit des durch die drei Zapfen 4 geschaffenen Gebildes gegenüber dem zweiten Mitnehmerelement 2 ist somit gewährleistet durch die Drehung und durch das Gleiten der kugelförmigen Verbindungskörper 3 auf den Zapfen und durch die Drehung dieser Körper um den Symmetriepunkt der entsprechenden und sie einschließenden Ausnehmungen 5. Der Radius dieses Verbindungskörpers 3 muß genau gleich sein demjenigen der aktiven Oberflächen der Ausnehmungen 5, und der diametrale Abstand zwischen dem ein Paar bildenden und Drehweg und den Gleitweg darstellenden Ausnehmungen muß genau dem Durchmesser des Verbindungskörpers 3 entsprechen.

Bei dieser Ausbildung können also die drei je mit einem Verbindungskörper 3 versehenen Zapfen 4 in die Ausnehmungen 5 des Elementes 2 eingesetzt werden und sich frei in ihnen verschieben in Abhängigkeit von der Winkelstellung der beiden durch das Gelenk zu verbindenden Wellen.

Die Ausführungsformen eines derartigen Gelenkes können vielfältig sein; nachfolgend werden einige einfache Beispiele beschrieben. Bei einer ersten Ausführungsform gemäß F i g. 2 und 3 besteht das erste Mitnehmerelement aus einem kugelförmigen Kern 1, an dem drei Zapfen 4 befestigt sind, von denen jeder einen kugelförmigen Verbindungskörper 3 trägt. Die Verbindung des Kerns 1 mit einer der beiden Wellen wird erreicht durch die Zwischenschaltung eines glockenförmigen Körpers 7, der die äußeren Enden der Zapfen 4 aufnimmt. Die andere Welle 8 endet in einem Element 2, das eine äußere Kugel bildet und mit Ausnehmungen 5 versehen ist, deren Mittelpunkte auf einer Kreislinie Sa liegen. Die an dem Element 2 befestigten Anschläge 9 und 10 sind bei diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, daß sie auf dem mittleren kugelförmigen Kern 1 aufliegen und axiale Verschiebungen der beiden Wellen 6 und 8 gegeneinander verhindern.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform besitzt das an der Welle 6 befestigte Element die Form eines glockenförmigen Körpers 17, der die schräg zur Wellenachse verlaufenden Zapfen 4 trägt; das auf der Welle 8 befestigte Element 12 besitzt eine Kugelform. In dem Element 12 sind Paare von Ausnehmungen 5 angeordnet, die vorzugsweise Winkel von 120° miteinander bilden und deren Mittelpunkte auf einem Kreis liegen; in den Ausnehmungen können die in ihnen aufgenommenen Verbindungskörper 3 umlaufen. Bei dieser Ausführungsform bilden die drei Zapfen 4 kein sternförmiges Gebilde; diese Ausführungsform kann jedoch auf alle Figuren Anwendung finden.

Die F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der aus dem Ende der Welle 6 heraus drei Zapfen 4 schräg unter einem Winkel von 45° zur Achse der Welle verlaufen. Das auf der Welle 8 befestigte Element besitzt die Form eines konischen Trichters 22, in dem um 120° zueinander versetzte Ausnehmungen 15 angeordnet sind, deren Mittellinien geradlinig unter 45° zur Wellenachse geneigt sind. Die Verbindungskörper 3 gleiten und drehen in den Ausnehmungen 15.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 und 7 besteht das auf der Welle 6 befestigte Element aus einer Platte 27, auf der die um je 120° versetzten Zapfen 4 parallel zur Achse der Welle 6 angeordnet sind. Das andere Kupplungselement besteht ebenfalls aus einer Platte 32, die auf einer auf der Welle 8 angeordneten Platte 8 a befestigt ist. In der Platte 32 sind drei Ausnehmungen 25 mit kreisbogenförmigem Querschnitt unter Versetzung von 120° zueinander angeordnet. Die auf die Zapfen 4 aufgeschobenen Verbindungskörper 3 können sich drehen und längs der Ausnehmungen in Abhängigkeit von der Neigung der beiden Wellen 6 und 8 zueinander gleiten. Die Platte 8 a ist mit Schlitzen 8 b versehen, durch die die äußeren Enden der Zapfen 4 frei durchtreten.

Die F i g. 8 zeigt eine Kupplung, bei der das Element 1 drei senkrecht zur Achse der Welle 6 gerichtete Zapfen 4 trägt, und mit dieser über einen glockenförmigen Körper 37 verbunden ist. Das Kupplungselement der Welle 8 besteht aus einer zylindrischen Nabe 42, in der unter Versetzung von 120° zylindrische, kreisbogenförmige und parallel zur Achse der Welle 8 gerichtete Ausnehmungen 35 angeordnet sind. An sich beliebige Anschläge 11 und 12 können an dem Element 1 anliegen, um axiale Verschiebungen der Wellen 6 und 8 zueinander zu verhindern; die Anschläge 11 und 12 stützen sich auf der kugelförmigen Oberfläche des Kerns 1 ab.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach den F i g. 9 und 10 weist die Welle 6 an ihrem Ende sternförmig senkrecht zu ihrer Achse liegenden Zapfen 4 auf. Mit der Welle 8 ist eine Wanne 52 verbunden. In der zylindrischen Wand der Wanne sind unter Versetzung von 120° Ausnehmungen 45 angeordnet, die kreisbogenförmigen Querschnitt besitzen und parallel zur Achse der Welle 8 verlaufen.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen schneiden in jedem Moment und unabhängig von der Winkelstellung der beiden Wellen 6 und 8 die drei Achsen der Zapfen 4 des ersten Mitnehmerelementes jeder eine der drei Mittellinien der Paare der Ausnehmungen des zweiten Elementes. Andererseits können die Kontaktlinien der kugelförmigen oder annähernd kugelförmigen Oberflächen der Verbindungskörper 3 sich auf der gesamten Länge des Bereiches der Oberflächen der Ausnehmungen bewegen. Die Verbindungskörper 3 haben eine einzige vorgeschriebene Lage unabhängig von der Geschwindigkeit der Wellen, dem Drehmoment und dem Drehsinn.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5, 6 und 9 und nach F i g. 8 unter Fortlassung der Anschläge 11 und 12 ist außerdem eine Längsverschiebung der einen Welle zur anderen möglich bei umlaufendem oder feststehendem Gelenk.

Wenn man zwei Universalgelenke der beschriebenen Art verbindet, so ergibt sich ein Kupplungselement für einen doppelt großen Winkel zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Wellen.

Claims (8)

Patentansprüche: a5

1. Universalgelenk zur homokinetischen Übertragung von Drehbewegungen, bei dem mit der angetriebenen oder der antreibenden Welle verbundene Mitnehmerelemente aus drei starren, um je 120° zueinander versetzten Zapfen bestehen, die mit ihren Achsen in die Wellenachsen schneidenden Ebenen liegen und auf denen drehbare und in axialer Richtung gleitende kugelförmige Verbindungskörper vorgesehen sind, von denen jeder sich zwischen Flächen erstreckt, die auf einem festen TeE der anderen Welle angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Zapfen (4) entweder mit der antreibenden oder mit der abtreibenden Welle (8, 6) starr verbunden sind und daß, wie an sich bekannt, jede der die kugelförmigen Verbindungskörper (3) einschließenden Flächen die Form einer Ausnehmung (5) mit kreisbogenförmigem Querschnitt besitzt, wobei der Durchmesser dieser Kreisbögen dem Durchmesser der Verbindungskörper entspricht oder ihn leicht überschreitet.

2. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen (5) der die kugelförmigen Verbindungskörper (3) einschließenden Oberflächen in an sich bekannter Weise geradlinig verlaufen und parallel, schräg oder senkrecht zu der diesen Flächen zugeordneten Wellenachse (8, 6) liegen.

3. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Mantelflächen (5) kreisbogenförmig und zentrisch oder exzentrisch zu der zugeordneten Wellenachse (8, 6) verlaufen.

4. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4) des ersten Mitnehmerelementes (1) parallel zu seiner Achse verlaufen.

5. Universalgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4) des ersten Mitnehmerelementes (1) senkrecht oder schräg zu seiner Achse verlaufen.

6. Universalgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4) auf einer an der zugeordneten Welle (6) befestigten Platte (1) befestigt sind.

7. Universalgelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (4) strahlenförmig von der Welle (6) ausgehen oder in einem auf der Welle befestigten, glockenförmigen Körper (7, 17, 37) derart angeordnet sind, daß sie nach einem gemeinsamen, in der Wellenachse liegenden Punkt gerichtet sind.

8. Universalgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schnittpunkt der Zapfen (4) ein Element mit kugelförmiger Oberfläche (1) angeordnet und zwischen Anschlägen (9,10; 11,12) gehalten ist, die an der die Ausnehmungen tragenden Welle (8) befestigt sind, wobei die an dem kugelförmigen Körper anliegenden Flächen der Anschläge senkrecht zu der ihr zugeordneten Wellenachse verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 565 099;
französische Patentschriften Nr. 698966,1078962, 1157482;
USA.-Patentschrift Nr. 2 286182.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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