DE2526031C2

DE2526031C2 - Gleichlaufgelenkkupplung zum Übertragen von Drehbewegungen zwischen zwei in einem Winkel zueinander liegenden Wellen

Info

Publication number: DE2526031C2
Application number: DE2526031A
Authority: DE
Inventors: René Louis 77360 Vaires sur Marne Doffe
Original assignee: Individual
Current assignee: Tourolle Et Fils Sarl Claye-Souilly Fr
Priority date: 1974-06-13
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1983-06-16
Also published as: FR2274827B1; DE2526031A1; US3995449A; GB1475643A; FR2274827A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufgelenkkupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Gleichlaufgelenkkupplung dieser Gattung (US-PS 13 34 388) sind die Kupplungsmuffen über vier Kreuzgelenke und zwei einander überkreuzende Paare von diagonal verlaufenden Hebeln untereinander verbunden. Eine derartige Gleichlaufgelenkkupplung kann gemessen an ihrer Größe nur geringe Drehmomente übertragen, da die Kreuzgelenke eine verhältnismäßig schwache Verbindung darstellen und da bei Abwinkelung eine große axiale Verschiebung der Stangen stattfindet, wodurch eine Veränderung des Beugewinkels im Betrieb erschwert wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nur eine Abwinklung bis zu etwa 90" zwischen den beiden Wellen möglich ist.

Bei einer anderen vorbekannten Gleichlaufgelenkkupplung (FR-PS 2136 458) sind die beiden Kupplungsmuffen Ober einen durch Ansätze beider Kupplungsmuffen gesteckten Gelenkzapfen untereinander verbunden. Wiederum können wegen der großen Verschiebung der Stangenpaare nur verhältnismäßig kleine Drehmomente übertragen werden und der kleinstmögliche Umlenkwinkel ist größer als 90°.

ίο Schließlich ist es bei Gleichlaufgelenkkupplungen mit fest eingestelltem Beugewinkel möglich, einen kleineren Winkel als 90° zwischen den miteinander verbundenen Wellen zu verwirklichen (DE-PS 8 45 435), jedoch ist hierbei keine Anleitung gegeben, wie der Abstand der

is Kupplungshälften zueinander festzulegen ist, um eine möglichst hohe Drehmomentübertragung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufgelenkkupplung der aus der US-PS 13 34 388 bekannten Art zu schaffen, weiche bei hoher Drehmomentübertragung eine Abwinklung der miteinander verbundenen Wellen aus der fluchtenden Lage nach beiden Seiten bis zu einem spitzen Winkel von 45° ermöglicht, wobei es auch möglich sein soll, im Betrieb variable Winkel einzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einer Gleichlaufgelenkkupplung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der

Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Gleichlaufgelenkkupplung ist genügend stabil, um größere Drehmomente zu übertragen. Selbst bei spitzwinkliger Lage der aneinandergekuppelten Wellen brauchen die Stangenpaare keine

i) allzu großen Bewegungen auszuführen, wodurch es möglich ist, die Kupplung mit variablem Winkel zu betreiben.

Die erfindungsgemäße Gleichlaufgelenkkupplung kann überall dort benutzt werden, wo eine treibende

«o Welle und eine getriebene Weile einen Winkel miteinander einschließen müssen, der steh während des Betriebes ändert oder ändern kann. Insbesondere ist diese Gleichlaufgelenkkuppplung für den Frontantrieb von Kraftfahrzeugen, zum Antreiben verschiedener Werkzeugmaschinen, für mechanische Fernsteuerungen und ähnliche Antriebseinrichtungen geeignet

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkkupplung dargestellt und zwar zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer

ersten Ausführungsform der Gleichlaufgelenkkupplung,

F i g. 2 eine Ansicht des Stirnendes einer der Kupplungshälften, wobei der Deckel abgenommen ist, Fig.3 eine Ansicht einer Kupplungsmuffe in

gegenüber F i g. 1 vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kegelringes, der in eine der Kupplungsmuffen eingreift. Fig.5 eine Draufsicht auf das Stirnende einer der beiden in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete ten Kupplungshälften der Gleiclilaufgelenkkupplung gemäßFig. I,

Fig.6 eine Seitenansicht der Gleichlaufgelenkkupp^ lung ähnlich wie in Fig. 1, wobei die beiden Kupplungshälften im kleinstmöglichen Winkel zueinan-

6' der stehen,

Fig.7 eine Seitenansicht der Gleichlaufgelenkkupplung mit in Flucht zueinander liegenden Kupplungshälften,

Fig,8 eine Ansteht der Glejchlsufgelenkkupplung, wobei die beiden Kupplungshälften in einem Winkel von 90° zueinander liegen,

F i g. 9 eine scbematiscbe Darstellung der Gleiehlaufgelenkkupplung, wobei die beiden Wellen miteinander fluchten (180° -Stellung),

Fig. 10 eine schematische Darstellung, wobei die beiden Wellen in einem Winkel von 120° zueinander liegen,

F i g. 11 eine schematische Darstellung, wobei die beiden Wellen in einem Winkel von 90° zueinander liegen,

FLg. 12 eine schematische Darstellung, wobei die beiden Wellen in einem Winkel von 45° zueinander liegen,

Fig. 13 eine Seitenansicht einer abgewandelten, zweiten Ausführungsform der Gleichlaufgelenkkupplung, wobei beide Wellen miteinander fluchten und die Kupplung von einem Schutzbalg abgedeckt ist, und

Fig. 14 eine Teilansicht der Gleichlaufgelenkkupplung aus Fig. 13, wobei die beiden Kupplungshälften in einem Winkel von 90° zueinander Hegen.

Die Gleichlaufgelenkkupplung hat zwei gleiche Teile, nämlich zwei Kupplungshälften 3 bzw. 4 (Fig. 1). Jede Kupplungshälfte 3 und 4 enthält drei Bohrungen S, 6 und 7 (siehe F i g. 2), die alle in gleichem Abstand von der geometrischen Achse der betreffenden Kupplungshälfte liegen und diese in Längsrichtung durchsetzen. Auch sind die Bohrungen 5,6 und 7 gleich weit voneinander entfernt und liegen mit ihren Mittelpunkten auf einem um die Längsachse der Kupplungshälfte verlaufenden Kreisbogen. Die Bohrungen 5, 6 und 7 der beiden Kupplungshälften 3 und 4 können paarweise zusammengefaßt werden.

Jeder der beiden Kupplungshälften 3 und 4 trägt an einem Ende eine Kappe 37 bzw. 38 (Fig. 1). Diese Kappen enthalten jeweils ein Sackloch, in welches eine von zwei Wellen 1 bzw. 2 hineinragt und dort versplintet ist

In jede der Bohrungen 5, 6 und 7 ragt eine als Mitnehmer ausgebildete Stange 8 bis 13 hinein. Auf dem in die betreffende Bohrung hineinragenden Ende jeder Stange 8 bis 13 ist eine Kugelhälfte 14 angeordnet, in der sich die betreffende Stange verschieben und drehen läßt

Die in die Bohrungen 5,6 und 7 der Kupplungshälfte 3 hineinragenden Stangen 8, 9 und 10 sind mit einem gabelartigen Kopf versehen, durchcien eine Gelenkachse IS gesteckt ist, so daß die mit einem plattenartigen Ende versehenen Stangen 11, 12 und 13, die in die Bohrungen 5, 6 und 7 der anderen Kupplungshälfte 4 hineinragen, gelenkig mit jeweils einer der Stangen 8,9 und 10 verbunden sind.

Auf jeder Kupplungshälfte 3 und 4 ist jeweils eine Kupplungsmuffe 16, deren Einzelheiten aus den Fig. 1 und 3 zu erkennen sind, lose angebracht Die Kupplungsmuffe 16 liegt auf einer am Ende der betreffenden Kupplungshälfte 3 bzw. 4 befindlichen Schulter mittels eines dazwischengeschalteten Kugellagers zentriert auf. Jede Kupplungsmuffe 16 wird von einem Kegelring 17, dessen Einzelheiten aus F i g. 1 und 4 zu erkennen sind, und einem zwischengeschalteten zweiten Kugellager in ihrer Position gehalten. Der Kegelring 17 ist an der betreffenden Kupplungshäfte 3 bzw. 4 mit Hilfe von drei Schrauben 18 (Fig.5) befestigt.

Die Kupplungsmuffen 16 sind auf den zwischengeschalteten Kugellagern drehbar. Die richtige Drehbewegung der Kupplungimuffen 16 kann mit Hilfe eines Gewinderinges 19 (F i g, 1 und 4), der auf die KupplungshSlfte 3 bzw, 4 geschraubt ist, eingestellt werden. Der Gewindering 19 ist mit einer Verzahnung 20 (Fig,4) versehen, welche in eine am Kegelring 17 angebrachte gleiche Verzahnung eingreift Dadurch ist es möglich, den Gewindering 19 durch Drehen des Kegelringes 17 an- oder abzuschrauben. Hat man das bestmögliche Spiel erreicht, zieht man den Kegelring 17 zurück und dreht ihn, bis die für die Befestigungsschrauben 18 bestimmten Löcher über drei in der betreffenden Kupplungshälfte befindlichen entsprechenden Gewindelöchern liegen und man den Kegelring 17 an der betreffenden Kupplungshälfte festschrauben kann.
Eine in F i g. 5 angedeutete Schraube 21 kann in ein zentrales Gewinde 22 (Fig.4) des Kegelringes 17 eingeschraubt werden und dient als Stützpunkt für den Kegelring gegenüber der entsprechenden Kupplungshälfte und ermöglicht ein korrektes Festziehen der Schrauben 18, ohne daß die Gefahr besteht, daß der

Kegelring 17 verfornit wird.

Jeder Kegelring 17 ist mit einem sein äußeres Ende verschließenden Boden versehen, äsr drei Löcher 23 enthält, die den Bohrungen 5,6 und 7 der betreffenden Kupplungshälfte entsprechen und diesen gegenüberliegend angeordnet werden können. Der Durchmesser der

Löcher 23 ist größer als der Außendurchmesser der Stangen 8 bis 13, so daß dieselben in den Löchern 23

verschoben werden können.

Die Stangen 8 bis 13 sind mit einer Schulter 24

versehen, die als Anschlag mit der Vorderseite der betreffenden Kupplungshälfte 3 bzw. 4 zusammenwirken kann.

jede der beiden Kupplungsmuffen 16 hat zwei von der betreffenden Kupplungshälfte 3 bzw. 4 wegführende Gabelarme 25 und 26 mit jeweils einem bügeiförmigen Ende. Die beiden bügeiförmigen Enden der Kupplungsmuffe 16 sind symmetrisch zur geometrischen Achse der Kupplungsmuffe angeordnet Beide Kupplungsmuffen sind identisch. Das am Gabelarm 25 befindliche bügeiförmige Ende hat eine außenliegende Krampe 27 und eine innenliegende Krampe 29, während das bügeiförmige Ende des Gabelarmes 26 eine außenliegende Krampe 28 und eine innenliegende Krampe 30 aufweist wie Fig.3 zeigt Jede Krampe ist mit einer

*» schiefen Kante versehen und schließt mit einem Lappen ab, wie Fig.6, 7 und 8 zeigen. Die schiefen Kanten liegen paarweise übereinander, wenn das Gelenk sich in der in Fig.7 dargestellten gestreckten Stellung befindet. Die Lappen der Krampen 27 bis 30 sind mit

>" Schwenkachsen 31 versehen, wobei ein Ende dieser Schwenkachsen zur Innenseite des betreffenden bügeiförmigen Endes übsr den betreffenden Lappen vorsteht Die Schwenkachsen 31 sind, wie die F i g. 6 bis 8 pm deutlichsten zeigen, paarweise mit vier Schwingarmen 32 (Mg.5, 6 und 8) verbunden, welche sich paarweise zwischen die bügeiförmigen Enden einfügen, wie F i g. 5 zeigt Jeder Schwingarm 32 ist mit einer Schwenkachse 31 der anderen Kupplungsmuffe 16 gelenkig verbunden, wie aus Fig.b, 7 und 8 hervorgeht Durch diese

*o Anordnung sind die beiden Kupplungsmuffen 16 aneinandergekuppelt, jedoch ist jede Kupplungsmuffe in bezug auf die andere aus der ausgerichteten Stellung der Gleichlaufgelenkkupplung gemäß F i g. 7 nach beiden Seiten schwenkbar und bildet somit eine Art

Scharnier mit Doppelgelenkcharakteristik.

Der Mittelabstard der Schwingarme 32 ist gleich dem Teilkreisumfang, auf dem die Mittellinien der Bohrungen 5,6 und 7 liegen. Daher befinden sich die Schulter 24

der miteinander verbundenen Stangen 8 bis 13 bei jeder Winkelstellung der Kupplungshälften 3 und 4 stets gleich weit vom Ende der betreffenden Kupplungshälfte entfernt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die beiden Gelenklinien, auf denen die Mittelpunkte der Schwenkachsen 31 liegen, den von den Mittelpunkten der Gelenkzapfen 15 beschriebenen Teilkreis (Durchmesser (^berühren, wenn die Gleichlaufgelenkkupplung sich in der in F i g. 7 dargestellten gestreckten Stellung befindet. Der von den Mittelpunkten der Gelenkzapfen ι ο 15 beschriebene Kreis ist mit dem Teilkreis identisch, auf dem die Mittellinien der Bohrungen 5, 6 und 7 angeordnet sind.

Wenn die Wellen 1 und 2 einen von 180° abweichenden Winkel einschließen, durchlaufen die Mittelpunkte der Gelenkzapfen 15 beim Drehen der Wellen eine Kurve, die gemäß Fig. 10, 11 und 12 eine Ellipse ht. Für jeden von den Wellen 1 und 2 eingeschlossenen Winkel ergibt sich eine spezielle

Η J Ih

der Wellen 1 und 2 senkrechten Ebene, welche den von den Wellen 1 und 2 eingeschlossenen Winkel halbiert. Alle von den Mittelpunkten der Gelenkzapfen 15 durchlaufene Ellipsen haben einen gemeinsamen Punkt mit dem von den Mittelpunkten der Gelenkzapfen bei n gestreckter Anordnung der Gleichlaufgelenkkupplung durchlaufenen Kreis. Dieser Punkt liegt in der von den beiden Wellen 1 und 2 gebildeten Ebene und innerhalb des von diesen eingeschlossenen Winkels. Andererseits geht die Linie, welche die Mittelpunkte der Schwenk- jo achsen 31 (Fig. 10, 11 und 12) der Gleichlaufgelenkkupplung verbindet, durch diesen Punkt. Die kleine Achse aller Ellipsen ist gleich dem Durchmesser des Einstelikreises, auf dem die Bohrungen 5,6 und 7 liegen. Die Länge der großen Achse jeder Ellipse ist umgekehrt proportional zum Wert des von beiden Wellen 1 und 2 eingeschlossenen Winkels. Die Entfernung zwischen den Brennpunkten jeder Ellipse ist gleich dem Wert der maximalen Längsbewegung der Stangen 8 bis 13 bei der entsprechenden Winkelstellung. Die Mittelpunkte der Gelenkzapfen 15 durchlaufen eine flipse, wenn die Stangen 8 bis 13 Längs\>ewegungen ausführen. Sind die beiden Wellen 1 und 2 zueinander ausgerichtet (F i g. 7), so wird diese Längsbewegung gleich Null und die Ellipse zu einem Kreis.

Mit der beschriebenen Gleichlaufgelenkkupplung ist es möglich, den einen der beiden Teile fest anzuordnen, so daß der andere Teil senkrecht zu den Schwenkachsen 31 der Schwingarme 32 schwingt und die geometrischen Achsen der beiden Kupplungshälften 3 und 4 dementsprechend einen Winkel bilden, der beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 12 bis auf 45° reduziert werden kann. In dieser Position kommen flanschartige Ansätze 33 der Kupplungsmuffen 16 in Kontakt miteinander, wie F i g. 1 und 6 zeigen. Da die Kupplungsmuffen 16 drehbar an der betreffenden Kupplungshälfte 3 bzw. 4 angeordnet sind, kann die Gleichlaufgelenkkupplung in jeder Drehlage entsprechend abgewinkelt werden. Auch ist es möglich, eine der beiden Kupplungsmuffen gegenüber der anderen, falls diese fest ist, nach beiden Seiten in der Gelenkebene zu verschwenken, in der die geometrischen Achsen der beiden Teile der Gleichlaufgelenkkupplung miteinander fluchten, d. h. aus der Position gemäß F i g. 7.

Wenn die beiden Teile der Gleichlaufgelenkkupplung,

wie in F i g. 7 dargestellt, zueinander ausgerichtet sind, werden die beiden Kupplungshälften 3 und 4 von den Kupplungsmuffen 16 in einer solchen Entfernung voneinander gehalten, daß jede der Stangen 8 bis 13 mit ihrer Schulter 24 an der Vorderseite der entsprechenden Kupplungshälfte anliegt. Somit sind die Gelenkzapfen 15 bei der Anordnung gemäß F i g. 7 in derselben Ebene wie die Schwenkachsen 31 ausgerichtet. Um zu gewährleisten, daß die Gelenkzapfen 15 in dieser ausgerichteten Stellung parallel zueinander bleiben (F i g. 9), ist am Ende jeder Stangen 8, 9 und 10 jeweils ein Zahnrad 34 befestigt Die Zahnräder 34 kämmen mit einem lose laufenden zentralen Antriebsritzel 35, dessen Länge so bemessen ist, daß die Zahnräder 34 in allen Positionen der betreffenden Stangen 8 bis 10 mit dem Antriebsritzel kämmen (F i g. 1).

Die Zahnräder 34 und das Antriebsritzel 35 wären unnötig, wenn die Wellen 1 und 2 niemals zueinander ausgerichtet sein sollten. Wenn die Wellen 1 und 2 zueinander ausgerichtet sind. d. h. miteinander fluchten, dreht sich die gesamte Gleichlaufgelenkkupplung in einem Block. Wenn die beiden Wellen 1 und 2 jedoch einen Winkel miteinander einschließen und somit nicht zueinander ausgerichtet sind, verbleiben die Achsen der Gelenkzapfen 15 in einer senkrechten Position zur Winkelebene und die Kupplungsmuffen 16 bleiben in einer solchen Position, daß die Schwenkachsen 31 parallel zu den Gelenkzapfen 15 liegen. Außerdem werden dk Stangen 8 bis 13 beim Umlauf in den betreffenden Bohrungen 5, 6 und 7 der Kupplungshälften 3 und 4 hin- und hergeschoben. Ein Zyklus entspricht einer vollen Umdrehung der Weiten 1 und 2. Die Verschiebung der Stangen 8 bis 13 is; dem Wert des von den Wellen 1 und 2 eingeschlossenen Winkels umgekehrt proportional. Die Verschiebung unterliegt dem Exponentialgesetz, wonach der Wirkungsgrad der Gleichlaufgelenkkupplung mit Verringerung des Winkels sinkt. Daher ist es erforderlich, die Länge der Stangen 8 bis 13 entsprechend dem im praktischen Betrieb angestrebten kleinsten Betriebswinkel festzulegen.

Mit Rücksicht auf den Platzbedarf und den Wirkungsgrad beträgt der von beiden Wellen 1 und 2 einzuschließende kleinste Winkel beim beschriebenen Ausführungsbeispiel 45°.

Fig. 13 und 14 zeigt eine Ausführungsform der Gleichlaufgelenkkupplur.g, bei der der von den Wellen 1 und 2 einzuschließende Winkel auf einen minimalen Wert von 90° begrenzt ist Daher ist die Länge der Vorrichtung auch geringer als beim vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und beträgt etwas weniger als zwei Drittel der Länge der Gleichlauf_fc.:- Ienkkupplung gemäß F i g. 1 bis 12.

Da die Kupplungsmuffen 16 stillstehen, sobald beide Wellen 1 und 2 nicht mehr zueinander ausgerichtet sind, kann man den mittleren Teil der Gleichlaufgelenkkupplung mit einem Schutzbalg 36 versehen, wie F i g. 13 und 14 zeigen. Die Enden dieses Schutzbalges sind jeweils an einer der beiden Kupplungsmuffen 16 befestigt Daher wird der Schutzbalg nur der Biegebeanspruchung aufgrund der Veränderungen des von den Wellen eingeschlossenen Winkels unterworfen und erleidet keine zusätzliche Verformung aufgrund der Drehbewegungen der Wellen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

l.Gleichlaufg 'enkkupplung zum Obertragen von Drehbewegungen zwischen zwei in einem Winkel zueinander liegenden Wellen, mit mehreren in gleichem Abstand zur Kupplungsachse angeordneten, in axialer Richtung verschiebbaren Stangenpaaren, die mit einem zapfenförmigen Ende im Inneren von an den Enden der Wellen befestigten Kupplungshälften verschiebbar und drehbar gelagert und an ihren freien Enden gelenkig miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungshälften an ihren einander zugewendeten Enden mit je einer lose drehbaren Kupplungsmuffe versehen sind und die beiden Kupplungsmuffen mit Hilfe von in Scharniergelenken gelagerten Schwenkarmen aneinandergekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmuffen (16) scharnierartig um zwei Schwenkachsen (31) schwenkbar sind, die parallel zueinander in einem Abstand verlaufen, der gleich dem Durchmesser (d) des Teilkreises der die Stangenpaare\3 und 13) aufnehmenden Bohrungen (5,6, T) der Kupplungshälften (3 und 4) ist, und die in gleichem Abstand zur Kupplungsachse angeordnet sind, wobei bei Abwinkelung der Gelenkkupplung jeweils die den sich nähernden Seiten der Kupplungsmuffen (16) zugewandte Schwenkachse (31) wirksam ist, und daß die einzelnen Stangenpaare (8 bis 13) mittels jeweils einer Gelenkachse (15) verbunden sind.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scharnierartige Gelenkverbindung der Kupplungsmuffen (16) vier Schwingarme (32) aufweist, wobei jeweils zwei Scfc^ingarme die sich radial gegenüberliegenden Gchwenkachsen (31) der beiden Kupplungsmuffen (16) verb'c Jen.
3. Kupplung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedes zapfenförmige Ende der Stangenpaare (8 bis 13) und der diese aufnehmenden Bohrung (5,6, T) der entsprechenden Kupplungshälfte (3 bzw. 4) eine Kugelhülse (14) angeordnet ist.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche Ibis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zentral in einer der beiden Kupplungshälften (3) ein Antriebsritzel (35) angeordnet ist und jede der in diese Kupplungshälfte hineinragenden Stangen (8 bis 10) jeweils ein Zahnrad (34) trägt, das das mit dem Antriebsritzel (35) kämmt.