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Gleichlaufgelenk
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruches.
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Ein solches Gleichlaufgelenk ist durch die t3S-PS 2 617 277 bekannt.
Bei dieser bekannten Ausführung sind die zylindrischen Zapfen fest mit den jeweiligen
Wellen verbunden, so daß sich die jeweiligen Zapfenpaare meist punktförmig berühren
und im Betrieb aufeinander gleiten, wodurch einerseits hohe Flächenpressungen an
den Berührungspunkten und außerdem Reibungsverluste und Verschleiß entstehen. Dies
kann leicht zu bleibenden Verformungen an einzelnen Stellen der Zapfen führen, die
ein einwandfreies und ruckfreies Arbeiten des Gelenkes in Frage stellen.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekanntgeworden, auf die Zapfen
der einen Welle Steine oder dgl. dreh-und verschiebbar zu setzen, die in entsprechend
ausgenommene Gleitbahnen der Schlitzflachen geschlitzter, fest mit der anderen Welle
verbundener Zapfen eingreifen (DE-PS 568 825 und DE-OS 2 723 721). Bedingt durch
die aufgesetzten Wälzkrper wird der Durchmesser der Zapfen in bestimmten Fällen
so gering, daß die zu übertragenden Drehmomente zu einer Verformung der Zapfen führen.
Ein solches Gelenk ist somit nicht für die Übertragung größerer Drehmomente geeignet
und es baut in seinen Außenabmessungen sehr groß.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gleichlaufgelenk der
eingangs genannten trt zu schaffen, das bei relativ geringen Außenabmessunqen zur
Übertragung größter Drehmomente bei relativ großen Winkeln zwischen treibender und
angetriebener Welle geeignet ist und das dabei auch geringe Reibungsverluste und
Verschleiß aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
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Erfindungsgemiß ist somit erreicht, daß sich die mit Schlitzen versehenen
Zapfen um die jeweilige LEngsachse drehen, d. h. sich so einstellen können, daß
jederzeit eine Linienberührung bei zylindrischer Ausbildung der Zapfen oder gar
eine Flächenberührung bei im Querschnitt rechteckigen Zapfen zwischen den Zapfen
der einen Welle und den mit Schlitzen versehenen Zapfen der anderen Welle vorliegt.
Die Zapfen können dabei relativ stark ausgeführt werden, so daß das Gelenk zur Übertragung
größerer Drehmomente geeignet ist. Die Zahl der Zapfen kann beliebig sein. Rine
Beqrenzung ist nur durch den verfügbaren Bauraum gegeben.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind
in den Unteransprüchen beschriehen.
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Die Ansprüche 2 und 3 beziehen sich auf die Anordnung der Zapfen an
der Welle. Es ist sowohl eine Tnnen- als auch eine Außenabstützung möglich. Die
beidendige AbstEthuAt indestes einer Zapfenreihe nach Anspruch 4 hat den besonderen
Vorteil, daß das Drehmoment auf die Zapfen über beide Enden übertragen wird, so
daß ingesamt grTßere Drehmomente übertragen werden können. Diese beidseitige Abstützung
wird gemäß Anspruch 5 dadurch erreicht, daß ein mit einer der Wellen fest verbundener
Lagerkörper den oder die zugehörigen Zapfen übergreifend, Lagerungen für die radial
äußeren Zapfenenden bildet.
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Zur drehbaren AbstUtzung der Zapfen können nach Anspruch 6 entweder
Gleit- oder Wälzlager vorgesehen werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Gleichlaufgelenk
nach Anspruch 7 so ausgebildet, daß sich die eine Welle in axialer Richtung an der
zweiten Welle abstützend angeordnet ist. Dies kann gemäß den Ansprüchen 8 und 9
dadurch erreicht werden, daß die eine Welle eine kugelförmige Endfläche aufweist,
die entweder in eine hohlkugel- oder eine hohlkegelförmige Aufnahme der zweiten
Welle eingreift.
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Zur Schaffung eines Festgelenkes ist eine zweite axiale StAtzflAche
notwendig. Dies kann nach Anspruch 10 dadurch erreicht werden, daß der die Zapfen
einer der Wellen übergreifende Lagerkörper eine kugelige Fläche aufweist, die mit
einer an der anderen Welle angeordneten Kugelfläche zusammenwirkt. Die WrUmmungsmittelpunkte
der kugeligen Flächen der beiden Wellen fallen dabei nach Anspruch 11 mit den Krümmungsmittelpunkten
cler kugelförmigen Endflrlchen zusammen.
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Wie in den Ansprüchen l2. und 13 gekennzeichnet, können die Winkel
der Zapfen zur Drehachse der jeweiligen Welle untereinander gleich oder verschieden
groß ausgebildet sein. Dabei muß jedoch der Neigungswinkel N eines zusammenwirkenden
Zapfenpaares jeweils gleich sein. Die einzelnen Zapfenpaare dagegen können mit unterschiedlichen
Neigungswinkeln ausgeführt werden. Die Neigungswinkel i werden derart ausgeführt,
daß größere Neigungswinkel für größere Beugewinkel des Gelenkes benutzt werden,
während kleinere Neigungswinkel für Gelenke mit Axialverschiebung Verwendung finden.
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Wenn es aus Platzgründen möglich ist, können gemäß Anspruch 14 auf
den Zapfen der ersten Welle drehbeweglich oder längs des Zapfens verschiebbar Wälzkörper
aufgesetzt werden. Dadurch wird die gleitende Bewegung zwischen den Zapfen in eine
Wälzbewegung umgewandelt, wodurch die Reibungsverluste noch weiter reduziert werden.
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Besondere konstruktive Ausführungsbeispiele für diesen Gedanken sind
in den Ansprüchen 15 bis 18 beschrieben.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der Zeichnungen
näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gleichlaufgelenkes,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gleichlaufgelenk nach Fig. 1, wobei die Ebene
I-I um 60° in die Zeichenebene gedreht gezeichnet ist, Fig. 3 und 4 je eine perspektivische
Ansicht der beiden Wellenteile des Gleichlaufgelenkes nach Fig. 1,
Fig.
5 einen Querschnitt durch ein etwas abqewandeltes Gleichlaufgelenk, wobei die Ebene
T-I wiederum um 600 in die Zeichenebene gedreht qezeichnet ist, und Fig. 6 einen
Schnitt Il-ll nach Fiq. 5 Das in den Zeichnungen darqestellte Gleichlaufgelenk 1
dient zum Antrieb zwischen einer Welle 2 und einer Welle 3 Beide Wellen 2 und 3
sind über das Gleichlaufgelenk 1 so miteinander verbunden, daß die Winkelgeschwindigkeit
zwischen den beiden Wellen bei beliebigem Beugewinkel. zwischen den Wellen immer
gleich ist.
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Am Ende der Welle 2 ist ein Flanschteil 4 und am gegen-Uberliegenden
Ende der Welle 3 ein Flanschteil S befestigt. Am freien Ende 6 des Flanschteils
4 sind gleichmäßig unter einem Winkel von 1200 am mfanq verteilt und unter einem
Neiqunqswinkel 0< zur T.nqsachse des Flanschteiles 4 geneigt mit ihrem inneren
Ende 7 drei zylindrische Zapfen 8 befestigt, die - im zusammengebauten Zustand des
Gleichlaufgelenkes - in die Schlitze 9 in den drei Zapfen 10 des Flanschteiles 5
eingreifen. Diese mit Schlitzen 9 versehenen Zapfen 10 sind ebenfalls am Umfang
qleichm:ßig verteilt und unter dem Neiqungswinkel α zur Längsachse des Flanschteiles
5 mit ihren inneren Enden 11 in Bohrungen 12 des Flanschteiles 5 eingesetzt angeordnet.
Das Flanschteil. 5 weist zuSätzlich einen glockenförmig und die Zapfen 10 übergreifend
ausgebildeten laqerkörper 13 auf, der mit Bohrungen 14 zur Aufnahme der äußeren
Enden 15 der Zapfen 10 versehen ist. Die Zapfen 10 sind sowohl am inneren Ende 11
als auch am äußeren Ende 15 drehbeweglich in den entsprechenden Bohrungen 12 bzw.
14 gelaqert. Für diese Lagerung können Wlz- oder Gleitlaqer vorqesehen werden.
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Das Flanschteil 4 weist eine kugelig ausgebildete Fndfläche 16 auf,
die im zusammengebauten Zustand in eine entsprechend hohlkugelig ausgebildete Aufnahme
17 am Flanschteil 5 eingreift. Auf diese Weise erfolgt eine axiale Abstützung der
beiden Wellen 2 und 3.
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Im Betrieb treibt die Welle 2 silber die Zapfen 8 die Welle 3 an.
Die Zapfen 8 bewegen sich dabei beim Umlauf in den Schlitzen 9 der Zapfen 10. Die
Zapfen 10 sind dabei in der Lage, sich so um ihre L:nqsachse einzustellen, daß die
Zapfen 8 bei zylindrischer Ausbildung jederzeit über eine Linie mit den Seitenflächen
18 der Schlitze 9 in den Zapfen 10 in Berührung sind. (Bei Zapfen mit rechteckigem
Querschnitt liegen die Zapfen sogar silber eine FlAche an den SeitenflMchen der
Schlitze an).
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Die Zapfen 8 können als Schmiedeteil oder dgl. einstükkiq mit dem
Flanschteil 4 ausgebildet oder getrennt und dann in entsprechende Bohrungen eingepreßt
werden. In ähnlicher Weise kann der Lagerkörper 13 einstöckig mit dem Flanschteil
5 oder getrennt qefertiqt und dann daran befestigt werden.
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Durch eine nicht naher dargestellte Dichtungsmanschette, die am Mantel
des Lagerträqers 13 und auf der Welle 2 befestigt ist, kann eine wirksame Abdichtung
geqen Schmutz und dgl. erreicht werden.
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neim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist auf jedem am Flanschteil
4 der Welle 1 befestigten Zapfen 8 ein mit einer Bohrung 19 versehener W'ilzkdrper
20 drehbeweglich und längs des Zapfens 8 verschiebbar aufgesetzt. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es sich beim
Wälzkörper 20 um eine
Kugel, die mit ihrer Mantelflche 21 die entsprechend rillenfnrmiq ausgebildeten
Seitenflaschen 18 eines Schlitzes 9 in den Zapfen 10 berührt.
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Damit findet zwischen den Zapfen 8 und den Seitenfl8-chen 18 der Schlitze
9 eine WNlzbewegung statt, so daß bei einem solchen Gleichlaufqelenk die Gleitreibung
noch weiter reduziert ist. Insbesondere bei größeren Abmessungen des Gleichlaufgelenkes
ist ps ohne weiteres möglich, zwischen den Wälzkbrpern 20 und den Zapfen 8 ein geeignetes
Wälzlager anzuordnen, um die Gleitanteile noch weiter zu reduzieren.
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Statt der vorstehend beschriebenen Ausführungen können auch andere
Anordnungen getroffen werden. So ist es möglich, statt der drei Zapfenpaare auch
nur ein oder zwei oder mehr als drei vorzusehen. Der Neigungswinkel lt kann für
jedes Zapfenpaar eines Cleichlaufgelenkes unterschiedlich ausgebildet werden. Auch
ist es nicht notwendig, die einzelnen Zapfen in der gleichen Axialebene des Flanschteiles
anzuordnen. Es ist auch ein axialer Versatz der Zapfen möglich.
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Es läßt sich auch eine Ausfflhrung denken, bei der die Zapfen 8 nicht
am inneren Ende, sondern am äußeren Ende abgestützt sind.
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Zur Schaffung eines Festgelenkes kann auch am zweiten Flanschteil
eine Glocke angeordnet sein, die den Lagerträger am anderen Flanschteil umfaßt oder
in diesen eingreift.
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Bei einem Gleichlaufqelenk mit lzkörpern auf den Zapfen können statt
der mit einer zentralen Bohrung versehenen Kugeln auch andere WtElzkörperarten mit
teilweise sphärischer Oberfläche, z. B. Zylinderrollen oder Pendelrollen oder dgl.
verwendet werden.