DE516418C - Kugelkopfgelenk - Google Patents

Description

Die bekannten Gelenkverbindungen haben die Nachteile, daß sie infolge Lagerung der Gelenkkerne durch dünne Bolzen und schwache Anlageflächen sowie durch die Führung der auseinanderziehbaren Verbindungswelle mittels Keils und Nut nur einen verhältnismäßig kleinen Ausschlagwinkel beschreiben können und daß sie bei Umdrehungszahlen über 8oo in der Minute versagen und nicht mehr zu verwenden sind. Bei großem Ausschlagwinkel und hoher Umdrehungszahl verschleißen die dünnen Stifte und schwachen Keile außerordentlich schnell, und großen Fliehkräften der umlaufenden Masse sind sie nicht gewachsen.

Es sind ferner Gelenkverbindungen mit rollender Reibung vorgeschlagen worden, bei denen die Gelenkstangen mit Kugelköpfen in entsprechenden Lagern an den Wellenenden angreifen und bei denen je eine mittlere Haupt-

ao kugel — Kugelkopf — von mehreren seitlichen Mitnehmerkugeln mitgenommen wird. Bei dieser laufen jedoch die Kugeln mit Spiel, nämlich in geräumigen Schlitzen oder in im Querschnitt viereckigen Ausfräsungen bzw. Aussparungen. Schon nach ganz kurzer Zeit muß daher an den Reibungsstellen zwischen Kugeln und Wandungen ein Verschleiß eintreten. Ferner müssen die Ausfräsungen etwas breiter gehalten sein als die Kugeln, um Klemmungen zu verhüten.. Dadurch ist ein festes Fassen der Kugeln, selbst wenn es anfangs trotz der breiteren Fassungen bestanden haben sollte, gänzlich ausgeschlossen, und ein ruhiger Lauf, besonders bei höheren Umlaufzahlen, ist unmöglich. Ein solches Gelenk wird stets wackeln und nach kurzem Lauf ausschlagen. Diese bekannten Kugelkopfgelenkverbindungen sind daher für die Übertragung starker Kräfte bei sehr hohen Umlaufzahlen und großen Ausschlagwinkeln unbrauchbar.

Die Erfindung betrifft nun eine Kugelkopfgelenkverbindung zur Verbindung sich drehender Maschinenteile, insbesonders solchen, die winklig, d. h. nicht in gleicher Ebene, zueinander stehen und deren Arbeitsebenen sich winklig zueinander verschieben und durch die es ermöglicht wird, starke Kräfte bei sehr großen Ausschlagwinkeln und mit Umdrehungen sehr großer Zahl zu übertragen.

Zu diesem Zwecke werden die Kugelköpfe der starren Verbindungsglieder (die Hauptkugeln) mit halbkreisförmigen Nuten versehen, welche die Mitnehmerkugeln bis zur Hälfte ohne Spiel aufnehmen. Diese Nuten führen ganz oder nahezu um den ganzen Kugelkopf, so daß der Ausschlagwinkel so groß wie möglich genommen werden kann und wodurch auch eine zuverlässige Dauerschmierung ermöglicht wird. Die übertragene Kraft wirkt sich lediglich in den Mittelpunkten der Kugeln, also an der günstigsten und widerstandsfähigsten Stelle, aus. Die Kugelköpfe wie auch die Mitnehmerkugeln sind

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Eugen Bürling in Haan, RhId.

frei, jedoch gut fassend, d. h. ohne Spiel gelagert, z. B. in genau passenden Kugelpfannen, so daß sie nach allen Seiten sich frei bewegen können. Es sind in der Hauptsache nur zwei S Mitnehmerkugeln für jeden Kugelkopf vorgesehen, weil nur zwei fassen und weil nie mehr als drei Kugeln (einschließlich der Hauptkugel) auf der Mittellinie stehen können. Die Mittelpunkte dieser drei Kugeln wie auch der Kugelpfannen liegen bei jeder Stellung der Hauptkugel, d. h. bei jeder Winkelstellung des Gelenkes, in einer Ebene. Dadurch wird ein fester, passender und stets gut fassender Sitz der Kugeln und eine Mitnahme bei geringster Reibung und ohne nennenswerten Verschleiß gewährleistet. Eine Lagen- und Achsenverschiebung und infolgedessen Klappen und Ausschlagen oder Klemmungen können nicht vorkommen, sondern ein stetiger und immer ruhiger Lauf wird mit Sicherheit erzielt.

' Die beiliegenden Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele.

Gemäß der Ausführungsform nach Abb. ι bis 3 dreht sich ein starres Verbindungsglied, , 25 z. B. eine Stange f, mit den Kugelköpfen e und e' an beiden Enden in den genau passenden Kugelpfannen oder -lagern α und a!'. Die Stange f kann in an sich bekannter Weise teleskopartig ausziehbar in einer Hülse g angeordnet sein. Die Kugelköpfe e und e' sind in Richtung der Längsachse der Stange f mit im Querschnitt e halbkreisförmigen Nuten h versehen, welche sich zweckmäßig über den ganzen Umfang der Kugelköpfe erstrecken, s. Abb. 3, die eine Oberansicht der Kugelköpfe zeigt. In diesen Nuten h laufen Mitnehmerkugeln i ohne Spiel. Die Tiefe der Nuten h entspricht genau dem halben Durchmesser der Mitnehmerkugeln i. Andererseits sind die Mitnehmerkugeln i zur Hälfte in eigenen Kugelpfannen, nämlich in Nuten der Kugelpfanne α und im Pfannendeckel b, gebettet, so daß sie ebenfalls in genau passenden Kugelpfannen gelagert sind. Der Deckel δ ist an der Austrittsseite der Übertragungsstange f bzw. -hülse g so weit ausgedreht, daß ein außerordentlich großer Ausschlagwinkel genommen werden kann. Der Deckel δ hat Außengewinde, auf das der mit ölzuführungsöffnungen versehene Sicherungsring k aufgeschraubt ist. Die Kugellager α und a' sind mit Bohrungen oder Zapfen zum Ansetzen an die zu verbindenden Maschinenteile versehen. Die Stange f kann in der Hülse g mittels des Keiles 2 geführt werden. Die Mittelpunkte der kleinen Kugeln * und der Hauptkugele liegen bei jeder Stellung der Hauptkugel, d. h. bei jeder Winkelstellung des Gelenkes, stets in einer Ebene, die senkrecht zur Achse der Verbindungsstange f steht. Durch die halbkreisförmige Nut h der Hauptkugel, in die an beiden Seiten die Mitnehmerkugeln i eingreifen, wird die auf das Gelenk α wirkende Drehkraft auf die am anderen Ende der Stange f sitzende Hauptkugele' übertragen und durch die Mitnehmerkugeln i' auf das zweite Gelenk «'. Die an den Enden der Übertragungsstange f bzw. -hülse g sitzenden Hauptkugeln & und e' können sich in ihren Kugelpfannen nach jeder Richtung drehen, und die Verbindungsstange kann in bisher unbekanntem Maße winklig verstellt werden, wie in Abb. 2 gezeigt.

Durch die kugelförmige Ausbildung der sich ineinander bewegenden Hauptteile und ihre Lagerung in genau passenden Kugelpfannen wird nur ein Mindestmaß von Reibung verursacht, so daß die Lebensdauer außerordentlich groß ist und sehr hohe Umdrehungszahlen (8000 bis 10 000 in der Minute) übertragen werden können. Da kugelförmige Körper von allen bekannten Körpern die größte Widerstandsfähigkeit gegen Druck haben, so können bei entsprechender Bemessung außerordentlich große Kräfte übertragen werden. Alle Einzelteile sind äußerst einfach und schnell auszuwechseln, was bei keinem bisher bekannten Gelenk in gleichem Maße möglich ist.

In den Abb. 4 bis 6 sind weitere Ausführungsformen dargestellt. In Abb. 4 sind zwei Verbindungsstangen nebeneinander angeordnet, doch können auch noch mehr, z.B. vier Verbindungsstangen zusammen verwendet werden, was insbesondere zwecks Verstärkung erwünscht sein kann. In diesem Falle können die Mitnehmerkugeln i fortfallen. Es ist jedoch erforderlich, eine Vorrichtung zu treffen, welche die Stangen f bei jeder Verschiebung stetig parallel zueinander hält und etwaige Fliehkräfte aufnimmt. Nach der Erfindung ist zu diesem Zwecke der Mitnehmernocken i vorgesehen, , welcher in winkligen Durchbrechungen der Stangen f gelagert ist, wie aus Abb. 4 und 5 zu er- _lOo sehen. Dieser Mitnehmernocken hat ebenfalls Gelenkköpfe c aus Kugeln; von denen die eine aufgesetzt oder aufgeschraubt sein kann, um Anbringen oder Abnehmen zu erleichtern. Die Wirkung dieses Mitnehmernockens ist aus Abb. 5 zu ersehen sowie aus Abb. 6, die einen Schnitt nach A-A der Abb. 4 darstellt. Bei besonders großen Kräften können auch zwei oder mehr solcher Mitnehmernocken angebracht

Gelenkverbindungen dieser Art können somit ohne weiteres zur Verbindung und Kraftübertragung bei sich drehenden und winklig zueinander stehenden Maschinenteilen als Kupplung usw. Verwendung finden, insbesondere im Kraftwagen- und Werkzeugmaschinenbau, bei Holzbearbeitungsmaschinen, und sie kann überhaupt oft biegsame WeEen ersetzen, an Stelle von Pendel-, Winkel- und Schwingtrieben und an Stelle von Wellenkupplungen bei hoher Drehzahl und großen Kraftübertragungen usw. angewandt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Kugelkopf gelenk für Wellen mit großen Ausschlagwinkeln und sehr hohen Umlaufszahlen, bei denen die Wellenenden zu Kugelköpfen (e) ausgestaltet sind, in deren Nuten (Ji) Mitnehmerkugeln (i) zur Drehkraftübertragung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmige Nut (Ji) des Kugelkopfes (e) die beiden Mitnehmerkugeln (j) bis zur Hälfte ohne Spiel aufnimmt und daß diese Nut (Ji) nahezu um den ganzer). Kugelkopf führt.
2. 2. Kugelkopfgelenk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (e) sowie die Mitnehmerkugeln (i) in genau passenden Kugelpfannen (a) solcher Anordnung gelagert sind, daß die Mittelpunkte der drei Kugeln bei jeder Stellung des Kugelkopfes in einer Ebene liegen.
3. 3. Kugelkopf gelenk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Wellen mit Kugelköpfen nebeneinander eine Querverbindung (c-d) durch in Kugeln geführte Mitnehmer vorgesehen ist, die eine parallele Verschiebung der Wellen zulassen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen