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Klein Gelenkwellen
Besonderheiten des Doppelgelenks

Doppelgelenke verwendet man zum Antrieb lenkbarer Starrachsen. Ihr Haupteinsatzgebiet sind allradgetriebene Nutzfahrzeuge. Die nachfolgenden Bemessungskriterien beziehen sich daher auf dieses Einsatzgebiet.

Bild 26

Bild 26

9.1 Die Axialbewegung der Antriebswelle beim Beugen

In Bild 27 stellt 1 die nicht verschieblich gelagerte Abtriebswelle dar, 2 die verschieblich gelagerte Antriebswelle. A und B sind die Gelenklager, 0 ist die Drehzapfenachse.

Wird das Gelenk so eingebaut, daß der Drehpunkt O der Drehzapfenachse mit dem Mittelpunkt M des gestreckten Gelenks übereinstimmt, so ergeben sich bei gebeugtem Gelenk mit Beugungswinkel ß ungleiche Einzelbeugungswinkel ß1 und ß2 und damit eine ungleichförmige Übertragung, wie das in Bild 29, Kurve 1 dargestellt ist.

Bild 27

Bild 27

Bild 28

Bild 28

Man kann nun durch Versetzen der Mitte M des gestreckten Gelenks um ein Maß y in Richtung des Festlagers erreichen, daß bei einem bestimmten Beugungswinkel Gleichlauf eintritt (Bild 28). Günstig ist ein Gleichlaufwinkel ß0 von 32... 35º, weil dabei über den gesamten Beugungswinkelbereich die kleinste Ungleichförmigkeit auftritt (Bild 29).

Bild 29

Bild 29

Der Versatz y, der anzubringen ist, um beim Beugungswinkel ß0 völligen Gleichlauf zu erreichen ist

Formel 41

Beim Beugen des Gelenks tritt eine Axialverschiebung der Antriebswelle 2 auf, die deshalb verschiebbar gelagert sein muß. Die größte Axialbewegung ist

Formel 42

Bei einem Gleichlaufwinkel von 32º werden
y32º = 0,02 · l1
und
x40º = 0,0641 · l1 bei 40° Beugungswinkel,
x48º = 0,0944 · l1 bei 48º Beugungswinkel.

9.2 Die Axialbewegung der Antriebswelle in der Beugung bei Verwendung von achsversetzten Gelenkkreuzen

In diesem Katalog sind ausschließlich Doppelgelenkwellen mit achsversetzten Gelenkkreuzen dargestellt. Diese erzeugen in gebeugtem Zustand zusätzlich zu den unter 9.1 beschriebenen Bewegungen einen Axialhub der zweimal pro Wellenumdrehung ausgeführt wird (Bild 30).

In der 0° und 180º-Stellung des Doppelgelenkes addieren sich die Achsversätze l (AA' und BB') geradlinig zum Gelenkabstand l1k (A'B').

Bild 30

Bild 30

In der 90º und 270º-Stellung des Doppelgelenkes addieren sich die Achsversätze l entsprechend den Richtungen der Einzelbeugungswinkel ß1' und ß2' zum Gelenkabstand l1k.

Die Differenz X dieser Summen ist die Bewegung, die die Antriebswelle der Doppelgelenkwelle pro Umdrehung zweimal ausführt. Bei der Bemessung ist dies zu berücksichtigen.

Bewegungshub X = X - X'

X ist die Verschiebung in 0º und 180º-Stellung des Doppelgelenkes wie sie sich auch beim Doppelgelenk ohne achsversetzte Gelenkkreuze ergibt.

X' ist die Verschiebung, wie sie sich beim Beugen des Gelenks in 90º und 270º-Stellung des Doppelgelenks mit achsversetztem Gelenkkreuz, bedingt durch den kürzeren Gelenkabstand, ergibt.

Formel 43

Bei einem Gleichlaufwinkel von 32º wird unter der Voraussetzung, daß l = 0,1 · l1 sei und somit

l1k = l1 - 2 · L ist:
X'40º = 0,0756 · l1k

Damit ergibt sich für den Bewegungshub X:

X40º = 0,0641 · l1 - 0,0513 · l1k
X48º = 0,0944 · l1 - 0,0756 · l1k

Die Axialbewegung der Antriebswelle erfolgt im Bereich der Axialbewegung der Beugung, d.h. die Gelenkwelle "verkürzt" sich 2 mal pro Umdrehung.

9.3 Mittenverlagerung des Gabelkopfes (Mitnehmerringes), bei gebeugtem Gelenk

Bei der Auslegung der Platzverhältnisse für den Gabelkopf ist zu beachten, daß dieser außer der Beugung und der Axialbewegung noch pro Umdrehung seine Mitte zweimal verlagert. Die Mittenverlagerung e ist an der Antriebswellenseite größer als auf der Abtriebswellenseite.

Es gilt für die Antriebswellenseite:

emax = (l + X) · sin ß2'

wobei der Eintriebsbeugungswinkel ß2' sich wie folgt errechnet:

Formel 44

Für die Abtriebswellenseite ergibt sich:

emin = l · sin ß1'

wobei sich der Antriebsbeugungswinkel ß1' als Differenz von Gesamtbeugungswinkel ß und Eintriebswinkel ß2' errechnet.

Also ß1' = ß - ß2'

 
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