Kugelgelenk Kaliber 15mm

[atzensepp]

Dieses in-place 3D gedruckte Kugelgelenk hat ein Kaliber von 15mm und ft-kompatibele(n) Anschluss-Nut und Zapfen.
Nach dem "Einlaufen" ist das Gelenk sehr leichtgängig.

KG.JPG (616.3 KiB) 2458 mal betrachtet

[atzensepp]

Hier eine Anwendung des neuen Bauteils in einem Vorderrad-Antrieb:

VA2.JPG (1 MiB) 2453 mal betrachtet

Das Bauteil ersetzt die behelfsmäßige Konstruktion mit einer Perle:

VA1.JPG (1.08 MiB) 2453 mal betrachtet

[juh]

Hallo Florian,

schönes Ding. Da gab es übrigens vor Kurzem schon von pirx was, allerdings nicht PiP:

https://www.thingiverse.com/thing:6168261

vg
Jan

BTW, das 3D-Forum scheint verzichtbar...

[Karl]

Hallo,
vier kleine Zapfen an der Kugel von Pirx welche in den Schlitzen der "Glocke" sich bewegen können und
es wäre ein Gelenk für Antriebe., ähnlich einem Kardangelenk. Zwar nicht ganz optimal aber
es solllte schon mal funktionieren. Klar, die Schlitze der "Glocke" sollten gleichmäßg breit sein..

[Harald]

Das läuft ja dann auf ein homokinetisches Gelenk nach Rzeppa hinaus.
Da hab ich schon drauf herum gekaut, aber ohne brauchbares Ergebnis (siehe ft:pedia #10 (2013-02), Seite 10). Wobei das ja schon 10 Jahre her ist -- da sollte mittlerweile mehr gehen.

Gruß,
Harald

[juh]

Das läuft ja dann auf ein homokinetisches Gelenk nach Rzeppa hinaus.
Da hab ich schon drauf herum gekaut, aber ohne brauchbares Ergebnis (siehe ft:pedia #10 (2013-02), Seite 10). Wobei das ja schon 10 Jahre her ist -- da sollte mittlerweile mehr gehen.

danke für den Hinweis, ich habe das mal als Impuls genommen, um nach der Sommerpause mal wieder was in 3D zu machen. Ist nicht perfekt, aber mittlerweile geht mehr.





https://www.thingiverse.com/thing:6291997
https://www.youtube.com/watch?v=PIv9UKsWkn4

vg
Jan

[atzensepp]

Hallo Jan,

Ein geniales 3D Modell vom Maestro! Das werde ich gleich mal ausprobieren. Mein usrprüngliches Problem war ein Kugelgelenk ohne Drehmomentübertragung entlang der Welle.

Aber für einen Frontantrieb braucht man eine Gelenkachse mit Kraftübertragung. Und das ist dann das zweite Problem. Zwar kann man mit Kardan-Kupplungen arbeiten. Die nehmen aber viel Platz in Ansrpuch, so dass ein Fahrgestell recht breit wird. Wenn man zwei Deiner Gelenke im gespiegelt im Doppelpack drucken würde, könnte man eine kompakte Gelenkwelle für Frontantrieb drucken.

Grüße
Florian

[atzensepp]

Hallo Jan,
habe Dein Modell gedruckt. Es sitzt fest und ist zerbrochen. Kannst Du evtl. eine Version mit größerem Gap machen?
Florian

[juh]

Hallo Florian,
das kann ich grundsätzlich probieren, auch wenn das Modell schon relativ am Limit ist. Aber da ich nicht glaube, dass dein Drucker technisch schlechter oder ungenauer ist als meiner, und meine ersten Drucke auch nicht gefunzt haben, probier doch erst mal noch Folgendes.

Reduziere mal relativ deutlich die Flow rate auf 90 % oder noch weniger. Für einen ersten Test so weit, dass es gerade noch auf der Druckplatte haftet (ich drucke das mit Brim) und nicht von alleine auseinanderfällt, das sieht ja schon nach ein paar Schichten, ob die einzelnen Bahnen horizontal noch haften. Wenn du dann ein Modell erhältst, bei dem sich die Teile relativ gewaltfrei voneinander lösen lassen (bei diesem Modell kann man auch mal mit einem Hämmerchen von Außen sanft rundrum locker klopfen), dann kannst du dich wieder nach oben tasten, bis du einen Kompromiss aus Stabilität und geringer Reibung gefunden hast. Oberstes Ziel ist, zu verhindern dass überschüssiges Material die Spalten verkleistert.

Ansonsten geringe Schichtstärke, eher langsam, sehr gute Kühlung (100%) und im Zweifel PLA, auch wenn es bei mir mit PETG auch gut funktioniert hat, allerdings erst nachdem ich den Flow runter geschraubt hatte (s.o). Das Modell natürlich stehend, wie im STL ausgeliefert. Es lohnt sich auch immer, dem Drucker mal auf die Finger zu sehen, wenn man z.B. sieht, dass der Extruder kleine Böbbel vor sich her schiebt oder hinterher zieht, die sind Gift wenn sie sich an der falschen Stelle ablagern, v.a. bei zähem Material wie PETG. Notfalls die Kleckserei mal während des Drucks mit einer spitzen Pinzette vom Extruder wegzupfen, bevor sie sich ablagern. Und noch was: sicherheitshalber vorab in Cura die Vorschau schichtweise durchgehen, ob der Slicer nicht doch irgendwo Quatsch macht.

vg
Jan

[juh]

Habe gerade noch eine Version mit 0,25 mm Abstand (ungetestet, bitte ggf. Rückmeldung) und die FreeCAD Datei zum selbst ändern (im _Master sketch) mit hochgeladen und ein paar zus. Druckparameter, die ich vergessen hatte, im Text ergänzt. Außerdem jetzt auch auf Printables. Und noch einmal Kudos an Harald für das Ursprungsdesign.

vg
Jan

[atzensepp]

Hallo Jan,

Habe gerade noch eine Version mit 0,25 mm Abstand (ungetestet, bitte ggf. Rückmeldung) und die FreeCAD Datei zum selbst ändern

Deine 0.25mm-Version habe ich gedruckt und sie funktioniert tadellos.
Vermutlich würde eine Gap-Breite dazwischen auch funktionieren.
Vielen Dank für die Anpassung und Bereitstellung der FreeCAD-Datei!

Florian

[juh]

Hallo,

ein User bei printables hat mich darauf aufmerksam gemacht, dass dieser relativ einfache Ansatz keinen Gleichlauf ergibt, constant velocity (Rzeppa sowieso) hier also nicht passt. Ich habe das Design entsprechend aktualisiert.

Intuitiv würde ich übrigens meinen, dass dieses Design (aus Haralds Artikel) eher einem Gleichlauf näher kommt als das klassische Kardangelenk, allerdings ohne das wirklich gründlich durchdacht zu haben.

In jedem Fall bleiben weiterhin Herausforderungen bestehen...

vg
Jan

[juh]

Hallo zusammen,

hier dann noch ein richtiges Rzeppa Gleichlaufgelenk, zum Glück hatte ich noch ein paar Stahlkugeln passender Größe da:

Screenshot_20231104_130254.png (282.02 KiB) 1770 mal betrachtet

DSC_5564a.JPG (1.04 MiB) 1770 mal betrachtet

Man sieht schön, wie der Käfig die Kugeln in eine Ebene, die winkelhalbierenden, zwingt und dadurch den Gleichlauf garantiert.

vg
Jan

[atzensepp]

Hallo Jan,

das ist ein neues Level! Hast Du dieses Modell schon auf Thingiverse? Die FreeCAD-Datei würde mich auch sehr interessieren.

Hallo zusammen,

hier dann noch ein richtiges Rzeppa Gleichlaufgelenk, zum Glück hatte ich noch ein paar Stahlkugeln passender Größe da.

Welchen Durchmesser haben die Stahlkugeln? Mein Sohn hat eine größere Sammlung von Kugeln aus Tintenpatronen. Vielleicht kann man Dein Modell so anpassen, dass man sie auch verwenden kann.

Viele Grüße
Florian

[Harald]

Oh, Asche auf mein Haupt. Jürgen (@printables) hat Recht. Da habe ich zu sher vereinfacht -- und mangels einem fertigen Exemplar auch keine Auswirkungen gesehen.

Ein fantastisches Teil!

Wie kriegst du die Kugeln da rein?
Lässt du da den Drucker auf halber Höhe der Kugeln stoppen? ... Nein, geht ja nicht -- dann stößt der Druckkopf in den nächsten Lagen an.
Oder ohne Kugeln fertig drucken und diese dann bei überstrecktem Gelenk eine nach der anderen hinein praktizieren?

Grüße,
Harald

[juh]

Hast Du dieses Modell schon auf Thingiverse? Die FreeCAD-Datei würde mich auch sehr interessieren.

Modell kommt natürlich noch, es fehlt noch ein wenig Feintuning und die Entwicklung ist etwas gehemmt, weil ich nur 10 Kugeln (3mm, Pfennigware vom Ali) habe. Der Druck ist einerseits einfacher, weil kein print-in-place, das bottle neck ist aber der Käfig mit .8 mm Stärke. Der muss absolut gratfrei sein, bricht aber sehr leicht in der Mitte. Die Löcher müssen mit 3,2mm aufgebohrt werden, sonst wird es nicht genau genug. Post print ist also ziemlich aufwändig und heikel, vielleicht wäre das tatsächlich mal ein Fall für einen Resin-Drucker.

Oh, Asche auf mein Haupt. Jürgen (@printables) hat Recht. Da habe ich zu sher vereinfacht -- und mangels einem fertigen Exemplar auch keine Auswirkungen gesehen.

Tja, das siehst du mal, welchen Kompetenzvertrauensvorschuss du hier genießt, ich habe das blind geglaubt. Jürgen hatte aber auch unrecht, da er alle Noppen auf gem Gelenkkopf vermutete, was allerdings sofort zum Verkanten führen würde.

Tatsächlich merkt man aber, im Gegensatz zur Kardanwelle, keinen deutlichen Geschwindigkeitsschwankungen, zumindest noch nicht bei den 30 Grad, die mit dem "falschen" Modell möglich sind. Für den ft-Einsatz in der Praxis dürfte es kaum einen Unterschied machen, wobei das Rzeppa sogar +/-40 Grad schafft. Ich habe hier schon einen kleinen Teststand mit zwei AS5600 Hall-Rotationssensoren, bei denen ich die drei Varianten mal noch hinsichtlich Gleichlauf vergleichen werde.

Oder ohne Kugeln fertig drucken und diese dann bei überstrecktem Gelenk eine nach der anderen hinein praktizieren?

Genau. Etwas fummelig, v.a. bei der letzten und weil man dabei sehr auf den Käfig acht geben muss (s.o.). Wenn's passt mache ich da noch einen Video davon. Ich teste noch eine Version mit geschlitzten Laufschienen, die sollten die Montage erleichtern und machen außerdem den Mechanismus sichtbarer.

vg
Jan

[atzensepp]

Könnte man den Kugelkäfig nicht aus einem Messingröhrchen herstellen?
Bohrungen ggf. mit einer 3D-gedruckten Bohrschablone.

Oder man druckt den Käfig als Strip in einer Ebene und biegt ihn unter Erwärmung dann um einen passenden Rundstab?

[juh]

Hmm, der Käfig ist ja kein Rundrohrabschnitt, sondern ein Hohlkugelsegment. Ohne die Rundung wird es da im Spalt noch enger und die Gefahr des Verkantens wird zunehmen. Das Gute ist, dass der Käfig mechanisch eigentlich kaum belastet wird, wenn alles mal an Ort und Stelle ist, denn die Kraftübertragung läuft ja alleine über die Kugeln. Sagt mir zumindest die Theorie, ob es in der Praxis wirklich länger hält bleibt noch zu testen.

vg
Jan

[atzensepp]

Hallo Jan,

Hmm, der Käfig ist ja kein Rundrohrabschnitt, sondern ein Hohlkugelsegment.

Ja, da hast Du natürlich recht. Ich könnte mir vorstellen, dass man das evtl durch einen Zylinder annähern kann. Die Formschlüssigkeit wird ja durch die Kugeln und Rillen vorgegeben.

Habe mal mit Deinem ursprünglichen Design eine "schmale" Frontantriebsachse versucht:

FA.JPG (1.71 MiB) 1642 mal betrachtet

Um eine Verkantung der Achse zu verhindern habe ich Distanzröllchen einbgeaut, die leider den Einschlagwinkel noch weiter begrenzen.

[atzensepp]

Hallo Jan,

Wie könnte man das Gelenk noch etwas kleiner machen? Evtl. direkt an eine Achse drucken, um die Tasche für die Rastachse zu vermeiden?
Es fehlen noch ca. 3-5mm (wenn ich den mittleren Haltebalken durch eine dünne Statik-Platte ersetze) , um ein Differential für mein Möbius-Shuttle einzusetzen und natürlich Rastachsen mit Sonderlänge:

KL1.JPG (974.05 KiB) 1533 mal betrachtet

Viele Grüße
Florian