DE102005037528B4

DE102005037528B4 - Shaft coupling for torque transmission

Info

Publication number: DE102005037528B4
Application number: DE102005037528.6A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Zernickel Alexander; Harald Hochmuth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2025-08-10
Also published as: DE102005037528A1; WO2007017016A1

Abstract

Wellenkupplung (1) zur Drehmomentübertragung, mit axial ineinander verschieblichen Wellenteilen (2, 3), wobei zwischen den Wellenteilen (2, 3) in mehreren Umfangsbereichen (U1, U2, U3) Wälzkörper (4, 5, 11, 12, 14) zur Linearlagerung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Umfangsbereich (U3) gegenläufig wirkende Freilaufkupplungen (9, 10) vorgesehen sind, die Kugeln (11, 12) als Klemmkörper aufweisen, die zugleich der Linearlagerung dienen.Shaft coupling (1) for torque transmission, with axially mutually displaceable shaft parts (2, 3), with rolling elements (4, 5, 11, 12, 14) between the shaft parts (2, 3) in several circumferential areas (U1, U2, U3) for Linear bearings are arranged, characterized in that in at least one circumferential area (U3) counter-rotating overrunning clutches (9, 10) are provided, which have balls (11, 12) as clamping bodies, which also serve for linear bearings.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung, die ein im Wesentlichen rohrförmiges äußeres Wellenteil und ein in diesem axial verschieblich gelagertes inneres Wellenteil umfasst.The invention relates to a shaft coupling for torque transmission, which comprises a substantially tubular outer shaft part and an axially displaceable inner shaft part in this.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine Wellenkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 31 24 927 A1 bekannt. Diese aus einem Innenteil und einer dieses umgebenden Außenhülse bestehende Wellenkupplung weist mehrere axial verlaufende Rillen auf, in denen Kugeln abrollen. Zur Ausschaltung von Spiel sind in der Bohrung der Außenhülse eine der Anzahl der über den Umfang verteilten Kugelreihen entsprechende Anzahl von Platten angeordnet, wobei sich jede Kugel auf zwei benachbarten, einen stumpfen Winkel einschließenden Platten abstützt und die Platten an der Innenwandung der Außenhülse angefedert sind. Somit drücken sämtliche Platten mit Vorspannung gegen die Kugeln.A shaft coupling according to the preamble of claim 1 is for example from the DE 31 24 927 A1 known. This consisting of an inner part and a surrounding outer sleeve shaft coupling has a plurality of axially extending grooves in which balls roll. To eliminate play in the bore of the outer sleeve one of the number of circumferentially distributed rows of balls corresponding number of plates are arranged, each ball is supported on two adjacent, an obtuse angle enclosing plates and the plates are spring-loaded on the inner wall of the outer sleeve. Thus, all plates press with bias against the balls.

Die Platten beanspruchen in der Wellenkupplung in unvermeidlicher Weise radialen Bauraum.The plates inevitably take up radial space in the shaft coupling.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung anzugeben, welche bei zumindest nahezu spielfreier Lagerung eines axial verschieblichen inneren Wellenteils in einem äußeren Wellenteil einen besonders kompakten Aufbau aufweist.The invention has for its object to provide a shaft coupling for torque transmission, which has a particularly compact structure at least almost play-free mounting of an axially displaceable inner shaft part in an outer shaft part.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Wellenkupplung weist zwischen einem inneren und einem äußeren Wellenteil der Linearlagerung dienende Wälzkörper auf, so dass die Wellenteile axial gegeneinander verschieblich sind. Das innere Wellenteil sowie das äußere Wellenteil weisen definitionsgemäß mehrere, insbesondere drei, den Gesamtumfang bildende Umfangsbereiche auf, in welchen jeweils mindestens ein Wälzkörper angeordnet ist. Wie unten stehend noch näher erläutert, können die einzelnen Umfangsbereiche beispielsweise durch eine näherungsweise dreieckige Querschnittsform der Wellenteile gegeben sein; ebenso ist jedoch auch eine im Wesentlichen kreisrunde Ausbildung der Wellenteile möglich. Typischerweise erstreckt sich jeder Umfangsbereich über 120° des Gesamtumfangs.This object is achieved by a shaft coupling for torque transmission with the features of claim 1. This shaft coupling has between an inner and an outer shaft portion of the linear bearing serving rolling elements, so that the shaft parts are axially against each other. By definition, the inner shaft part and the outer shaft part have a plurality of, in particular three, peripheral regions forming the entire circumference, in each of which at least one rolling element is arranged. As explained in more detail below, the individual peripheral regions can be given, for example, by an approximately triangular cross-sectional shape of the shaft parts; however, a substantially circular formation of the shaft parts is also possible. Typically, each circumferential region extends over 120 ° of the total circumference.

In jedem Fall weist mindestens einer der Umfangsbereiche, vorzugsweise genau ein Umfangsbereich, gegenläufig, d. h. in entgegengesetzte Drehrichtungen wirkende Freilaufkupplungen auf. Als Klemmelemente dieser Freilaufkupplungen sind Kugeln vorgesehen, die zugleich Wälzkörper der Linearlagerung zwischen den Wellenteilen sind. Der mindestens eine Umfangsbereich der Wellenkupplung, in dem die Freilaufkupplungen angeordnet sind, weist somit mindestens zwei Wälzkörper auf, wobei jeder dieser Wälzkörper, nämlich Kugeln, sowohl als Klemmelement einer Freilaufkupplung als auch als Wälzkörper einer Linearlagerung fungiert. Die Freilaufkupplungen sperren sich gegenseitig, so dass keine Verdrehung des inneren Wellenteils relativ zum äußeren Wellenteil möglich ist. Umfangsbereiche, in denen keine Freilaufkupplungen angeordnet sind, vorzugsweise zwei von drei Umfangsbereichen, weisen ausschließlich der Linearlagerung dienende Wälzkörper auf. Diese Wälzkörper können zwar eine Verdrehsicherungsfunktion aufweisen, haben jedoch keine Freilauffunktion. Eine Freilauffunktion eines Wälzkörpers ist nur dann gegeben, wenn dieser eine relative Verdrehung der Wellenteile in der einen Drehrichtung zulässt und in der anderen Drehrichtung durch Klemmung sperrt.In any case, at least one of the peripheral regions, preferably exactly one peripheral region, in opposite directions, d. H. acting in opposite directions freewheel clutches on. As clamping elements of these freewheel clutches balls are provided, which are at the same time rolling elements of the linear bearing between the shaft parts. The at least one peripheral region of the shaft coupling, in which the overrunning clutches are arranged, thus has at least two rolling elements, wherein each of these rolling elements, namely balls, both acts as a clamping element of an overrunning clutch and as a rolling element of a linear bearing. The freewheel clutches lock each other, so that no rotation of the inner shaft part relative to the outer shaft part is possible. Peripheral regions in which no one-way clutches are arranged, preferably two out of three peripheral regions, have exclusively rolling elements serving for the linear bearing. Although these rolling elements may have an anti-rotation function, but have no free-running function. A freewheeling function of a rolling element is only given if it allows a relative rotation of the shaft parts in one direction of rotation and locks in the other direction by clamping.

Um die Kugeln der Freilaufkupplungen permanent in Klemmbereitschaft zu halten, kann beispielsweise eine Feder zwischen zwei in entgegengesetzten Drehrichtungen klemmende Kugeln gespannt sein. Ebenso kann jedoch auch jede als Klemmelement wirkende Kugel separat angefedert sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, eine in Axialrichtung der Wellen verlaufende, mittels eines Käfigs geführte Kugelreihe insgesamt durch die Kraft einer Feder zu beaufschlagen. In allen Fällen wird die gegenläufig wirkende Freilaufvorrichtung derart durch Federkraft belastet, dass eine Radialkraftkomponente das innere Wellenteil von demjenigen Umfangsbereich, in welchem die Freilaufvorrichtung angeordnet ist, weg drückt und damit in anderen Umfangsbereichen, insbesondere in den verbleibenden zwei von drei Umfangsbereichen, an das äußere Wellenteil anpresst. Das innere Wellenteil ist damit spielfrei und gleichzeitig axial verschieblich im äußeren Wellenteil gelagert. Die Freilaufkupplungen weisen vorzugsweise einen Klemmwinkel auf, der nahe an der Selbsthemmungsgrenze ist, um eine Schwergängigkeit beim axialen Verstellen der Wellenkupplung, insbesondere ein Festsetzen oder ein ruckartiges Losreißen der Kugelfreilaufvorrichtung, zu verhindern.To keep the balls of the one-way clutches permanently in clamping readiness, for example, a spring between two clamped in opposite directions of rotation balls can be curious. Likewise, however, each ball acting as a clamping element can be spring-loaded separately. Furthermore, it is possible to apply a total of the waves running in the axial direction, guided by a cage ball row by the force of a spring. In all cases, the counteracting freewheel device is loaded by spring force such that a radial force component pushes the inner shaft part away from the circumferential region in which the freewheel device is arranged, and thus in other peripheral regions, in particular in the remaining two out of three peripheral regions Pressing shaft part. The inner shaft part is thus free of play and at the same time mounted axially displaceable in the outer shaft part. The overrunning clutches preferably have a clamping angle which is close to the self-locking limit in order to prevent sluggishness in the axial adjustment of the shaft coupling, in particular a setting or a jerky tearing of the ball freewheel device.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich explizit auf Ausführungsformen der Wellenkupplung mit drei Umfangsbereichen, von welchen zwei ausschließlich Wälzkörper aufweisen, die der Linearlagerung dienen, wobei im dritten Umfangsbereich die Freilaufvorrichtung mit entgegengesetzt wirksamen Freiläufen angeordnet ist. In analoger Weise gelten die Ausführungen jedoch auch für Ausführungsformen mit einer hiervon abweichenden Anzahl an Umfangsbereichen, wobei Freilaufvorrichtungen auch in mehreren Umfangsbereichen angeordnet sein können.The following statements relate explicitly to embodiments of the shaft coupling with three peripheral regions, of which two have only rolling elements, which serve the linear bearing, wherein in the third peripheral region of the freewheel device is arranged with opposite effective freewheels. Apply analogously However, the embodiments also for embodiments with a deviating number of peripheral regions, which freewheel devices can also be arranged in several peripheral regions.

Sowohl in den ersten beiden Umfangsbereichen, in welchen sich die der Linearlagerung dienenden Wälzkörper befinden, als auch im dritten Umfangsbereich, in dem mehrere Kugeln eine kombinierte Linearlagerungs- und Freilauffunktion wahrnehmen, sind in bevorzugter Ausgestaltung mehrere Wälzkörper axial hintereinander angeordnet. Auf diese Weise wird sowohl das übertragbare Drehmoment zwischen den Wellenteilen erhöht, als auch die Aufnahme von Kippbelastungen ermöglicht. Im dritten Umfangsbereich, d. h. in demjenigen Umfangsbereich, in dem die in Umfangsrichtung wirksame, selbstsperrende Freilaufvorrichtung angeordnet ist, befindet sich vorzugsweise mindestens ein zusätzlicher Wälzkörper, der, wie die Wälzkörper im ersten und zweiten Umfangsbereich, der Linearlagerung dient, ohne jedoch zugleich eine Freilauffunktion aufzuweisen. Dieser mindestens eine zusätzliche Wälzkörper im dritten Umfangsbereich befindet sich vorzugsweise axial zwischen Wälzkörpern, die Teile von Freilaufkupplungen sind. Durch die damit in Axialrichtung gespreizte Anordnung mehrerer Klemmkörper der Freilaufkupplung wird eine besonders hohe Verkippsicherheit der gesamten Wellenkupplung erreicht.Both in the first two circumferential regions in which the rolling elements serving the linear bearing are located as well as in the third peripheral region, in which a plurality of balls perform a combined linear bearing and freewheeling function, a plurality of rolling elements are arranged axially one behind the other in a preferred embodiment. In this way, both the transmittable torque between the shaft parts is increased, as well as the inclusion of tilting loads allows. In the third peripheral area, i. H. In that peripheral region in which the circumferentially effective, self-locking freewheel device is arranged, there is preferably at least one additional rolling element, which, like the rolling elements in the first and second circumferential region, serves for the linear bearing, but without at the same time having a freewheeling function. This at least one additional rolling element in the third circumferential region is preferably located axially between rolling elements, which are parts of freewheel clutches. By so spread in the axial direction arrangement of several clamping body of the one-way clutch a particularly high tilting security of the entire shaft coupling is achieved.

Ist das innere Wellenteil als im Wesentlichen kreisrunde Welle ausgebildet, so sind vorzugsweise sämtliche Wälzkörper der Wellenkupplung Kugeln. Die Kugeln im ersten und zweiten Umfangsbereich sind dabei in vorteilhafter Ausgestaltung in Längsrillen des inneren Wellenteils sowie des rohrförmigen äußeren Wellenteils geführt, so dass sie eine zusätzliche Verdrehsicherungsfunktion übernehmen. Entsprechendes gilt ggf. für einen oder mehrere zusätzliche, keine Freilauffunktion aufweisende Wälzkörper im dritten Umfangsbereich.If the inner shaft part is designed as a substantially circular shaft, preferably all the rolling elements of the shaft coupling are balls. The balls in the first and second peripheral region are guided in an advantageous embodiment in longitudinal grooves of the inner shaft part and the tubular outer shaft part, so that they take on an additional anti-rotation function. The same applies if necessary for one or more additional, no free-running function having rolling elements in the third peripheral region.

Die elastischen Eigenschaften der Freilaufvorrichtung sowie der übrigen Kugellagerung sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass Torsionsbelastungen zwischen den Wellenteilen in definierter Weise auf die unterschiedlichen Wälzkörper verteilt werden.The elastic properties of the freewheel device and the remaining ball bearing are matched to one another such that torsional loads between the shaft parts are distributed in a defined manner to the different rolling elements.

In einer Ausführungsform mit im Wesentlichen dreieckigem Querschnitt des inneren Wellenteils sind als Wälzkörper im ersten und zweiten Umfangsbereich, d. h. in denjenigen Umfangsbereichen, in denen sich keine Freilaufkupplungen befinden, vorzugsweise Zylinderrollen oder Nadeln vorgesehen. Diese ermöglichen zum einen die Aufnahme hoher radialer Belastungen und stellen des Weiteren in Zusammenwirkung mit den durch Federkraft vorgespannten Freilaufkupplungen im dritten Umfangsbereich eine zusätzliche Maßnahme gegen eine Verdrehung des inneren Wellenteils relativ zum äußeren Wellenteil dar. Die Länge einer Zylinderrolle oder Nadel beträgt vorzugsweise mindestens die Hälfte des minimalen Radius des inneren Wellenteils. Zur Führung der Zylinderrollen oder Nadeln kann ein zwischen den Wellenteilen angeordneter Käfig vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, die Zylinderrollen oder Nadeln in Axialnuten der Wellenteile zu führen.In an embodiment with a substantially triangular cross section of the inner shaft part, rolling elements in the first and second peripheral regions, i. H. in those peripheral areas in which there are no one-way clutches, preferably cylindrical rollers or needles provided. These allow on the one hand the inclusion of high radial loads and provide further in cooperation with the spring-biased one-way clutches in the third peripheral area an additional measure against rotation of the inner shaft part relative to the outer shaft part. The length of a cylindrical roller or needle is preferably at least half the minimum radius of the inner shaft part. To guide the cylindrical rollers or needles, a cage arranged between the shaft parts can be provided. Alternatively, it is also possible to guide the cylindrical rollers or needles in axial grooves of the shaft parts.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:Hereinafter, three embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 im Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung, 1 in cross section a first embodiment of a shaft coupling for transmitting torque,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wellenkupplung und 2 A second embodiment of a shaft coupling and

3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Wellenkupplung. 3 a third embodiment of a shaft coupling.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In den 1 bis 3 ist jeweils eine Ausführungsform einer Wellenkupplung 1 zur Drehmomentübertragung dargestellt, die beispielsweise in einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges einsetzbar ist. In jedem Fall ist in einem äußeren Wellenteil 2 ein inneres Wellenteil 3 axial verschieblich gelagert. Während in den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2 als inneres Wellenteil 3 eine Dreikantwelle vorgesehen ist, weist im Ausführungsbeispiel nach 3 das innere Wellenteil 3 einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. In allen Ausführungsbeispielen können drei Umfangsbereiche U1, U2, U3, die zusammen den Gesamtumfang der Wellenkupplung 1 bilden, unterschieden werden. Jeder Umfangsbereich U1, U2, U3 erstreckt sich über 120°, wobei in den Ausführungsbeispielen nach den 1 und 2 jeweils eine Dreieckseite des inneren Wellenteils 3 in einem Umfangsbereich U1, U2, U3 liegt.In the 1 to 3 is in each case an embodiment of a shaft coupling 1 shown for transmitting torque, which is used for example in a steering column of a motor vehicle. In any case, in an outer shaft part 2 an inner shaft part 3 mounted axially displaceable. While in the embodiments according to the 1 and 2 as inner shaft part 3 a triangular wave is provided, according to the embodiment 3 the inner shaft part 3 a substantially circular cross section. In all embodiments, three peripheral regions U1, U2, U3, which together the total circumference of the shaft coupling 1 form, be differentiated. Each peripheral region U1, U2, U3 extends over 120 °, wherein in the embodiments of the 1 and 2 each one triangle side of the inner shaft part 3 lies in a peripheral region U1, U2, U3.

Die ersten beiden, in den Darstellungen unten angeordneten Umfangsbereichen U1, U2 sind symmetrisch zu einer Vertikalebene V, die den dritten Umfangsbereich U3 mittig schneidet, angeordnet. Als der Linearlagerung des inneren Wellenteils 3 im äußeren Wellenteil 2 dienende Wälzkörper sind Zylinderrollen 4 (1, 2) bzw. Kugeln 5 (3) vorgesehen. In nicht sichtbarer Weise sind in Axialrichtung der Wellenkupplung 1 jeweils mehrere, beispielsweise vier, Wälzkörper 4, 5 hintereinander angeordnet. Während die Zylinderrollen 4 – bei Durchmessern bis 6 mm üblicherweise als Nadeln bezeichnet – auf glatten Umfangsabschnitten der Wellenteile 2, 3 abrollen, sind die im Fall der runden Welle verwendeten Kugeln (3) in Längsrillen 6, 7 des inneren Wellenteils 3 bzw. des äußeren Wellenteils 2 geführt. Unabhängig von der Gestalt der Wälzkörper 4, 5 befinden sich diese in einem zwischen den Wellenteilen 2, 3 angeordneten Käfig 8, der aus Kunststoff oder aus Metall, insbesondere mittels spanloser Verformung, gefertigt sein kann und die Wälzkörper 4, 5 verliersicher hält.The first two circumferential regions U1, U2 arranged in the illustrations below are arranged symmetrically with respect to a vertical plane V, which centrally intersects the third peripheral region U3. As the linear bearing of the inner shaft part 3 in the outer shaft part 2 serving rolling elements are cylindrical rollers 4 ( 1 . 2 ) or balls 5 ( 3 ) intended. In a non-visible manner are in the axial direction of the shaft coupling 1 several, for example, four, rolling elements 4 . 5 arranged one behind the other. While the cylindrical rollers 4 - at Diameters up to 6 mm commonly referred to as needles - on smooth peripheral portions of the shaft parts 2 . 3 unroll, are the balls used in the case of the round shaft ( 3 ) in longitudinal grooves 6 . 7 of the inner shaft part 3 or the outer shaft part 2 guided. Regardless of the shape of the rolling elements 4 . 5 These are located in one between the shaft parts 2 . 3 arranged cage 8th , which can be made of plastic or metal, in particular by chipless deformation, and the rolling elements 4 . 5 keeps captive.

Im dritten Umfangsbereich U3 sind zwischen den Wellenteilen 2, 3 Freilaufkupplungen 9, 10 gebildet, die in entgegengesetzten Drehrichtungen wirksam sind. Jede der Freilaufkupplungen 9, 10 weist eine Kugel 11, 12 auf, die als Klemmkörper wirkt. Während in den dargestellten Anordnungen die Kugel 11 bei feststehendem äußeren Wellenteil 2 eine Verdrehung des inneren Wellenteils 3 im Uhrzeigersinn verhindert, blockiert die Kugel 12 der Freilaufkupplung 10 in der entgegengesetzten Drehrichtung. Insgesamt ist mittels der gegenläufig wirkenden Freilaufkupplungen 9, 10 das innere Wellenteil 3 somit verdrehfest im äußeren Wellenteil 2 gehalten. Zwischen die Kugeln 11, 12 ist ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 13 gespannt, so dass die Kugeln 11, 12 permanent in Klemmbereitschaft gehalten werden. Der mit α bezeichnete Klemmwinkel ist derart bemessen, dass die Freilaufkupplungen 9, 10 annähernd an der Selbsthemmungsgrenze betrieben werden. Es gilt somit näherungsweise tanα = μ, d. h. der Klemmwinkel α ist so groß, dass die Kugeln 11, 12 gerade nicht durchrutschen (μ = Reibungskoeffizient). Die durch das Federelement 13 belasteten Kugeln 11, 12 drücken das innere Wellenteil 3 mit einer erheblichen Keilwirkung in Richtung zu den ersten zwei Umfangsbereichen U1, U2, in den dargestellten Anordnungen vertikal nach unten. Somit sind nicht nur die Freilaufkupplungen 9, 10, sondern auch die Linearlagerungen in den Umfangsbereichen U1, U2 permanent vorgespannt. Insgesamt ist das innere Wellenteil 3 damit spielfrei im äußeren Wellenteil 2 gelagert.In the third peripheral region U3 are between the shaft parts 2 . 3 Overrunning clutches 9 . 10 formed, which are effective in opposite directions of rotation. Each of the one-way clutches 9 . 10 has a ball 11 . 12 on, which acts as a clamping body. While in the illustrated arrangements the ball 11 with fixed outer shaft part 2 a rotation of the inner shaft part 3 prevented in a clockwise direction, blocks the ball 12 the overrunning clutch 10 in the opposite direction of rotation. Overall, by means of the counter-rotating one-way clutches 9 . 10 the inner shaft part 3 thus rotationally fixed in the outer shaft part 2 held. Between the balls 11 . 12 is designed as a helical spring spring element 13 excited, so the balls 11 . 12 be kept permanently in clamping readiness. The designated α clamping angle is dimensioned such that the one-way clutches 9 . 10 be operated close to the self-locking limit. It is thus approximately tanα = μ, ie the clamping angle α is so large that the balls 11 . 12 just do not slip (μ = coefficient of friction). The by the spring element 13 loaded balls 11 . 12 push the inner shaft part 3 with a significant wedge effect in the direction of the first two circumferential regions U1, U2, in the illustrated arrangements vertically downwards. Thus, not only the one-way clutches 9 . 10 , but also the linear bearings in the peripheral areas U1, U2 permanently biased. Overall, the inner shaft part 3 thus free of play in the outer shaft part 2 stored.

Wird das innere Wellenteil 3 relativ zum äußeren Wellenteil 2 axial verschoben, so rollen nicht nur die Wälzkörper 4, 5 in den Umfangsbereichen U1, U2, sondern auch die Kugeln 11, 12 im dritten Umfangsbereich U3 zwischen den Wellenteilen 2, 3 ab. Die Kugeln 11, 12 haben somit zusätzlich zu ihrer Freilauffunktion auch eine Linearlagerungsfunktion. In den Ausführungsbeispielen nach den 2 und 3 befindet sich im dritten Umfangsbereich U3 zusätzlich zu den die Freilauffunktion realisierenden Kugeln 11, 12 axial versetzt zu diesen mindestens ein zusätzlicher Wälzkörper 14. In den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich beim in 2 lediglich angedeuteten Wälzkörper 14 um eine Kugel, ebenso ist an dieser Stelle jedoch auch eine Zylinderrolle oder Nadel verwendbar. Ähnlich wie die in den ersten beiden Umfangsbereichen U1, U2 angeordneten Kugeln 5 (3) ist auch die im dritten Umfangsbereich U3 angeordnete Kugel 14 in Längsrillen 6, 7 des inneren Wellenteils 3 sowie des äußeren Wellenteils 2 geführt. Somit wirkt die Kugel 14 zusätzlich einer Verdrehung des inneren Wellenteils 3 relativ zum äußeren Wellenteil 2 entgegen. An das in den 2 und 3 sichtbare Paar an gegenläufig wirkenden Freilaufkupplungen 9, 10 schließen sich in Axialrichtung hintereinander zwei zusätzliche Wälzkörper 14 an. Im Anschluss an diese befindet sich ein weiteres Paar an Freilaufkupplungen 9, 10 zwischen den Wellenteilen 2, 3, so dass die zusätzlichen Wälzkörper 14 in axialer Richtung beidseitig von Freilaufkupplungen 9, 10 benachbart sind.Will the inner shaft part 3 relative to the outer shaft part 2 moved axially, so roll not only the rolling elements 4 . 5 in the peripheral areas U1, U2, but also the balls 11 . 12 in the third peripheral region U3 between the shaft parts 2 . 3 from. The balls 11 . 12 Thus, in addition to their freewheeling function also have a linear bearing function. In the embodiments of the 2 and 3 is located in the third peripheral region U3 in addition to the free-wheeling realized balls 11 . 12 axially offset from these at least one additional rolling elements 14 , In the illustrated embodiments, the in 2 only indicated rolling elements 14 However, at this point, also a cylindrical roller or needle can be used. Similar to the balls arranged in the first two circumferential regions U1, U2 5 ( 3 ) is also arranged in the third peripheral region U3 ball 14 in longitudinal grooves 6 . 7 of the inner shaft part 3 and the outer shaft part 2 guided. Thus, the ball acts 14 in addition to a rotation of the inner shaft part 3 relative to the outer shaft part 2 opposite. At the in the 2 and 3 visible pair of counter-rotating one-way clutches 9 . 10 close in the axial direction one behind the other two additional rolling elements 14 at. Following this is another pair of overrunning clutches 9 . 10 between the shaft parts 2 . 3 so that the extra rolling elements 14 in the axial direction on both sides of one-way clutches 9 . 10 are adjacent.

In allen dargestellten Ausführungsbeispielen rollen die als Klemmkörper fungierenden Kugeln 11, 12 auf zylindermantelförmigen Oberflächenabschnitten des äußeren Wellenteils 2 ab, während das innere Wellenteil 3 in den von den Kugeln 11, 12 kontaktierten Bereichen rampenförmig gestaltet ist, um die gewünschte Freilauffunktion herzustellen. Abweichend hiervon ist es auch möglich, im Bereich der Freilaufkupplungen 9, 10 das innere Wellenteil 3 zylindrisch zu gestalten, während das äußere Wellenteil 2 eine Rampenkontur aufweist.In all the illustrated embodiments, the balls acting as clamping bodies roll 11 . 12 on cylinder jacket-shaped surface portions of the outer shaft part 2 while the inner shaft part 3 in the of the balls 11 . 12 contacted areas is ramped to produce the desired freewheeling function. Notwithstanding this, it is also possible in the field of one-way clutches 9 . 10 the inner shaft part 3 Cylindrical while the outer shaft part 2 has a ramp contour.

Der mit D₁₄ bezeichnete Durchmesser der zusätzlichen Wälzkörper 14 übersteigt den Durchmesser D₁₁ der Kugeln 11, 12 deutlich, in den Ausführungsbeispielen nach 2 und 3 um mehr als 50%. Die Länge der Zylinderrollen oder Nadeln 4 ist mit L₄, der minimale Radius des inneren Wellenteils 3 mit R_min bezeichnet. Die Länge L₄ beträgt mindestens 50%, in den Ausführungsbeispielen nach 1 und 2 etwa 80%, des minimalen Radius R_min des inneren Wellenteils 3. Die Zylinderrollen oder Nadeln 4 liegen ebenso wie die Kugeln 5, 11, 12, 14 unmittelbar an beiden Wellenteilen 2, 3 an. Das der vorgespannten Lagerung des inneren Wellenteils 3 im äußeren Wellenteil 2 dienende Federelement 13 beansprucht keinerlei zusätzlichen radialen Bauraum, sondern nutzt den vorhandenen Raum zwischen den Wellenteilen 2, 3 aus. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Federelement 13 im Spaltraum 15 zwischen den Wellenteilen 2 und 3 hauptsächlich in tangentiale Richtung eine Kraft auf die Kugeln 11, 12 ausübt.The designated D ₁₄ diameter of the additional rolling elements 14 exceeds the diameter D _{11 of} the balls 11 . 12 clearly, in the embodiments according to 2 and 3 by more than 50%. The length of the cylindrical rollers or needles 4 with L ₄ , the minimum radius of the inner shaft part 3 denoted by R _min . The length L ₄ is at least 50%, in the embodiments according to 1 and 2 about 80% of the minimum radius R _{min of} the inner shaft part 3 , The cylindrical rollers or needles 4 lie as well as the balls 5 . 11 . 12 . 14 directly on both shaft parts 2 . 3 at. The preloaded bearing of the inner shaft part 3 in the outer shaft part 2 serving spring element 13 claims no additional radial space, but uses the existing space between the shaft parts 2 . 3 out. This is made possible by the fact that the spring element 13 in the gap 15 between the shaft parts 2 and 3 mainly in the tangential direction a force on the balls 11 . 12 exercises.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wellenkupplungshaft coupling
22: äußeres Wellenteilouter shaft part
33: inneres Wellenteilinner shaft part
44: Zylinderrollecylindrical roller
55: KugelBullet
66: Längsrillelongitudinal groove
77: Längsrillelongitudinal groove
88th: KäfigCage
99: FreilaufkupplungOverrunning clutch
1010: FreilaufkupplungOverrunning clutch
1111: KugelBullet
1212: KugelBullet
1313: Federelementspring element
1414: Wälzkörperrolling elements
1515: Spaltraumgap
αα: Klemmwinkelclamping profile
μμ: Reibungskoeffizientcoefficient of friction
D₁₁ D ₁₁: Durchmesserdiameter
D₁₄ D ₁₄: Durchmesserdiameter
L₄ L ₄: Längelength
R_min _Min: minimaler Radiusminimal radius
U1, U2, U3U1, U2, U3: Umfangsbereichperipheral region
VV: Vertikalebenevertical plane

Claims

Shaft coupling ( 1 ) for torque transmission, with axially displaceable shaft parts ( 2 . 3 ), between the shaft parts ( 2 . 3 ) in several peripheral regions (U1, U2, U3) rolling elements ( 4 . 5 . 11 . 12 . 14 ) are arranged for linear bearing, characterized in that in at least one peripheral region (U3) counteracting one-way clutches ( 9 . 10 ), the balls ( 11 . 12 ) as a clamping body, which also serve the linear bearing.

Shaft coupling according to claim 1, characterized in that the total circumference of three peripheral regions (U1, U2, U3) is formed, wherein in two peripheral regions (U1, U2) serving exclusively the linear bearing rolling elements ( 4 . 5 ) are arranged, while the third peripheral region (U3) balls ( 11 . 12 ) Has a linear bearing as well as a circumferentially effective freewheeling function.

Shaft coupling according to claim 1 or 2, characterized in that a peripheral region (U1, U2, U3) has a plurality of rolling elements arranged one behind the other in the axial direction ( 4 . 5 . 11 . 12 . 14 ) having.

Shaft coupling according to claim 1 or 2, characterized in that in a counter-rotating one-way clutches ( 9 . 10 ) having circumferential portion (U3) at least one additional rolling elements ( 14 ), which is not part of an overrunning clutch ( 9 . 10 ).

Shaft coupling according to claim 4, characterized in that the additional rolling elements ( 14 ) axially between rolling elements ( 11 . 12 ), the parts of one-way clutches ( 9 . 10 ) are.

Shaft coupling according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner shaft part ( 3 ) is formed as a substantially round shaft.

Shaft coupling according to claim 6, characterized in that serving as exclusively the linear bearing rolling elements ( 5 ) Balls are provided.

Shaft coupling according to claim 7, characterized in that the shaft parts ( 2 . 3 ) Longitudinal grooves ( 6 . 7 ) for guiding the exclusively linear bearings serving balls ( 5 ) exhibit.

Shaft coupling according to one of claims 1 to 5, characterized in that as an inner shaft part ( 3 ) A triangular wave is provided.

Shaft coupling according to claim 9, characterized in that serving as exclusively the linear bearing rolling elements ( 4 ) Cylindrical rollers or needles are provided.

Shaft coupling according to claim 10, characterized in that the length (L ₄ ) of a cylindrical roller or needle ( 4 ) at least half of the minimum radius (R _min ) of the inner shaft part ( 3 ) is.