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Homokinetische Wellengelenkkupplung Die Erfindung betrifft eine homokinetisch
arbeitende Wellengelenkkupplung mit in Axialrichtung relativ zueinander bewegbaren
Kupplungshälften mit paarweise zusammenwirkenden, sich kreuzenden Nuten, zwischen
denen Kugeln zum übertragen des Drehmoments vorgesehen sind, die durch einen gegenüber
beiden Kupplungshälften bewegbaren Käfig geführt werden.
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Homokinetische Wellengelenkkupplungen sind bereits allgemein bekannt
und werden verbreitet dort verwendet, wo eine mit gleichfönniger Abtriebsgeschwindigkeit
erfolgende übertragung von Drehkräften von einer Antriebs- auf eine Abtriebskupplungshälfte
erzielt werden soll. Es sind weiterhin Gelenke bekannt, die mit Einrichtungen versehen
sind, welche eine teleskopartige Bewegung der Kupplungshälften relativ zueinander
zulassen, so daß die Wellengelenkkupplung nicht nur zur übertragung von Drelikräften,
sondern auch zur Aufnahme von Axialverschiebungen zwischen Antriebs- und Abtriebskupplungshälften
dient.
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Derartige Wellengelenkkupplungen bestehen aus einem hohlzylindrischen
äußeren Kupplungsstück und einem zylindrischen inneren Kupplungsstück, die an den
sich gegenüberliegenden Mantelflächen sich je-
weils kreuzende Nuten aufweisen,
in denen als Drehmomentübertragungsglieder in einem 1-,'-ugelkäfig geführte Kuaeln
laufen. Da die Nutenachsen bei diesen Wellengelenkkupplungen geradlinig und gegenüber
der Mittelachse der jeweiligen Kupplungsstücke unter einem Winkel verlaufen, nimmt
die Nutentiefe am inneren Kupplungsstück mit wachsendem Abstand von der senkrecht
auf die Mittelachse stehenden Mittelebene des Kupplungsstücks ab und im äußeren
Kupplungsstück zu. Da bei einer Verschiebung oder Auslenkung der Kupplungsstücke
gegeneinander die das Drehmoment übertragenden Kugeln aus der genannten Mittelebene
ausgelenkt werden und in einen Abschnitt der Nuten der inneren Kupplungshälfte mit
geringerer Tiefe gelangen, ergibt sich durch die Verschiebung oder Auslenkung der
Kupplungshälften ein schlechter Sitz der Kugeln und ein im Maß der Verschiebun-
bzw. Auslenkung verringertes übertragbares Drehmoment.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wellengelenkkupplung mit axial
relativ zueinander bewegbaren Kupplungshälften zu schaffen, bei welcher auch bei
einer axialen Verschiebung und einer Auslenkung der Kupplungshälften ein guter Sitz
der Drehmomentübertragungsglieder und die übertragung des vollen Drehmoments in
bezug auf eine nicht ausgelenkte oder verschobene Lage gewährleistet wird. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achsen der Nuten gegenüber
der Achse der jeweils zugehörigen Kupplungshälfte, wie an sich bekannt, bogenförmig
verlaufen und daß die Umhüllende dieser Nutenachsen jeweils ein Rotationsellipsoid
bildet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Stimansicht
einer Wellengelenkkupplung mit den Merkmalen der Erfindung, F i g. 2 einen
Querschnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, in welcher die Nuten zwecks
größerer Deutlichkeit als Axialnuten und nicht als in Umfangsrichtung versetzte
Nuten dargestellt sind, F i g. 3 eine F i g. 2 ähnliche Ansicht, bei
welcher die Glieder der Wellengelenkkupplung im Winkel zueinander verlagert sind,
F i g. 4 eine schematische Abwicklung der Wellengelenkkupplung gemäß den
F i g. 1 und 2, F i g. 5 eine Ansicht des Innenglieds der Wellengelenkkupplung
gemäß F i g. 1, aus welcher die Form der in diesem Glied vorgesehenen Nuten
hervorgeht, und F i g. 6 eine F i g. 5 ähnliche Ansicht einer anderen
Art der Versetzung der Nuten der Wellengelenkkupplung.
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Die in den Zeichnungen dargestellte homokinetisch arbeitende Wellengelenkkupplung
10 weist eine ringförmige äußere Kupplungshälfte 12 auf, die in einer von
ihr festgelegten zylindrischen, axial verlaufenden
Öffnung
15 eine erweiterte, praktisch ellipsoidförmige innere Kupplungshälfte 14
aufnimmt. Die Kupplungshälften 12 und 14 sind in Radialrichtung im Abstand
voneinander entfernt und vermögen sowohl Winkelals auch Axialverlagerungen durchzuführen.
Jede Kupplungshälfte 12 bzw. 14 vermag sowohl als Antriebs- als auch als Abtriebsglied
zu dienen und beide Kupplungshälften 12 bzw. 14 sind auf bekannte Weise zur Einschaltung
in eine nicht dargestellte Antriebsverbindung ausgebildet.
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Die äußere und innere Kupplungshälfte 12 bzw. 14 sind jeweils mit
mehreren auf aleiche Abstände verteilten, paarweise zusammenwirkenden Nuten versehen.
In den F i g. 2 und 3 sind diese Nuten aus ihrer normalerweise in
Querrichtung versetzten Ausrichtung herausgenommen und als in Axialrichtung C aeradlinig
verlaufend dargestellt, so daß das Zusammenwirken zwischen ihnen genauer ersichtlich
wird. Die äußere Kupplungshälfte 12 ist mit zwei Sätzen von Nuten 16 und
18 versehen, die in Querrichtung im gleichen Ausmaß relativ zueinander entgegengesetzt
ausgerichtet sind. Jede Nut 16 bzw. 18 weist, obgleich sie sich im
wesentlichen in Axialrichtung erstreckt, eine Achse mit einer Axial- und einer Querkomponente
auf. Die innere Kupplungshälfte 14 ist ebenfalls mit zwei Nutensätzen 20 und 22
versehen, die in zusammenwirkender Anordnung mit den Nuten 16 bzw.
18 stehen und in spiegelbildlicher Überschneidung bzw. Kreuzung mit diesen
ausgebildet sind. Jede Nut 20 und 22 hat, während sie sich im wesentlichen in Axialrichtung
erstreckt, eine Achse mit einer Axial- und einer Querkomponente und ist in Querrichtung
im gleichen Ausmaß und entgegengesetzt zu den Nuten 16 bzw. 18, mit
welchen sie zusammenwirkt, versetzt.
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Gemäß F i g. 2, in welcher die Nuten zwecks besserer Deutlichkeit
nicht in ihrer wirklichen, in Querrichtung versetzten Ausrichtung, sondern als Axialnuten
dargestellt sind, sind die Nuten 16 und 18 der äußeren Kupplungshälfte
sowie die Nuten 20 und 22 der inneren Kupplungshälfte ebenfalls gegenüber der Achse
der sie aufweisenden Kupplungshälfte bogenförinig ausgebildet und nähern sich in
Radialrichtung dieser Achse. Die Umhüllende der Nutenachsen bildet hierbei je-weils
ein Rotationsellipsoid.
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Zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den Kupplungshälften sind
Drehmoment-Übertragungsmittel in Form von Antriebskugeln 26 vorgesehen, von
denen in jedem zusammenwirkenden Nutenpaar 16, 20 bzw. 18, 22 jeweils
eine angeordnet ist. In dem Zwischenraum zwischen äußerer und innerer Kupplungshälfte
12 bzw. 14 ist ein Kugelkäfig 28 angeordnet, der mit einer Anzahl von auf
die Antriebskugeln ausgerichteten Öffnungen 30 versehen ist, welche zur Aufnahme
dieser Kugeln 26 dienen und sie in einer einzigen Ebene halten. Obgleich
der Kugelkäfig 28
gemäß den Zeichnungen die äußere Kupplungshälfte 12 berührt,
wird er durch diese Berührung nicht axial ausgerichtet, sondern kann sich relativ
zu beiden Kupplungshälften in Axial- und Winkelrichtungg verla 'gern. Die genannte
Berührung hat lediglich eine Radialausrichtune, des Kugelkäfigs 28 relativ
zur C
äußeren und inneren Kupplungshälfte 12 bzw. 14 zur
Folge.
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Gemäß F i a. 4 werden die am Schnittpunkt der Nuten
16 und 20 ausgerichteten Antriebskugeln 26
bei festgehaltener innerer
Kupplungshälfte 14 und sich in Richtun- -des Pfeils A drehender äußerer
I,#'-upplungshälfte 12 nach rechts gedrängt, während die sich im Schnittpunkt der
Nuten 18 und 22 befindenden Kugeln 26 nach links verlagert werden.
Da die im gleichen Ausmaß versetzten l\Tuten eine ausgeglichene Gesamtaxialverlagerungskraft
auf die Kugeln 26 ausüben und diese mit Hilfe des Kugelkäfigs 28 in
einer einzigen Ebene gehalten werden, verbleiben die Kugeln an den Schnittstellen
der Nuten 16, 20 bzw. 18, 22, wobei diese Schnittstellen gemäß den
bekannten geometrischen Prizipien die winkelhalbierende Ebene zwischen den Kupplungshälften
festlegen. Es ist somit ersichtlich, daß die Kugeln 26
durch den Kugelkäfig
28 in einer einzigen gemeinsamen Ebene gehalten werden und daß die Ebene
der Kugeln auf Grund des Schnittpunkts zwischen den Nuten 16, 20 bzw.
18, 22 derart ausgerichtet wird, daß sie den zwischen innerer und äußerer
Kupplungshälfte festgelegten Winkel halbiert.
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In F i g. 5 ist eine Aufsicht auf eine Nut 20 der inneren Kupplungshälfte
14 dargestellt. In diesem Fall ist die Nut 20 so veranschaulicht, als ob sie eine
diagonale, geradlinig verlaufende Achse aufwiese, obgleich diese Achse ebenfalls
gegenüber der Achse der Kupplungshälfte 14 gekrümmt ist, während die Nut 20
a der inneren Kupplungshälfte 14 a gemäß F i g. 6 eine Achse aufweist,
welche ebenfalls gegenüber der Achse der inneren Kupplungshälfte 14 a ge-
krümmt
ist. Beide Arten der Nutenachsenformen gewährleisten einen guten Sitz der Drehmomentübertragungsglieder
auch bei axialer und winkliger Verlagerung der Kupplungshälften zueinander, solange
die paarweise angeordneten Nuten einander spiegelbildlich -leichen und eine ausgeglichene
Gesamtaxialverlaggerungskraft auf die Antriebskugeln ausüben.