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Homokinetische längsverschiebliche Wellenkupplung Die Erfindung betrifft
eine homokinetische längsverschiebliche Wellenkupplung mit Mitnehmerkugeln in axial
gerichteten Führungsnuten in wechselnden Richtungen, die in den zusammenwirkenden
Kupplungsteilen vorgesehen sind, und einem Käfig zum Ausrichten der Mitnehmerkugeln
in die Ebene der Winkelhalbierenden.
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Derartige Wellenkupplungen werden in der Technik verbreitet angewandt,
da sie gegenüber normalen Kreuzgelenken den Vorteil einer gleichförmigen Abtriebsgeschwindigkeit
aufweisen.
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Eine bereits vorgeschlagene längsverschiebliche und mit sich kreuzenden
Nuten arbeitende homokinetische Wellenkupplung, deren Kugelkäfig durch das Außenglied
geführt wird, hat den Nachteil, daß beim übertragen eines Drehmoments in den sich
kreuzenden Nuten eine Schraubenwirkung auftritt und das Innen- und das Außenglied
der Kupplung auseinandergedrängt werden. Um das Auseinandergehen der Kupplungshälften
zu vermeiden, müssen die Kupplungshälften oder die Wellen, auf denen diese angebracht
sind, mit Vorrichtungen ausgestattet sein, die axiale Kräfte aufzunehmen vermögen
und ein Auseinandergehen verhindern. Damit wird aber eine Konstruktion, die Wellenkupplungen
mit sich kreuzenden Nuten enthält, aufwendig und störanfällig.
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Es sind weiterhin homokinetisch arbeitende Wellenkupplungen bekanntgeworden,
die gegeneinander geneigte, trichterförmige Nuten aufweisen. Diese homokinetischen
Wellenkupplungen sind zwar nicht längsverschieblich, da bei ihnen das Innenglied
von dem Kugelkäfig konzentrisch umschlossen wird, doch lassen sie zu ihrem Nachteil
völlig unberücksichtigt, daß auch bei trichterförmig geöffneten Nuten schon die
Mitnehmerkugeln selbst eine ausreichende Führung des Kugelkäfigs gewährleisten.
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Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung einer homokinetischen
längsverschieblichen Wellenkupplung, bei der das Auseinandergehen der beiden Kupplungshälften
beim übertragen eines Drehmoments nicht mehr auftritt oder gewünschtenfalls gering
gehalten werden kann, die aber dennoch sehr einfach aufgebaut und billig zu fertigen
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der homokinetischen
längsverschieblichen Wellenkupplung nach dem deutschen Patent 1021622, bei der der
Kugelkäfig im Abstand sowohl vom inneren als auch vom äußeren Kupplungsteil angeordnet
ist, jedoch mit zur Kupplungsachse parallelen Nuten, wie an sich bekannt, die Führungsnuten
sich keilförmig öffnen und in wechselnden Richtungen zur Kupplungsachse geneigt
sind. Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es
zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch ein Kardangelenk mit den Merkmalen der Erfindung
längs der Linie 1-1 in F i g. 2 und F i g. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte
Stirnansicht des in F i g. 1 dargestellten Kardangelenks, bei welcher zwecks Verdeutlichung
der Darstellung Teile des Käfigs am Ort der Kugeln fortgelassen sind.
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Gemäß den Figuren besteht die allgemein mit 10 bezeichnete Wellenkupplung
aus einem ringförmigen äußeren Teil 12, einem inneren Teil 14 und einem dazwischen
angeordneten Käfig 16. Der äußere Teil 12 ist mit axial verlaufenden Öffnungen 18
versehen, durch welche Schrauben zur Befestigung des Teils 12 an einem Glied 20
geführt werden können, wobei
das Glied 20 sowohl das Abtriebs- als
auch das Antriebsglied einer Kupplung sein kann. Der innere Teil 14 wird als ein
Teil eines vergrößerten Abschnitts einer Antriebs- oder Abtriebswelle 22 ausgebildet,
diese Teile können aber auch getrennte, miteinander verbundene Einzelstücke darstellen.
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Der äußere Teil 12 ist mit einer den inneren Teil 14 aufnehmenden
zylindrischen Axialöffnung 24 versehen. Inneres und äußeres Teil 14 bzw. 12 sind
so ausgebildet, daß sie ohne gegenseitige Behinderung axial und im Winkel zueinander
bewegt werden können.
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Der äußere Teil12 ist mit zwei axial geradlinig verlaufenden, abwechselnd
angeordneten Sätzen von Führungsnuten 26 und 28 versehen, wobei die nebeneinanderliegenden
Führungsnuten jeweils gegenüber der Längsachse des Teils 12 entgegegengesetzt und
mit gleichem Winkel geneigt sind.
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Der innere Teil 14 ist ebenfalls mit zwei axial geradlinig verlaufenden,
abwechselnd angeordneten Sätzen von Führungsnuten 30 und 32 versehen, wobei die
nebeneinanderliegenden Führungsnuten jeweils gegenüber der Längsachse des Teils
14 entgegengesetzt und mit gleichem Winkel geneigt sind. Äußeres und inneres Teil
12 bzw. 14 sind so zusammengesetzt, daß gemäß F i g. 1 jeweils die Führungsnuten
26 und 30 bzw. die Führungsnuten 28 und 32
einander gegenüberstehend
angeordnet und gegeneinander geneigt sind.
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Zwischen äußerem und innerem Teil 12 bzw. 14 ist in jedem zusammenwirkenden
Führungsnutenpaar 26, 30 bzw. 28, 32 je eine Mitnehmerkugel 34 zur Drehmomentübertragung
angeordnet. Gemäß F i g. 1 werden die in den zusammenwirkenden Führungsnuten 26
und 30 befindlichen Mitnehmerkugeln bei der Drehmomentübertragung zwischen innerem
und äußerem Teil oder bei einer Winkelverlagerung der Teile relativ zueinander in
Axialrichtung nach rechts verdrängt. Umgekehrt werden unter denselben Betriebsbedingungen
die in den zusammenwirkenden Führungsnuten 28 und 32 angeordneten Mitnehmerkugeln
34 in Axialrichtung nach links verdrückt. Die Mitnehmerkugeln 34 sind jedoch
von dem dazwischenliegenden Käfig 16 umschlossen, der sie in einer einzigen, bewegbaren
Ebene hält und sie somit hindert, sich in Abhängigkeit von der Axialverlagerung
unter Ausgleich der Axialkräfte zu bewegen.
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Während der Käfig 16 zwar die Kugeln 34 auf eine einzige Ebene ausrichtet,
bestimmt er die Lage dieser Ebene in keiner Weise, vielmehr wird diese Ebene, die
zur wirklich gleichförmigen Drehbewegungsübertragung zwischen innerem und äußerem
Teil den durch die überschneidung der Achsen dieser Teile gebildeten Winkel halbieren
muß, durch den Eingriff der Kugeln mit den zusammenwirkenden Führungsnuten festgelegt,
welche die Kugeln auf den halben Winkel führen. Ersichtlicherweise werden beim Betrieb
mit bestimmten Winkelverlagerungen einige Führungsnuten parallel aufeinander ausgerichtet
und halten die darin befindlichen Kugeln nicht mehr fest, während die übrigen, weiterhin
einander entgegengesetzt geneigten Führungsnuten, deren Achsenebenen sich wegen
der Winkelverschiebung überschneiden, die in ihnen befindlichenKugeln festhalten
und die Kugeln der aufeinander ausgerichteten Führungsnuten mittels des die Kugeln
umschließenden Käfigs in der winkelhalbierenden Ebene ausrichten. Gemäß den F i
g. 1 und 2 ist der Käfig 16 so ausgebildet, daß er weder den inneren noch den äußeren
Teil 14 bzw. 12 berührt, so daß sich beide Teile unter der Einwirkung von Außenkräften
sowohl in Winkel- als auch in Axialrichtung frei relativ zuexn.-ander bewegen können.
Da der Käfig die Kugeln lediglich in einer einzigen Ebene hält und diese winkelhalbierende
Ebene auch nicht festlegt, braucht er weder mit dem inneren noch mit dem äußeren
Teil verstellmäßig in Berührung stehen. Da außerdem die Axialkräfte an den Kugeln
34 gleich groß sind und entgegengesetzt wirken und alle Kugeln in dem sie einschließenden
Käfig 16 angeordnet sind, werden die auf den Käfig 16 wirkenden Axialkräfte ausgeglichen.
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Aus den F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß keine Einrichtungen vorgesehen
sind, um den Käfig 16 bei Stillstand zwischen dem äußeren und dem inneren Teil 12
bzw. 14 in Aufhängung zu halten, so daß der Käfig unter dem Einfiuß der Schwerkraft
in Radialrichtung in Berührung mit einem Teil oder beiden Teilen gelangen kann.
Bei der Drehmomentübertragung durch die Wellenkupplung 10 werden die abwechselnd
angeordneten Kugeln 34 durch die Führungsnuten 26, 30 bzw. 28, 32 in entgegengesetzte
Richtungen gedrückt. Diese Bewegung wird jedoch durch den Käfig 16 begrenzt, so
daß die Kugeln 34 in einer Ebene verbleiben und die drückende Kraft den Käfig 16
gegenüber den beiden Kupplungsteilen 12 und 14 zu zentrieren trachtet.
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Der Käfig 16 kann auf Grund von Dimensionstoleranzen den äußeren und/oder
den inneren Teil 12 bzw. 14 leicht berühren. Diese Berührung zwischen Käfig 16 und
dem äußeren oder inneren Teil 12 bzw. 14 ist aber ohne Ausrichtwirkung, so daß die
Wellenkupplung auch bei dieser geringen, nicht einstellmäßigen Berührung zufriedenstellend
arbeitet.
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Da zwischen innerem und äußerem Teil ein gewisser Abstand vorhanden
ist, brauchen keine Vor= kehrungen getroffen zu werden, um den inneren Teil in den
äußeren Teil einzusetzen. Deshalb kann der innere Teil 14 zur einfacheren und billigeren
Herstellung einen Teil der Welle 22 bilden.
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Die dargestelle Ausführungsform der Wellenkupplung kann zur Erzeugung
eines Antiknickeffekts ausgebildet werden, bei dem sich bei der Drehmomentübertragung
zwischen innerem und äußerem Teil 14 bzw. 12 eine Axialverlagerung der beiden Teile
relativ zueinander ergibt. Dies kann erstens dadurch erreicht weren, daß die Hälfte
der Führungsnuten im inneren und äußeren Teil 14 bzw. 12 mit gegenüber
der anderen Hälfte der Führungsnuten unterschiedlicher Neigung angeordnet wird,
oder zweitens dadurch, daß bei einigen oder allen 'Führungsnuten ungleichmäßige
Spiral- oder Schrägwinkel angewandt werden und der Kugelkäfig beibehalten wird.