DE1267915B - Homokinetische Wellenkupplung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche KL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F16d

P 12 67 915.1-12
25. Mai 1966
9. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine homokinetische Wellenkupplung mit einem inneren und einem äußeren Gelenkteil, in denen konvergierende Rollbahnen für drehkraftübertragende Kugeln ausgebildet sind, und mit einem einteiligen, ringförmigen Führungskäfig, der mit Durchbrüchen zur Führung der Kugeln in einer Ebene versehen ist.

Bei den bekannten Wellenkupplungen werden die Kugeln in einem Führungskäfig geführt, der symmetrisch zur Kugelmittelpunktsebene ausgebildet ist und bei dem die beidseitig der Kugelmittelpunktsebene liegenden Randstreifen der Käfigdurchbrüche auf ihrer den Kugeln zugewendeten Seite im wesentlichen geradlinig verlaufende Begrenzungskanten und in Umfangsrichtung eine konstante Breite aufweisen. Bei einer dieser Vorrichtungen sind zwei diametral gegenüberliegende Durchbrüche zum Zweck des Zusammenbaues der Kupplung größer als die übrigen Durchbrüche ausgebildet.

Bei einer symmetrischen Ausbildung der Füh- ao rungskräfte bleibt jedoch die Tatsache unberücksichtigt, daß die Kugeln infolge der Konvergenz der Kugelrollbahnen auf eine Seite des Käfigs gedrückt werden und infolgedessen die auf dieser Seite des Kugelkäfigs liegenden Durchbruchsränder durch die Kugelkräfte stärker beansprucht werden als die gegenüberliegenden Randstreifen der Durchbrüche.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wellenkupplung mit einem festigkeitsmäßig optimierten, möglichst verwindungssteifen Führungskäfig zu schaffen.

Bei der homokinetischen Wellenkupplung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Führungskäfig zur Kugelmittelpunktsebene derart asymmetrisch ausgebildet ist, daß der Käfig auf der Seite, auf die die Kugeln durch die Konvergenz der Kugelrollbahnen gedrückt werden, stärker ausgebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Führungskäfig entsprechend der unterschiedlichen Belastung auszubilden und die stärker belasteten Randstreifen der Durchbrüche zu verstärken, wird die Gefahr einer Verformung oder eines möglichen Käfigbruches weitgehend ausgeschaltet. Die erhöhte Festigkeit des Käfigs und die Verstärkung der stärker belasteten Randstreifen ergibt eine vermehrte Stoßbelastbarkeit der Wellenkupplung und eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes bei großen Gelenk-Verstellwinkeln. Durch die Verbreiterung der stärker belasteten Teile des Führungskäfigs wird außerdem die Auflagefläche zwischen Führungskäfig und anliegenden Gelenkteilen vergrößert und dadurch der Verschleiß zwischen Führungskäfig und Gelenkteilen Homokinetische Wellenkupplung

Anmelder:

Birfield Engineering Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Dipl.-Ing. H. Hauck
und Dipl.-Phys. W. Schmitz, Patentanwälte,
2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

William CuIl,

Hest Bank, Lancaster (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 26. Mai 1965 (22 350)

herabgesetzt und eine bessere Zentrierung des inneren Gelenkteiles im äußeren Gelenkteil erreicht.

Wenn der Führungskäfig zwei größere Durchbrüche aufweist, sind die Randstreifen, gegen die die Kugeln infolge der Konvergenz der Kugelrollbahnen gedrückt werden, vorteilhafterweise derart abgerundet, daß die Breite dieser Randstreifen in axialer Richtung von der Mitte zu ihren Enden hin zunimmt. Die Rundung der Randstreifen verläuft vorzugsweise in Form einer Kurve gleichmäßiger Spannungsbelastung, so daß die Biegebeanspruchung der stärker belasteten Randstreifen in Umfangsrichtung über ihre ganze Länge im wesentlichen unverändert ist. Die Randstreifen können im allgemeinen als auf beiden Seiten gelagerte Träger betrachtet werden. Wenn ein solcher Träger in der Mitte belastet wird, ergibt sich eine Biegemonientenkurve in Gestalt einer Parabel nach der Formel

5 =

W-L

wobei

5 = Biegemoment,
W = Belastung,
L = Länge des Trägers und
Z = Widerstandsmoment des Querschnittes ist.

Die Abrundung der Randstreifen, gegen die die Kugeln gedrückt werden, hat daher vorzugsweise die Form dieser Biegemonientenkurve. Der gebogene

809 548/21+

Verlauf der Randstreifen führt außerdem zu einer Verringerung des Umfanges der Durchbrüche. Damit wird die Größe der zu bearbeitenden Oberflächen herabgesetzt, wodurch sich die Lebensdauer der Werkzeuge erhöht und die Herstellungskosten des Käfigs vermindert werden.

Ein Führungskäfig mit gebogenen Randstreifen ist zwar an sich bekannt. Dabei handelt es sich jedoch um einen symmetrisch und federnd ausgebildeten Führungskäfig mit Randstreifen konstanter Breite, die infolge der Kugelkräfte nach außen gedrückt und in die abgebogene Lage gebogen werden.

Außer der unterschiedlichen Abrundung der Randstreifen kann die Asymmetrie des Führungskäfigs zusätzlich oder wahlweise auch darin bestehen, daß der Käfig in axialer Richtung auf der stärker belasteten Seite breiter ist als auf der gegenüberliegenden Seite. In diesem Fall kann der Käfig nur von einer Seite aus auf das innere Gelenkteil aufgesetzt werden.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Wellenkupplung,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch den Kugelkäfig,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie ΙΙΙ-ΙΠ der F i g. 2 und

F i g. 4 und 5 Einzelheiten der F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.

Die Wellenkupplung hat ein glockenförmiges äußeres Gelenkteil 1, das ein integraler Bestandteil eines Abschnitts der Antriebswelle 2 ist und eine innere teilkugelige Oberfläche 3 aufweist. Ein inneres Gelenkteil 4 hat eine konzentrische, teilkugelige Außenfläche 5 und ist in Form einer auf beiden Seiten abgeschnittenen Kugel mit einer mittleren Keilnutenöffnung 6 zur Aufnahme eines Endes einer zweiten (nicht gezeigten) Antriebswelle ausgebildet.

Die Innenfläche 3 des äußeren Gelenkteiles 1 und die Außenfläche 5 des inneren Gelenkteiles 4 sind mit einer Reihe von sich entsprechenden Rollbahnen 7 und 8 versehen, zwischen denen drehkraftübertragende Kugeln 9 während einer Abwinkelung der Wellenkupplung abrollen können. Die Kugeln 9 liegen in den Durchbrüchen 10 und 11 eines Führungskäfigs 12, der teilkugelige innere und äußere Oberflächen aufweist und zwischen dem inneren und dem äußeren Gelenkteil 4 bzw. 1 verschiebbar ist. Der Käfig 12 dient somit nicht nur dazu, die Kugeln zu führen und genau in der Mittelebene des Gelenkes zu halten, sondern auch zur Zentrierung des inneren Gelenkteiles 4 innerhalb des äußeren Gelenkteiles 1. Die Rollbahnen 7 und 8 sind derart ausgebildet, daß sie konvergieren und daß die Kugeln 9 bei einer Abwinkelung der Wellenkupplung gegen das offene Ende 13 des äußeren Gelenkteiles 1 gedrückt werden. Die von den Kugeln in dieser Richtung ausgeübten Kräfte werden von den entsprechenden seitlichen Rändern 14 der Durchbrüche 10 und 11 des Käfigs aufgenommen. Daraus ergibt sich eine Biegebeanspruchung der Randstreifen 15 des Käfigs 12, die ihrerseits den gegenüberliegenden, an der äußeren Oberfläche 5 des inneren Gelenkteiles 4 anliegenden Randstreifen 16 des Käfigs zu verformen sucht.

Um den Käfig 12 auf der stärker belasteten Seite zu verstärken, damit er den durch die Kugeln ausgeübten Kräften besser widersteht, ist der Randstreifen in axialer Richtung breiter als der Randstreifen 16 ausgebildet. Damit wird gleichzeitig die Größe der Auflageflächen zwischen dem Käfig 12 und dem äußeren und dem inneren Gelenkteil 1 und 4 vergrößert.

Für den Zusammenbau sind zwei diametral gegenüberliegende Käfigdurchbrüche 11 größer und in Umfangsrichtung länger ausgebildet als die übrigen Durchbrüche, so daß einer der zwischen benachbarten Kugelrollbahnen 8 am inneren Gelenkteil 4 liegenden Stege beim Zusammenbau durch einen der Durchbrüche hindurchpaßt. Die schwächste Zone des Käfigs 12 liegt daher im Bereich der Randstreifen 15 der größeren Durchbrüche. Um die Materialstärke an diesen Stellen zu erhöhen, werden die seitlichen Ränder 14 der größeren Durchbrüche gemäß der Biegemomentenkurve ausgebildet. Dadurch wird erreicht, daß die von den Kugeln 9 auf die seitlichen Ränder ausgeübte Biegebeanspruchung im wesentlichen gleichmäßig über die Randstreifen 15 des Käfigs 12 verteilt wird.

Die Ränder der kleineren Fenster 10 sind wenigstens auf der stärker belasteten Seite ebenfalls abgerundet, um die Festigkeit zu erhöhen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Homokinetische Wellenkupplung mit einem inneren und einem äußeren Gelenkteil, in denen konvergierende Rollbahnen für drehkrafrübertragende Kugeln ausgebildet sind, und mit einem einteiligen, ringförmigen Führungskäfig, der mit Durchbrüchen zur Führung der Kugeln in einer Ebene versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskäfig (12) zur Kugelmittelpunktsebene derart asymmetrisch ausgebildet ist, daß der Käfig (12) auf der Seite, auf die die Kugeln (9) durch die Konvergenz der Kugelrollbahnen (7, 8) gedrückt werden, stärker ausgebildet ist.

2. Homokinetische Wellenkupplung nach Anspruch 1, bei der der Kugelkäfig zwei entgegengesetzt liegende Durchbrüche aufweist, die größer sind als die übrigen Durchbrüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstreifen (15) der größeren Durchbrüche, gegen die die Kugeln (9) infolge der Konvergenz der Kugelrollbahnen (7, 8) gedrückt werden, abgerundet sind.

3. Homokinetische Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Ränder (14) der größeren Durchbrüche (11), gegen die die Kugeln (9) infolge der Konvergenz der Kugelrollbahnen (7, 8) gedrückt werden, in Form einer Kurve gleichmäßiger Spannungsbelastung ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1831826;
französische Patentschrift Nr. 1258 679;
USA.-Patentschrift Nr. 3 067 595.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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