DE2142965C3 - Gelagerte Keilwellenverbindung - Google Patents

Description

F i g. 3 einen Teil eines Querschnitts in verringertem Maßstab im wesentlichen entlang der Linie 3-3 in F i g. 2.

Die in den Abbildungen dargestellte Keilwellenverbindung 10 enthält eine Führungshülse 11, die relativ zu einem darin verlaufenden Wellenteil 13 verschiebbar, aber mit dieser gemeinsam um deren Achse verdrehbar ist. Die Führungshülse 11 kann an einem (nicht gezeigten) Drehkörper verankert sein, der sich mit dieser dreht, wenn der Wellenteil 13 gedreht wird und der auf dem Wellenteil 13 mit der Führungshülse 11 axial verschoben werden kann. Andererseits kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß beim Verdrehen der Führungshülse 11 der Wellenteil 13 mitgedreht und in einer axialen Stellung festgehalten wird, während dieser mittels der Führungshülse 11 vorgetrieben wird.

Der Wellenteil 13 hat sechs umfangsmäßig im Abstand zueinander angeordnete und in axialer Richtung verlaufende Kehlen 14 (F i g. 2), die mit sechs in radialer Richtung vorspringenden Rippen 15^und 15? abwechseln. An der Innenwand der Führungshülse 11 verlaufenden umfangsmäßig im Abstand zueinander angeordnete und miieinander abwechsende Fehler 19 und Rippen 20. Die Felder 19 begrenzen zusammen mit den Rippen 20 jeweils im Schnitt halbkreisförmige Züge in der dem Wellenteil 13 zugekehrten Innenwand der Führungshülse 11, die mit 16a und 166 bzw. 17 bezeichnet sind. Dabei liegen die Felder 19 den Kehlen 14 und die Rippen 20 den Rippen i5g bzw. 15 f gegenüber, so daß die Randbereiche der Kehlen 14 im Wellenteil 13 zusammen mit den Zügen in der Führungshülse 11 Bahnen für Lagerkugeln 21 bestimmen.

In die so gebildeten Bahnen sind reibungsfreie Lagerkugeln 21 eingeschlossen, die in axialer Richtung umlaufen, wenn sich die Führungshülse 11 relativ /u dem Wellenteil 13 bewegt, und die Reibung zwischen diesen Teilen verringern. Die Lagerkugeln 21 liegen bestimmten Feldern 19 und Rippen 15, 20 bei ihrem Umlauf an und dienen zur Drehmomentübertragung zwischen den Teilen der Keilwcllenverbindung. Die Lagerkugeln 21 rollen an den Enden um die Felder 19 herum und quer über die Kehlen 14 des Wellenteils 13. Sie werden dabei durch Endkappen 23 (Fig. 1 und 3) innerhalb der Führungshülse 11 gehalten; die Endkappen 23 sind abgesichert mit dem jeweiligen Ende der Führungshülse 11 verbunden und bilden sechs umfangsmäßig im Abstand zueinander geordnete Taschen 24 von halbkreisförmigem Querschnitt. Die Lagerkugeln 21 laufen so an den Enden des Wellenteils 13 sehnenartig in den Taschen 24 um. Bei dieser Ausbildung der Umlenkung kann der Gesamtdurchmesser der Keilwellenverbindung 10 für eine Welle bestimmten Umfangs klein gehalten werden im Vergleich zu solchen Keilwellenverbindungen, bei denen Hie Lagerkugeln in radialer Richtung zwischen den Zügen umlaufen.

Die Keilwellenverbindung 10 kann leicht so aufgebaut werden, daß die Lagerkugeln 21 eng anliegend und gegenschlagfrei zwischen die Führungshülse 11 und den Wellenteil 13 eingepaßt sind, wodurch Spiel oder toter Gang bei einer Verdrehung der Teile gegeneinander vermieden wird. Die Lagerkugeln 21 sind in ihrem Umlauf unbelastet und nur wenig gehemmt, so daß die lineare Bewegung der Teile gegeneinander nicht erschwert wird.

Die Züge 16a, 166 bilden Belastungszüge; die Züge 17 bilden Rückführungszüge. Die Belastungszüge 16a, 166 haben eine geringere lichte Weite als die Rückführungs- -7UCTP 17

Bei der Drehmomentübertragung werden die Lagerkugeln 21 je nach der Drehricbtung in einem Belastungszug 16a bzw. 166 belastet, während sie in dem jeweils anderen Belastungszug 166 bzw. 16a im wesentlichen unbelastet bleiben und keinen Anteil an der Drehmomentübertragung haben. Die Rückführungszüge 17 haben eine größere lichte Weite; in ihnen werden die Lagerkugeln 21 zu den Belastungszügen 16a bzw. 166 zurückgeführt. Sie lauf en daher in den Rückführungszügen 17 nur ohne oder unter geringer Belastung verhältnismäßig frei um.

Die Belastungszüge 16a und 166 sind jeweils benachbart zu gegenüberliegenden Seiten der dazwischentretenden Belastungsrippen 15 ί angeordnet Sie bestimmen zusammen mit deren Seiten Belastungsbahnen für die Lagerkugeln 21. Die ßelastungsrippen 15i sind entlang ihren Seitenflächen gerundet, wie bei 25 in F i g. 2 gezeigt ist. Die Rückführungszüge 17 sind jeweils benachbart zu gegenüberliegenden Seiten dazwischentretender Führungsrippen 15^, deren Seiten ebenfalls, wie bei 31 in F i g. 2 gezeigt ist, gerundet sind. Auch die Rückführungszöge 17 besitzen halbkreisförmige Querschnitte und besi'mmen zusammen mit den Seiten der Führungsrippen 15g Rückführungsbahnen.

Bei der dargestellten Keilwellenverbindung 10 wirken nur die drei zwischen den Belastungszügen 16a und 166 angeordneten Belastungsrippen 15i bei der Drehmomentübertragung mit. Bei einer Verdrehung des Wellenteils 13 im Uhrzeigersinn oder der Führungshülse U gegen den Uhrzeigersinn werden die Lagerkugelri 21 in den von den Belastungszügen 16a und den entsprechenden Seiten der Belastungsrippen 15i gebildeten Belastungsbahnen belastet und übertragen ein Drehmoment zwischen den Teilen, während sie in den von den Belasiungszügen 166 und den entsprechen den Seiten der Belastungsrippen 15? gebildeten Belastungsbahnen ohne Belastung umlaufen, ohne ein Drehmoment zu übertragen. Bei einer Verdrehung des Wellenteils 13 gegen den Uhrzeigersinn oder dei Führungshülse 11 im Uhrzeigersinn werden die Lagerkugeln 21 in den von den Belastungszügen 166 und den entsprechenden Seiten der Belastungsrippen 15i gebildeten Belastungsbahnen belastet und übertragen ein Drehmoment zwischen den Teilen, während sie in den von den Belastungszügen 16a und den entsprechenden Seiten der Belastungsrippen 15f gebildeten Belastungsbahnen ohne Drehmomentübertragung umlaufen. Da die Lagerkugeln 21 gegenschlagfrei in die von den Belastungsrippen 15f und den Belastungszügen 16a und 166gebildeten Belastungsbahnen eingepaßt sind, kann sich die Winkellage des Wellenteils 13 zur Führungshülse 11 nicht wesentlich ändern, so daß die Verdrehung ohne Spiel oder toten Gang erfolgt. Unabhängig von der jeweiligen Drehrichtung bleiben die Lagerkugeln 21 in den von den Rückführungszügen 17 und den Seiten der Führungsrippen 15^gebildeten Rückführungsbahnen, die mittels der in den Belastungsbahnen befindlichen Lagerkugeln 21 in einer festen Winkellage dazu angeordnet sind, immer unbelastet und laufen frei darin um. Sie übertragen niemals ein Drehmoment und dienen eigentlich nur der Führung der Lagerkugeln 21 beim Umlauf. Die tatsächliche Lage der Lagerkugeln 21 zu den Führungsrippen 15,g· und den Rückführungszügen 17 kann sich gegenüber der in F i g. 2 gezeigten Lage in Abhängigkeit vom Einfluß der Schwerkraft und von Zentrifugalkräften etwas ändern.

Durch das Einbringen der Lagerkugeln 21 unter

Vorbelastung in die Belastungsbahnen wird eine* Sicherung gegen das Auftreten eines Verdrehungsspiels zwischen der Führungshülse 11 und dem Wellenteil 13 erreicht, wobei die Abmessungen der Lagerkugeln 21 und der Belastungszüge 16a und 160 nahezu in entgegengesetzte Extrembereiche zulässiger Toleranz fallen. Diese Vorbelastung wird in einfacher Weise dadurch verwirklicht, daß wenigstens eine Kette von Lagerkugeln 21 eingesetzt wird, deren Radien so groß sind, daß die Lagerkugeln 21 in geringem Maße plastisch verformt werden, wenn sie in die dieser Kette zugeordnete Belastungsbahn eintreten.

Die beschriebene Keilwellenverbindung 10 enthält eine gerade Anzahl von umfangsmäßig im Abstand zueinander angeordneten Sätzen aus jeweils einem Belastungs- und einem Rückführungszug (16a bzw. \f>b und 17). Sie ist verhältnismäßig gedrängt aufgebaut und hat eine verhältnismäßig einfache, durch an den Enden aufgesetzte Taschen 24 gebildete Umlenkeinrichtungen für den Obergang der Lagerkugeln 21 zwischen den Belastungszügen 16a, 166 und den Rückführungszügen 17. Die Keilwellenverbindung 10 ist durch Lagerkugeln 21, die in mindestens eine Belastungsbahn unter Vorspannung eingepaßt sind, gegenschlagfrei. Diese Keilwellenverbindung 10 kann aus einem einfachen Vorrat von Führungshülsen 11 und Wellenteilen 13 leicht hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Keilwellenverbindung mit einer Führungshülse und einem Wellenteil, die ineinandergeschoben drehfest verbunden, aber linear gegeneinander bewegbar sind, bei welcher Verbindung die Führungshülse eine gerade Zahl von umfangsmäßig im Abstand zueinander angeordneten Sätzen mit je einem Belastungs- und einem Rückführungszug aufweist, die sich zu dem Wellenteil hin öffnen und zusammen mit diesem Belastungs- und Rückführungsbahnen bilden, die jeweils geschlossene Reihen von Lagerkugeln einschließen, und wobei die Belastungs- und Rückführungszüge jedes Satzes an den Enden miteinander verbunden sind und wobei jeweils die Belastungsbahnen zweier Sätze, die von den Belastungszügen und von zwischen die P.eihen von Lagerkugeln in den benachbarten Belastungszügen radial vorspringenden Rippen des Wellenteiles begrenzt sind und die Lagerkugeln zur Drehmomentübertragung aufnehmen, benachbart sind, die benachbarten Rückführungsbahnen die rücklaufenden Lagerkugeln mit Spiel aufnehmen, und die Lagerkugeln in der einen Belastungsbahn zur Drehmomentübertragung in einer Drehrichtung und die Lagerkugeln in der benachbarten Belastungsbahn zur Drehmomentübertragung in der anderen Drehrichtung beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkugeln (21) der Belastungs- und Rückführungsbahnen mit ihren Mittelpunkten auf einem Kreiszylindermantel liegen, daß die Belastungs- und Rückführungsbahnen von im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmigen Belastungs- (16a, lob) und Rückführungszügen (17) der Führungshülse (11) und von radial vorspringenden Belastungsrippen {t5t) bzw. von radial zwischen die Reihen von Lagerkugeln (21) in benachbarten Rückführungszügen (17) vorspringenden Führungsrippen (15g) des Wellenteiles (13) begrenzt sind, das zwischen benachberten Belastungsrippen (15f,)und Führungsrippen (15g)Kehlen (14) aufweist, und daß die Belastungsbannen im Querschnitt gesehen im Durchmesser gegenüber den Rückführungsbahnen verkleinert sind und die Lagerkugeln (21) unter plastischer Verformung vorgespannt aufnehmen.

   Die Erfindung betrifft eine Keilwellenverbindung mit einer Führungshülse und einem Wellenteil, die ineinandergeschoben drehfest verbunden, aber linear gegeneinander bewegbar sind, bei welcher Verbindung die Führungshülse eine gerade Zahl von umfangsmäßig im Abstand zueinander angeordneten Sätzen mit je einem Belastungs- und einem Rückführungszug aufweist, die sich zu dem Wellenteil hin öffnen und zusammen mit diesem Belastungs- und Rückführungsbahnen bilden, die jeweils geschlossene Reihen von Lagerkugeln einschließen, und wobei die Belastungs- und Rückführungszüge jedes Satzes an den Enden miteinander verbunden sind und wobei jeweils die Belastungsbahnen zweier Sätze, die von den Belastungszügen und von zwischen die Reihen von Lagerkugeln in den benachbarten Belastungszügen radial vorspringenden Rippen des Wellenteiles begrenzt sind und die Lagerkugeln zur Drehmomentübertragung aufnehmen, benachbart sind, die benachbarten Rückfühningsbahnen die rücklaufenden Lagerkugeln mit Spiel aufnehmen, und die Lagerkugeln in der einen Belastungsbahn zur Drehmomentübertragung in einer Drehrichtung und die Lagerkugeln in der benachbarten Belastungsbahn zur Drehmomentübertragung in der anderen Drehrichtung beaufschlagt sind. Bei einer bekannten Keilwellenverbindung dieser Art (DE-OS 14 50 060) werden die Lagerkugeln in den

   to Belastungsbahnen an der zylindrischen Oberfläche des Wellenteils geführt; an den Enden erweitern sich die Belastungsbahnen und sind durch eine Umlenknut mit den jeweils zugehörigen Rückführungsbahnen verbunden. Die Umlenknuten münden jeweils tangential in die Belastungsbahn und in die Rückführungsbahn und enthalten ein besonders geformtes Einsatzstück zur Führung der in die Umlenknut eintretenden Lagerkugeln.

   Bei einer weiteren bekannten Keilwellenverbindung (US-PS 33 64 699) ist die Anordnung der Belastungsund Rückführungsbahnen so getroffen, daß diese beim Wechsel der Drehrichtung ihre Funktion vertauschen. Bei einer solchen Ausbildung der Keilwellenverbindung ist es nicht möglich, die Lagerkugeln in den Rückführungsbahnen mit Spiel aufzunehmen und in den Belastungsbahnen ohne Spiel zur Drehmomentübertragung zu beaufschlagen, so daß eine gegenschlagfreie Drehmomentübertragung bei dieser Ausführung der Keilwellen\ arbindung nicht gewährleistet ist Bei einer Keilwellenverbindung mit zylindrischen, mit ihren Längsachsen zu den Achsen der Belastungs- und Rückführungsbahnen im Winkel von ca. 45° ausgerichteten Lagerkörpern (DE-PS 9 04 613) können die Lagerkörper mit Übermaß, d. h. unter Vorspannung, in die Laufbahnen eingebracht werden, um dadurch ohne Beeinträchtigung der leichten axialen Verschiebbarkeit die Gefahr des Einschiagens der Lagerkörper in die Laufbahn zu beseitigen.

   Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verdrehungsspielfrei arbeitende Keilwellenverbindung der zuerst genannten Art mit unter Vorspannung in den Belastungsbahnen umlaufenden Lagerkugeln mit möglichst einfachen und problemlosen Obergängen zwischen den Belastungsbahnen und den diesen zugeordneten Rückführungsbahnen zu schaffen.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lagerkugeln der Belastungs- und Rückführungsbahnen mit ihren Mittelpunkten auf einem Kreiszylindermantel liegen, daß die Belastungs- und Rückführungsbahnen von im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmigen Belastungs- und Rückführungszügen der Führungshülse und von radial vorspringenden Belastungsrippen bzw. von radial zwischen die Reihen von Lagerkugeln in benachbarten Rückführungszügen vorspringenden Führungsrippen des Wellenteiles begrenzt sind, das zwischen benachbarten Belastungsrippen und Führungsrippen Kehlen aufweist, und daß die Belastungsbahnen im Querschnitt gesehen im Durchmesser gegenüber den Rückführungsbahnen verkleinert sind und die Lagerkugeln unter plastischer Verformung vorgespannt aufnehmen.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Keilwellenverbindung;

   Fig.2 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1 und