DE2209232A1

DE2209232A1 - Formschluessige verbindung durch kugeln, insbesondere zur axialen und kardanisch beweglichen wellenkupplung

Info

Publication number: DE2209232A1
Application number: DE19722209232
Authority: DE
Inventors: Willi Zeidler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-26
Filing date: 1972-02-26
Publication date: 1973-08-30
Also published as: FR2173627A5

Description

Anmelder: tfilli Zeidler, 8729 Hofheim/Ufr. Goßmanns-

dorferstr. 397

Formschlüssige Verbindung durch Kugeln, insbesondere zur axialen und kardanisch beweglichen Wellenkupplung

Die Erfindung betrifft die besondere Ausgestaltung der Kugeln und deren Laufbahn, wie sie zwischen zwei in einer Richtung formschlüssig und in anderen Richtungen kardanisch beweglich oder gegeneinander verschiebbaren Bauteilen verwendet werden.

Um die großen Reibungswiderstände, insbesondere bei den Wellenkupplungen erheblich herab zu mindern, v/erden zwischen den Wellen und den Wellenrohren Kugeln in besonderen Nuten angeordnet, die in der Achsrichtung zwischen der Welle uia dem Wellenrohr abwälzen, aber in der Drehrichtung das Drehmoment durch Formschluß übertragen können.

Die Kugeln werden an den Enden der Axialbewegung durch Anschläge (Sprengringe) begrenzt um nicht beim Kraftrichtungswechsel herauszufallen. Diese Kugeln laufen aber nicht genau die theoretisch halbierende Wegstrecke, sondern durch Drallbewegung, Fertigungstoleranzen, Erschütterungen, Beschleunigungskräfte, Schmierverhältnisse usw. eine willkürliche und fast ständig ändernde Wegstrecke. Dadurch ist es nicht zu vermeiden, daß die Kugeln teilweise an den Endanschlägen anliegen und die beiden Bauteile sich nicht mehr mittels der Kugel gegeneinander abwälzen können, sondern auf der Kugel gleiten, Damit ist Ihre Aufgabe aufgehoben, die Verschiebung benötigt dann wesentlich größere Kräfte und außerdem ist der Verschleiß bei der Punkt-bis Linienberührung wegen des geringen tragenden

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Flächenanteiles dann besonders groß.

Um diesen auftretenden !Fehler zu beheben, ist vorgeschlagen die Kugeln durch Führungskanäle in einen Zwangsumlauf wieder an die richtige Stelle zurück zuführen. Die Rückführungskanäle ganz gleich ob sie tangential oder sternförmig zur Wellenachse angeordnet sind, benötigen einen zus-ätzlichen Bauraum und für die Ausfüllung der Rückführkanäle zusätzlich über die doppelte Anzahl Kugeln. Di-e Nachteile werden durch die Erfindung dadurch behoben, daß die Kugeln mit einem schmalen besonders ausgebildeten Kugelzahnring umschlossen werden, in der sich die Kugel nach allen Richtungen leicht drehen kann, und dieser Ring mit seinen Kugelzähnen in die zugeordneten Kugelpfannen der beiden verschiebbaren Bauteile eingreift. Durch diese Anordnung ist es möglich, daß der Kugelzahnring in der Verschieberichtung in den Kugelpfannen wie ein Zahnrad abwälzt, aber die Kugel bei der Drehmomentenübertragung zwischen den Kugelhälften der Welle und der Kugelbahnhälften des Wellenrohres in völlig anderer Ebene zum Kugelzahnring sich abwälzen kann. Der Kugelzahnring garantiert durch seinen Formschluß, daß die Kugel trotz Spiel, Richtungswechsel usw. immer auf der halbierten Wegstrecke zwischen Welle und Wellenrohr gehalten Wird. Die Erfindung wird im folgenden an einigen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 eine mit einem schmalen Kugelzahnring umschlossene Kugel in der Draufsicht
Fig. 2 den Kugelzahnring im Schnitt Fig. 3 die mit dem Kugelzahnring umschlossene Kugel in der Seitenansicht

Fig, 4 eine axial-verschiebbare Wellenkupplung im Schnitt
Fig. 5 einen Teilschnitt A-B aus der Fig. 4

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Fig. 6 die Anordnung einer radialen Kugelreihe und genügendem Spiel zwischen v/elle und rfellenrohr in einer längs verschiebbaren und gleichzeitig kardanisch beweglichen Wellenkupplung.

Fig. 7 die Anordnung nach Pig.-6 im Längsschnitt i?ig. 8 eine preisgünstige Kupplung zweier schiefstehender Maschinen mit einem irroxilrohr, zweier Profilwellenstümpfe und Kugeln gemäß S¹Ig. 1 Fig. 9 und 10 eine elastisch und "Körperschall" dämpfende kupplung mit aus Blech geprägten Kugellaufbahnen und Kugelpfannen die in G-ummi oder Kunststoff eingebettet sind -im Längs-u. Querschnitt -. Pig. 11 die tangential verlaufenden Kugelpfannen Anordnung

Jj¹Jg. 12 eine teleskopartige Verschachtelung von Profilrohren mit dem Kugel nach Pig. 1 zur Erzielung größerer Verschiebewege mit kurzen Bauteilen oder größerem Beugewinkel oder beides

Pig. 13 eine federnd über die Kugelmitte greifende Kugelbahn, welche die Kugel nach dem Herausziehen der Welle festklemmt, am Herausfallen und Verschieben hindert

Pig. 14 einen mit Zahnlücken versehenen Blechstreifen für die Nuten der Kugelbahnen der Pig. 13

Wie aus den Figuren 1-3 ersichtlich, wird die Kugel 1 mit einem aus Kunststoff oder iietall gespritzten schmalen Ring umschlossen. Dieser Ring ist mit besonders ausgebildeten Zähnen versehen und bildet den sogenannten Kugelzahnring 2. Die Kugelzähne kämen nach dem Einfügen des Wälzkörpers zwischen die zwei gegeneinander zu verschiebbaren Bauteile 3.U.4 in den Kugelpfannen 5 (Pig.5). Die Kugelzähne haben vorzugsweise in der oeitenansicht Fig. 3 eine halbkreisförmig Kontur und im fJchnitt Pig. 2 eine elliptische Porm.

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Durch diese Formgebung laufen die Kugelzähne, auch "bei schiefstehender Welle zum Wellenrohr leicht in die , Kugelpfannen ein.

Ist bei der Kupplung zweier Maschinen oder Achs- · wellen, außer der LängsverSchiebung noch eine geringe kardanisch^ Beweglichkeit erforderlich, so genügt es bei der Verwendung der Kugeln gemäß dieser Erfindung, zwischen Welle 6 (Pig.6) und Wellenrohr 7 genügend Spiel zu geben. Die *velle kann sich dann nach allen Richtungen, außer in der Drehrichtung-in gewissen Grenzen frei zum Vellenrohr 7 Fig. 7 und. . Fig. 8 bewegen.

Die Kugelpfannen 5 lassen sich in die Wälzkörperbahnen durch ihre runde Form sehr einfach mit einem Bohrer anbohren oder einprägen, bzw. einwalzen. In einigen Anwendungsfällen kann die Kugellaufbahn 8 (Fig. 9,10) mit den Kugelpfannen 5 aus Blech gepreßt werden und wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich anschließend in Gummi oder Kunststoff eingebettet werden. Die Kugelpfannen können wie aus Fig. 13 und H ersichtlich aus einem, in eine Nute 11 eingelegten Blechstreifen 10 gebildet werden. Diese Blechstreifen werden mit der Kugel, insbesondere dann wenn viele Kugeln hintereinander verwendet werden, mit der Welle in das Wellenrohr geschoben, und dann durch einen Sprengring, odgl. gesichert.

Die Kugelpfannen können auch tangential zur Wellenachse Flg. 11 angeordnet werden, "besonders dann wenn beim Beugen die Kugeln in einem bestimmten Winkel (halbierenden) gezwängt oder gehalten werden sollen.

Bei landmaschinen, Walzwerken und Kfz. ist es aehr oft erforderlich zwei Wellen durch sogenannte Steckachsen schnell zu verkuppeln. Damit die Kugeln bei dem Herausziehen der Welle nicht wegfallen, werden die Lauf-

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bahnen gemäß Fig. 13 federnd und über die Jiugelinitte 12 greifend ausgebildet. Die Kugeln werden dann auch ohne eingeschobene Welle in ihrer richtigen Lage bis zum Miedereinschieben der Welle gehalten. Die Welle hat ein leichtes Übermaß,'dadurch"wird das Wellehrohr etwas aufgeweitet und seitlich auf die Kugeln wirkende Klemmspannung aufgehoben. Die Welle läßt sieh dann mit leichter Vorspannung völlig spielfrei verschieben.

Ist keine Verschiebung, aber ein besonders großer Beugungswinkel Pig. 15 erforderlich, werden die Kugeln nach Fig. 1 in ringförmige Kugelbahnen 13» um den Schwenkpunkt 14 in halbmondförmigen Gabeln 15 * und 16' angeordnet. Diese kuppeln dann (um 9O°versetzt) über ein Mittelstück 17 mit entsprechenden Gegenbahnen 18 kardanisch die zwei Wellenenden 15 und 16. Der Teilkreia TK Fig. 3 des Zahnringes 2 ist die Hälfte vom Schwenkdurchmesser TK 1 des Kittelstückes 17 und ein Viertel des Teilkreisdurchmessers TK 2 der Kugellaufbahn der halbmondförmigen Gabel 15^f. Dadurch legt der Zahnring beim Schwenken der Wellenenden immer die halbe Wegstrecke zurück und hält die Kugel 1 immer auf dem halbierenden Schwenkwinkel. Die Drehbewegung der getriebenen Welle läuft dadurch mit der treibenden Welle gleich, (homokinetisch)

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Claims

Patent- (Schutz-) Ansprüche

Formschlüssige Verbindung durch Kugeln insbesondere zur axialen und kardanisch beweglichen Wellenkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel von einem schmalen Kugelzahnring umschlossen ist, in der sich die Kugel nach allen Richtungen spielfrei aber leicht drehen kann.
2. nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring mit Kugelzähnen versehen ist, die in der Ringebene halbkreisförmig und im Querschnitt halbelliptisch ausgebildet •sind.
3· nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zugeordnete Kugelbahn durch eine nutenförmige Aussparung im Kugelbahngrund und der seitlichen Verlängerung der beiden Kugelbahnkanten über die Mitte der Kugel hinaus , die Kugel zangenartig aber federnd umgreift.
4. nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkreisdurchmesser TK/Pig. 3 so gewählt ißt, daß er den halben TeilkreisdurchmesBer TK 1 Pig. 15 des Mittelatückes 17 und ein Viertel des Teilkreisdurchmessers TK 2 der halbmondförmigen Gabel 15' beträgt.

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