DE2225605A1

DE2225605A1 - Axialverschiebliche wellenkupplung

Info

Publication number: DE2225605A1
Application number: DE2225605A
Authority: DE
Inventors: Michel Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1971-12-10
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE2225605C3; US3797276A; GB1340644A; JPS53464B2; IT958055B; JPS4865339A; DE2225605B2; FR2164033A5

Description

ΜΡΙ,-ING. H. MARSCH

NG. K. SPARING postfach PATENTANWÄLTE ^Λ TELEFON (O₈Il) er«4β

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Beschreibung

zum Patentgesuch 4443 0UO

der Firma Societe Anonyme dite: GLAENZER SPICER, 10, rue Jean-Pierre Timbaud, Poissy (Yvelines) / Frankreich

betreffend:

"Axialverschiebliche Wellenkupplung"

Die Erfindung betrifft eine axialverschiebliche Wellenkupplung.

Bei Wellen, die durch Rotation eine Leistung zwischen einem Antrieb und einem Verbraucher übertragen sollen, ist im allgemeinen eine Teleskopanordnung zwischengeschaltet, die in begrenztem Maße die Annäherung oder Entfernung der beiden Wellen voneinander gestattet.

Diese Funktion wird häufig mittels eines Systems bewirkt, bei dem eine auf ihrem Außenumfang mit Nuten oder Verzahnungen versehene Welle in einer innen genuteten oder verzahnten Hülse zusammenarbeitet, wobei die beiden Teile leicht ineinander- . gleiten sollen.

Trotz verschiedener Verbesserungen, die man vorgesehen hat, um die Reibung bei dieser Teleskopkupplung zu verringern, liegt der Hauptnachteil in dem erheblichen Energiebedarf für die Relativyerschiebung, sobald ein erhebliches Drehmoment zu übertragen ist. Man hat auch daran gedacht, die Gleitbewegung

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zwischen den Flanken der Nuten zu ersetzen durch eine Rollbewegung unter Verwendung von Kugeln, Rollen oder Nadeln. Daraus ergibt sich eine erhebliche Verringerung der für die Verschiebung erforderlichen Energie, was seinen Zweck erfüllen würde. Derartige Organe sind jedoch, wenn sie hohe **" Drehmomente übertragen sollen, schwierig herzustellen und mithin sehr teuer, so daß sie nur geringe Verbreitung gefun- ^*

den haben. "*"

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine axialverschiebliche Wellenkupplung zu schaffen, die bei großer Übertragungskapazität leichtgängig ist und gleichwohl niedrige * ^v> Herstellungskosten zu realisieren gestattet.

Diese Aufgabe wird bei einer axialverschieblichen Wellenkupplung mit einem an seiner Außenseite mit Kugelaufnahmen versehenen, mit einer der Wellen verbundenen Kolbenteiljund mit einem, an seiner Innenseite mit Kugelaufnahmen versehenen und der anderen Welle verbundenen Hülsenteil sowie mit zwischen Kolben- und Hülsenteil geschalteten Kugeln dadurch gelöst, daß die Kugelaufnahmen eines der Teile von Nuten etwa halbkreisförmigen Querschnitts gebildet sind, die sich achsparallel bezüglich des Teils erstrecken und in Umfangsrichtung gleichförmig verteilt angeordnet sind, und daß die Kugelaufnahmen des anderen Teils aus mindestens zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten Gruppen von Wannen gebildet sind, die in Itafangsrichtung parallel zu den Nuten verteilt angeordnet sind und einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt und im wesentlichen sphärische Enden aufweisehen.

Die Länge der Wannen kann dabei mindestens gleich dem doppelten Durchmesser der Kugeln bemessen sein. In einer solchen Wellenkupplung gestatten die Wannen mit sphärischen Enden auf

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dem IMfang eines der Teile, daß die Kugeln auf der gesamten Länge der Wannen abrollen, womit sich eine Axialverschiebelänge mit sehr geringer Reibung ergibt, die gleich dem Doppelten der Länge dieser Wannen ist. Wenn in Ausnahmefällen eine weitere Gleitbewegung erforderlich wird, beispielsweise während des Zusammenbaus oder bei extremen Fällen der Benutzung, drehen sich die Kugeln unter Abgleiten,nach-dem sie an den sphärischen Enden der Wannen angekommen sind, womit die Hülse ihre Axialbewegung bezüglich des Kolbenteils fortsetzen kann.

Gemäße einer ersten Ausführungsform umfaßt das Kolbenteil zwei,Gruppen von Wannen, die durch Prägen eingebracht sind, während das Hülsenteil Nuten aufweist, die durch Ziehen und Kalibrieren erhalten werden; die Kugeln sind dabei unter Bildung zweier Kronen parallel zueinander im Axialabstand in den Kanälen verteilt angeordnet, die von den Wannen und den ihnen gegenüberliegenden Nuten gebildet sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Kolbenteil die Nuten auf und die Wannen sind im Hülsenteil angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Kolbenteil die Nuten aufweist und die Wannen von in das Hülsenteil eingebrachten Nuten und Anschlagteilen gebildet sind, welche die mindestens teilweise sphärischen Enden der Wannen aufweisen aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten bestehen, und auf dem Hülsenteil angeordnet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von AUSführungsbelspielen des Erfindungsgegenstandes, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.

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Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6
Fig.	7

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine erste Ausführungsform einer axialverschieblichen Wellenkupplung gemäß der Erfindung,

zeigt einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1,

stellt einen Längsschnitt durch eine andere Ausfuhrungsform dar,

ist ein Schnitt nach Linie IV-IV der Kupplung nach Fig. 3,

zeigt im Längsschnitt eine dritte Ausführungsform,

zeigt einen Schnitt nach Linie VI-VI der Kupplung nach Fig. 5, und

ist ein Schnitt nach Linie VII-VII aus Fig.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform, bei der das Kolbenteil oder der Kern 1 verbunden ist mit einer der zu verbindenden Wellen 2, und Wannen3 mit halbkreisförmigem oder im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt aufweist, welche auf seinem Umfang verteilt angeordnet sind und sich parallel zur Achse des Kolbens 1 in zwei Kronen erstrecken, wobei die Wannen an ihren beiden Enden begrenzt sind durch sphärische oder im wesentlichen sphärische Flächen 4. Die Welle 2 kann an ihrem anderen Ende ein Kardangelenkteil, ein Ritzel, Nuten oder andere Einrichtungen aufweisen, mittels denen ein Drehmoment eingespeist oder abgeführt werden kann*

Der Kolben 1 verschiebt sich in einem Hülsenteil 5 in rohrförmiger Ausbildung, das mit der anderen Welle 6 der Wellenkupplung verbunden ist. Das Hülsenteil 5 weist innere EJfüteti 1 mit halbkreisförmigem oder im wesentlichen halbkreisförmifetii Querschnitt auf, die sich längs des Hülsenteils erstrecken in Ümfangsrichtung regelmäßig verteilt sind, entsprechend Verteilung der Wannen 3·

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Schließlich sind in die Wannen 3 Kugeln 8 mit einem Durchmesser eingesetzt, der so gewählt ist, daß die Kugeln im wesentlichen spielfrei in den Kanälen rollen können, die von den Wannen 3 einerseits und den ihnen gegenüberliegenden Nuten 7 andererseits gebildet werden.

Ein Stopfen 9, der kraftschlüssig eingebracht ist, verhinde^ den Austritt eines Schmiermittels an einem Ende, während eine Dichtung 10,eingeschlossen in Flansche 11 und 12,der Hülse 5 die Abdichtung am anderen Ende bewirkt, jedoch die Welle 2 in ihrer Gleitbewegung nicht behindert.

Die Wannen mit sphärischen Enden am umfang des Kolbenteils ermöglichen, daß die Kugeln 8 auf der gesamten Länge dieser, Wannen 3 abrollen können, womit sich eine sehr reibungsfreie Verschiebelänge gleich der doppelten Länge dieser Wannen ergibt. Wenn in einem Ausnahmefall eine darüber hinausgehende Verschiebebewegung ausgeübt wird, beispielsweise beim Zusammenbau oder bei extremen Beanspruchungen, rollen die Kugeln 8 weiter ab, gleiten dabei jedoch an den Anschlägen, gebildet von den sphärischen Enden der Wannen 3, SO' daß die Hülse 5 ihre Axialverschiebung relativ zum Kolbenteil 1 fortsetzen kann.

Wenn die Welle 2 einem Drehmoment unterworfen wird, nehmen die Kugeln 8 die Belastungen F (Fig. 2) auf, welche von den Flanken der Wannen 3 auf sie und damit auf die Flanken der Nuten 7 übertragen werden, womit sichergestellt wird, daß das Hülsenteil 5 und damit die Welle 6 angetrieben werden.

Eine derartige Wellenkupplung besitzt eine große Übertragungskapazität. Die Kugeln 8 rollen nämlich in praktisch kreisförmigen Nuten und Umhüllungen ab und sind in zwei axial voneinander getrennten Kronen auf dem Kolbenteil 1 angeordnet, was einem maximalen Wirkungsgrad entspricht und eine ausgezeichnete Führung der beiden Hauptteile relativ zueinander bewirkt, also des. Kolbenteils 1 und des Hülsenteils 5, wobei sich ein Herstellungspreis ergibt, der minimal ist.

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., Diese axialverschiebliche Wellenkupplung ist ferner

;■ sehr leicht herstellbar dank der Tatsache, daß nur wenige

Teile erforderlich sind und die Wannen auf dem Kolbenteil 1 ;v durch Kaltverformung (Prägen) herstellbar sind, während die f Nuten 7 des Hülsenteils 5 durch Ziehen und Kalibrieren ge- '■■' fertigt werden können.

Schließlich ist der Gesamtherstellungspreis der Wellenf kupplung niedrig infolge der geringen Anzahl der sie bilden- ^: den Teile, der idealen Verwendung von Rollkörpern und der

Leichtigkeit und Schnelligkeit der Fabrikation durch Kalt- : verformung des Hülsenteils 5 und des Kolbenteils 1.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der Wellenkupplung gemäß der Erfindung.

'-' In dieser Ausführungsform ist es das Kolbenteil 16,

"■ " welches die Nuten 22 aufweist, während die Wannen 13 in das ' Hülsenteil 15 eingebracht sind. Diese Wannen 13 entsprechen

genau den Wannen 3 in der Ausführungsform nach Fig. 1, indem ' sie einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen sowie

sphärische Enden 14, und indem ihre Verteilung in zwei axial ■; voneinander getrennten Kronen auf dem Hülsenteil 15 erfolgt. "- Die Wannen 13 sind in dem Hülsenteil 15 beispielsweise durch

hydrostatisches' Pressen von innen eingebracht mittels eines ■ Kolbens, wobei das zu verformende Rohr in einer aus mehreren ';..' Schalen aufgebauten Form gehalten wird, damit das Heraus- ^: nehmen nach der Verformung möglich ist.

Die Abdichtung kann sichergestellt werden mittels einer Dichtung 17, die auf der Welle 18 durch zwei Ringe 19 gehalten

wird und in der AUSNEHMUNG 20 des Hülsenteils 15 gleiten kann, *j ·

oder aber auch durch andere an sich bekannte Mittel.

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Der Haltering 21 verhindert das unerwünschte Auseinanderfallen der Wellenkupplung während der Handhabung oder während des Aufhaus der Maschine, wo die Kupplung angewandt wird.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine dritte Ausfuhrungsform des Erfindungsgegenstandes. Hier weist das Kolbenteil 25 der Welle 28 die Nuten 25' auf, welche identisch mit denen des Kolbens 16 bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 sind.

Das Hülsenteil 32 umfaßt ebenfalls Nuten 33, welche gegenüber den Nuten 25· des Kolbenteils 25 eingebracht sind. In dieser Ausführungsform befinden sich die Wannen zur Aufnahme der Kugeln 8 in dem Hülsenteil 32 und sind an ihren Enden geschlossen mittels Anschlagteilen 22' und zugeordneten Teilen 29, die vorzugsweise aus einem selbstschmierenden Material bestehen Oder einem solchen, dessen Reibungskoeffizient niedrig ist, wie Bronze, Nylon, Polyurethan usw..

Das Anschlagteil 22' weist ein Innenprofil auf, das genau dem des Hülsenteils 32 angepaßt ist. Es weist ferner Zacken 23 in solcher Anzahl auf, wie das Hülsenteil 32 Nuten 33 besitzt. Jeder Zacken 23 endet in einer^sphärischen Fläche 24, an der die Kugel 8 gleitend abrollt am Ende der Verschiebebewegung, während der Kolben 25 in Richtung des Pfeiles F sich weiterbewegen kann. Das Anschlagteil 22· wird in dem Hülsenteil durch einen Haltering 26 befestigt und trägt eine Dichtung 27, in der sich die Welle 28 mit dem Kolbenteil 25 verschieben kann.

Der Anschlag für die Kugeln wird ferner ausgebildet duröh Sie Enden der Zylinder 29, deren Grundflächen 30 konkav sind, und die die Aufgabe haben, den Abstand zwischen den beiden Kienen Von Kugeln 8 auf recht zuerhäl ten. Diese Zylinder können

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freibeweglich sein oder axial bezüglich des Kolbenteils 25
oder des Hülsenteils 32 festgelegt werden, beispielsweise
mittels ümfangsklammern.

Der sphärische Endanschlag 31 wird vorteilhafterweise ' direkt in dem Hülsenteil 32 ausgebildet, kann jedoch gleichermaßen gebildet werden mittels eines Anschlagstückes entsprechend dem Teil 22'.

Diese Ausführungsform wie auch die der Fig. 3 und 4 weist die gleichen vorteilhaften Eigenschaften auf wie die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, in dem Sinne, daß sie ebenfalls zwei
Kronen von Kugeln aufweist, welche in Kanälen abrollen, gebildet von den Nuten einerseits in dem Kolbenteil oder dem Hülsenteil, und von Wannen mit sphärischen Enden andererseits in dem entsprechenden anderen Teil.

(Patentansprüche)

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Claims

-S- Patentansprüche

1) Axialverschiebliche Wellenkupplung mit einem an seiner Außenseite mit Kugelaufnahmen versehenen, mit einer der Wellen verbundenen Kolbenteil und mit einem, an seiner Innenseite mit Kugelaufnahmen versehenen und der andern Welle verbundenen Hülsenteil sowie mit zwischen Kolben- und Hülsenteil geschalteten Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelaufnahmen eines der Teile (5, 16, 25) won Nuten (7, 22, 25') im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitts gebildet sind, die sich achsparallel bezüglich des Teiles erstrecken und in IMfangsrichtüng gleichförmig verteilt angeordnet sind, und daß die Kugelaufnahmen des anderen Teils (1, 15, 32) aus mindestens zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten Gruppen von Wannen (3, 13, 24-33-30, 30-33-31) gebildet sind, die in ümfangsrichtung parallel zu den Nuten verteilt angeordnet sind und einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt und im wesentlichen sphärische Enden (4; 24, 30, 31) aufweisen.

2) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wannen durch Prägen und die Nuten durch Ziehen und Kalibrieren hergestellt sind und daß die Kugeln (8) unter Bildung zweier Kronen parallel zueinander im Axialabstand, in von den Wannen und den ihnen gegenüberliegenden Nuten gebildeten Kanälen verteilt angeordnet sind.

3) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenteil die Nuten und^ das Hülsenteil die Wannen aufweist (Fig. 3-7)'.

4) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenteil die Nuten aufweist und die Wannen von in das Hülsenteil eingebrachten Nuten (33) und Anschlagteilen (22*, 29) gebildet sind, welche die mindestens teilweise sphärischen Enden der Wannen aufweisen, aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten bestehen und auf dem Hülsenteil angeordnet sind.

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