DE2355766B1 - Axial verschiebbare und winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine axial verschiebbare und winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung, bei der die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Rollen erfolgt, die mit dem inneren Kupplungsteil drehbar und radial verschiebbar verbunden sind und in gerade und achsparallele Nuten des äußeren Kupplungsteiles hineinragen, und bei der die zur Erzielung des Gleichganges während einer Winkelbewegung notwendige radiale Verschiebung der Rollen mit Hilfe einer die Rollen radial nach außen drückenden und von einem Federelement stammenden Kraft erfolgt.

Bei den bis jetzt bekanntgewordenen Ausführungsformen von Gelenkwellenkupplungen der vorgenannten Art ist das innere Kupplungsteil als Dreibein ausgebildet, auf dessen= Zapfen sogenannte Schubsteine gleit- und drehbeweglich zur Übertragung des Drehmomentes gelagert sind. Im Gegensatz zu einer älteren Ausführungsform, bei der die Schubsteine von verhältnismäßig dünnen Scheiben aus einem elastischen Werkstoff beaufschlagt werden, ist bei einer jüngeren, ebenfalls vorveröffentlichten Ausführungsform nach der deutschen Offenlegungsschrift 2 216 345 zum Ausüben einer nach außen gerichteten Kraft auf die Schubsteine auf einer oder beiden Seiten des Dreibeins ein Ringteil angeordnet, das mit jedem der Schubsteine unter Kraftausübung parallel zu deren jeweiliger Achse in Kontakt steht

Wie schwierig es ist, bei der älteren Ausführungsform mit Hilfe von elastischen Scheibchen zu einer funktionstüchtigen Lösung zu kommen, ist bereits in der Würdigung des Standes der Technik in der deutschen Offenlegungsschrift 2 216 345 ausführlich beschrieben. Und der jüngeren, aus dieser Offenlegungsschrift bekannten Auführungsform haften die Nachteile des größeren Bauaufwandes, der höheren Herstellungskosten und der Gefahr an, daß bei einem Bruch der filigranen und hochbeanspruchten Ringteile Bruchstükke die Zerstörung der Gelenkwellenkupplung verursachen.

Schließlich haben beide Ausführungsformen noch den gemeinsamen Nachteil, daß die relativ große, von den Federelementen aufzubringende Steuerkraft nicht in der Mitte der Drehachse der Schubsteine angreift, sondern ziemlich weit außen. Es entsteht ein großes Bremsmoment, und die am Drehen behinderten Schubsteine verursachen Verschleiß, Erwärmung und einen schlechten Wirkungsgrad.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkwellenkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die frei von den vorgenannten Nachteilen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Rolle einen zylindrischen Bolzen aufweist, der in einer radial angeordneten Bohrung des inneren Kupplungsteiles drehbar und radial verschiebbar gelagert ist, und daß die die Rollen radial nach außen drückende Kraft des Federelementes direkt oder indirekt auf das innere Ende des zylindrischen Bolzens einwirkt, an dessen radial äußerem Ende eine Kugelfläche vorgesehen ist, deren Kugelmittelpunkt im Mittelpunkt einer Kugel liegt, nach der die Außenfläche der Rolle gekrümmt ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Federelement in einer zentralen und axial verlaufenden Bohrung des inneren Kupplungsteiles angeordnet ist und über ein Zwischenglied radial auf die Bolzen der Rollen einwirkt.

Der mit der Erfindung erzielte Hauptvorteil besteht insbesondere darin, daß es durch die Anordnung des Federelementes in einer zentralen Bohrung des inneren Kupplungsteiles möglich ist, einfache und leicht herstellbare Federelemente mit einem großen Arbeitsvolumen und einer entsprechend· geringen Beanspruchung unterzubringen. Das ist insofern von entscheidender Bedeutung, als die Steuerkräfte sehr hoch sein können. Bei einer Gelenkwellenkupplung zum Antrieb der Räder eines Personenkraftwagens der Mittelklasse liegt das maximale Betriebsdrehmoment bei etwa 10 000 kpcm, was eine maximale Steuerkraft von etwa 125 kp pro Rolle ergibt. Bei schlechter Schmierung kann diese Kraft noch größer sein. Sollte ein solches Federelement trotz seiner geringen Beanspruchung beispeilsweise infolge eines Materialfehlers brechen, dann kann kein Folgeschaden auftreten, weil auch kleinste Bruchstücke durch das Zwischenglied festgehalten werden.

Durch die Anordnung des Federelements in einer zentralen Bohrung des inneren Kupplungsteiles und dessen Einwirkung auf das innere Ende des zylindrischen Bolzens ergibt sich auch der große Vorteil, daß die »schwimmende« Anordnung des Federelementes, durch die nicht nur eine gleichmäßige Verteilung der Federkraft auf alle drei Rollen, sondern auch der kleinstmögliche Federweg erreicht wird, auf die einfachste und funktionell beste Weise zustande kommt.

Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Gleichgang-Gelenkwellenkupplung ist von großer Einfachheit, und die wenigen robusten Einzelteile sind leicht und billig herzustellen. Da der Außendurchmes-

ser der Rollen groß und der ihrer zylindrischen Bolzen klein ist, ergeben sich zusammen mit der nahe der Mitte angreifenden Steuerkraft die bestmöglichen Voraussetzungen für einen guten Wirkungsgrad auch bei langen Verschiebewegen und großen Beugungswinkeln.

Nach der bereits eingangs erfolgten Würdigung des Standes der Technik von Gleichgang-Gelenkwellenkupplungen mit drei durch Federkraft nach außen gedrückten Rollen soll nun auch inWürdigung des allgemeinen Standes der Technik auf eine Rutschkupplung hingewiesen werden, die durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 734 886 bekanntgeworden ist, welche eine in einer zentralen Bohrung angeordnete und auf eine Kugel drückende Feder aufweist. Aber das Vorhandensein einer zentral angeordneten Feder und einer Kugel in einem ganz anders gearteten Kupplungssystem, welches das Gegenteil eines guten Übertragungswirkungsgrades zum Ziel hat, kann die Neuheit der Erfindung nicht beeinträchtigen, da ja weder die Feder noch die Kugel an sich als neu bezeichnet werden, sondem nur die besondere Verwendung dieser Konstruktionselemente für die Steuerung der Gleichlauffunktion von Gelenkwellenkupplungen.

Schließlich sei noch auf die USA.-Patentschrift 2 926 510 verwiesen, die eine Gelenkwellenkupplung betrifft, bei der durch Federn nach außen gedrückte Rollen zur Übertragung des Drehmomentes verwendet Werden. Diese völlig anders gestaltete Zweirollen-Gelenkwellenkupplung arbeitet nicht im Gleichlauf.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen Beispiele für mögliche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Gelenkwellenkupplungen dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine mögliche Ausführungsform einer Gelenkwellenkupplung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt wie F i g. 1, jedoch mit einem axial verschobenen und einer Winkelbewegung unterworfenen inneren Kupplungsteil,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine andere mögliche Ausführungsform einer Gelenkwellenkupplung gemäß der Erfindung,

F i g. 5 eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt einer dritten möglichen Ausführungsform einer Gelenkwellenkupplung gemäß der Erfindung,

F i g. 6 einen Teillängsschnitt durch eine Ausführungsform gemäß F i g. 5 und

F i g. 7 einen Teillängsschnitt entsprechend F i g. 6, jedoch mit einem einer Winkelbewegung unterworfenen inneren Kupplungsteil.

Das äußere Kupplungsteil 1 ist mit drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Nuten 3 versehen, in die zur Übertragung des Drehmomentes Rollen 5 eingreifen, die einen zylindrischen Bolzen 6 aufweisen, der in einer radial angeordneten Bohrung 4 des inneren Kupplungsteiles 2 drehbar und radial verschiebbar gelagert ist. Das äußere Ende 24 des zylindrischen Bolzens 6 der Rolle 5 ist mit einer Kugelfläche 27 versehen, deren Kugelmittelpunkt 25 im Mittelpunkt der Kugel 26 liegt, deren Mantelfläche auch die Außenfläche der Rolle 5 bildet. Die Kugelfläche 27 dient zur Abstützung der Rollen 5 gegenüber den Nuten 7 des äußeren Kupplungsteiles 1. Die zur Erzielung des Gleichganges während einer Winkelbewegung 14 notwendige radiale Verschiebung der Rollen um die Differenz zwischen den Maßen 20 und 23 erfolgt mit Hilfe einer die Rollen radial nach außen drückenden und von einem Federelement 10, 31 stammenden Kraft 19. Dieses Federelement ist in einer zentralen Bohrung 22, 30, 33 des inneren Kupplungsteils 2 angeordnet. Das Federelement 10, welches sich am Grund 9 der zentralen Bohrung abstützt, gibt seine Federkraft in axialer Richtung ab, und diese Axialkraft 21 wird mit Hilfe eines zwischen das Federelement 10 und das innere Ende 16, 29 des zylindrischen Bolzens 6 geschalteten Zwischengliedes 12,28 in eine radial wirkende Kraft 19 umgewandelt. Bei Verwendung eines Zwischengliedes 12, welches mit einer Kegelfläche 13 versehen und über einen Bund 11 zentriert ist, ist das innere Ende 16 des zylindrischen Bolzens 6 gerundet. Bei Verwendung eines als Kugel ausgebildeten Zwischengliedes 28 ist das innere Ende des zylindrischen Bolzens 6 mit einer Kegelfläche 29 versehen. Das Federelement 31 ist zur direkten Abgabe von drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten und radial nach außen wirkenden Kräften 19 ausgebildet. Dieses Federelement ist aus einem elastisch verformbaren Werkstoff von hoher Festigkeit, beispielsweise einem harten Polyurethan-Kautschuk, gefertigt. Es ist zur Beaufschlagung des inneren Endes 35 des zylindrischen Bolzens 6 mit drei Druckpilzen 32 versehen und so gestaltet, daß es die Bohrung 33 an drei Stellen berührt, Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, daß nahezu das gesamte Volumen des Federelementes 31 arbeitet. 8 ist die mit dem inneren Kupplungsteil fest verbundene Welle, und die Länge des Verschiebeweges ist durch das Maß 15 gekennzeichnet. Die Schulter 34 hält das Federelement 31 am inneren Kupplungsteil fest. Mit 17 ist eine Bohrung bezeichnet, die zur Befestigung des äußeren Kupplungsteiles mit der zugeordneten Welle dient. Infolge des kleinen Abstandes 18 der Kraft 19 von der Drehmitte der Rolle 5 und infolge des großen Unterschiedes zwischen dem Außendurchmesser der Rolle 5 und dem des zylindrischen Bolzens 6 sind Gelenkwellenkupplungen besonders leichtgängig. Sie haben einen guten Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Axial verschiebbare und winkelbewegliche Gleichgang-Gelenkwellenkupplung, bei der die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Rollen erfolgt, die mit dem inneren Kupplungsteil drehbar und radial verschiebbar verbunden sind und in gerade und achsparallele Nuten des äußeren Kupplungsteiles hineinragen, und bei der die zur Erzielung des Gleichganges während einer Winkelbewegung notwendige radiale Verschiebung der Wälzkörper mit Hilfe eines die Rollen radial nach außen drückenden Federelementes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle (5) einen zylindrischen Bolzen (6) aufweist, der in einer radial angeordneten Bohrung (4) des inneren Kupplungsteils (2) drehbar und radial verschiebbar gelagert ist, und daß die die Rollen radial nach außen drückende Kraft (19) des Federelementes (10, 31) direkt oder indirekt auf das innere Ende (16,29,35) des zylindrischen Bolzens einwirkt, an dessen radial äußerem Ende (24) eine Kugelfläche (27) vorgesehen ist, deren Kugelmittelpunkt (23) im Mittelpunkt einer Kugel (26) liegt, nach der die Außenfläche der Rolle gekrümmt ist.

2. Gelenkwellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10, 31) in einer zentralen und axial verlaufenden Bohrung (22,30,33) des inneren Kupplungsteiles (2) angeordnet ist und über ein Zwischenglied (12, 28) radial auf die Bolzen (6) der Rollen (5) einwirkt.