DE2620527B1

DE2620527B1 - Geichlufgelenkkupplung

Info

Publication number: DE2620527B1
Application number: DE19762620527
Authority: DE
Inventors: Schmid Leopold F
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1976-05-10
Publication date: 1977-01-20
Also published as: DE2620527C2

Description

Schließlich ergibt sich aus diesem radikalen Abbau der auf die Rollen einwirkenden Axialkräfte noch dadurch ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß die Zentriergenauigkeit des gesamten Kupplungssystems wesentlich erhöht wird. Da bei Gleichlaufgelenkkupplungen der eingangs beschriebenen Art die Zentrierung des inneren Kupplungsteiles gegenüber dem äußeren
Kupplungsteil über die drei das Drehmoment übertragenden Rollen erfolgt, und da die aus den Fig. 2 und 3 der US-PS 36 13 396 ersichtliche Verschiebung der Rollen relativ zum äußeren Kupplungsteil vermieden ist, ergibt sich eine stets gleichbleibende, exakte Zentrierung, die eine unabdingbare Voraussetzung für ein laufruhiges und vibrationsfreies Verhalten bei hohen Drehzahlen ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der ein Beispiel für eine mögliche Ausführungsform dargestellt ist. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung, Fig.2 einen Längsschnitt durch eine der drei das Drehmoment übertragenden Rollen in Strecklage, und Fig.3 einen Längsschnitt durch eine der drei das Drehmoment übertragenden Rollen, die einer Winkelbewegung unterworfen ist.
Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Rollen 5, die mit einer Kugelfläche 6 versehen und die mit dem inneren Kupplungsteil 1 drehbar und radial verschiebbar verbunden sind. Die Rollen 5 sind über ihre Bohrung 10 auf Lagerzapfen 2 gleitgelagert, die aus dem inneren Kupplungsteil 1 herauswachsen. Die Schmierung dieser Gleitlagerung erfolgt über eine Schmiermittelpumpe, die dadurch zustande kommt, daß jede Rolle mit Hilfe eines eine Ansaugöffnung 7 aufweisenden Abschlusses 8 wie ein Pumpengehäuse ausgebildet ist, innerhalb dem der Lagerzapfen 2 wie ein Pumpenkolben wirkt, während der Kolbenhub über die bei Winkelbewegungen auftretende radiale Verschiebung 13 der Rolle 5 relativ zum Lagerzapfen 2 zustande kommt. Die das Drehmoment übertragenden Rollen 5 greifen in gerade und achsparallel verlaufende Nuten 15 des äußeren Kupplungsteiles 3 ein, die mit einem Hochleistungs-Schmierstoff 9 von hoher Druckbelastbarkeit, beispielsweise einem Molybdän- oder Silikon-Schmierstoff, gefüllt sind. Die Schmiermittelpumpe drückt den Schmierstoff in Schmiernuten 4, von wo er sich über den ganzen Umfang des Lagerzapfens verteilt, um am inneren Ende der Rolle auszutreten und in die Nut 15 des äußeren Kupplungsteiles 3 zurückzufließen. Es entsteht also eine echte Druckumlaufschmierung, mit deren Hilfe der Gesamtreibungsverlust einer nur gleitgelagerten Rolle niedriger gehalten werden kann als der einer mit einer teuren Wälzlagerung versehenen Rolle. Die Zentrierung des inneren Kupplungsteiles 1 gegenuber dem äußeren Kupplungsteil 3 erfolgt über die Rollen 5. Die Zentriergenauigkeit ist umso größer, je weniger sich die Kugelmitte 12 der Rollen 5 relativ zum äußeren Kupplungsteil 3 verschiebt. Da die Axialkräfte 14 bei der beschriebenen Gleichlaufgelenkkupplung mehr als 2,5mal kleiner sind als bei den heutigen Ausführungsformen, kommt es trotz des flachen Winkels 11 zu keiner die Zentriergenauigkeit beeinträchtigenden Verschiebung der Kugelmitte 12, so daß diese Gleichlaufgelenkkupplung auch bei hohen Drehzahlen laufruhig und vibrationsfrei sind. Die Ansaugöffnung 7 kann zur Erhöhung des Schmierdruckes mit einem Ventil versehen werden, das die Öffnung beim Verdichtungshub abschließt, so daß auch extrem hohe Schmierdrücke möglich sind. Für die meisten Anwendungsfälle genügt jedoch die einfache in der Zeichnung dargestellte ventillose Ausführung, weil der Schmierstoff infolge der Fliehkraft bereits vorgespannt ist und weil die Ansaugöffnung so gestaltet ist, daß der Eintritt des Schmierstoffes in den Verdichtungsraum viel leichter ist als der Austritt.

Claims

Patentanspruch: Gleichlaufgelenkkupplung, bei der die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und mit einer Kugelfläche versehenen Rollen erfolgt, die auf drei aus dem inneren Kupplungsteil herauswachsenden Lagerzapfen drehbar und radial verschiebbar gelagert sind, und die in drei gerade und achsparallel verlaufende und mit einem Schmiermittel gefüllte Nuten des äußeren Kupplungsteiles eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung der drei das Drehmoment übertragenden Rollen (5) über drei Schmiermittelpumpen erfolgt, die dadurch zustande kommen, daß die Rollen mit Hilfe eines eine Ansaugöffnung (7) aufweisenden Abschlusses (8) ihrer Bohrung (10) wie ein Pumpengehäuse ausgebildet sind, innerhalb dem der Lagerzapfen (2) wie ein Pumpenkolben wirkt, während der Kolbenhub über die bei Winkelbewegungen auftretende radiale Verschiebung (13) der Rollen relativ zum Lagerzapfen zustande kommt.

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufgelenkkupplung, bei der die Übertragung des Drehmomentes über drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und mit einer Kugelfläche versehenen Rollen erfolgt, die auf drei aus dem inneren Kupplungsteil herauswachsenden Lagerzapfen drehbar und radial verschiebbar gelagert sind und die in drei gerade und achsparallel verlaufende und mit einem Schmiermittel gefüllte Nuten des äußeren Kupplungsteiles eingreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Gleichlaufgelenkkupplung der vorgenannten Art eine einfach ausgebildete, aber zuverlässig wirkende Schmierung der drei das Drehmoment übertragenden Rollen vorzusehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Schmierung der drei das Drehmoment übertragenden Rollen über drei Schmiermittelpumpen erfolgt, die dadurch zustande kommen, daß die Rollen mit Hilfe eines eine Ansaugöffnung aufweisenden Abschlusses ihrer Bohrung wie ein Pumpengehäuse ausgebildet sind, innerhalb dem der Lagerzapfen wie ein Pumpenkolben wirkt, während der Kolbenhub über die bei Winkelbewegungen auftretende radiale Verschiebung der Rollen relativ zum Lagerzapfen zustande kommt.

Der mit der Erfindung erzielte Hauptvorteil besteht darin, daß mit einem Minimum an Bauaufwand eine funktionstüchtige Druckumlaufschmierung der drei das Drehmoment übertragenden Rollen zustande kommt, mit deren Hilfe der Gesamtreibungsverlust einer nur gleitgelagerten Rolle niedriger gehalten werden kann als der einer mit einer teuren Wälzlagerung versehenen Rolle, weil die bis jetzt verwendeten Ausführungsformen solcher Wälzlagerungen beim radialen Verschieben der Rolle auch nur als Gleitlager wirken, ohne jedoch eine Druckumlaufschmierung zu haben.

Wie groß dieser Vorteil ist, erkennt man am besten, wenn man sich vergegenwärtigt, daß die Rollen der in der Zeichnung dargestellten Gleichlaufgelenkkupplung beim größten Dauerbetriebsdrehmoment mit einer Kraft von rund 4500 kp belastet sind und daß bei den heutigen Ausführungsformen der Wälzlager für die Rollen solcher Gleichlaufgelenkkupplungen das radiale Verschieben einer so hoch belasteten Rolle nur nach Überwinden eines Reibungswiderstandes von mehr als 250 kp möglich wäre. Dabei muß berücksichtigt werden, daß bei Winkelbewegungen, also beim Beugen des Gelenkes, die drei das Drehmoment übertragenden Rollen relativ zu ihrem Lagerzapfen in sehr rascher Folge radial verschoben werden und zwar so, daß sie zweimal während jeder Umdrehung zwei Extremlagen einnehmen. In zwei dieser Extremlagen nähert sich die Rolle der Mitte des inneren Kupplungsteiles um ein gewisses Maß, während sie sich in den beiden anderen Extremlagen um das Dreifache dieses Maßes von dieser Mitte weg bewegt hat. Bei der in der. Zeichnung dargestellten Gleichlaufgelenkkupplung ergibt sich schon bei einer Beugung des Gelenkes von nur 20° ein Maß für diese radial nach außen erfolgende Bewegung der Rolle, das bei etwa 3 mm liegt. Der vorgenannte, bei den heutigen Ausführungsformen während des radialen Verschiebens der Rolle auftretende Reibungswiderstand von mehr als 250 kp kann bei einer erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkkupplung gleicher Größe infolge der neuen Druckumlaufschmierung bei Verwendung eines Hochleistungs-Schmierstoffes von hoher Druckbelastbarkeit, beispielsweise eines Molybdän- oder Silikon- Schmierstoffes, auf weniger als 100 kp herabgemindert werden. Entsprechend groß sind die Vorteile, die sich daraus in bezug auf den Wirkungsgrad und die Lebensdauer ergeben. Bei einem Beugungswinkel von 32° kann allein durch eine Verringerung des Gesamtreibungsbeiwertes von 0,13 auf 0,07 eine Verbesserung des mittleren Wirkungsgrades von 95% auf 97,6% erreicht werden. Der Gesamtreibungsbeiwert einer Gleichlaufgelenkkupplung gemäß der Erfindung kann infolge der Druckumlaufschmierung noch erheblich unter 0,07 gedrückt werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es infolge des geringen Reibungswiderstandes beim radialen Verschieben der das Drehmoment übertragenden Rollen nicht zu dem Klemmeffekt kommen kann, der bei Rollen mit einer so flachen Krümmung infolge des Zusammenwirkens des daraus resultierenden flachen Klemmwinkels mit der in Längsrichtung der Rollen wirkenden und aus dem Reibungswiderstand resultierenden Kraft bei den heutigen Ausführungsformen unvermeidlich ist. Dieser Klemmeffekt hat zur Folge, daß die Rollen nur mit ihren äußeren Kanten den Außenbereich der Nut im äußeren Kupplungsteil berühren, wie es beispielsweise aus den F i g. 2 und 3 der US-PS 36 13 396 gut zu ersehen ist. Es ist leicht verständlich, daß es bei dem sehr flachen Klemmwinkel schon bei relativ kleinen Axialkräften zu einem Verklemmen der Rollen kommt, so daß sie am Drehen behindert sind. Die daraus resultierende Reibung ergibt zusammen mit der extrem hohen Flächenpressung einen entsprechend hohen Verschleiß. Da die auf die Rollen einwirkenden Axialkräfte infolge der erfindungsgemäßen Druckumlaufschmierung mehr als 2,5mal kleiner sind als bei den heutigen Ausführungsformen, ergeben sich noch weitere, entsprechend große Vorteile in bezug auf den Wirkungsgrad und die Lebensdauer.