DE2714731A1 - SHAFT COUPLING WITH CONSTANT ANGULAR SPEED - Google Patents
SHAFT COUPLING WITH CONSTANT ANGULAR SPEEDInfo
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Description
PatentariwaÜH Dipl.-Ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer FeldkampPatentariwaÜH Dipl.-Ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp
D -8CuO München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dD -8CuO Munich 2 Kaufingerstraße 8 Telephone (0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d
Datum: 1. April 1977Date: April 1, 1977
Unser Zeichen: I5 841 -Our reference: I5 841 -
Bezeichnung:Description:
Wellenkupplung mit konstanter WinkelgeschwindigkeitShaft coupling with constant angular velocity
Anmelder:Applicant:
Rolls-Royce Motors Limited Pym's LaneRolls-Royce Motors Limited Pym's Lane
Crewe, CWl 3PL, Cheshire EnglandCrewe, CWl 3PL, Cheshire England
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. C. Wallach Dipl.-Ing. G. Koch Dr. T. Haibach Dipl.-Ing. R. Feldkamp 8000 MünchenDipl.-Ing. C. Wallach Dipl.-Ing. G. Koch Dr. T. Haibach Dipl.-Ing. R. Feldkamp 8000 Munich
Erfinder:Inventor:
Alan Jackson Yates 36 Lear Drive Wistaston, Crewe, Cheshire EnglandAlan Jackson Yates 36 Lear Drive Wistaston, Crewe, Cheshire England
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenkupplung mit gleicher Winkelgeschwindigkeit.The invention relates to a shaft coupling with the same angular velocity.
Wellenkupplungen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, bei denen ein erstes drehbares Teil antriebsmäßig mit einem zweiten drehbaren Teil über Rollen verbunden ist, die im gleichen Abstand um die Drehachse des ersten Teiles befindlich sind und in Nuten des zweiten Teiles eingreifen, sind seit langem bekannt. Derartige Kupplungen werden in den Antriebswellen von Automobilen benutzt, um das Antriebsdrehmoment von dem Schlußantriebsdifferential nach den Straßenrädern zu übertragen. Die Bewegung eines Straßenrades gegenüber dem Schlußantriebsdifferential führt zu einer Bewegung der Kardanwelle, die einen Teil der axialen Kupplung relativ zur Radnabenantriebswelle bildet. Die Bewegung eines Straßenrades bezüglich des Endantriebsdifferentials kann dadurch kompensiert werden, daß man die Kardanwelle axial relativ zu ihren beiden Endkupplungen schwimmen läßt, aber dies führt zu axialen Vibrationen der Welle, die eine unzumutbare Hämmerwirkung zur Folge haben, was zu einer Lärmbelästigung und Abnutzungserscheinungen führt. Shaft couplings with the same angular speed, in which a first rotatable part is driven with a second rotatable part is connected via rollers, which are located at the same distance around the axis of rotation of the first part and engage in grooves of the second part have long been known. Such couplings are in The drive shafts of automobiles used to provide the drive torque from the final drive differential to the road wheels. The movement of a Road wheel opposite the final drive differential leads to a movement of the cardan shaft, which is a part forms the axial coupling relative to the wheel hub drive shaft. The movement of a road wheel with respect to the final drive differential can be compensated by moving the cardan shaft axially relative to its two end couplings floats, but this leads to axial vibrations of the shaft, which leads to an unacceptable hammering effect Result, which leads to noise pollution and signs of wear and tear.
Versuche, diese Probleme durch Verhinderung der Axialbewegung an einem Ende der Kardanwelle zu lösen, führten dennoch zu einer Tendenz, bei welcher Vibrationen der Rückhaltemittel zu befürchten waren, und dies tritt besonders hervor, wenn eine angemessene Schmierung fehlt.Attempts to solve these problems by preventing axial movement at one end of the cardan shaft have nevertheless resulted a tendency in which vibration of the restraint means was to be feared, and this is particularly so when adequate lubrication is lacking.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist eine mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufende Wellenkupplung in der Weise ausgebildet, daß ein erstes Antriebsorgan antriebs-According to one feature of the invention, a shaft coupling rotating at a constant angular velocity is in the Designed way that a first drive member driving
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mäßig mit einem zweiten Antriebsorgan durch Rollkörper gekuppelt ist, die im gleichen Abstand um die Drehachse des ersten Organs und in Nuten des zweiten Organs laufen, daß ein Schlitten axial beweglich auf dem ersten Organ vorgesehen ist und daß ein Anschlagkörper auf dem zweiten Organ befindlich ist, wobei der Schlitten eine teilkugelförmige Oberfläche besitzt, die in Berührung mit einer Oberfläche des Anschlagkörpers steht und wobei jene Anschlagoberfläche ebenfalls sphärisch ausgebildet ist, und zwar mit einem Radius, der etwas größer ist als der Radius der teilkugelförmigen Oberfläche des Schlittens, und wobei Mittel vorgesehen sind, welche diese Axialbewegung des ersten Teiles gegenüber dem zweiten Teil elastisch aufnehmen. is moderately coupled to a second drive member by rolling bodies, which are equidistant around the axis of rotation of the first organ and run in grooves of the second organ that a slide is provided axially movable on the first organ and that a stop body is located on the second organ, the carriage being a part-spherical one Has surface which is in contact with a surface of the stop body and wherein that stop surface is also spherical, with a radius that is slightly larger than the radius of the part-spherical surface of the carriage, and wherein means are provided which this axial movement of the first Absorb the part against the second part elastically.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Wellenkupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in der Weise ausgebildet, daß ein erstes Antriebsorgan über Rollkörper mit einem zweiten Antriebsorgan verbunden ist, wobei ein Schlitten axial gleitbar auf dem ersten Organ angeordnet und ein Anschlagkörper auf dem zweiten Organ befindlich ist, der eine Anschlagoberfläche in Berührung mit einer Oberfläche des Schlittens aufweist, wobei elastische Mittel zwischen dem Schlitten und dem ersten Organ wirken und den Schlitten gegen den Anschlagkörper und das erste Organ gegen einen Anschlag drücken.According to another feature of the invention, the shaft coupling is of constant angular velocity in the manner designed that a first drive member is connected via rolling bodies with a second drive member, wherein a Slide arranged axially slidable on the first member and a stop body located on the second member having a stop surface in contact with a surface of the carriage, resilient means act between the carriage and the first organ and the carriage against the stop body and the first organ press against a stop.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the drawing show:
Pig. 1 eine axiale Schnittansieht des äußeren Gelenks einer Antriebswelle für den Schlußantrieb einesPig. 1 is an axial sectional view of the outer joint a drive shaft for the final drive one
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Fahrzeugs mit Hinterradantrieb,Rear-wheel drive vehicle,
Fig. 2 eine Außenansicht des Innengelenks der Antriebswelle gemäß Pig. 1.Fig. 2 is an external view of the inner joint of the drive shaft according to Pig. 1.
Die Antriebswelle weist äußere und innere Gelenke 1 bzw. auf, die in den Fig. 1 bzw. 2 dargestellt sind. Die Verbindung zwischen den Gelenken erfolgt durch eine Kardanwelle 3· Bei einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb sind zwei derartige Wellen vorgesehen, um den Antrieb vom Differential in die beiden Hinterräder des Wagens einzuleiten. Zur Verbindung mit dem Differential und den Hinterrädern sind die Enden 4, 5 der Antriebswelle mit einer Keilverzahnung versehen. Das Ende 4 wird von der Differentialausgangswelle gebildet und das Ende 5 von der Radnabenantriebswelle. Die Gelenke 1 und 2 ermöglichen einen Höhenausgleich zwischen der Radnabe und dem Differential, welche von der Radaufhängung des Fahrzeuges zugelassen wird, an die die Gelenkachse angepaßt ist.The drive shaft has outer and inner joints 1 and 1, respectively, which are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. The connection between the joints is provided by a cardan shaft 3 · On a rear-wheel drive vehicle there are two such shafts are provided to initiate the drive from the differential into the two rear wheels of the car. To the Connection to the differential and the rear wheels are the ends 4, 5 of the drive shaft with a spline Mistake. The end 4 is formed by the differential output shaft and the end 5 by the wheel hub drive shaft. the Joints 1 and 2 allow height compensation between the wheel hub and the differential, which is from the wheel suspension of the vehicle is approved to which the joint axis is adapted.
Das innere Gelenk 2 ist axial gleitbar ausgebildet, um eine Anpassung an die geometrischen Änderungen zu ermöglichen, die von der Hinterradbewegung herrühren. Das äußere Gelenk ist axial unbeweglich, um die Kardanwelle 3 relativ zu der Radnabenantriebswelle 5 ständig festzulegen. Jedes Gelenk enthält das bekannte Prinzip eines Dreibeinaufbaues, wobei drei teilkugelförmige Rollkörper 6 an drei im gleichen Abstand zueinander angeordneten Armen eines Armkranzes 5 gelagert sind, der seinerseits in der Nähe des jeweiligen Endes der Kardanwelle 3 befestigt ist. Die Rollkörper sind in jeweils axial angeordneten Nuten teilzylindrischen Querschnitts angeordnet, die in einemThe inner joint 2 is designed to be axially slidable in order to allow adaptation to the geometric changes, resulting from rear wheel movement. The outer joint is axially immobile relative to the cardan shaft 3 to set the wheel hub drive shaft 5 constantly. Each joint contains the well-known principle of a tripod structure, with three part-spherical rolling bodies 6 on three arms of an arm ring which are arranged at the same distance from one another 5 are mounted, which in turn is fastened in the vicinity of the respective end of the cardan shaft 3. The rolling bodies are arranged in each axially arranged grooves part-cylindrical cross-section, which in a
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umhüllenden Gehäuse H angebracht sind und eine Übertragung der Drehbewegung der Welle auf das Gehäuse ermöglichen und eine Schwenkbewegung zwischen den beiden Teilen zulassen. Um das Eindringen von Schmutz und Staub oder das Ausströmen von Schmierflüssigkeit zu verhindern, ist jedes Gelenk mit einer Gummidichtungsmanschette B ausgerüstet, die einen Balgabschnitt L umfaßt, um der Gelenkbewegung folgen zu können, und diese Manschette ist am Gehäuse H und an der Kardanwelle 3 durch C-Clips C befestigt.Enclosing housing H are attached and enable a transmission of the rotary movement of the shaft to the housing and allow a pivoting movement between the two parts. About the ingress of dirt and dust or the leakage To prevent lubricating fluid, each joint is equipped with a rubber sealing sleeve B, which includes a bellows section L in order to be able to follow the movement of the articulation, and this sleeve is on the housing H and on the cardan shaft 3 secured by C-clips C.
Im folgenden wird insbesondere auf Fig. 1 der Zeichnung Bezug genommen. Das Gehäuse H ist innen bearbeitet, um Nuten für die Rollkörper R zu bilden, und es ist außerdem ein zylindrischer Raum 10 ausgebildet, in den ein Zylinder 11 mit einem Flansch 12 im Preßsitz eingefügt ist. Der Zylinder 11 ist einer Wärmebehandlung unterzogen, um am Flansch 12 eine verschleißfeste Oberfläche zu schaffen, und diese Oberfläche stößt gegen das Ende der Kardanwelle 3, das mit einer teilkugelförmigen Oberfläche 13 ausgerüstet ist. Auch das Gehäuse H ist innen bearbeitet, um eine Anpassung an einen Schubring zu gewährleisten, der einen komplex gekrümmten Sitz 15 aufweist und durch einen Haltering 16 an Ort und Stelle gehaltert wird. Ein weiteres wärmebehandeltes Teil in Gestalt eines Ringes 17 ist axial gleitbar auf einem vorspringenden Abschnitt der Kardanwelle 3 verschiebbar. Dieser Ring 17 hat einen L-förmigen Querschnitt und ist mit einer teilkugelförmigen Oberfläche auf der Rückseite des aufrechtstehenden L-Schenkels, entfernt vom Ende der Kardanwelle, versehen. Eine Schraubenfeder 18 wird zwischen dem Teil 14 und dem Armkreuz S wirksam, und diese Feder spannt das teilkugelförmige Ende der Kardanwelle gegen die flache Oberfläche des FlanschesIn the following, reference is made in particular to FIG. 1 of the drawing. The inside of the housing H is machined to provide grooves to form for the rolling body R, and there is also a cylindrical space 10 is formed into which a cylinder 11 is inserted with a flange 12 in a press fit. The cylinder 11 is subjected to a heat treatment in order to Flange 12 to create a wear-resistant surface, and that surface abuts against the end of the cardan shaft 3, which is equipped with a part-spherical surface 13 is. The inside of the housing H is also machined to ensure adaptation to a thrust ring, the one Complex curved seat 15 and by a retaining ring 16 is held in place. Another heat-treated part in the form of a ring 17 is axial slidable on a protruding portion of the cardan shaft 3. This ring 17 has an L-shaped Cross-section and is with a part-spherical surface on the back of the upright L-leg, removed from the end of the cardan shaft. A coil spring 18 is between the part 14 and the cross S effective, and this spring biases the part-spherical end of the cardan shaft against the flat surface of the flange
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12 und den Ring 17 gegen den Ring 1^4- vor.12 and the ring 17 against the ring 1 ^ 4-.
Wenn während des Betriebs eine Bewegung des Rades relativ zum Differential eintritt, wird die Antriebswelle verschwenkt. Infolgedessen schneidet die Achse der Kardanwelle 3 die Gehäuseachse H mit dem Ausdruck R(1-cos θ)/2, wobei R der Neigungsradius der Zentren der drei Nuten für die Rollen R ist und θ den Schwenkwinkel darstellt. Diese Bewegung verursacht eine gewisse Axialbewegung der Kardanwelle 3 relativ zum Gehäuse H, und dies wird durch die kombinierte Wirkung von Feder 18 und Bauteil I7 ermöglicht. Außerdem bewegen sich jedoch die Anschlagoberfläche 15 und die teilkugelförmige Oberfläche des Bauteils 17 relativ zueinander. Um die beste Anpaßmöglichkeit zu schaffen, sollte die Oberfläche I5 die Gestalt eines Tores haben. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine sehr gute praktische Annäherung dieser idealen Lösung erreicht werden kann, wenn eine kugelförmige Oberfläche für die Oberfläche 15 mit einem Radius erzeugt wird, der etwas größer ist als der Radius der sphärischen Oberfläche des Bauteils 17.If the wheel moves relative to the differential during operation, the drive shaft is pivoted. As a result, the axis of the cardan shaft 3 intersects the housing axis H with the expression R (1-cos θ) / 2, where R is the radius of inclination of the centers of the three grooves for is the rollers R and θ is the pivot angle. This movement causes a certain axial movement of the cardan shaft 3 relative to the housing H, and this is made possible by the combined action of spring 18 and component I7. In addition, however, the stop surface 15 and the part-spherical surface of the component 17 move relatively to each other. In order to create the best adaptability, the surface I5 should have the shape of a gate. However, it has been shown that a very good practical approximation of this ideal solution can be achieved can, if a spherical surface is created for the surface 15 with a radius that is slightly larger than the radius of the spherical surface of the component 17.
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