DE2748044C2

DE2748044C2 - Gleichlaufdrehgelenkkupplung

Info

Publication number: DE2748044C2
Application number: DE2748044A
Authority: DE
Inventors: Yozo Nakamura; Morio Ibaraki Ohshina
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1976-10-27
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1982-10-21
Also published as: US4192154A; JPS5354644A; DE2748044A1; FR2369456B1; FR2369456A1; JPS5713210B2

Description

mig ausgebildeten inneren Lagerfläche dreh- und Durch die DE-PS 11 94 205 ist ein Universalgelenk ] verschwenkbar auf einer entsprechend geformten io bekanntgeworden, bei dem ein kugeiförmiger Verbin-Außenfläche des Innenteils angeordnet ist und mit dungskörper um die Achse eines Zapfens des Zapfenseiner äußeren Umfangsfläche in eine axiale sterns rotieren und sich axial verschieben kann. Bei Führungsnui der äußeren Kupplungshälfte eingreift, einer Winkelstellung des Antriebs wird der Verbindadurch gekennzeichne t, daß dungskörper entlang der Oberfläche des treibenden

15 Teiles sich verschieben, wodurch der Verbindungskör-

a) der Innenteil (7) jedes Wälzkörpers (7, 8) auf per sowohl eine Drehbewegung um die Achse des dem Mitnehmerzapfen (6) axial beweglich Zapfens als auch eine schräge Gleitbewegung gegenangeoidnet ist, über der Führungsfläche ausführen kann.

b) der Außenteil (8) jedes Wälzkörpers (7, 8) mit Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleichlaufdrehgeseiner radial äußeren Stirnfläche an zur 20 lenkkupplung zu schaffen, bei der die bisher übliche Drehachse der äußeren Kuppiungshälfte (3) kombinierte Roll- und Gleitbewegung der Wälzkörper parallel verlaufenden Führungsflächen (5a;, im Bereich hoher Drehzahlen in von einander welche in der Bodenwand der Führungsnut (5) unabhängige Wirkungen aufgeteilt werden, um so eine angeordnet sind, in seiner radial äußeren Lage Kraftübertragung mit genau gleicher Geschwindigkeit, parallel zu diesen Führungsflächen (5a) ausge- 25 verbesserter Belastungsaufnahmefähigkeit und größerichtet anliegt _rer Übertragungsleistung zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebezeichnet, daß in der äußeren Kupplungshälfte (3) zu nen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche enthalten deren Drehachse parallel verlaufende Anschläge (9) 30 zweckmäßige weitere Ausbildungen bzw. Varianten, vorgesehen sind, an welchen die AuBenteile (8) der Die erfindungsgemäße Ausführung gewährleistet. Wälzkörper (7, 8) mit ihren radial inneren Stirnflä- daß insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten die chen anliegen. Wälzkörper gegen zu harte Bewegungen geschützt sind

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- und gegenüber ihren Mitnehmerzapfen nicht außer zeichnet, daß die Außenumfangsflächen (Sc) der 35 Eingriff kommen können. Es wird eine hohe Übertra-Außenteile (8) der Wälzkörper (7, 8) sowie gungsleistung bei genau gleicher Geschwindigkeit und gegebenenfalls auch die Seitenflächen (5b) der verbesserter Lastaufnahmefähigkeit erzielt. Vorteilhaft Führungsnuten (5) eine Kalottenform aufweisen. ist auch die Bildung eines durchgehenden Schmiermit-

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- telfilms auf allen miteinander in Berührung stehenden zeichnet, daß die Außenfläche (8b, 8c)der Außentei- 40 Teilen, so daß die Kupplung mit hohen Drehzahlen und Ie (8) der Wälzkörper (7,8) für eine Rollbewegung in vergrößerter Belastungsaufnahme umlaufen kann. Darden Führungsnuten (5) ausgebildet ist. über hinaus kann die Übertragungsleistung und der

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Übertragungswirkungsgrad mit einem Minimum an zeichnet, daß die Außenfläche der Außenteile (8') für Leistungsverlust gesteigert werden, weil sich ein eine Gleitbewegung in den Führungsnuten (5) 45 durchgehender Schmiermittelfilm selbsttätig auf den ausgebildet ist. Kontaktflächen aufbaut und die sich aus der Rollbewegung des äußeren Teiles ergebende VercYelibewegung

auf zwei voneinander getrennte Zonen, d. h. zwischen

den Mitnehmerstiften und den inneren beweglichen

50 Teilen sowie zwischen den inneren Teilen und den

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufdrehgelenk- äußeren beweglichen Teilen, stattfindet,

kupplung mit einem mit der inneren Kuppiungshälfte im folgenden werden Ausführungsbeispiele der

verbundenen Kupplungsstern mit drei radial gerichte Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es

ten Mitnehmerzapfen, auf denen jeweils ein aus einem zeigt

Innen- und Außenteil bestehender Wälzkörper gelagert 55 F i g. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht der Kuppist, wobei jeweils der Außenteil mit einer kartenförmig lung,

ausgebildeten inneren Lagerfläche dreh- und ver- Fig. 2 die Kupplung nach Fig. 1 im Schnitt II-II, schwenkbar auf einer entsprechend geformten Außen- F i g. 3 einen Schnitt III-III von F i g. 2, fläche des Innenteils angeordnet ist und mit seiner F i g. 4 eine teilgeschnittene Seitenansicht der Kuppäußeren Umfangsfläche in eine axiale Führungsnut der 60 lung nach F ig. 1 in gekipptem Betriebszustand, äußeren Kuppiungshälfte eingreift. F i g. 5 einen Querschnitt durch eine andere Ausfüh-

Eine derartige Kupplung zeigt die DE-PS 23 43 540. rung,

Durch die Anordnung von ringförmigen Stützkörpern F i g. 6 eine weitere Ausführung,

auf jedem der dreifingrigen sternförmigen Zapfen und F i g. 7 einen Schnitt VII-VII von F i g. 6,

einer Rolle tritt dabei sowohl eine rotierende als auch 65 Fig. 8 eine weitere Ausführung,

eine sich schräg stellende Bewegung ein. Bei Schrägstel- F i g. 9 einen Schnitt IX-IX von F i g. 8,

lung der antreibenden Welle wird die Rolle wegen der Fig. lOund 12 weitere Ausführungen im Schnitt,

Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der inneren Fig. 11 und 13 je einen Schnitt Xl-XI von Fig. 10

bzw.XllI-XIIIvonFig. 12.

Bei der Gleichlaufdrehgelenkkupplung nach den ^p i g. 1 bis 3 ist eine innere Kupplungshälfte 1 einstückig mit einer Welle 2 und eine äußere Kupplungshälfte 3 zusammen mit einer Welle 4 ausgebildet. Die Kupplungshälfte 3 enthält drei Führungsnutep 5, die in der Umtangswand ihres zentralen Hohlraumes eingearbeitet sind. Diese Führungsnuten 5 erstrecken sich parallel zur Achse der Welle 4 und sind jeweils um 120° gegeneinander winkelversetzt. Jede Umfangsnut ist von einer Führung^fläche 5a zur Beschränkung der radialen Verschiebbewegungen des — im folgenden eingehend beschriebenen — beweglichen Gliedes gegenüber der Welle 4 und von zwei gegenüberliegenden Führungsnuten 5 zur Führung des beweglichen Gliedes in einer parallel zur Welle 4 verlaufenden Bahn begrenzt. Die Führungsnuten 5 können auf einfache Weise durch Räumen oder andere Bearbeitungsverfahren hergestellt werJen.

An der Außenwand der inneren Kupplui:gshälfte 1 sind drei Mitnehmerzapfen 6 befestigt, die sich von der Drehachse der inneren Kupplungshälfte 1 radial in die Führurgsnuten 5 erstrecken und ebenfalls um jeweils 120° gegeneinander winkelversetzt sind. Jeder Mitnehmerzapfen 8 trägt einen beweglichen Innenteil 7, der auf dem Zapfen 6 verdrehbar und axial verschiebbar ist. Die Außenflächen jedes parallel zu f.mf· horizontalen Mittelinie teilweise abgeschnittenen Innenteils 7 stellen eine sphärische Teilfläche Ta dar, die asymmetrisch zu der rechtwinklig zur Zapfenachse verlaufenden horizontalen Mittellinie WC sind.

Die asymmetrische sphärische Teilfläche 7a am Innenteil 7 ist groß gewählt, weil die relative Winkelkippung der Achsen beider Kupplungshälften 1, 3 begrenzt ist und weil eine derartige Umfangsfläche einen entsprechend reduzierten Außendurchmesser der äußeren Kupplungshälfte 3 erlaubt.

Jeder Innenteil 7 ist von einem beweglichen Außenteil 8 umgeben, dessen Innenwand als sphärische Teilfläche 8a entsprechend der sphärischen Außenfläche la des Innenteils 7 ausgebildet ist. Durch diese Ausführung kann der bewegliche Außenteil 8 gegenüber dem innenteil 7 rotieren und gleichzeitig gegenüber der Drehachse des Innenteils 7 schwenken. Die Außenfläche des Außenteils 8 ist — wie aus F i g. 3 ersichtlich — zylindrisch. Mit dieser zylindrischen Außenfläche sitzt der Außenteil 8 in der entsprechenden Führungsnut 5 und kann eine echte Rollbewegung gegenüber den Seitenflächen 5b dieser Nut ausführen. Das innere Ende des Außenteils 8 kann neben dem Fuß des zugeordneten Mitnehmerzapfens 6 in Kontakt mit Anschlägen 9 sein, die an der äußeren Kupplungshälfte 3 ausgebildet sind.

Der Innenteil kann auf geeignete Weise in den Außenteil 8 eingesetzt werden. Eine Methode besteht z. B. darin, daß zwei gegenüberliegende Ausnehmungen in einen Endteil der Innenfläche des Außenteils 8 eingearbeitet werden, daß der Innenteil 7 in den Außenteil 8 mit seinen Achsen rechtwinklig zu den Achsen des Außenteils 8 durch diese Ausnehmungen eingeführt und danach um 90° im Außenteil 8 verdreht wird. Auf diese Weise kann der Innenteil 7 beweglich im Inneren des Außenteils 8 aufgenommen werden.

Das beschriebene Universalgelenk arbeitet wie folgt:

Wenn die Welle 2 gegenüber der Welle 4 verschwenkt wird und letztere, wie aus Fig.4 ersichtlich, angetrieben ist, dann wird jeder bewegliche ■ Außenteil 8 durch Zentrifugalwirkung an die Führungsfläche 5a der zugeordneten Führungsnut 5 angedrückt und durch die Seitenfläche 5b geführt, wodurch eine echte Abrollbewegung zwischen den Seitenflächen 5b zustandekommt. Andererseits gleitet der mit dem Außenteil 8 zusammenwirkende Innenieil 7 axial auf den Mitnehmerzapfen 6, während er durch diesen Zapfen 6 geführt wird. Gleichzeitig verdreht er sich um den Mitnehmerzapfen 6 und erfährt einen Teil der Drehbewegung, die sich aus der Rollbewegung des Außenteils 8 ergibt Die sich berührender* Flächen an der Innenseite des Außenteils 8 und an der Außenseite des Innenteils 7 gleichen die Differenz zwischen dem Mitnehmerzapfen 6 und der Führungsnut 5 durch eine Verdrehbewegung sanft aus, die von der Rollbewegung des Außenteils 8 herrührt. Die Berührungsflächen des Innenteils 7 und des Außenteils 8 können somit hauptsächlich für die Gleitbewegung unabhängig von der Rollbewegung herangezogen werden, wobei diese Rollbewegung bevorzugt zwischen dem Außenteil 8 und der Führungsnut 5 erfolgt Diese Funktionsaufteilung verringert die Belastung des Innenteils 7 und des Mitnehmerzapfens 6 und macht sie bei geringerem Flächenverschleiß haltbarer.

Während bei der Kupplung nach den F i g. 1 bis 3 die Außenfläche jedes Innenteils 7 als asymmetrische sphärische Teilfläche ausgebildet ist, können auch symmetrische sphärische Teilflächen 7c gemäß F i g. 5 verwendet werden, wenn eine Vergrößerung des Außendurchmessers der äußeren Kupplungshälfte 3 keine Schwierigkeiten aufwirft. In diesem Fall muß die Führungsfläche 5a der Führungsnut 5 niedriger und bogenförmig zur Ausbildung eines Zwischenraumes 5c ausgebildet werden, um eine gegenwärtige Beeinflussung des radial äußeren Endes des Mitnehmerzapfens 6, des Innenteils 7 und der Führungsfläche 5a zu verhindern.

Bei der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Ausführung ist auch die Außenfläche des beweglichen Außenteils 8 als sphärische Teilfläche ausgebildet und stützt sich an den beiden ebenen Seitenflächen 56 jeder Führungsnut 5 ab.

Durch dieses gegenüber der Ausführung nach der F i g. 1 bis 3 abgeänderte Merkmal verbessert sich die Fähigkeit des Außenteils 8, in der Führungsnut 5 eine reine Rollbewegung auszuführen.

Bei der in den F i g. 8 und 9 dargestellten Ausführung sind die Außenflächen der Außenteile 8 ebenso wie die Seitenflächen 5b der Führungsnuten 5 bogenförmig gewölbt ausgebildet. Bei dieser Ausführung wirkt der Außenteil 8 mit der Führungsnut 5 in gleicher Weise wie bei der vorstehend erläuterten Ausführung zur Erzielung einer reinen Rollbewegung zusammen.

Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Anschläge 9 bei der Kupplung nach Fig. i bis 3 weggelassen werden können, wodurch sich die Gesamtanzahl der Einzelteile verringert.

Bei beiden Gelenkausführungen gemäß den F i g. 6 bis 9, bei denen der Außenteil 8 eine reine Rollbewegung in der Führungsnut 5 ausführt, können entsprechend den jeweiligen Einsatzbedingungen, wie z. B. Schmierung, Belastung und anderen Verhältnissen so abgeändert werden, daß dem Außenteil 8 eine reine Gleitbewegung in der Führungsnut 5 erteilt wird. Diese Wirkung tritt bei den Ausführungen nach den Fig. 10, 11 bzw. 12, 13 auf.

Die Ausführung nach den Fig. 10, 11 enthält Führungsnuten 5 mit ebenen Seitenflächen 5b und Außenteile 8' mit ebenfalls ebenen Seitenflächen. Diese ebenen Seitenflächen ermöglichen eine reine Glcitbe-

wegung des Außenteils 8' in den Führungsnuten 5. Obwohl die beiden Seitenflächen bei dieser Ausführung eben sind, können entweder die Seitenwände der Nuten oder die der Außenteile 8' auch die Form von Rippen haben.

Bei der Kupplung nach Fig. 12, 13 sind die Seitenflächen 5b jeder Führungsnut 5 als Bogenflächen ausgebildet und die beiden Seiten jedes Außenteils 8' haben kreisförmige Bogenrippen, die mit den Seitenflächen 5b in Eingriff stehen. Diese zusammenwirkende Seilenflächen und Rippen erlauben eine Gleitbewegung jedes Außenteils 8' in der zugeordneten Führungsnut. Diese Ausgestaltung beseitigt die Notwendigkeit von Anschlägen 9 und verringert die Anzahl an notwendigen Einzelteilen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Patentansprüche· uncl der äußeren Oberfläche der Rolle an der treibenden Führungsfläche rotieren und gleichzeitig eine Gleitbe-

1. Gleichlaufdrehgelenkkupplung mit einem mit wegung an dieser ausführen. Da der Widerstand, der

einer inneren Kupplungshälfte verbundenen Kupp- durch diese Gleitbewegung verursacht wird, sehr gering

lungsstern mit drei radial gerichteten Mitnehmer- 5 ist, wird eine Gleitbewegung der Rollen relativ zur

zapfen, auf denen jeweils ein aus einem Innen- und Führungsfläche unvermeidbar sein. Es tritt somit eine

Außenteil bestehender Wälzkörper gelagert ist, kombinierte Roll- und Gleitbewegung der Wälzkörper

wobei jeweils der Außenteil mit einer kalottenför- auf.