DE2801182C2 - Teleskopen triebswelle - Google Patents
Teleskopen triebswelleInfo
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Description
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t Die Erfindung betrifft eine Teleskopantriebswelle mit
einem inneren Wellenteil, welches in einem hohlen äußeren Wellenteil axial verschiebbar unter Zuhlifenalv
me von einer Führung Und der Drehmomentübertra* gung dienenden, durch haltergeführten Wälzkörpern
angeordnet ist, wobei die Wälzkörper in Reihen
zwischen innerem und äußerem Wellenteil bewegbar sind und eine Einrichtung vorhanden ist, welche die
synchrone Bewegung der Wälzkörper mit ihrer Halterung bezüglich des inneren und äußeren Wellenteils
gewährleistet
Es sind Wellenkupplungen bekannt (z.B. DE-PS 8 85 846), bei der zwischen den Wellenteilen die Kugeln
abrollen können. Es bedarf jedoch hierzu einer aufwendigen Konstruktion, da die Kugeln in einem über
die gesamte axiale Länge sich erstreckenden Käfig geführt werden müssen. Dieser Käfig muß darüber
hinaus noch eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um die durch den für die Führungskugel notwendigen
Querschlitz hervorgerufene Schwächung des Querschnittes aufzufangen. Es ist ebenfalls eine Schwächung
des Außenteiles durch die Anordnung einer Führungsrille zu vermeiden, so daß die Querschnitte unwirtschaftlich
groß gehalten werden müssen. Auch läßt sich diese Führungsrille nicht mit einfachen Verfahren herstellen.
Des weiteren sind zwar Teleskopwellen bekannt (z. B.
DE-PS 1219 291), bei denen die Bruchgefahr der ineinanderschiebbaren Profilwellen, auch bei hohen
Drehmomenten und Drehmomentspitzen infolge Verklemmung durch eine Ölfüllung des ringförmigen
Hohlraums vermindert wird, jedoch ist diese Kugelführung sehr aufwendig und nur durch die zusätzliche
Abdichtung gewährleistet Bei einer Undichtigkeit des Systems ist einerseits mit Ölverlust und andererseits mit
Eindringen von Schmutz zu rechnen, so daß eine einwandfreie Kugelführung nicht mehr gewährleistet
ist Bei einer Beschädigung dieser Abdichtung ist im weiteren Verlaufe des Arbeitsbetriebes mit einem
Verklemmen dei Profilrohre und damit verbundenen Bruchgefahr zu rechnen.
Hiervon ausgehend soll bei einer Teleskopwelle die Aufgabe gelöst werden, daß die Drehmomentübertragungselemente
auf einen genau vorbestimmten Verschiebeweg geführt werden, dabei soll gewährleistet
sein, daß die Drehmomentübertragungselemente bei Axialbewegungen zwischen innerer und äußerer Welle
abrollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgxiinäß dadurch gelöst,
daß der Halter aus je einem zu beiden Seiten der Wälzkörperreihen zwischen dem äußeren Wellenteil
und dem inneren Wellenteil angeordneten Führungsring besteht wobei jeder Führungsring auf seiner Außenfläche
mit Gewinde versehen ist und mit diesem in einem entsprechenden Gewinde des äußeren Wellenteils
geführt ist und eine mit Gewinde versehene Bohrung aufweist, und mit diesem auf einem entsprechenden
Gewinde des inneren Wellenteils geführt ist und wobei das Außengewinde zum Innengewinde eine entgegengesetzte
Steigung besitzt
Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, daß die bei Drehmomentspitzen mögliche Verklemmung der
ineinander schiebbaren Profilwellenteile dadurch vermieden wird, daß die Wälzkörper zwischen Außen und
Innenteil, auch unter der Einwirkung der bei Drehmomentspitzen ansteigenden Reibung ständig wirksam ist
und daß dabei gewährleistet ist, daß die Wälzkörper sich immer mit der halben Verschiebegeschwindigkeit
bewegen. Die hierzu verwendeten Führungsringe lassen durch die entgegengesetzten Gewindesteigungen m\
sehen Innen- Und Außenteil des Wälzkörpers keine andere Wähl
Um eine leichtgängige Funktion des Systems zu
gewährleisten, ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß die Steigung des Innengewindes und
des Außengewindes des FühfUngsfiriges ein^ bis dreimal
so groß ist, wie dessen mittlerer Durchmesser. Ein
28 Ol
derartiges Steilgewinde arbeitet bei axialer Verschiebung ohne übermäßig große Reibungsverluste,
Bei einer anderen Ausführungsform ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß bei Verwendung
eines Käfigs dieser mit den Führungsringen axial fest und in Umfangsrichtung drehbar verbunden ist Diese
Ausführungsform ermöglicht ebenfalls eine Steuerung der Wälzkörper, denn der der Führung dienende Käfig
ist axial an den Führungsringen befestigt
Um die Wälzkörper exakt auf dem halben Schiebeweg zu führen, ist nach einem weiteren wesentlichen
Merkmal vorgesehen, daß die Steigung des Innengewindes
eine gleich große Steigung besitzt wie die des Außengewindes und daß dabei der Anlagepunkt der
Wälzkörper Ln der äußeren Rille und der Anlagepunkt in der inneren Rille auf einer durch den Wälzkörpermittelpunkt
verlaufenden Geraden angeordnet sind.
Um eine derartige Teleskopwelle nach Möglichkeit zu verbilligen, sind möglichst Normteile zu verwenden,
die die Herstellkosten verringern. Es ist daher nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß die
Wälzkörper ais Kugein ausgebildet sind.
Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß die Steigung des Innengewindes eine unterschiedliche
Steigung zur Steigung des Außengewindes besitzt, wobei das Verhältnis von der Steigung des Innengewindes
zur Steigung des Außengewindes gleich groß ist, wie das Verhältnis des Abrollweges des Wälzkörpers in der
inneren Rille zum Abrollweg des Wälzkörpers in der äußeren Rille.
Durch diese Ausführungsform wird erreicht, daß die rollende Bewegung der Wälzkörper nicht bei der halben
Geschwindigkeit auftritt, sondern entsprechend dem Verhältnis verändert werden kann. Es wird dadurch
erreicht, daß die rollend zurückgelegte axiale Strecke in
der aufwendigen äußeren Nabe verkürzt werden kann, so daß in diesem Bauteil eine Verbilligung erreicht
werden kann. Die Steuerung der Wälzkörper kann weiter mit den zuvor beschriebenen Führungsringen
erfolgen, so daß lediglich die Steigung der beiden verwendeten Gewinde unterschiedlich groß bemessen
wird. Die unterschiedliche rollende Bewegung wird dadurch erreicht, da das Verhältnis / zwischen den
beiden Steigungen und den Abrollwegen gleich ist.
. _ SA _ cos Λα+ cos
S: cos >i i
S: cos >i i
Es bedeutet:
50
Sa - Steigung des Außengewindes
5, = Steigung des Innengewindes
6a = Winkel zwischen Anlagepunkt der Kugel in der äußeren Rille und der Senkrechten auf der
Rollachse
öi = Winkel zwischen Anlagepunkt der Kugel in der inneren Rille und der Senkrechten auf der Rollachse
öi = Winkel zwischen Anlagepunkt der Kugel in der inneren Rille und der Senkrechten auf der Rollachse
Der Abrollweg ist bei verschiedenen bemessenem Kontaktwinkel δ, bzw. ό, deshalb unterschiedlich, weil
der senkrechte Abstand vom Kontaktpunkt jeder Rille zur Rollachse der Kugel unterschiedlich groß ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig, I eine Teleskopantriebswelle in Seitenansicht
geschnitten,
Fig.2 einen Schniil entlang der Linie 1-1, der in
Fig. 1 dargestellten Teleskopantriebswelle,
F i g, 3 eine Antriebswelle im Prinzip wie in F i g. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Kugein
durch einen Käfig geführt werden,
Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie H-II, der in
F i g. 3 dargestellten Antriebswelle,
F i g. 5 eine Kugel, welche in einer Rille des inneren und äußeren Wellenteiles aufgenommen ist, mit ihren
entsprechenden Kugelanlagepunkten.
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Teleskopantriebswelle
besteht im wesentlichen aus dem äußeren Wellenteil 1, in dessen zylindrischen Hohlraum 2 Rillen
3 zur Aufnahme der Kugeln 4 angeordnet sind. Im zylindrischen Hohlraum 2 des äußeren Wellenteils 1 ist
axial verschiebbar das innere Wellenteil 5 aufgenommen. Das innere Wellenteil 5 ist ebenfalls mit einer
Anzahl dem äußeren Wellenteil 1 entsprechenden Anzahl von Rillen 6 versehen. Jeweils eine Rille 3 des
äußeren Wellenteils 1 und eine Rille 6 des inneren Wellenteiles 5 nehmen zur Drehmomentübertragung
mehrere hintereinanderliegend anj7,'. irdnete Kugeln 4
auf. Damit während dsr Drehmomcntf'bertragung im
Fahrbetrieb während der Längenverschiebung zwischen dem äußeren Wellenteil 1 und dem inneren
Wellenteil 5 die Kugeln 4 nicht verklemmen, isi durch die Füh-ungsringe 7 eine Rollbewegung der Kugeln 4 in
ihren Rillen 3,4 gewährleistet
Die Führungsringe 7 sind auf ihrer äußeren Mantelfläche 8 mit einem Steilgewinde 9 versehen. Mit
diesem Steilgewinde 9 sind die Führungiringe 7 in einem entsprechend verlaufenden Steilgewinde 10 im Hohlraum
2 des äußeren Wellenteils geführt Die Bohrung 11 des Führungsringes 7 ist ebenfalls mit einem Steilgewinde
12 versehen, jedoch besitzt dieses Gewinde 12 zum Gewinde 9 eine entgegengesetzte Steigung. Der
Führungsring 7 ist mit seinem Steilgewinde 12 auf einem entsprechenden Gewinde 13 des inneren Wellenteils 5
aufgenommen. Bei Verschiebung des äußeren Wellenteils 1 relativ zum inneren Wellenteil 5 wercipn bei
gleicher Gewindesteigung die Führungsringe 7 auf dem halben Verschiebeweg gehalten und somit führen die
Kt.geln 4 zwangsläufig eine Rollbewegung auf den halben Verschiebeweg aus. Durch diese Führungsringe
7, die an jeder Seite einer Kugelreihe angeordnet sind, ist eine exakte Führung der Kugeln 4 selbst gewährleistet.
Um eine axiale Längenbegrenzung bei Verlange rung der Antriebswelle zu erreichen, ist im zylindrischen
Hohlraum 2 des äußeren Wellenteils 1 ein Sicherungsring 14 vorgesehen, dieser dient als Anschlag für den
Führungsring 7. Um bei Verkürzung der Teleskopantriebswelle eine Längenbegrenzung zu erreichen, ist auf
dem Außenumfang des inneren Wellenteiles 5 der Sicherungsring 15 in einer entsprechenden Nut
aufppnommen und ebenfalls als Anschlag für den Führungsring 7 benutzt werden kann.
In den F i g. 3 und 4 ist eine weitere Aus'iihmngsioni,
der in F 1 g. I und 2 dargestellten Teleskopantriebswcll·
gezeigt. Der Unterschied besteht darin, daß lediglich ein einziger Führungsring 7 benötigt wird, da die Kugeln '
durch einen Fül ,tingskäfig 16 geführt und gehalto
werden. Der Käfig 16 besteht aus einem rohrförmigen Teil, in welchem eine der Kugelanzahl entsprechende
Anzahl von Ausnehmungen 17 angeordnet ist und im Bereich jeder Führungsrille mit Befestigungselemenlen
18 versehen ist, die über spanlos angepreßte Hälteiiaseti
19 den Führungsring 7 formschlüssig umfassen. Durch diese Befestigung des Käfigs 16 an den Führungsring 7
ist eine axiale Fixierung gewährleistet, wobei in
Ümfangsrichtung der Führungsring 7 freigängig ist, damit die Bewegungen der entgegengesetzten verlaufenden
Gewinde 10, 13 notwendigen Bewegungen des Führungsringes 7 ausgeführt werden können.
In Fig.5 ist jeweils eine Rille 3 des äußeren
Wellenteiles 1, sowie eine Rille 6 des inneren Wellenteiles 5 als Einzelheit in vergrößertem Maßstab
dargestellt Bei Relativverschiebung der Wellenteile 1 und 5 senkrecht zur Zeichenebene, wird die Kugel 4 sich
um die Rollachse 20 drehen. Der Abrollweg der Kugel 4 iö
richtet sich danach auf die Kugel 4 im Rillengrund 21 oder unter einem bestimmten Konlaktwinkel öa bzw. di
an einem bestimmten Anlagepunkt 22 an der Wandung der Rille 3 oder an einem Anlagepunkt 23 in der
Wandung der Rille 6 anliegt. Werden die Kontaktwinkel B
oa, di gleichgroß gewählt, so ist auch der Abstand von
dem Anlagepunkt senkrecht zur Rollachse gleich groß und es ergeben sich bei der Verschiebung der
Weiienteiie i, 2 zueinander, gleiche Abroiiwege der Kugeln. Bei gleichen Abrollwegen wird die Kugel auf
dem halben Verschiebeweg geführt. Bei dieser Auslegung des halben Verschiebeweges ist es jedoch
unbedingt notwendig, daß die Steigungen der Gewinde 10,9 bzw. 13,12 gleich groß bemessen sind.
Für den Fall, daß das Verhältnis der Gewindesteigungen
ungleichmäßig verwendet werden soll, um damit eine unterschiedliche zurückverlegende axiale Strecke
der Kugeln 4 zu erreichen, wenn beispielsweise die Nabe verkürzt werden soll, so kann die Steuerung der
Kugeln dadurch beeinflußt werden, daß die Kontaktwinkel da, o/unterschiedlich groß bemessen werden. Ein
solcher Fall ist in der F i g. 5 dargestellt. Hier ist deutlich zu erkennen, daß der Kontaktwinkel 6a größer ist als
der Kontaktwinkel di, somit ist der Abstand des Anlagepunktes 22 zur Rollachse 20 kleiner als der
Abstand des Anlagepunktes 23. Bei einer derartigen Wahl der Kontaktwinkel wird erreicht, daß die Ki
Innenteil 5 einen kleineren Weg in der ί zurücklegt, als im Außenteil 1<
Es ist hierbei m ohne weiteres einzusehen, daß dementsprechen
die Steigungswinkel ausgelegt weiden müssen. Auslegung der Gewindesteigung zueinander ir
hältnis zu den Kontaktwinkeln wird durc allgemeine Formel vorgeschlagen, und ist je
Ausführungsbeispiel im einzelnen festzulegen.
Bezugszeiehenliste | äußeres Wellenteil |
1 | zylindrischer Hohlraum |
2 | Rillen |
3 | Kugeln |
4 | inneres Wellenteil |
5 | Rillen |
6 | Führungsring |
7 | äußere mäfitemäüiiu der F üiinifigsringe |
S | Steilgewinde des Fühfüngsnnges |
9 | Steilgewinde des äußeren Wellenteils |
io | Bohrung |
11 | Steilgewinde in der Bohrung |
12 | des Führungsringes |
Steilgewinde des inneren Wellenteils | |
13 | Sicherungsring |
14 | Sicherungsring |
15 | Führungskäfig |
M. | Ausnehmungen |
17 | Befestigungselemente |
18 | Haltenaso |
19 | Rollachse |
20 | Rillengrund |
21 | Anlagepunkt |
22 | Anlagepunkt |
23 |
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Teleskopantriebswelle mit einem inneren Wellenteil, welches in einem hohlen äußeren
Wellenteil axial verschiebbar unter Zuhilfenahme von einer Führung und der Drehmomentübertragung
dienenden, durch Halter geführten Wälzkörper angeordnet ist, wobei die Wälzkörper in Reinen
zwischen innerem und äußerem Wellenteil bewegbar sind und eine Einrichtung vorhanden ist, welche
die synchrone Bewegung der Wälzkörper mit ihrer Halterung bezüglich des inneren und äußeren
Wellenteils gewährleistet, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halter aus je einem zu beiden Seiten der Wälzkörperreihen zwischen dem äußeren
Wellenteil (1) und dem inneren Wellenteil (5) angeordneten Führungsring (7) besteht, wobei jeder
Führungsring (7) auf seiner Außenfläche (S?) mit Gewinde (ß) versehen ist und mit diesem in einem
entsprechenden Gewinde (10) des äußeren Wellenteils (1) geführt ist und eine mit Gewinde (12)
versehene Bohrung (11) aufweist, und mit diesem auf einem entsprechenden Gewinde (13) des inneren
Wellenteils (5) geführt ist und wobei das Außengewinde (9, 10) zum Innengewinde (12, 13) eine
entgegengesetzte Steigung besitzt
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steigung des Innengewindes (12, 13) und des Außengewindes (9,10) des Führungsringes
(7) eir- bis dreimal so groß ist, wie dessen mittlerer Durchmesser.
3. Verbindung naci. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Va wandung eines Käfigs (16) dieser mit dem Führungsring (7) axial fest und in js
Umfangsrichtung drehbar verbunden ist
4. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Innengewindes (12,
13) eine gleich große Steigung besitzt wie die des Außengewindes (9, 10) und daß dabei der Anlagepunkt
(22) der Wälzkörper (4) in der äußeren Rille (3) und der Anlagepunkt (23) in der inneren Rille (6)
auf einer durch den Wälzkörpermittelpunkt verlaafenden Geraden angeordnet ist.
5. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper als Kugeln (4)
ausgebildet sind.
6. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Innengewindes (12,
13) eine unterschiedliche Steigung zur Steigung des Außengewindes (9,10) besitzt, wobei das Verhältnis
von der Steigung des Innengewindes (12, 13) zur Steigung des Außengewindes (9, 10) gleich groß ist,
wie das Verhältnis des Abrollweges des Wälzkörpers (4) in der inneren Rille (6) zum Abrollweg des
Wälzkörpers (4) in der äußeren Rille (3).
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