DE3041528A1 - Teleskopwelle - Google Patents

Description

G 3806 · Voith Transmit GmbH

Kennwort: "Reibungsarmer Heidenheim

Längenausgleich"

Teleskopwelle

Die Erfindung betrifft eine teleskopische Welle nach dem. Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Teleskopwellen sind im allgemeinen Bestandteil einer Gelenkwelle mit Kreuzgelenken an beiden Enden und weisen üblicherweise ein Keilwellenprofil zwischen der Innenwelle und der Hohlwelle auf. Bekannt ist eine solche Welle beispielsweise aus dem DE-GM 69 O8 115· Die Axialverschiebbarkeit der beiden Wellenabschnitte liegt dabei in der Größenordnung des Durchmessers des Antriebsflansches.

Aufgrund der Tatsache, daß die Axialverschiebung ein reiner Gleitvorgang in einem eng tolerierten Zahnprofil ist, muß zur Verschiebung eine erhebliche Kraft auch dann noch aufgewendet werden, wenn durch eine Spezialbeschichtung die Reibung und der Verschleiß vermindert ist. Eine niedrige Flächenpressung und dadurch große Abmessungen der Reibungsflächen ergeben einen großen Platzbedarf für den Längenausgleich.

Eine andere aus der DE-OS 25 22 108 bekannte Teleskopwelle weist zur Verminderung der zum Verschieben erforderlichen Axialkraft eine Innenwelle auf, die mit drei als radiale Nuten ausgebildeten Rollbahnen versehen ist, in denen sich radial angeordnete und an der inneren Oberfläche der Hohlwelle drehbar befestigte Rollen abwälzen.

Der Reibungswiderstand konnte zwar durch diese Bauweise wesentlich vermindert werden, übersteigt aber immer noch die bei bestimmten Anwendungsfällen angestrebte kleine Axialkraft. Außerdem ist eine Teleskopwelle der geschilderten Bauart für Einbaufälle bestimmt, die während des Betriebes unter Last beachtlichen axialen Verschiebewegen unterliegen. Pur Teleskopwellen, die nur kleine Verschiebewege ausführen, ist diese Wellenbauart zu aufwendig.

Bekannt ist darüber hinaus eine Gelenkhebelkupplung (DE-GM 1 977 640), bei welcher zur Übertragung des Drehmomentes Gelenkhebel dienen, die je paarweise in jeder Drehrichtung tangential die Umfangskraft von der treibenden auf die getriebene Welle übertragen. Die Anordnung der Gelenkhebel gewährleistet eine zwar zentrische, aber nicht knickfeste Führung der beiden Kupplungshälften, d.h. elastische sphärische Gelenke erlauben den Gelenkhebeln eine kardanische Beweglichkeit der Wellenenden zueinander. Axiale Bewegungen der Wellen läßt die-· se Kupplung infolge der symmetrischen Anordnung der Lenker nur im Rahmen der radialen Elastizität der sphärischen elastischen Gelenke zu. Diese Kupplung kann ihre Funktion nur aufgrund der Elastizität der sphärischen Gelenke erfüllen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teleskopwelle zu schaffen zur Übertragung besonders hoher Drehmomente bei kleinen im Betrieb auftretenden Axialbewegungen mit einer besonders kleinen erforderlichen Längsverschiebekraft und· kurzer Baulänge.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Zur Übertragung eines Drehmomentes von der Innenwelle zu der diese teilweise umschließenden Hohlwelle sind innerhalb der Hohlwelle in einer zur Längsachse senkrechten Ebene und zur Wellenmitte symmetrisch mindestens zwei Lenker angeordnet, die jeweils an ihrem einen Ende an der Innenwelle und mit ihrem anderen Ende an der Hohlwelle derart beweglich befestigt sind, daß sich, in Drehrichtung gesehen, jeweils ein mit der Hohlwelle verbundenes Ende eines Lenkers und ein mit der Innenwelle verbundenes Ende eines Lenkers abwechseln. Beide Enden der Lenker weisen allseits bewegliche sphärische Lager auf. Dadurch kann jeder einzelne Lenker nicht nur . in einer zur Wellen-Längsachse senkrechten Ebene, sondern auch (abweichend vom Gegenstand des DE-GM 1 977 64o) in axialer Richtung schwenken. Diese Axial-Schwenkbewegung - bezogen auf die Längsachse der Teleskopwelle - ruft jedoch aufgrund der Winkelbewegung gegenüber der Normalebene zur Teleskop-Längsachse eine Verkürzung des Lenkers in Umfangsrichtung hervor, die sich als relative Verdrehung der Innenwelle zur Hohlwelle auswirkt. Diese Relativverdrehung ist jedoch vernachlässigbar klein. Vorteilhaft ist durch die nur in einer Richtung am Umfang angeordneten Lenker, daß sich die Innenwelle gegenüber der Hohlwelle axial so weit verschieben läßt, wie es dem zulässigen Ausschlag der sphärischen Lager an den Enden der Lenker entspricht.

Eine Axialverschiebung der beiden Wellenteile zueinander entspricht also einer Schwenkbewegung in den sphärischen Lagern, während die Drehmomentübertragung mittels einer Tangentialkraft auf die sphärischen Lager und die sie tragenden Elemente er-

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folgt. In den Lenkern selbst werden Zug- oder Druckkräfte übertragen. Die leichte Beweglichkeit der.sphärischen Lager auch unter Belastung macht sich die Erfindung zunutze und ermöglicht auf diese Weise eine Übertragungsfähigkeit für hohe Drehmomente bei einem Minimum an Kraft bei Axialverschiebung. Ein weiterer Vorzug ist, daß durch die Verwendung der sphärischen Lager eine nahezu vollkommene Spielfreiheit erzielt wird. Dadurch besitzt die erfindungsgemäße Teleskopwelle eine geringere Restunwucht gegenüber Teleskopwellen mit Keilwellen-Längenausgleich. Dies wirkt sich günstig auf die Eigenfrequenz der Teleskopwelle aus. Durch die Anordnung der Lenker in einer. Ebene erfüllt diese Teleskopwelle die Forderung nach kleiner Baulänge.

Die Lenker zwischen Innenwelle und Hohlwelle übernehmen nicht die Aufgabe, die beiden Wellenteile zu zentrieren bzw. axial zu führen. Diese Funktion der präzisen knickfesten Axialführung übernehmen erfindungsgemäß zwei Lagerstellen. Dabei ist die eine Lagerstelle durch eine Führung der Innenwelle in der Hohlwelle gebildet oder durch einen an der Hohlwelle angeformten Zapfen, der in eine Bohrung der Innenwelle ragt, während ^: die andere Lagerstelle die Außenfläche der Innenwelle darstellt, auf der die Hohlwelle gleitet. Der Erfinder hat dadurch in vorteilhafter Weise ein geschlossenes Gehäuse geschaffen, in dem die Lenkeranordnung zwischen Innenwelle und Außenwelle geschützt untergebracht und mit einer Schmiermittelfüllung versehen ist. Die Abdichtung zwischen Hohlwelle und Außenfläche der Innenwelle erfolgt in an sich bekannter Weise.

In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teleskopwelle im Längsschnitt, Fig. 2 Querschnitt durch die Lenkeranordnung.

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In Pig. 1 ist mit 1 das eine Ende der Innenwelle und mit 2 die Hohlwelle bezeichnet. Das andere Ende der Innenwelle 1 ist nicht dargestellt. An der Innenwelle 1 sind gleichmäßig am Umfang mindestens zwei Lagerträger 3 angeordnet, auf denen sphärische Lager 4 befestigt sind. In gleicher Weise ist auch die Hohlwelle 2 mit solchen Lagerträgern 3a und mit sphärischen Lagern 4 gleicher Anzahl ausgerüstet. Jeweils ein Lagerträger samt Lager 4 der Innenwelle ist mit einem Lagerträger 3& samt Lager 4 der Hohlwelle über einen Lenker 5 verbunden. Es sind somit mindestens zwei Lenker 5 vorhanden. Die exakte axiale Führung der Innenwelle 1 in der Hohlwelle 2 übernimmt ein zentrisch angeordneter Zapfen 6, der Bestandteil der Innenwelle ist und sich in einer entsprechenden Führung 7 in der Hohlwelle 2 abstützt. Die zweite Führung besteht aus einer gehäuseförmigen Kapselung 8, die eine Verlängerung der Hohlwelle 2 über die Innenwelle 1 hinweg darstellt. Die Abdichtung des dadurch gebildeten Raumes erfolgt über eine Dichtung 10 innerhalb einer Gleitführungsbuchse 9, die an der Kapselung 8 befestigt ist.

Der maximale Verschiebeweg "s" der Wellen gegeneinander entspricht dem maximalen Schwenkwinkel der sphärischen'Lager 4. Die Schiebeweg-Anschläge der Innenwelle 1 befinden sich einerseits z.B. an der Gleitführungsbuchse 9 und andererseits an den Lagerträgern 3& der Hohlwelle. Die dargestellte Gelenkgabel der Teleskopwelle kann auf einfache Weise an der Hohlwelle 2 befestigt werden.

Figur 2 zeigt die Anordnung der Lenker 5 in axialer Richtung. Bei einer Anzahl von zwei Lenkern 5 stehen sich jeweils die Lagerträger 3 der Innenwelle 1 und die Lagerträger 3a der Hohlwelle diametral gegenüber.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können anstelle der sphärischen Lager 4 die Enden der Lenker 5 auch als Kugeln ausgebildet sein, die in entsprechend geformten Vertiefungen der Lagerträger 3 und 3a ruhen. Auch diese Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Vorteile einer reibungsarmen Längenverschiebbarkeit einer Teleskopwelle.

Außerdem besteht die Möglichkeit, den Zapfen 6 an der Hohlwelle zu befestigen und die Führung 7 in der Innenwelle 1 vorzusehen.

Heidenheim, den JL.10.80
DK/Srö .

ORIGINAL INSPECTED

Claims (3)

G 3806 Voith Transmit GmbH Kennwort: "Reibungsarmer ■Heidenheim Längenausgleich" Patentansprüche

1.) Teleskopwelle, bestehend aus einer Innenwelle und einer hierzu koaxial angeordneten Hohlwelle, die in Achsrichtung knickfest relativ zueinander verschiebbar sind sowie mit zur Drehmomentübertragung zwischen beiden WeI-. lenteilen dienenden Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Drehmomentes von der Innenwelle (1) zur Hohlwelle (2) oder umgekehrt in einer zur Wellenachse senkrechten Ebene mindestens zwei Lenker (5) innerhalb der Hohlwelle angeordnet sind, die an ihrem einen Ende an der Innenwelle und an ihrem anderen Ende an der Hohlwelle beweglich so befestigt sind, daß sich, in Drehrichtung gesehen, Jeweils ein mit der Innenwelle verbundenes Ende eines Lenkers und ein mit der Hohlwelle verbundenes Ende eines Lenkers abwechseln.

2. Teleskopwelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Drehmomentübertragung dienenden Lenker (5) an ihren Enden sphärische Lager aufweisen.

3. Teleskopwelle gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Innenwelle (1) und die Hohlwelle (2) an mindestens zwei Stellen gegenseitig so geführt sind, daß diese gegeneinander axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Führung dadurch gebildet ist, daß die Innenwelle (1) sich in einen koaxialen Zapfen (6) fortsetzt, der sich durch die Ebene der Lenker (5) hindurch erstreckt und in eine als Bohrung in der Hohlwelle (2) ausgebildete Führung (7) mün-

INSPECTED

det, und daß die zweite Führung (9) durch diejenige der Hohlwelle (2) auf der Außenfläche der Innenwelle (1) gegeben ist.

k. Teleskopwelle gemäß den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (5) in einem durch die Hohlwelle (2) und die darin axial verschiebbare Innenwelle (1) gebildeten geschlossenen Gehäuse untergebracht sind..

Heidenheim, den Jl.10.80
DK/Srö

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