DE3201147C2

DE3201147C2 - Rollkörpergelagerte Teleskopkupplung

Info

Publication number: DE3201147C2
Application number: DE3201147A
Authority: DE
Inventors: Michel Alexandre Conflans Sainte Honorine Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1982-01-15
Publication date: 1985-07-18
Also published as: MX156111A; FR2498274B1; GB2091381B; ES508497A0; JPS6329131B2; GB2091381A; FR2498274A1; JPS57140917A; US4504245A; IT1154435B; IT8267044A0; ES8300964A1; DE3201147A1; IT8267044A1; SU1068048A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine rollkörpergelagerte Teleskopkupplung mit einer als Hohlzylinder ausgebildeten Hülse mit zur Gleitrichtung (X-X) parallelen Mantellinien, die am einen von zwei zu verbindenden Bauteilen befestigt ist und mindestens zwei Wälzbahnen (12) für mindestens zwei Rollkörper (13) einschließt, die drehbar auf Zapfen (14) gelagert sind, welche fest mit einem am anderen Bauteil ausgebildeten Schaft (16) verbunden sind. Die Hülse (11) ist an ihrem dem zugehörigen Bauteil abgewandten Ende mit einem durch ein elastisches Befestigungselement (40) anbringbaren Deckel (20) geschlossen, welcher eine zur Achse (X-X) der Kupplung senkrechte Fläche (21) mit dem Querschnittsprofil der Hülse entsprechender Form aufweist und über ein eingelagertes Dichtungselement (22) am benachbarten Ende (19) der Hülse anliegt. Der Deckel (20) weist Führungselemente und Dichtungselemente für den die Rollkörper tragenden Wellenschaft auf.

Description

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Zum Stand der Technik zählt außerdem ein homokinetisches Gelenk mit axialer Abstützung (DE-OS 26 01479). Hierbei findet eine mit drei sternförmig angeordneten Armen ausgestattete Klammer Anwendung, welche eine dem Boden einer Hülse gegenüberliegende Anlagefläche aufweist Diese Klammer stellt damit eine Abstützung, nicht jedoch eine Abdeckung dar und weist demzufolge keine axiale öffnung für die Aufnahme einer Welle auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik, eine Konstruktion zu schaffen, welche das Erweitern des freien Raumes bei gleicher Wälzbahnlänge ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abschlußelement einen Deckel aus Kunststoff aufweist, der mit Hilfe einer elastischen Befestigungsklammer, durch deren mittleren Abschnitt der Wellenschaft hindurchtritt, an der Hülse befestigt ist, wobei axiale Arme des Befestigungselements in radiale Ven'iefungen der Hülse einrasten,

daß der Deckel eine sich senkrecht zu der Achse der Kupplung erstreckende Fläche aufweist, de^sn Form dem nicht kreisförmigen Querschnittsprofil der Hülse entspricht und die sich unter Zwischenfügung eines Dichtelements an das angrenzende Ende der Hülse anlegt,

daß der Deckel als Anschlag einen ringförmigen Bund einschließt, an welchen sich das Mittelstück am Ende der Auswärtsbewegung anlegt und daß der Deckel auf seiner Innenseite axial vorspringende Ansätze aufweist, welche mit den Wälzbahnen der Hülse zur Zentrierung des Deckels gegenüber der Hülse zusammenwirken.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil der optimalen Ausnutzung der gesamten Länge der Wälzbahnen bei einer für die zulässige Gleitversehiebungslänge axial bestmöglich gedrängten Bauform dank der besonderen Deckelform. Dadurch, daß der Deckel aus Kunststoff besteht, wird ein geräuscharmer Anschlag am Ende der Auswärtsbewegung gewährleistet. Da der Deckel gegenüber den Wälzbahnen zentriert und festgelegt ist, ergibt sich weiterhin vorteilhafterweise eine präzise und zuverlässige Führung des Wellenschaftes im Deckel. Damit ist eine Anwendung einer mit einer derartigen Kupplung ausgestatteten Transmissionswelle insbesondere für Kraftfahrzeuge möglich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels üäher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung;

F i g. 2 eine Teilansicht in Pfeilrichtung Fin Fig. Ϊ;

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der Hülse;

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Innenseite des Deckels; F i g. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 in F i g. 4.

F i g. 1 zeigt eine am einen Ende als Kardangelenkgabel 1 ausgebildete Welle mit Achse X-X, die über eine Kupplung 10 mit einer hohlen Transmissionswelle 2 verbunden ist.

Die eigentliche Kupplung besteht aus einer in Form eines Hohlzylinders ausgebildeten Hülse U, welche an der Gelenkgabel 1 angeschweißt ist und drei Wälzbahnen 12 zur Aufnahme dreier Rollkörper 13 einschließt. Vorzugsweise wird die Hülse aus einem stranggepreßten oder gezogen=;. Rohr, vorzugsweise Stahlrohr, hergestellt, das auf entsprechende Länge zugeschnitten und zur Ausbildung der Wäi.vbahnen einer Oberflächenbehandlung durch Induktionshärten oder Zementierung unterzogen wird. Die Wälzbahnen besitzen kreisförmiges Profil zur Aufnahme sphärischer Rollkörper, weiche drehbar und gleitend auf drei Zapfen 14 eines Tripods

15 angeordnet sind, welcher fest mit einem an der Hohlwelle 2 ausgebildeten Wellenschaft 16 verbunden ist

Die sphärische Gestalt der Rollkörper gewährleistet eine gute Druckverteilung längs der Berührungslinie mit den Wälzbahnen. Die Rollkörper können aber auch zylindrisch ausgebildet sein und auf ebenen Wälzbahnen abwälzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rollkörper auf Nadeln 17 gelagert, die durch eine elastisch am Ende jeden Zapfens 14 eingreifbare Kappe 18 gehalten werden.

An seinem der Gelenkgabel abgewandten und der hohlen Transmissionswelle zugewandten Ende ist die Hülse 11 durch einen als Spritzgußteil aus Kunststoff, wie z. B. Nylon, ausgebildeten Deckel 20 geschlossen. Dieser Deckel erfüllt die nachstehend im einzelnen noch aufgeführten Funktionen.

In seiner Grundform entspricht der Decke! der Form der Hülse 11 (Fig.4). Er weist eine Abtiefung 21 auf, deren Boden am benachbarten Ende 19 der Hülse anliegt Zwischen dem Boden dieser Abtiefung und der Hülsenkante ist eine biegsame Dichtung 22 eingelagert In ihrer Grundform entspricht die Abtiefung dem Querschnittsprofil der Hülse.

Der sich an die Abtiefung radial nach innen anschließende Bereich des Deckels weist drei "on einem Bund 23a vorspringende Ansätze 23 auf, die die Zentrierung gegenüber der Metallhülse gewährleisten. Zur besseren Zentrierung ist jeder Ansatz mit zwei Borden 24 ausgebildet die jeweils mit den sich gegenüberliegenden RoIlflächen einer Wälzbahn zusammenwirken. Diese Borde dienen außerdem zur Festlegung der Dichtung 22 vor dem Zusammenbau. Jeder Ansatz ist mit einer Ausnehmung 25 ausgebildet, in welcher der benachbarte Rollkörper bei extremer Auswärtsbewegung teilwei*·« aufnehmbar ist

Der Deckel weist außerdem eine zylindrische innere Lagjrfläche 26 auf, welche den Wellenschaft 16 im Dichtsitz aufnimmt. Zur besseren Abdichtung ist der Bund 23a mit einem Einschnitt 27 versehen, der eine biegsame Lippe 28 bildet Auf der Außenfläche ist der Deckel mit einer Ausnehmung 29 für eine Dichtung und vorzugsweise auch mit Verstärkungsrippen 37 ausgebildet.

Die Anbringung des Deckels 20 an der Hülse 11 erfolgt über eine elastische Befestigungsklammer 40 aus Metall mit drei Armen 41, die mit ihren freien Enden in Tiefprägungen 42 der Hülse eingreifen. Die elastische Befestigungsklammer schließt eine axiale Durchtrittsöffnung 43 für den Wellenschaft 16 ein und dient gleichzeitig zur Sicherung der Dichtung 31. Außerdem gewährleistet sie, daP die zusammengebaute Anordnung einer Zugkraft in der Größenordnung von 2 Tonnen standzuhalten vermag.

Die Arbeitsweise der Kupplung bedarf keiner näheren Beschreibung: £s dürfte für den Fachmann ersichtlich sein, daß bei axialer Verschiebung zwischen der Hohlwelle 2 und dem Kardangelenk mit der Gabel 1 der den Tripod und die Rollkörper tragende Wellenschaft

16 in der Hülse 11 verschiebbar ist. Die Begrenzung der Bewegungsstrecke bei maximaler Abwärtsbewegung der Kupplung erfolgt durcli Anschlag des Tripods am Bund 23a des Deckels.

Neben anderen Merkmalen erreicht man ein präzises

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Gleichgewicht für Transmissionen hoher Drehzahlen, was folglich die Verwendung im Kraftfahrzeugbau gestattet.

Die beschriebene Ausführungsform hat weitere vorteilhafte Eigenschaften:

— freie Gleitverschiebung auch bei hohem Drehmoment;

— eine für die zulässige Gleitverschiebungslänge axial bestmöglich gedrängte Bauform dank der Deckel- in form und der optimalen Ausnutzung der gesamten Länge der Wälzbahnen;

— geräuscharmer Anschlag am Ende der Auswärtsbewegung;

— die einzelnen Bestandteile der Anordnung bedingen einen geringen Konstruktionsaufwand: Die Hülse wird aus einem gezogenen auf entsprechende Länge zugeschnittenen, anschließend geräumten und gehärteten Rohr hergestellt, wobei der Zuschnitt auf eine der für den jeweiligen Anwen- dungszweck erforderliche Gleitverschiebbarkeit entsprechende Länge erfolgt. Somit läßt sich unabhängig vom Anwendungszweck stets vom gleichen Rohr ausgehen. Tripod, Deckel und Befestigungselement sind ebenfalls genormt. Der Deckel ist ein Spritzgußteil aus Kunststoff, das mühelos und rasch montierbar ist; die Befestigungsklammer ist ein aus gehärtetem Blech gebogenes Teil und dient gleichzeitig als Schutz für die Dichtung 31 und als Anschlag zur Begrenzung der Einwärtsbewegung. jo

Der Deckel erfüllt folgende Funktionen:

Abdichtung gegenüber der Hülse; Zentrierung gegenüber der Hülse; Begrenzung der Bewegungsstrecke des Tripods; axiale Führung des den Tripod tragenden Wellenschaftes; Abdichtung gegenüber diesem Schaft;

Die Anordnung ist rasch und ohne Zuhilfenahme eines Spezialwerkzeuges zusammenbaubar. Sie besitzt geringes Gewicht, was für die Herabsetzung der Unwucht einer Transmissionswelle mit einer Drehzahl von ca. 5000 oder 6000 U/min besonders günstig ist. Sie ist bei langer Lebensdauer sehr funktionszuverlässig, da die Schmierung für die gesamte Lebensdauer vorhält und die Lagerung der Rollkörper auf Nadeln eine reibungsfreie Arbeit ohne Verschleiß oder Heißlaufen gestattet

Die gezeigte, in Tripod-Bauart, d. h. mit drei Rollkörpern, die in drei Wälzbahnen geführt werden, ausgelegte Ausführungsform wird aufgrund ihrer isostatischen Eigenschaften bevorzugt Selbstverständlich ist aber auch eine Ausführung mit nur zwei Rollkörpem oder aber mit mehr ?ls drei Rollkörpern und einer entsprechenden Anzahl Wälzbahnen denkbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

32 Ol 147 1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine rollkörpergela- Patentansprüche: gerte Teleskopkupplung, bestehend aus einer als Hohl zylinder ausgebildeten Hülse mit zur Gleitrichtung (X-

1. RoUkörpergelagerte Teleskopkupplung, beste- X) parallelen Mantellinie, die an einem von zwei zu hend aus einer als Hohlzylinder ausgebildeten Hülse 5 verbundenen Bauteilen zu befestigen ist, wobei die Hülmit zur Gleitrichtung (X-X) parallelen Mantellinien, se mindestens zwei Wälzbahnen für mindestens zwei die an einem von zwei zu verbindenden Bauteilen zu Rollkörper umschließt, welche drehbar auf Zapfen gelabefestigen ist, wobei die Hülse mindestens zwei gert sind, die an einem Mittelstück sitzen, das mit einem Wälzbahnen für mindestens zwei Rollkörper um- Wellenschaft fest verbunden ist, welcher sich aus der schließt, welche drehbar auf Zapfen gelagert sind, 10 Hülse heraus erstreckt, wobei ein von der Hülse in der die an einem Mittelstück sitzen, das mit einem WeI- Nähe des Endbereichs getragenes Abschlußelement lenschaft fest verbunden ist, welcher sich aus der und axiale Anschläge vorgesehen sind

Hülse heraus erstreckt, wobei ein von der Hülse in Als Stand der Technik ist bereits eine derartige TeIe-

der Nähe des Endbereichs getragenes Abschlußele- skopverbindung mit Übertragungskörpern bekannt ment und axiale Anschläge vorgesehen sind, d a - κ (DE-OS 22 37 408). Diese bekannte Teleskopkupplung durch gekennzeichnet, wird insbesondere auf dem Schienenfahrzeugsektor ein

gesetzt Die Bauform ist verhältnismäßig schwerfällig

— daß das Abschlußelement einen Deckel (20) aus und weist folgende Nachteile auf:

Kunststoff aufweist, der mit Hilfe einer elasti- Die Abdichtung zwischen dem Abschlußelement und

sehen Befestigungsklammer (40), durch deren 20 dem Mantel ist relativ ungenügend; das Abschlußele-

mitüeren Abschnitt, ment, welches die Führung der Welle, die Dichtigkeit

— der Wellenschaft (16) hindurchtritt, an der Hül- und die axiale Halterung durch Zusammenwirken mit se (11) befestigt ist, wobei axiale Arme des Befe- dem Riegel sicherstellt, ist im Inneren des Mantels angestigungselements in radiale Vertiefungen der ordnet, woraus eine wesentliche Beeinträchtigung und Hülse einrasten, 25 Verkürzung des vorhandenen Raumes resultiert. Die

— daß der Deckel eine sich senkrecht zu der Achse gesamte Länge des Mantels, in dem sich das Abschluß-(X-X) der Kupplung erstreckende Fläche (21) stück befindet, kann damit nicht mein zur Führung der aufweist, deren Form dem nicht kreisförmigen Rollkörper dienen. Weiterhin erfolgt die axiale Halte-Querschnittsprofil der Hülse (11) entspricht und rung des Abschlußstückes mit Hilfe eines elastischen die sich unter Zwischenfügung eines Dichtele- 30 Ringes, welcher mit dem Mantel nur entlang dessen drei mentes (22) an das angrenzende Ende (19) der Zwischenteilen zwischen den Wälzbahnen im Eingriff Hülse anlegt, steht, so daß die axiale Sicherung in ihrer Wirkung ein-

— daß der Deckel/20) als Anschlag einen ringför- geschränkt ist

migen Bund (23a,¹ einschließt, an welchen sich Da bei dieser bekannten Konstruktion das Abschluß-

das Mittelstück (15) am J ade der Auswärtsbe- 3s stück aus Metall besteht, erfolgt die Berührung mit den

wegung anlegt und Anschlägen am Ende der Wälzbahnen durch erhebliche

— daß der Deckel (20) auf seiner Innenseite axial Geräuschbildung.

vorspringende Ansätze (23) aufweist, welche Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Anord-

mit den Wälzbahnen (12) der Hülse (11) zur nung mit einer ausfahrbaren Welle mit zwei Hülsen von Zentrierung des Deckels gegenüber der Hülse 40 im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt (US-PS zusammenwirken. 31 19 245). Diese Hülsen sind an ihren Enden durch ring

förmige Scheiben verschlossen, deren innere Bohrun-

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekeiin- gen elastische Einsätze zur Gewährleistung der Dichtigzeichnet, daß die Hülse ausgehend von einem vor- keil mit der Welle aufweisen. Damit tragen diese Scheizugsweise stranggepreßten profilierten Rohr herge- 45 ben nicht zur Führung der Welle bei Vielmehr müssen stellt ist, welches in Längsrichtung abgetrennt, ge- die Einsätze genügend weich bzw. nachgiebig ausgebilräumt und dann auf der Höhe der Wälzbahnen be- det sein, um eine leichte Verschiebung in einem Winkel handelt ist zwischen den beiden Teilen der Kupplung zu ermögli-

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- chen.

zeichnet, daß die vorspringenden Ansätze (23) mit 50 Weiterhin ist ein Universalgelenk bekannt, dessen für

den Wälzbahnen zusammenwirkende Borde (24) die Wälzbahnen vorgesehener Teil an seinem freien En-

aufweisen. de einen kreisförmigen Querschnitt besitzt (US-PS

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 28 91 392). Dieses freie Ende trägt eine Manschette, die zeichnet, daß die vorspringenden Ansätze (23) Aus- durch einen, mit einem Gewinde versehenen, eine Mutnehmungen zur Aufnahme der Rollkörper (13) am 55 ter bildenden Ring gehalten wird, dessen einzige Funk-Ende der Auswärtsbewegung des Wellenschaftes . tion darin besteht, die Manschette zu haltern. Hierdurch (16) aufweisen. wird weder eine Führung noch eine innere Dichtigkeit

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- noch eine Sicherung gegen axiale Verschiebung der zeichnet, daß der ringförmige Bund (23aJ einen eine Welle verwirklicht

Dichtlippe (28) für den Wellenschaft (16) ergeben- 60 Weiterhin ist ein Übertragungsgelenk mit einer ab-

den Einschnitt (27) aufweist. dichtenden Manschette bekannt, die über eine Art

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Sprengring am Gehäuse befestigt ist (GB-PS 9 16 297). zeichnet, daß die Befestigungsklammer (40) der Si- Weiterhin findet eine elastische Befestigungsklammer cherung der Dichtung (31) dient, die mit dem WeI- Anwendung, durch die der Wellenschaft hindurchgeht, lenschaft (16) zusammenwirkt und in einer Ausneh- 65 Auch hierdurch ergibt sich eine Beeinträchtigung und mung (30) des Deckels gehalten ist. Verkürzung des vorhandenen Raumes bei relativ ungenügender Dichtwirkung zwischen dem Abschlußele-

ment und dem Mantel.