DE3416001C2

DE3416001C2 - Klauenkupplung

Info

Publication number: DE3416001C2
Application number: DE3416001A
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof. Dr.-Ing. Ehrlenspiel; Thomas Dipl.-Ing. 8000 München John; Wolfgang 8000 MÜnchen Streinz
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Automotive GmbH
Priority date: 1984-04-30
Filing date: 1984-04-30
Publication date: 1986-05-15
Also published as: GB2158190A; DE3416001A1; IT8505125A0; FR2563591A1; IT8505125A1; GB8509483D0; IT8506928V0; IT1186271B; JPS60231024A

Abstract

Die Kupplung umfaßt ein Antriebsteil auf der Antriebswelle, ein Abtriebsteil auf der Abtriebswelle, wenigstens zwei Klauen auf dem Antriebsteil, eine gleiche Anzahl von Klauen auf dem Abtriebsteil und bewegliche Übertragungskörper zwischen den antriebseitigen und den abtriebseitigen Klauen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Räume zwischen den an- und den abtriebseitigen Klauen radial nach innen oder nach außen verengt sind und die Übertragungskörper durch Verbindungsgliederpaare mit ihren benachbarten Übertragungskörpern verbunden und zwischen den Gliedern der Verbindungsgliederpaare drehbar gelagert sind. Die Kupplung gleicht einen Radial-, Axial- und bedingt auch Winkelversatz der Wellen aus. Gleitreibungsverluste können vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klauenkupplung für die Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen, mit einem Antriebsteil auf der Antriebswelle, einem Abtriebsteil auf der Abtriebswelle, wenigstens zwei Klauen auf dem Antriebsteil, einer gleichen Anzahl von Klauen auf dem Abtriebsteil und mit beweglichen Übertragungskörpern, die von zumindest einem Verbindungselement relativ zueinander gehalten sind und die auf sich in Umfangsrichtung überdeckenden, abwechselnd einer antriebseitigen und abtriebseitigen Klaue angehörenden Seitenflächen der ineinandergreifenden Klauen abwälzen, zwischen denen in radialer Richtung verengte Räume gebildet sind.

Aus der US-PS 16 48 078 ist eine Klauenkupplung des Oldham-Typs nach der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Übertragungskörper als Kugel ausgebildet sind und von einem festen Koppelelement in im wesentlichen starrer geometrischer Zuordnung zueinander gehalten sind. Die Übertragungskörper walzen dabei um einen auf einer Klauenflanke und zum anderen auf dem Koppelelement ab. Die dabei auftretenden punktförmigen Belastungen erfordern eine Mehrzahl

van Übertragungskörpern, um den Verschleiß kontrollierbar zu halten. Durch die verteilte Lage der Aufstandspunkte ist der Versatzausgleich in bezug auf eine vorgegebene Abwälzflächengröße reduziert Das dargestellte Prinzip läßt sich ausschließlich an Kupplungen mit jeweils zwei Klauen an der Antriebs- und der Abtriebsseite verwirklichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klauenkupplung für die Übertragung von Drehmomenten und Drehbewegungen zwischen zwei Wellen zu schaffen, die einen Radial-, Axial- und bedingt auch einen Winkelversatz der Wellen ausgleicht lasbesondere soll eine Klauenkupplung geschaffen werden, bei der die zwischen den Wälzkörpern und den Klauen auftretende Belastungen reduziert sind und bei der auch erhebliche radiale Verlagerungen der Wellen funktionell möglich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Klauenkupplung dadurch gelöst, daß jeder Übertragungskörper mit seinen beiden benach-

barten Übertragungskörpern durch je ein Verbindungsglied verbunden und an diesem drehbar gelagert ist und daß alle in Umfangsrichtung benachbarten zug-druckelastischen und/oder biegeelastischen Verbindungsglieder miteinander gelenkig verbunden-ünd. Die Umfangskräfte werden von den antriebseitigen Klauen mittels der Übertragungskörper, die z. B. als Rollen oder Tonnen ausgestaltet sein können, unmittelbar auf die abtriebseitigen Klauen über Linienkontakte übertragen. Dabei werden die Übertragungskörper durch die elastisehen, unter Zug- oder unter Druck- und Biegebelastung stehenden Verbindungsgliederpaare, die gelenkig miteinander verbunden sind, in Anlage an den Klauen gehalten.

In bevorzugter Weise sind die Übertragungskörper zwischen den Enden der Verbindungsgliederpaare , drehbar gelagert, so daß für das Gliedergelenk und die

Drthlagerung des Übertragungskörpers die gleiche Achse dienen kann. Durch die elastische Ausgestaltung der Verbindungsglieder ist die Beweglichkeit und die

Anlage der Übertragungskörper an den Klauen gewährleistet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung sind die Verbindungsglieder zugbeanspruchte gerade Laschen und die Räume zwisehen den an- und abtriebseitigen Klauen nach innen verengt. Durch den außenliegenden Verbindungsgliederring werden die Übertragungskörper in Anlage an den Klauenflächen gehalten, die einen nach innen zulaufenden Keil miteinander bilden. Die Laschen bilden bei fluchtenden Wellen ein gleichmäßiges Vieleck, das sich bei Radialversatz verformt, so daß bei Übertragung der Drehbewegung Winkelschwingungen zwischen den Laschen auftreten.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung sind die Verbindungsglieder druck- und biegebeanspruchte, bogenförmige Laschen und die Räume zwischen den Klauenflächen keilförmig nach außen verengt Bei diesem innenliegenden Bogengliederring werden die Übertragungskörper durch die Elastizität der Bogenlaschen in den keilförmigen Räumen in Anlage an den Klauenflächen gehalten. Im übrigen treten auch hier bei Radial- und Wirikelversatz der Wellen eine Verformung des Verbindungsgliederringes und bei Übertragung von Drehbewegungen Winkelschwingungen zwischen den Bogenlaschen auf. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn ein größerer Versatzausgleich erreicht werden soll.

Bei der üblichen erfindungsgemäßen Ausführungsform der Kupplung sind zwei antriebseitige und zwei abtriebseitige Klauen mit vier Übertragungskörpern vorgesehen, die durch vier untereinander gelenkige Verbindungsgliederpaare verbunden sind. Eine derartige Kupplung unterscheidet sich von der klassischen Oldham-Kuppiung dadurch, daß die beiden Schubeinrichtungen des Übertragungsgliedes nicht mtnr auf einen Winkel von 90° zueinander fixiert sind. Die einzelnen Übertragungskörper sind daher in gegenseitiger Abhängigkeit radial beweglich.

Nach einer bevorzugten Ausführung bestehen die Übertragungskörper aus einem zylindrischen Mittelteil mit einem axialen Zapfen auf jeder Stirnseite und auf den Zapfen drehbar gelagerten Rollen, wobei die einem Übertragungskörper anliegende Fläche der einen Klaue im Mittelbereich und die dem Übertragungskörper anliegende Fläche der anderen Klaue in den beiden Randbereichen erhöht ist. Bei Verwendung dieser Doppelrolle als Übertragungskörper wird die Gleitreibung vollständig vermieden, da das Mittelteil auf der einen Klauenfläche und die Roüen auf der anderen Klauenfläche abrollen können, während ohne diese Maßnahme zumindest an einem Teil der Rollkörper gleitende Reibung auftreten würde.

Die antrieoseitigen und die abtriebseitigen Klauen können als Teile eines gemeinsamen Innenteils ausgebildet sein und sich zwischen den paarweise angeordneten Verbindungsgliedern nach außen erstrecken. Die so geschaffenen Kiauenkupplungen sind axial kurzbauend. Bei allen Ausführungsformen ist es möglich, die Kupplung so zu gestalten, daß sie sich zur Verbindung von Welle und Hohlwelle eignet, wie dies bei Schienenfahrzeugantrieben häufig erforderlich ist. Bei einer geraden Anzahl von Übertragungskörpern von mehr als Vier treten bei der erfindungsgemäßen Kupplung keine durch die Übertragungskörper bedingten Unwuchten auf.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klauenkupplung;

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klauenkupplung;

Fig.3 eine schematische Darstellung einer drftten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klauenkupplung; und

F i g. 4 einen Axialschnitt bei den erfindungsgemäßen Kupplungen als Übertragungskörper einsetzbaren Doppelrolle.

F i g. 1 zeigt das antriel/^eite Innenteil 1", am dem drei unter einem Winkel von 120° nach außen ragendes Klauen 1 ausgebildet sind. Auf dem Abtriebsteil (nicht dargestellt) sind drei abtriebseitige Klauen 2 ausgebildet, die zwischen die antriebseitigen Klauen 1 ragen. Die Seitenflächen 1* und 2* der Klauen 1 und 2 begrenzen keilförmig nach innen verengte Spalträume 3, in denen jeweils ein zylindrischer Übertragungskörper 4 angeordnet ist. Die bei dieser Ausführungsform vorhandenen sechs Übertragungskörper 4 sind mit ihren benachbarten Übertragungskörpern durch iaschenartige Glieder verbunden. Die Verbindungsglieder 5 sind jeweils paarweise an ihren Enden gelenkig verbunden, wobei die Übertragungskörper 4 auf den Gelenkachsen drehbar gelagert sind. Die Verbindungsglieder 5 sind etwas elastisch und stehen unter Zug, so daß die Übertragungskörper 4 in Anlage an den Flächen I⁶.2* gehalten sind.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind sowohl die antriebseitigen Klauen 1 wie auch die abtriebseitigen Klauen 2 ah Umfangskiauen ausgebildet, deren Seitenflächen I⁶ bzw. 2^b nach außen keilf:'-;mig aufeinander zulaufen, in den so gebildeten keilförmigen Räumen 3 sind die zyiinderförmigen Übertragungskörper 4 angeordnet. Sie sind durch kreisbogenförmige Laschen 5 mit ihren benachbarten Übertragungskörpern verbunden und zwischen den Gliedern der Laschenpaare jeweils an den Enden der Laschen drehbar gelagert. Die Laschen selbst sind an den Drehlagerachsen 4* angelenkt. Sie stehen unter Druck- und Biegespannung, so daß die Übertragungskörper 4 in die keilförmigen Räume 3 hineingedrückt werden.

Dis Ausführungsform nach F i g. 3 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1, wobei jedoch das Innenteil l^a nur zwei diametral gegenüberliegende Klauen 1 aufweist und dementsprechend auch nur zwei abtriebseitige Klauen 2 vorgesehen sind. In den keilförmigen Räumen zwischen den Klauenflächen 1 *, 2* sind vier zylindrische Übertragungskörper 4 angeordnet, die mit den Flächen 1* und 2* Linienberü^rung haben. Die Übertragungskörper 4 sind zwischen zwei geraden Laschen 5 eines Laschenpaares jeweils an den Lasciienenden drehbar gelagert. Die Laschen 5 sind auf. den Lagerachsen 4^b der Übertragungskörper 4 angelenkt, so daß das Übertragungsteil 4,5 in seiner Gesamtheit ein bewegliches Viereck bildet. Die Laschen 5 haben auch in diesem Falle eine gewisse Elastizität und stehen wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 unter Zug, so daß die zyiinderförmigen Übertragungskörper 4 in Anlage an die Flächen 1 ^b, 2* gehalten werden.

Die zyiinderförmigen Übertragungskörper 4 stehen mit den Klauenflächen 1* und 2^b in Linienberührung. Bei Übertragung von Drehbewegungen treten aber immer noch Gleitreibungsverluste auf, die umso größer sind, je siärke' der auszugleichende Radialversatz ist. Die Gleitreibung kann vollständig vermieden werden, wenn anstelle einfacher zylindrischer Rollen Doppelrollen eingesetzt werden. F i g. 4 zeigt eine als Übertragungskörper 4 dienende Doppelrolle. Diese besteht aus einem zyiinderförmigen Mittelteil 4^a mit stirnseitigen axialen Zapfen 4*. Auf den Zapfen 4^b sind mittels Nadellager 4^C Rollen 4^d gelagert. Das zylindrische Mittelteil 4" und die zylinderringförmigen Rollen 4^d haben den gleichen Durchmesser. Die Zapfen 4^b dienen zugleich als Anlenkachsen für die Laschen 5. Die Fläche I⁶ der antriebseitigen Klaue 1 hat einen vorspringenden mittleren Bees reich, während auf der Fläche 2^b der Abtriebsklaue der mittlere Bereich zurückspringt. In den den Rollen 4^d entsprechenden Randbereichen der Flächen i^b, 2^b ist es umgekehrt: Die Klauenfläche 1* springt in den beiden

Randbereichen zurück, und die Fläche 2* springt in den Randbereichen vor. Das zylindrische Mittelteil 4^J der Doppelrolle kann daher im mittleren Bereich der Klauenfläche 1* abrollen, während die Rollen 4^d zugleich auf den Randbereichen der abtriebseitigen Klauenfläche 2^b abrollen können. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Übertragungskörper auf beiden Klauenflächen reine Rollbewegungen ausführen und die Gleitreibungsverluste und Verschleiß im wesentlichen vermieden werden.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Klauenkupplung für die Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellen, mit einem Antriebsteil auf der Antriebswelle, einem. Abtriebsteil auf der Abtriebswelle, wenigstens zwei Klauen auf dem Antriebsteil, einer gleichen Anzahl von Klauen auf dem Abtriebsteil und mit beweglichen Übertragungskörpern, die von zumindest einem Verbindungselement relativ zueinander gehalten sind und die auf sich in Umfangsrichtung überdeckenden, abwechselnd einer antriebseitigen und abtriebseitigen Klaue angehörenden Seitenflächen der ineinandergreifenden Klauen abwälzen, zwischen denen in radialer Richtung verengte Räume gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Übertragungskörper (4) mit seinen beiden benachbarten Übertragungskörpern durch je ein Verbindungsglied (5) verbunden und an cäesem drehbar gelagert ist und daß alle in Uiüfangsrichtung benachbarten zug-druck-eiasiischen und/oder biegeelastischen Verbindungsglieder (5) miteinander gelenkig verbunden sind.

2. Klauenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungskörper (4) zwischen den Enden von Verbindungsgliederpaaren (5) drehbar gelagert sind.

3. Klauenkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsgliederpaare (5) gerade Laschen sind, die unter Zugbeanspruchung stehen, und daß die Räume (3) zwischen den antrieb- und abtriebseitigen Klauen (1, 2) nach radial innen verengt sind.

4. Klauenkupplung nach -einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsgliederpaare (5) bogenförmige Laschen sind, die unier Druck- und Biegebeanspruchung stehen, und daß die Räume (3) zwischen den antrieb- und den abtriebseitigen Klauen (1, 2) nach radial außen verengt sind.

5. Klauenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungskörper (4) jeweils aus einem zylindrischen Mittelteil (4a) und einem axialen Zapfen (4b) auf jeder Stirnseite und auf den Zapfen (4b) drehbar gelagerten Rollen (4d) bestehen und die einem Übertragungskörper (4) anliegende Fläche (\b) der einen Klaue (1) im Mittelbereich und die diesem Übertragungskörper (4) anliegenden Fläche (2b) der anderen Klaue (2) in den beiden Randbereichen erhöht ist.

6. Klauenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebseitigen Klauen (1) oder die abtriebseitigen Klauen (2) als Teile eines gemeinsamen Mittelteils (ta) ausgebildet sind.