DE3803340C2 - Kreuzgelenk-Gleitkupplung zum Verbinden zweier Übertragungswellen - Google Patents

Kreuzgelenk-Gleitkupplung zum Verbinden zweier Übertragungswellen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenk-Gleitkupplung zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Übertragungswelle mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine solche ist aus der DE-OS 27 48 044 bekannt. Mit dieser wird die Aufgabe gelöst, eine solche Kupplung zu schaffen, bei der der äußere Wälzkörper sich trotz Kippens des Zapfens unter Beibehaltung seiner Relativstellung in der ihm zugeordneten Nut in axialer Richtung abwälzen kann, ohne daß er zum Neigen tendiert.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine solche Kreuzgelenk-Gleitkupplung weiter zu verbessern, insbesondere bei weicher Drehmomentübertragung auch bei unter einem Winkel zueinander stehenden Wellen die Entstehung und Weiterbildung von Vibrationen und Stößen sowie die Reibung weiter zu vermindern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird zusätzlich die Lebensdauer der Gleitkupplung erhöht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden seien anhand der Zeichnungen einige Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:
Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kreuzgelenk-Gleitkupplung gemäß der Erfindung; dabei ist
Fig. 1 ein Längsschnitt der Kreuzgelenk-Gleitkupplung,
Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1 und
Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Fig. 2 entsprechenden Schnitt­ ansicht,
Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie V-V von Fig. 4,
Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Fig. 4 entsprechenden Schnitt­ ansicht,
Fig. 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII von Fig. 6.
Das in Fig. 1 bis 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel umfaßt zwei Übertragungswellen 1 und 2, die über eine Kreuzgelenk-Gleitkupplung J gemäß der Erfindung mitein­ ander verbunden sind. Die Primärelemente der Kupplung J sind ein hohles, zylindrisches Gelenkaußenteil 3, das einstückig an einem Endbereich der Übertragungswelle 1 angeformt ist und dessen vorderer Endbereich offen ist, sowie ein Gelenkinnenteil 4, das mit einem Endbereich der anderen Übertragungswelle 2 verbunden und in dem Gelenk­ außenteil 3 aufgenommen ist. In der inneren Umfangsfläche des Gelenkaußenteils 3 sind mehrere (im Ausführungsbei­ spiel drei) Übertragungsnuten 5 in gleichmäßigen Abstän­ den ausgebildet. Diese Nuten 5 verlaufen in axialer Rich­ tung der Übertragungswelle 1. An den offenen Kanten der entgegengesetzten Seiten jeder der Übertragungsnuten 5 sind zwei Führungsflächen 6 ausgebildet, die einander zugewandt sind und ins Innere der Nut 5 weisen. Von der äußeren Umfangsfläche einer Nabe 7 des an der Übertragungswelle 2 befestigten Gelenkinnenteils 4 ragen drei einstückig angeformte Zapfen 8 in jeweils eine der drei Übertra­ gungsnuten 5 hinein. Auf der äußeren Umfangsfläche jedes dieser Zapfen 8 ist ein innerer Lagerkörper 9 gleitbar angeord­ net, dessen Außenfläche teilweise sphärische Form hat, deren Zentrum sich auf der Achse des Zapfens 8 befindet. Auf dem Außenumfang des inneren Wälzkörpers 9 befindet sich ein Halter 10, der auf der sphärischen Außenfläche eine allseitige Hin- und Herbewegung ausführen kann. Ein zylindrischer äußerer Wälzkörper 12 ist über ein Nadel­ lager 11 auf dem Außenumfang des Halters 10 drehbar gelagert und steht mit der Übertragungsnut 5 in Eingriff, in der er abrollen kann.
Um ein Neigen des Halters 10 in der Übertragungsnut 5 zu verhindern, ist sein äußeres Ende so ausgebildet und angeordnet, daß es an der Bodenfläche der Übertragungsnut 5 gleitend anliegt. An dem inneren Endbereich des Halters 10 ist ein Justierflansch 13 einstückig angeformt, der an den Führungsflächen 6 anliegt und über ebene Flächen desselben gleiten kann. Somit bilden die Führungsflächen 6 und der Justierflansch 13 eine Justier- oder Ausrichteinrichtung, die ein Neigen des Halters 10 in der Übertragungsnut 5 in deren Längsebene verhindert.
Der Justierflansch 13 hat eine rechteckige Kontur (Fig. 3), wobei die in Breitenrichtung der Übertra­ gungsnut 5 verlaufende Seite geringfügig kleiner ist als die in axialer Richtung der Nut 5 verlaufende Seite und als der Außendurchmesser des äußeren Wälzkörpers 12, so daß beim Zusammenbau der Kupplung J ein falsches Einset­ zen verhindert und die Wälzbewegung des äußeren Wälzkör­ pers 12 nicht beeinträchtigt wird.
Die Führungsflächen 6 und der Justierflansch 13 liegen außerdem einander an, so daß verhindert ist, daß der Halter 10 sich in derselben Richtung neigt wie der Zapfen 8, wenn bei einem gegenseitigen Verschwenken der Übertragungs­ wellen der Zapfen 8 (Fig. 1 und 2) in der Übertragungsnut 5 in axialer Richtung geneigt wird.
An dem Halter 10 ist außerdem mittels eines Sprengrings 15 eine Anschlagplatte 14 befestigt, die mit dem Flansch 13 zusammenwirkt und eine axiale Verschiebung des äußeren Wälzkörpers 12 in dem Halter 10 verhindert.
Mit 16 ist in Fig. 1 eine flexible Manschette bezeichnet, die zwischen dem Gelenkaußenteil 5 und der Übertragungs­ welle 2 angeordnet ist und das offene Ende des Gelenk­ außenteils 3 verschließt.
Im folgenden sei die Funktion des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 bis 3 erläutert.
Wenn beispielsweise an der Übertragungswelle 1 ein Dreh­ moment angreift, wird dieses von dem Gelenkaußenteil 5 auf das Gelenkinnenteil 4 übertragen. Und zwar erfolgt diese Übertragung von einer Seitenfläche der Übertra­ gungsnut 5 über den äußeren Wälzkörper 12, den Halter 10 und den inneren Wälzkörper 9 zu dem Zapfen 8 und der Nabe 7 und sodann zu der Übertragungswelle 2.
Wenn hierbei die Übertragungswellen 1 und 2 relativ zueinander geneigt sind, so daß ihre Achsen sich unter einem schiefen Winkel schneiden, gleitet der innere Wälzkörper axial auf dem Zapfen 8, wobei er eine Kipp­ bewegung des Zapfens 8 ermöglicht. Der äußere Wälzkörper 12 rollt auf einer Seitenfläche der Übertragungsnut 5 ab. Wegen des gegenseitigen Anschlags der Führungsflächen 6 und des Justierflansches 13 ist ein Neigen des Halters 10 inner­ halb der Übertragungsnut 5 verhindert, so daß der auf dem Halter 10 gelagerte äußere Wälzkörper 12 sich ebenfalls nicht neigt und deshalb in der Übertragungsnut 5 in axialer Richtung weich abrollen kann.
Selbst wenn beide Übertragungswellen 1 und 2 gegeneinan­ der winkelverschoben sind, rollt der äußere Wälzkörper 12 in der Übertragungsnut 5 ohne Neigung weich ab.
Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, dessen Konstruktion derjenigen des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels gleicht mit der Aus­ nahme, daß an dem äußeren Ende des Halters 10 ein Flansch 24 ausgebildet ist, der mit einer Stirnseite des äußeren Wälzkörpers 12 in Eingriff kommt, während eine Justier­ platte 23, die im wesentlichen dieselbe Größe und Form hat wie der Justierflansch 13 des vorangehenden Ausfüh­ rungsbeispiels, mit der anderen Stirnseite des äußeren Wälzkörpers 12 in Eingriff steht, wobei die Platte 23 mittels eines Sprengrings 25 an dem inneren Endbereich des Halters 10 befestigt ist und an den Stufen 6 zur Anlage kommt. In Fig 4 und 5 sind diejenigen Teile, die Teilen des vorangehenden Ausführungsbeispiels entspre­ chen, mit denselben Bezugszeichen versehen wie dort. In dem zweiten Ausführungsbeispiel bilden die Stufen 6 und die Justierplatte 23 die Justiereinrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, dessen Konstruktion wieder derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gleicht mit der Ausnahme, daß der äußere Endbereich des Halters 10 nicht an der Boden­ fläche der Übertragungsnut 5 zum Anschlag kommen kann, sondern stattdessen die Anschlagplatte 14 der vorange­ henden Ausführungsbeispiele durch eine vergrößerte Platte 14′ ersetzt ist, die im wesentlichen die gleiche Größe und Form hat wie der Justierflansch 13 und so angeordnet ist, daß sie an einem zweiten Paar von Führungsfläche 26 zum Anschlag kommen kann, die von dem Boden der Übertragungs­ nut 5 einen Abstand haben.
In Fig. 6 und 7 sind diejenigen Teile, die Teilen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, wieder mit denselben Bezugszeichen versehen wie dort.

Claims (11)

1. Kreuzgelenk-Gleitkupplung zum Verbinden einer ersten und einer zweiten Übertragungswelle (1, 2)
mit einem hohlen, zylindrischen Gelenkaußenteil (3), das mit einer der Übertragungswellen (1) verbunden ist und in seiner inneren Umfangsfläche mehrere im Winkelabstand angeordnete axiale Übertragungsnuten (5) aufweist, mit einem mit der anderen Übertragungswelle (2) verbundenen Gelenkinnenteil (4), das in das hohle Gelenkaußenteil (3) hineinragt,
mit mehreren Zapfen (8), die von dem Gelenkinnenteil (4) radial in korrespondierende Übertragungsnuten (5) ragen,
mit jeweils einem inneren Wälzkörper (9) für jeden der Zapfen (8), der auf diesem gleitbar angeordnet ist,
mit einem zylindrischen äußeren Lagerkörper (12) für jeden der Zapfen (8), der mit der zugeordneten Übertragungsnut (5) in Wälzeingriff steht, wobei der innere Lagerkörper (9) gegenüber dem äußeren Wälzkörper (12) verschwenkbar ist, und
mit Mitteln zur Führung des äußeren Wälzkörpers (12) parallel und radial unverschiebbar zur axialen Übertragungsnut (5), die im Gelenkaußenteil (3) eine radial innere achsparalle Führungsfläche (6) und eine radial äußere achsparallele Führungsfläche der Übertragungsnut (5) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Führung des äußeren Wälzkörpers (12) einen auf dem inneren Lagerkörper (9) verschwenkbar angebrachten und in dem äußeren Wälzkörper (12) drehbar gelagerten Halter (10) aufweisen,
  • - der in seinem radial äußeren Bereich unmittelbar oder mittelbar an der äußeren Führungsfläche gleitend geführt ist, und
  • - der in seinem radial inneren Bereich an der inneren Führungsfläche (6) über einen rechteckigen Justierflansch (13) gleitend geführt ist, der drehfest mit dem Halter (10) verbunden ist und in der axialen Übertragungsnut (5) unverdrehbar geführt ist.
2. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Breitenrichtung der Übertragungsnut (5) verlaufende Seite des Justierflansches (13) kürzer ist als die in axialer Richtung der Übertragungsnut (5) verlaufende Seite.
3. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Justierflansches (13) in Breitenrichtung der Übertragungsnut (5) kleiner ist als die Breite der Übertragungsnut (5).
4. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Justierflansch (13) einstückig mit dem Halter (10) ausgebildet ist.
5. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (25) zur Befestigung des Justierflansches (13) an dem Halter (10) vorgesehen sind.
6. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ferner an dem Halter (10) befestigte Anschlagplatte (14′) vorgesehen ist, die im Abstand von den inneren Führungsflächen (6) an dem Gelenkaußenteil (3) zur Anlage kommt und dadurch die radiale Bewegung des Halters (10) in der Übertragungsnut (5) verhindert.
7. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (3) in jeder der Übertragungsnuten ein zweites Paar von Stufen (26) aufweist, an denen eine korrespondierende Anschlagplatte (14′) anliegt.
8. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Übertragungsnuten (5) eine Bodenfläche besitzt und
daß das zweite Paar von Stufen im Abstand von dieser Bodenfläche angeordnet ist, um eine Berührung des Halters (10) mit der Bodenfläche zu verhindern.
9. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagplatte (14′) und die Justierplatte (23) im wesentlichen die gleiche Größe haben.
10. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsflächen (6) ebene Flächen bilden und
daß der Justierflansch (13) eine ebene Fläche besitzt, die auf den ebenen Flächen der Führungsflächen (6) gleitend anliegt.
11. Kreuzgelenk-Gleitkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nadellager (11) zwischen dem Halter (10) und dem äußeren Wälzkörper (12) angeordnet ist, das eine freie Drehung des äußeren Wälzkörpers (12) um den Halter (10) ermöglicht.
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