DE3925136C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkraftübertragungsverbindung, die eine Drehkraft von einem ersten Rotationskörper auf einen zweiten Rotationskörper, dessen Drehachse zu der­ jenigen des ersten Rotationskörpers entweder geneigt ist oder dazu parallel und vom ersten Rotationskörper radial beabstandet ist, übertragen kann.

Die JP-OS 56-1 16 923/1981 zeigt eine Rotationsverbindung, die eine Antriebswelle und eine Ab­ triebswelle miteinander verbindet, deren Achsen zueinander parallel und exzentrisch verlaufen. Diese Verbindung umfaßt eine treibende und eine getriebene Scheibe mit jeweils einer mittigen Durchgangsöffnung, einem Rohr an der Rückseite und einer ebenen Fläche an der Vorderseite, eine zwischen der treibenden und der getriebenen Scheibe so angeordnete Zwischenscheibe, daß sie von den ebenen Flächen der treibenden und der getriebenen Scheibe geführt ist, wobei die Zwischenscheibe eine mittige Öffnung sowie zwei in bezug auf die Mittenöffnung symmetrisch geformte und radial verlaufende Schlitze hat, einen die Mittenöffnung der Zwischenscheibe durchsetzenden Hebel, wobei ein Mittenabschnitt des Hebels an der Zwischenscheibe schwenk­ bar befestigt ist und der Hebel an seinen beiden Enden Kugeln trägt, die die Öffnungen der treibenden und der getriebenen Scheibe durchsetzen und in den Rohren sitzen, so daß eine Achse der Zwischenscheibe auf einer Linie liegt, die durch die Achsen der treibenden und der getrie­ benen Scheibe verläuft, ferner einen Zapfen, dessen eines Ende an der treibenden Scheibe befestigt und dessen anderes Ende in den Schlitz der Zwischenscheibe eingesetzt ist, und einen Zapfen, der symmetrisch zu dem erstgenannten Zapfen in bezug auf die Mittenöffnung der Zwischenscheibe angeordnet ist, wobei ein Ende dieses Zapfens an der getrie­ benen Scheibe befestigt und sein anderes Ende in den Schlitz der Zwischenscheibe eingesetzt ist. Wenn die treibende Scheibe um ihre Drehachse umläuft, und die Antriebswelle parallel und exzentrisch zur Abtriebswelle ist, wird die Drehbewegung durch den an der treibenden Scheibe befestigten Zapfen auf die Zwischenscheibe übertragen, und die Dreh­ bewegung der Zwischenscheibe wird durch den an der ge­ triebenen Scheibe befestigten Zapfen auf die getriebene Scheibe übertragen, wodurch eine gleichmäßige Drehbewegung von der Antriebs- auf die Abtriebswelle übertragen wird. Diese bekannte Drehkraft-Übertragungsverbindung ist jedoch nicht so gebaut, daß die Antriebswelle ihre Drehbewegung gleichmäßig und ruhig auf die Abtriebswelle auch dann überträgt, wenn die Drehachse der treibenden Scheibe gegen­ über der Drehachse der getriebenen Scheibe geneigt ist. In einem solchen Fall kann die Zwischenscheibe von der getriebenen und der treibenden Scheibe nicht hinreichend geführt werden, so daß Schwingbewegungen auftreten. Dabei gelangen die Zapfen in Kontakt mit einem Rand des Schlitzes der Zwischenscheibe, so daß die Rotationsübertragung in­ stabil wird. Außerdem entstehen aufgrund von mechanischem Verschleiß Geräusche.

Bei hohen Drehzahlen treten ferner Pulsationen auf, weil die Rotationsübertragung zwischen der treibenden Scheibe und der Zwischenscheibe sowie zwischen der Zwischenscheibe und der getriebenen Scheibe über einen einzigen Zapfen erfolgt, so daß das Rotationsgleichgewicht gestört wird. Die Anwendungsgebiete sind daher begrenzt, und es gibt Probleme in bezug auf die Übertragung von großen Dreh­ momenten bei hohen Drehzahlen sowie hinsichtlich der Stand­ zeit der Verbindung.

In der JP-OS 56-46 120/1981 ist eine weitere Drehkraft­ übertragungsverbindung angegeben, die für zwei miteinan­ der zu verbindende Wellen gedacht ist, die schräg oder exzentrisch zueinander verlaufen. Die Verbindung umfaßt zwei Hülsen, in denen die Welle jeweils fest angeordnet ist, ringförmige Organe, die jeweils an der Hülse befestigt und in denen Lager ausgebildet sind und die kreisförmig und gleichwinklig voneinander beabstandet sind; dabei sind Kugeln jeweils beweglich in die Lager eingesetzt und weisen eine Durchgangsöffnung auf. Zapfen sind ver­ schiebbar in die Durchgangsöffnungen der Kugeln einge­ setzt, so daß eine Verbindung gebildet ist.

Eine Öffnung jedes der Lager eines der ringförmigen Organe, die an der dem anderen ringförmigen Organ abgewandten Seite liegt, ist konisch geformt, so daß eine Neigung jedes Zapfens ermöglicht wird. Die Verbindung kann eine Drehkraft oder Rotation übertragen, wenn die zu verbin­ denden Wellen entweder schräg oder exzentrisch zueinander verlaufen; die Verbindung kann aber keine Rotation mit konstanter Geschwindigkeit übertragen. Wenn ferner die Rotation von einer Welle auf eine andere Welle übertragen wird, neigen sich die Zapfen jeweils in Drehrichtung sowie zu den Rotationsachsen, und Drehmoment oder Rotation wird durch einen Kontakt zwischen Kugel und Zapfen sowie einen Kontakt zwischen Zapfen und Öffnungsabschnitt des ring­ förmigen Organs übertragen. Eine gleichmäßige Rotation der Verbindung mit hoher Geschwindigkeit ist daher nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkraft­ übertragungsverbindung der vorstehend geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß bei einfachem Aufbau eine gleichmäßige Drehbewegung ausgeführt werden kann, und zwar sowohl im Fall einer gegenüber einer Abtriebswelle geneigten Antriebswelle als auch im Fall einer zur Ab­ triebswelle parallelen und exzentrischen Antriebswelle.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale. Die Unteransprüche enthalten Varianten bzw. zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Der Führungsbolzen und die Mitnehmerbolzen sind durch das Festlegeorgan so fixiert, daß die Mitnehmerbolzen ständig parallel zu dem Führungsbolzen und symmetrisch in bezug auf dessen Achse verlaufen. Die Mitnehmerbolzen sind in den Ausnehmungen der Rotationskörper schwenkbar und radial und axial verschiebbar. Wenn daher ein Rotations­ körper zum anderen Rotationskörper geneigt ist oder dazu exzentrisch verläuft, können die Mitnehmerbolzen relativ zum Rotationskörper radial bewegt werden, während gleich­ zeitig eine relative Axialbewegung des Rotationskörpers möglich ist. Ferner sind Lagerkugeln, die Enden der Mit­ nehmerbolzen abstützen, symmetrisch in bezug auf einen Punkt verschiebbar, wenn die beiden Rotationskörper exzen­ trisch angeordnet sind. Sie sind symmetrisch in bezug auf eine Mittenlinie zwischen den beiden Rotationskörpern, so daß der eine Rotationskörper mit derselben Drehzahl wie der andere Rotationskörper umläuft.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungs­ gemäßen Drehkraftübertragungserfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel;

Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht der Verbindung von Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung, die einen anderen Betriebszustand der Drehkraftübertragungs­ verbindung von Fig. 1 zeigt;

Fig. 5 eine Vorderansicht eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels eines Festlegeorgans;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines zweiten Aus­ führungsbeispiels; und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines dritten Aus­ führungsbeispiels.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 wird ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel erläutert.

Nach den Fig. 1 und 2 sind eine mit einem Antriebsmechanis­ mus (nicht gezeigt) drehbar verbundene Antriebswelle und eine von dieser angetriebene Abtriebswelle jeweils mit Rotationskörpern 1 und 2 verbunden. Ein Endabschnitt der Rotationskörper 1 und 2 hat jeweils eine Öffnung 11, 21 mit einer Kugelfläche auf der Drehachse sowie zwei Lager­ ausnehmungen 12, 22, die jeweils auf einer radial ver­ laufenden Linie gebildet sind, die durch die Drehachse geht, so daß sie von der Kugelflächenöffnung 11, 21 gleich­ beabstandet, d. h. in bezug auf die Kugelflächenöffnung 11, 21 symmetrisch sind, wie Fig. 2 zeigt, und in Axial­ richtung von der Endfläche der beiden Rotationskörper 1, 2 ausgehen.

Wie Fig. 3 zeigt, sind in den Lagerausnehmungen 12, 22 an der Eintrittsseite derselben teilzylindrische Flächen 12A, 22A geformt, die in Radialrichtung verlaufen und Öffnungen an einem Randabschnitt aufweisen. Ein Paar der teilzylindrischen Flächen 12A, 22A hält zwischen sich jeweils eine Lagerkugel 6.

Ein scheibenförmiges Festlegeorgan 3 ist zwischen dem Rotationskörper 1 und dem Rotationskörper 2 angeordnet. Das Festlegeorgan 3 in Gestalt einer Scheibe besteht aus einem Leichtmetall wie Aluminium, kann jedoch auch aus irgendeinem anderen Werkstoff, z. B. Stahl, hergestellt sein. Das Festlegeorgan 3 hat drei Löcher, von denen eines durch seine Mittenachse verläuft, und die übrigen Löcher sind von dem mittleren Loch gleichbeabstandet, also dazu symmetrisch.

Ein Führungsbolzen 4 aus Stahl ist in das mittlere Loch des Festlegeorgans 3 im Preßsitz eingefügt, so daß seine beiden Enden bevorzugt gleichbeabstandet von der Scheibe vorspringen.

Mitnehmerbolzen 5, 51, die etwas länger als der Führungs­ bolzen 4 sind, sind jeweils im Preßsitz in ein Loch des Festlegeorgans 3 so eingefügt, daß sie bevorzugt gleich­ beabstandet von beiden Seiten des Festlegeorgans 3 vor­ springen und relativ zum Führungsbolzen 4 parallel und davon gleichbeabstandet verlaufen.

Auf die Enden des Führungsbolzens 4 und jedes Mitnehmer­ bolzens 5, 51 sind jeweils konventionelle Lagerkugeln 6 verschiebbar aufgesetzt. Die Lagerkugeln 6 bestehen aus Stahl oder einer für Lagerzwecke geeigneten Legie­ rung. Bevorzugt sind der Führungsbolzen 4 und die Mit­ nehmerbolzen 5, 51 vergütet, um den Verschleiß zu mindern.

Es können mehrere Federringe 7 vorgesehen sein, um die Lagerkugeln 6 für den Führungsbolzen 4 in den Kugelflächen­ löchern 11, 21 der beiden Rotationskörper 1, 2 stabil zu halten, wobei die axiale Lage des Festlegeorgans 3 durch die Federringe 7 fixiert wird. Die Anzahl Feder­ ringe 7 auf der einen Seite des Festlegeorgans 3 ent­ spricht bevorzugt derjenigen auf der anderen Seite. Bevor­ zugt ist ferner ein Staubschutz 8 aus einer Gummiman­ schette vorgesehen, der den Verbindungsabschnitt hermetisch umschließt, so daß keine Verunreinigungen in den Verbin­ dungsabschnitt eindringen können.

Die vorgenannten Teile werden entsprechend Fig. 3 zusam­ mengesetzt. Zuerst werden die Lagerkugeln 6 in die Kugel­ flächenlöcher 11, 21 und die Lagerausnehmungen 12, 22 der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 eingesetzt. Dann werden die Federringe 7 auf dem Führungsbolzen 4 angeordnet. Schließlich werden der Führungsbolzen 4 mit den darauf angeordneten Federringen 7 und die Mitnehmer­ bolzen 5, 51 in die Löcher der Lagerkugeln 6 gleichzeitig eingesetzt, wodurch die Verbindung zwischen den beiden Rotationskörpern 1, 2 hergestellt ist. Bei der so aufgebauten Verbindung kann eine Baugruppe aus dem Festlegeorgan 3, dem Führungsbolzen 4 und den Mitnehmerbolzen 5, 51 herge­ stellt sein, indem Führungs- und Mitnehmerbolzen auf bei­ den Seiten des Festlegeorgans 3 fest angeordnet sind und sich von diesen Seiten symmetrisch erstrecken.

Die Lagerkugeln 6 sind in den Lagerausnehmungen 12, 22 der beiden Rotationskörper 1, 2 in Radialrichtung ver­ schiebbar, so daß eine Radialbewegung der Lagerkugeln 6 für die Mitnehmerbolzen 5, 51 möglich ist, wenn die Antriebswelle und die Abtriebswelle zueinander geneigt sind, wie Fig. 1 zeigt, oder exzentrisch zueinander ver­ laufen, wie Fig. 4 zeigt.

Die Antriebswelle mit dem Rotationskörper 1 und die Ab­ triebswelle mit dem Rotationskörper 2 sind in bezug auf eine Gerade symmetrisch, die (im Fall von Fig. 1) von den gegenüberstehenden Enden dieser Körper 1, 2 oder (im Fall von Fig. 4) in bezug auf den Mittelpunkt des Füh­ rungsbolzens 4 gleichbeabstandet ist, so daß die An- und die Abtriebswelle mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen. Wenn daher die Antriebswelle gleichmäßig umläuft, läuft auch die Abtriebswelle gleichmäßig um. D. h., die Antriebs­ welle läuft gleichmäßig um, das Festlegeorgan 3 läuft ungleichmäßig um, und die Abtriebswelle läuft gleichmäßig um. Die Verbindung ist stabil und hat einen hohen me­ chanischen Wirkungsgrad.

Bei der Drehkraftübertragungsverbindung nach Fig. 1 stehen die Rotationsachsen der Wellen schräg zueinander, während Fig. 4 ein weiteres Anwendungsbeispiel zeigt, bei dem die An- und die Abtriebswelle zueinander exzentrisch sind. Bei beiden Anwendungsbeispielen kann die Antriebswelle die Abtriebswelle gleichmäßig (mit gleichbleibender Dreh­ zahl) drehen.

Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel bestimmen zwei Lagerkugeln 6A für den Führungsbolzen 4 Rotationsmittel­ punkte der Antriebswelle und der Abtriebswelle, so daß die Wellen um den Rotationsmittelpunkt umlaufen. Die zwei Paare von Lagerkugeln 6 für die Mitnehmerbolzen 5, 51 an der An- und der Abtriebswelle sind radial verschieblich, und zwar je nach dem Grad der Exzentrizität oder der Größe des Neigungswinkels der beiden Wellen.

Wenn daher die Antriebswelle exzentrisch zur Abtriebswelle verläuft, verschieben sich die Lagerkugeln 6 für die Mit­ nehmerbolzen 5, 51 symmetrisch in bezug auf einen Punkt und symmetrisch in bezug auf eine Gerade zwischen der An- und der Abtriebswelle, wenn die Wellen zueinander geneigt sind. Durch diese Verschiebung wird die Bewegung der Abtriebswelle bei gleichmäßiger Rotation der Antriebs­ welle vollständig gleichmäßig. Das Festlegeorgan 3 bewegt sich zwar ungleichmäßig, aber die Trägheit des Festlege­ organs 3 ist gering, so daß seine ungleichmäßige Bewegung nicht zu Vibrationen führt. Daher kann die Verbindung für die Übertragung mit Hochgeschwindigkeitsrotation und großem Drehmoment verwendet werden, und die Verbindung hat einen hohen Übertragungs-Wirkungsgrad. Da die Verbin­ dung ferner einfach aufgebaut ist, ist sie kostengünstig und hat eine lange Standzeit.

Das Festlegeorgan 3 zum Festlegen des Führungsbolzens 4 und der Mitnehmerbolzen 5, 51 kann eine längliche Platte 3A gemäß Fig. 5 anstelle einer Scheibe sein. Die längliche Platte 3A hat ein Loch 302 für den Führungsbolzen 4 in der Mitte sowie zwei Löcher 301 für die Mitnehmerbolzen 5, 51. Die Platte 3A bewirkt eine Verminderung der Massen­ trägheit.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dreh­ kraftübertragungsverbindung.

Fig. 6 entspricht Fig. 1 mit der Ausnahme, daß anstelle der Federringe 7 Abstandsmuffen 7A verwendet werden.

Nach Fig. 6 sind die Abstandsmuffen 7A jeweils auf dem Führungsbolzen 4 befestigt, um eine Axialverschiebung des Festlegeorgans 3, 3A zu begrenzen und die Lagerkugeln 6A in Anlage an den Kugelflächenlöchern 11, 21 zu bringen.

Es ist auch möglich, die Abstandsmuffe 7A auf dem Führungs­ bolzen 4 auf einer Seite des Festlegeorgans 3, 3A und die Federringe 7 auf der anderen Seite zu verwenden, wo­ durch das Festlegeorgan 3, 3A in Axialrichtung festlegbar ist.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Drehkraft­ übertragungsverbindung.

Fig. 7 entspricht Fig. 1, wobei nur anstelle des Führungs­ bolzens 4 und der in dessen Enden eingesetzten Lagerkugeln 6A ein Führungsbolzen 4A mit halbkugelig geformten Enden verwendet wird. Der Führungsbolzen 4A hat an seinen Enden kugelförmige Lagerabschnitte. Daher kann der Führungsbolzen 4A das Festlegeorgan 3, 3A in einer vorgegebenen axialen Lage fixieren, ohne daß Elemente wie die Federringe, die Abstandsmuffen etc. verwendet werden. Der Führungsbolzen 4A vereinfacht die Konstruktion der Verbindung daher außer­ ordentlich. Der Führungsbolzen 4A kann ferner auf die Wellen wirkende axiale Kräfte aufnehmen.

Claims (9)

1. Drehkraftübertragungsverbindung für zwei miteinander zu verbindende Wellen, die achsgleich, schräg oder exzentrisch zueinander verlaufen, gekennzeichnet durch

• - zwei Rotationskörper (1, 2), die jeweils eine Rotations­ achse haben und so angeordnet sind, daß zwischen ihren gegenüberstehenden Enden ein axialer Abstand verbleibt;
• - einen Führungsbolzen (4; 4A), der zwischen dem Ro­ tationskörperpaar (1, 2) angeordnet ist und dessen Enden mit den gegenüberstehenden Enden der Rotations­ körper (1, 2) auf den Rotationsachsen in Dreh- und Schwenkverbindung stehen;
• - ein Paar Mitnehmerbolzen (5, 51), die zwischen den gegenüberstehenden Enden der Rotationskörper (1, 2) liegen und in bezug auf die Längsachse des Führungs­ bolzens (4; 4A) parallel und symmetrisch angeordnet und mit den gegenüberstehenden Enden der Rotations­ körper (1, 2) so verbunden sind, daß sie eine Dreh­ kraft übertragen, während die Mitnehmerbolzen (5, 51) gleichzeitig in Radialrichtungen der Rotationskörper gleiten können und relativ zu diesen schwenkbar und axialverschiebbar sind; und
• - ein zwischen den gegenüberstehenden Enden der Rotations­ körper (1, 2) angeordnetes Festlegeorgan (3; 3A), das den Führungsbolzen (4; 4A) und die Mitnehmer­ bolzen (5, 51) starr festlegt, so daß zwischen dem Führungsbolzen (4; 4A) und den Mitnehmerbolzen (5, 51) eine unveränderliche relative Beziehung erhalten bleibt.

2. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper (1, 2) jeweils Lagerausnehmungen (12, 22), die symmetrisch in bezug auf die Rotations­ achsen sind, in den gegenüberstehenden Enden aufweisen, wobei jede Lagerausnehmung (12, 22) in Axialrichtung verläuft und ein Paar teilzylindrische Flächen (12A, 22A) hat, die in Radialrichtung verlaufen zur Aufnahme einer Lagerkugel (6) und Ermöglichung einer Radial- und Drehbewegung der Lagerkugel (6), und daß jeder Mitnehmerbolzen (5, 51) in in den Lagerausnehmungen (12, 22) gehaltenen Lagerkugeln (6) axialverschiebbar eingesetzt ist.

3. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper (1, 2) jeweils eine Lageraus­ nehmung (11, 21) in den gegenüberstehenden Enden auf der Drehachse zur Aufnahme einer Lagerkugel (6A) auf­ weisen, wobei der Führungsbolzen (4) in die Lagerkugel (6A) eingesetzt und darin abgestützt ist.

4. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Führungsbolzen (4) zwischen den Lager­ kugeln (6A) und dem Festlegeorgan (3) mehrere Feder­ ringe (7) befestigt sind, so daß die Lagerkugeln (6A) an den Lagerausnehmungen (11, 21) anliegen und eine Axialverschiebung des Festlegeorgans (3) begrenzt wird.

5. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Führungsbolzen (4) zwei Abstandsmuffen (7A) so befestigt sind, daß die Lagerkugeln (6A) an den Lagerausnehmungen (11, 21) anliegen und eine Axial­ verschiebung des Festlegeorgans (3) begrenzt wird (Fig. 6).

6. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Führungsbolzen (4) und die Mitnehmerbolzen (5, 51) festlegende Festlegeorgan (3) eine Scheibe ist, die in der Mitte des Führungsbolzens (4) und der Mitnehmerbolzen (5, 51) angeordnet ist.

7. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (3) aus Aluminium besteht.

8. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Führungsbolzens (4A) halbkugelig sind sowie dreh- und schwenkbar in Lagerausnehmungen (11A, 21A) der Rotationskörper (1, 2) eingesetzt sind.

9. Drehkraftübertragungsverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Federringe (7) auf der einen Seite der Scheibe (3) gleich der Anzahl Federringe auf der ande­ ren Seite ist.