WO2016162027A1 - Oldhamkupplung - Google Patents
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- F01C17/066—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with an intermediate piece sliding along perpendicular axes, e.g. Oldham coupling
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- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts
Definitions
- the invention relates to a Oldhamkupplung to compensate for an axial offset between see two parallel waves according to the preamble of claim 1.
- plastic has a low hardness, so that plastic usually wears faster than metal. Wear is a mass loss of a fabric surface due to grinding, rolling, beating, chemical and thermal stresses understood and represents an undesirable change in the surface. Wear always occurs in the interaction of at least two components and is dependent on their material, shape and their surface.
- an Oldham coupling on two outer rotatable parts which are referred to below as connecting discs.
- the rotatable parts may have any configuration and need not necessarily be formed as a disc.
- the Oldham coupling comprises two outer connecting disks with parallel axes of rotation and one middle connecting disc, wherein one of the two outer connecting discs is coupled by means of a plurality of connecting elements, in particular bolts or pins, with the central connecting disc, wherein the connecting elements are guided in the middle connecting disc in each case a through bore displaceable.
- the proposed Oldham coupling is characterized in that a sleeve is arranged as wear insert in each of the through bores. The inserted sleeve should accordingly counteract the wear of the middle connecting disc.
- the through holes are preferably formed as slots.
- Slot is an elongated bore referred to, the narrow sides are closed by two equal semicircles, wherein the diameter of the semicircles corresponds to the width of the slot, and their long sides parallel to each other.
- the sleeve has a continuous slot. This is advantageous in view of manufacturing aspects, since the sleeve can be made of strip material.
- the sleeve has a spacer or a flange at one end.
- the spacer and the flange are provided so that when using a pin as a connecting element, the head of the pin does not rest directly on the middle connecting disc and so no wear can occur on the front side of the middle connecting disc.
- the flange is a stop, whereby the assembly and the exact positioning of the sleeve are facilitated.
- the sleeve should also have a higher hardness than the material used for the middle connection disc.
- the sleeve is made of metal.
- the middle connecting disc is preferably made of plastic or steel.
- the sleeve is pressed or joined in the through hole of the middle connecting disk.
- Another possibility is to form the connection between the sleeve and the middle connecting disc as a clearance, so that due to the different thermal expansion coefficients also a firm connection is made.
- Figure 1 shows an exemplary embodiment of a middle connecting disc of Oldhamkupplung with two pressed sleeves in
- FIG. 2 shows a partial section of the F
- FIG. 3 shows an exemplary coupling of the middle connecting disk with an outer connecting disk of the Oldham coupling in FIG.
- Figure 4 shows an exemplary embodiment of a sleeve with spacers in partial sectional view
- FIG. 6 shows the sleeve in FIG. 4 in a top view
- Figure 7 shows another exemplary embodiment of a sleeve with
- FIG. 8 shows the sleeve in FIG. 7 in a side view
- FIG. 9 shows the sleeve in FIG. 7 in plan view, FIG.
- Figure 10 shows another exemplary embodiment of a sleeve in
- Figure 12 shows the sleeve in Fig. 10 in a perspective view.
- FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a middle connecting disk 1 of an Oldham coupling 2, which is also referred to as Oldham disk, with two pressed-in sleeves 3.
- the Oldham clutch 2 is preferably used in an electric camshaft adjuster of an internal combustion engine. The general structure and the function of Oldhamkupplung 2 are described in the cited prior art.
- the middle connecting disk 1 of the Oldham coupling 2, not shown, has two continuous slots 4 and two recesses 18.
- the slots 4 and the recesses 18 are arranged alternately in the circumferential direction in each case at an angle of 90 °.
- the recesses 18 are provided for receiving one of the two outer connecting disks, which is also referred to as a drive element.
- Longholes 4 are understood to be elongate bores whose rectangular shape 5 is closed off on two opposite sides by semicircles 6.
- the diameter D of the semicircles 6 corresponds to the width B of the slot 4.
- a sleeve 3 is inserted.
- the sleeves 3 also have a slot contour 7. 2, one of the two slots 4 is shown with inserted sleeve 3 as a partial section of FIG. 1.
- FIG. 3 shows an exemplary coupling of the middle connecting disk 1 with an outer connecting disk 8 of the Oldham coupling 2.
- the outer connecting disk 8 is a bearing inner ring with a roller body raceway 9 formed on the outer diameter.
- the rolling bodies rolling on the rolling body raceway 9, which are designed as balls, are not shown.
- the middle 1 and the outer connecting disc 8 are arranged directly flush against each other and limited against each other slidably.
- Both connecting disks 1, 8 each have two radially opposite through holes 10.
- the through holes 10 in the middle connecting disc 1 are formed as slots 4, in each of which a sleeve 3 is pressed.
- the central axes of the oblong holes 4 coincide with the center axes of the through holes 10 in the outer connecting disk 8, so that the middle connecting disk 1 is coupled to the outer connecting disk 8 via two pins 11.
- Both pins 11 each have a Pinkopf 12, wherein both Pink Adventure 12 protrude from the slots 4 on the side facing away from the outer connecting disc 8 end face.
- the pin 11 is pressed into the outer connecting disc 8 and guided radially displaceably in the sleeve 3 of the central connecting disc 1 due to the oblong hole contour 7. Due to the slots 4 and the recesses 18, the outer connecting discs 8 are perpendicular to each other linearly displaceable.
- FIGS. 4 to 12 show three exemplary embodiments of the sleeve 3.
- FIGS. 4 to 6 show a first exemplary embodiment in different views.
- This sleeve 3 has a spacer 13 on one end face.
- the spacer 13 comprises two circumferentially oppositely arranged elevations 14, which extend axially in the same direction.
- the shape of the elevation 14 represents a trapezoid whose short parallel side 15 corresponds to the length L of the rectangle 5 of the oblong hole contour 7 of the sleeve 3.
- the not shown here Pinkopf 12 can thus rest on both ridges 14, causing wear on the front of the Middle connecting disk 1 is avoided by the Pinkopf.
- the sleeve 3 has a continuous straight slot 16.
- FIGS. 7 to 9 A second embodiment of a sleeve 3 is shown in FIGS. 7 to 9.
- This sleeve 3 has a flange 17 on one end face.
- the flange 17 represents a stop for the exact positioning of the sleeve 3 in the slot 4, as well as a wear protection for the middle connecting disc 1 with respect to
- the Pinkopf 12 can thus rest directly on the flange 17, without the middle connecting disk 1 by the radial displacement of the pin 11 wears.
- FIGS. 10 to 12 A third embodiment of a sleeve 3 is shown in FIGS. 10 to 12. This represents the manufacturing technology simplest form of a sleeve 3.
- the sleeve has a slot contour 7 and a slot 16.
- the slot 16 is arranged centrally on one side of the rectangular shape 5, which does not terminate with a semicircle 6.
- the slot is provided for manufacturing reasons and for tolerance compensation.
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Abstract
Oldhamkupplung (2) zum Ausgleich eines Achsversatzes zwischen zwei parallelen Wellen, umfassend zwei äußere Verbindungsscheiben (8) mit parallel verlaufenden Rotationsachsen und einer mittleren Verbindungsscheibe (1), wobei eine der zwei äußeren Verbindungsscheiben (8) mittels mehrerer Verbindungselemente (11), insbesondere Bolzen oder Pins, mit der mittleren Verbindungsscheibe (1) gekoppelt ist, wobei die Verbindungselemente (11) in der mittleren Verbindungsscheibe (1) in jeweils einer durchgehenden Bohrung (4) verschiebbar geführt sind, wobei in den durchgehenden Bohrungen (4) jeweils eine Hülse (3) als Verschleißeinsatz angeordnet ist.
Description
Oldhamkupplung
Die Erfindung betrifft eine Oldhamkupplung zum Ausgleich eines Achsversatzes zwi- sehen zwei parallelen Wellen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
In der DE 10 2007 049 072 A1 ist eine Oldhamkupplung offenbart, bei der die mittlere Scheibe, auch Oldhamscheibe genannt, aus Kunststoff besteht. Dies ist aus Gewichtsgründen und zur Verbesserung des Massenträgheitsmoments sehr vorteilhaft.
Im Allgemeinen weist Kunststoff eine geringe Härte auf, so dass Kunststoff in der Regel schneller verschleißt als Metall. Unter Verschleiß wird ein Masseverlust einer Stoffoberfläche aufgrund von schleifenden, rollenden, schlagenden, chemischen und thermischen Beanspruchungen verstanden und stellt eine unerwünschte Veränderung der Oberfläche dar. Verschleiß entsteht immer im Zusammenspiel mindestens zweier Komponenten und ist abhängig von deren Werkstoff, Form sowie deren Oberfläche.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, die Oldhamkupplung gegenüber dem Stand der Technik weiterzuentwickeln, so dass der Verschleiß an der mittleren Scheibe minimiert wird.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird die im Anspruch 1 angegebene Oldhamkupplung vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.
Grundsätzlich weist eine Oldhamkupplung zwei äußere rotierbare Teile auf, die im Folgenden als Verbindungsscheiben bezeichnet werden. Die rotierbaren Teile können jedoch jegliche Ausgestaltung aufweisen und müssen nicht zwingend notwendig als Scheibe ausgebildet sein. Die Oldhamkupplung umfasst zwei äußere Verbindungs- Scheiben mit parallel verlaufenden Rotationsachsen und eine mittlere Verbindungs-
scheibe, wobei eine der zwei äußeren Verbindungsscheiben mittels mehrerer Verbindungselemente, insbesondere Bolzen oder Pins, mit der mittleren Verbindungsscheibe gekoppelt ist, wobei die Verbindungselemente in der mittleren Verbindungsscheibe in jeweils einer durchgehenden Bohrung verschiebbar geführt sind. Die vorgeschlage- ne Oldhamkupplung zeichnet sich dadurch aus, dass in den durchgehenden Bohrungen jeweils eine Hülse als Verschleißeinsatz angeordnet ist. Die eingebrachte Hülse soll demnach dem Verschleiß der mittleren Verbindungsscheibe entgegenwirken. Die durchgehenden Bohrungen sind vorzugsweise als Langlöcher ausgebildet. Als
Langloch wird eine längliche Bohrung bezeichnet, deren schmale Seiten durch zwei gleiche Halbkreise geschlossen werden, wobei der Durchmesser der Halbkreise der Breite des Langlochs entspricht, und deren lange Seiten zueinander parallel verlaufen.
Vorzugsweise weist die Hülse einen durchgehenden Schlitz auf. Dies ist in Anbetracht fertigungstechnischer Aspekte vorteilhaft, da die Hülse aus Bandmaterial hergestellt werden kann.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Hülse an einem Ende einen Abstandhalter oder einen Flansch aufweist. Der Abstandhalter sowie der Flansch sind dafür vorgesehen, dass bei Verwendung eines Pins als Verbindungselement der Kopf des Pins nicht direkt auf der mittleren Verbindungsscheibe aufliegt und so kein Verschleiß an der Stirnseite der mittleren Verbindungsscheibe entstehen kann. Des Weiteren stellt der Flansch einen Anschlag dar, wodurch die Montage sowie die exakte Positionierung der Hülse erleichtert werden.
Die Hülse sollte außerdem eine höhere Härte als der verwendete Werkstoff der mittleren Verbindungsscheibe aufweisen. Vorzugsweise besteht die Hülse aus Metall. Die mittlere Verbindungsscheibe besteht vorzugsweise aus Kunststoff oder aus Stahl.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Hülse in der durchgehenden Bohrung der mittleren Verbindungsscheibe eingepresst oder gefügt ist. Es ist jedoch auch durchaus möglich die Hülse mittels kleben in der mittleren Verbindungsscheibe zu befestigten. Somit
sind kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindungen zwischen mittlerer Verbindungsscheibe und Hülse denkbar. Eine weitere Möglichkeit ist es, die Verbindung zwischen Hülse und mittlerer Verbindungsscheibe als Spielpassung auszubilden, so dass aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ebenfalls eine feste Verbindung zustande kommt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:
Figur 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer mittleren Verbindungsscheibe einer Oldhamkupplung mit zwei eingepressten Hülsen in
Draufsicht
Figur 2 einen Teilausschnitt der F
Figur 3 eine beispielhafte Kopplung der mittleren Verbindungsscheibe mit einer äußeren Verbindungsscheibe der Oldhamkupplung in
Schnittansicht
Figur 4 eine beispielhafte Ausführungsform einer Hülse mit Abstandhalter in Teilschnittansicht
Figur 5 die Hülse in Fig. 4 um 90° gedreht
Figur 6 die Hülse in Fig. 4 in Draufsicht,
Figur 7 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Hülse mit
Flansch in Schnittansicht,
Figur 8 die Hülse in Fig. 7 in Seitenansicht,
Figur 9 die Hülse in Fig. 7 in Draufsicht,
Figur 10 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Hülse in
Schnittansicht,
Figur 1 1 die Hülse in Fig. 10 in Draufsicht,
Figur 12 die Hülse in Fig. 10 in perspektivischer Ansicht.
In der Fig. 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer mittleren Verbindungsscheibe 1 einer Oldhamkupplung 2, welche auch als Oldhamscheibe bezeichnet wird, mit zwei eingepressten Hülsen 3 dargestellt. Die Oldhamkupplung 2 wird vorzugsweise in einem elektrischen Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors verwendet. Der allgemeine Aufbau sowie die Funktion der Oldhamkupplung 2 sind in dem eingangs zitierten Stand der Technik beschrieben.
Die mittlere Verbindungsscheibe 1 der nicht weiter dargestellten Oldhamkupplung 2 weist zwei durchgehende Langlöcher 4 sowie zwei Aussparungen 18 auf. Die Langlöcher 4 sowie die Aussparungen 18 sind abwechselnd in Umfangsrichtung jeweils in einem Winkel von 90° angeordnet. Die Aussparungen 18 sind zur Aufnahme einer der beiden äußeren Verbindungsscheiben, die auch als Antriebselement bezeichnet wird, vorgesehen. Unter Langlöcher 4 werden längliche Bohrungen verstanden, deren Rechteckform 5 an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Halbkreise 6 abgeschlossen sind. Der Durchmesser D der Halbkreise 6 entspricht der Breite B des Langlochs
4. In jedes Langloch 4 ist eine Hülse 3 eingefügt. Die Hülsen 3 weisen ebenfalls eine Langlochkontur 7 auf. In der Fig. 2 ist eines der beiden Langlöcher 4 mit eingefügter Hülse 3 als Teilausschnitt der Fig. 1 dargestellt.
In der Fig. 3 ist eine beispielhafte Kopplung der mittleren Verbindungsscheibe 1 mit einer äußeren Verbindungsscheibe 8 der Oldhamkupplung 2 dargestellt. Bei der äußeren Verbindungsscheibe 8 handelt es sich um einen Lagerinnenring mit einer am Außendurchmesser gebildeten Wälzkörperlaufbahn 9. Die auf der Wälzkörperlaufbahn 9 rollenden Wälzkörper, die als Kugeln ausgebildet sind, sind nicht dargestellt. Die mittlere 1 und die äußere Verbindungsscheibe 8 sind direkt bündig aneinander anliegend angeordnet und beschränkt gegeneinander verschiebbar. Beide Verbindungsscheiben 1 , 8 weisen jeweils zwei radial gegenüberliegende durchgehende Bohrungen 10 auf. Die durchgehenden Bohrungen 10 in der mittleren Verbindungsscheibe 1 sind als Langlöcher 4 ausgebildet, in denen jeweils eine Hülse 3 eingepresst ist. Die Mittelachsen der Langlöcher 4 stimmen mit den Mittelachsen der durchgehenden Bohrungen 10 in der äußeren Verbindungsscheibe 8 überein, so dass die mittlere Verbindungsscheibe 1 mit der äußeren Verbindungsscheibe 8 über zwei Pins 11 gekoppelt ist. Beide Pins 11 weisen jeweils einen Pinkopf 12 auf, wobei beide Pinköpfe 12 aus den Langlöchern 4 auf der zur äußeren Verbindungsscheibe 8 abgewandten Stirnseite herausragen. Der Pin 11 ist in der äußeren Verbindungsscheibe 8 eingepresst und in der Hülse 3 der mittleren Verbindungsscheibe 1 aufgrund der Langlochkontur 7 radial verschiebbar geführt. Aufgrund der Langlöcher 4 sowie der Aussparungen 18 sind die äußeren Verbindungsscheiben 8 senkrecht zueinander linear verschiebbar.
Die Fig. 4 bis Fig. 12 zeigen drei Ausführungsbeispiele der Hülse 3 auf. In der Fig. 4 bis Fig. 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten dargestellt. Diese Hülse 3 weist an einer Stirnseite einen Abstandhalter 13 auf. Der Abstandhalter 13 umfasst zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegend angeordnete Erhöhungen 14, die sich axial in gleicher Richtung erstrecken. Die Form der Erhöhung 14 stellt ein Trapez dar, deren kurze parallele Seite 15 der Länge L des Rechtecks 5 der Langlochkontur 7 der Hülse 3 entspricht. Der hier nicht dargestellte Pinkopf 12 kann somit auf beiden Erhöhungen 14 aufliegen, wodurch ein Verschleiß an der Stirnseite der
mittleren Verbindungsscheibe 1 durch den Pinkopf vermieden wird. Des Weiteren weist die Hülse 3 einen durchgehenden gerade verlaufenden Schlitz 16 auf.
In der Fig. 7 bis Fig. 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hülse 3 dargestellt. Diese Hülse 3 weist auf einer Stirnseite einen Flansch 17 auf. Der Flansch 17 stellt einen Anschlag zur exakten Positionierung der Hülse 3 in dem Langloch 4 dar, sowie einen Verschleißschutz für die mittlere Verbindungsscheibe 1 hinsichtlich des
Pinkopfs 12. Der Pinkopf 12 kann somit direkt auf dem Flansch 17 anliegen, ohne dass die mittlere Verbindungsscheibe 1 durch die radiale Verschiebung des Pins 11 verschleißt.
In der Fig. 10 bis Fig. 12 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Hülse 3 dargestellt. Diese stellt die fertigungstechnisch einfachste Form einer Hülse 3 dar. Die Hülse weist eine Langlochkontur 7 sowie einen Schlitz 16 auf. Der Schlitz 16 ist mittig auf einer Seite der Rechteckform 5 angeordnet, die nicht mit einem Halbkreis 6 abschließt. Der Schlitz ist aus fertigungstechnischen Gründen sowie zum Toleranzausgleich vorgesehen.
Bezuqszeichenliste
1 mittlere Verbindungsscheibe
Oldhamkupplung
Hülse
Langloch
Rechteck
Halbkreis
Langlochkontur
Äußere Verbindungsscheibe
9 Wälzkörperlaufbahn
10 Durchgehende Bohrung
1 1 Pin
12 Pinkopf
13 Abstandhalter
14 Erhöhung
15 Kurze parallele Seite der trapezförmigen Erhöhung
16 Schlitz
17 Flansch
18 Aussparung
D Durchmesser des Halbkreises
B Breite des Langlochs
L Länge des Rechtecks der Langlochkontur
Claims
Patentansprüche
Oldhamkupplung (2) zum Ausgleich eines Achsversatzes zwischen zwei parallelen Wellen, umfassend zwei äußere Verbindungsscheiben (8) mit parallel verlaufenden Rotationsachsen und einer mittleren Verbindungsscheibe (1 ), wobei eine der zwei äußeren Verbindungsscheiben (8) mittels mehrerer Verbindungselemente (1 1 ), insbesondere Bolzen oder Pins, mit der mittleren Verbindungsscheibe (1 ) gekoppelt ist, wobei die Verbindungselemente (1 1 ) in der mittleren Verbindungsscheibe (1 ) in jeweils einer durchgehenden Bohrung (4) verschiebbar geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den durchgehenden Bohrungen (4) jeweils eine Hülse (3) als Verschleißeinsatz angeordnet ist.
Oldhamkupplung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) einen durchgehenden Schlitz (16) aufweist.
Oldhamkupplung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) an einem Ende einen Abstandhalter (13) aufweist.
Oldhamkupplung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) an einem Ende einen Flansch (17) aufweist.
Oldhamkupplung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) aus Metall besteht.
Oldhamkupplung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) in der durchgehenden Bohrung (4) der mittleren Verbindungsscheibe (1 ) eingepresst oder gefügt ist.
Oldhamkupplung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Verbindungsscheibe (1 ) aus Kunststoff besteht.
Oldhamkupplung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Verbindungsscheibe (1 ) aus Stahl besteht.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (2)
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