DE1206218B - Axial- und winkelbewegliche Kupplung - Google Patents

Description

• Axial- und winkelbewegliche Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine drehstarre, axial- und winkelbewegliche Kupplung mit das Drehmoment übertragenden, durch Führungsmittel gesteuerten Kugeln in achsparallel verlaufenden, halbzylindrischen geraden Nutenbahnen, die durch einen Umfangsspalt voneinander getrennt sind, wobei die Kugeln mittels getrennt von jeder Seite auf die Kugel mit gleich großer Druckkraft einwirkenden Federelementen gehalten werden.
• Durch eine solche Kupplung sind zwei Maschinenteile, beispielsweise zwei Wellen, praktisch drehspielfrei miteinander zu verbinden, wobei das Dreh-Moment mittels Kugeln von einer Welle auf die andere übertragen wird und an den übertragungsstellen Wälzung vorhanden ist. Dieses Gelenk ist bomokinetisch; d. h., die Winkelgeschwindigkeit zwischen treibendem und getriebenem Teil bleibt in jeder Phase des Umlaufs konstant. Zwischen den Kupplungskörpern und vor und hinter der Gelenkstelle sind stets gleichförinige Drehgeschwindigkeiten vorhanden. Dies ist auch der Fall bei Axial- und Winkelverlagerung der beiden Kupplungskörper, Die Kugeln werden von federnden Elementen gehalten, wie es an sich bekannt ist. Darüber hinaus sollen die federnden Elemente jedoch eine korrigierende Wirkung ausüben, wenn bei einer Axial- oder Winkelverlagerung der Kupplungskörper zueinander die Kugeln in ihren Laufbahnen hin- und herbewegt werden.
• Eine solche Steuerungsaufgabe erfüllen die bekannten Kupplungen mit federnder Kugelhalterung nicht, da die von jeder Seite auf die übertragungskugeln mit gleich großer Druckkraft einwirkenden Federelemente an demselben Kupplungskörper befestigt sind. Die bekannten Kupplungen verhindern deswegen auch nicht, daß die Kugeln gleiten, wenn die Kupplung im gebeugten Zustand betätigt wird.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine drehstarre, axial- und winkelverlagerungsfähige Kupplung zum einen mit einem derart schmalen Spalt zwischen dem Innen- und Außenteil zu versehen, daß dadurch die Fläche der die Hertzsche Flächenpressung aufnehmenden Kupplungskörper optimal vorhanden ist, und zum anderen wird eine verhältnismäßig hohe Anzahl von Kugeln verwendet, die derart kraftschlüssig zu steuern sind, daß kein Gleiten der übertragungskugeln, sondern nur noch Abwälzen vorhanden ist in jeder Kupplungslage. Durch das Abwälzen wird die Geräuschbildung und Abnutzung der Wälzkörper verringert und damit deren Lebensdauer vergrößert.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Fcderelement am inneren und das andere Federelement am äußeren Kupplungskörper befestigt oder abgestützt ist.
• Es sind als Federelemente ringförmige Scheiben, Tellerfedem gleicher Form oder paarweise angeordnete, von gegenüberliegenden Seiten auf jede Übertragungskugel einwirkende Schraubenfedem zu verwenden.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind für verhältnismäßig große Beugungswinkel paarweise angeordnete Ringscheiben mit nasenförmigen Druckstücken zwischen den Federelementen und den Kugeln einzusetzen. Die Druckstücke ragen dabei in die Kugellaufbahnen hinein und halten jeweils eine Kugel unter Federdruck.
• Auf diese Weise werden die praktisch drehspielfrei in die axial verlaufenden, halbzylindrischen Laufbahnen eingesetzten Kugeln durch die federnden Elemente nicht nur gehalten, sondern kraftschlüssig gesteuert auf eine mittige Radialebene gestellt und der Kuaelkranz in der Winkelhalbierenden geführt.
• Wenn unter Last eine Winkelverlagerung durchgeführt wird, rollen die Kugeln in eine zur Mitte geneigte Radialebene, die dem halben Verlagerungswinkel entspricht. Hierbei erfüllen die federnden Elemente die Aufgabe eines Korrigierens der in den Laufbahnen hin- und herbewegten Kugeln, und zwar dadurch, daß ein Federelement sich am Außenteil und das andere sich am Innenteil abstützt.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Kupplung nach der Erfindung sind an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 in einem Radialausschnitt mehrere benachbart angeordnete zylindrische Kugellaufbahnen mit nach Null tendierender Spaltbreite, F i g. 2, 3, 4 und 5 einen Axialschnitt durch die Kupplung mit direkt auf die Kugel einwirkenden federnden Elementen, F i g. 6 einen Axialschnitt durch eine Kupplung mit auf die Kugeln einwirkenden paarweise vorhandenen Druckstücken, die an Ringscheiben befestigt sind.
• Die F i g. 1 zeigt die Kupplung mit dem Innenteil 1 und dem Außenteil 2 als Kupplungskörper. In den halbzylindrischen Laufbahnen 6 des Außenteils 2 und den halbzylindrischen Laufbahnen 6" des Innenteiles 1 sind eine Anzahl radial angeordneter Kugeln 3 als Kuppelelemente praktisch drehspielfrei, jedoch wälzbeweglich gehalten. Dabei wird eine Anzahl von Kugeln verwendet, die mindestens ein Dutzend beträgt. Innen- und Außenteil sind durch einen nach Null hin tendierenden Spalt, dargestellt durch die Begrenzungslinien 2, l', voneinander getrennt.
• In der F i g. 2 ist eine Doppelkupplung dargestellt, bei der als kraftschlüssig steuernde Führungsmittel Tellerfedern 4 und 5 verwendet werden, von denen die eine sich am mit dem Außenteil 2 fest verbundenen Deckel 9 abstützt, während die andere sich am Innenteil 1 abstützt bzw. befestigt ist. Der Kugelkranz wird zwischen den beiden Tellerfedern 4 und 5 geführt.
• In der F i g. 3 ist eine Kupplung dargestellt, bei der normale Druckfedern 12 und 13 beiderseits jeder Kugel 3 angeordnet sind; dabei stützt sich die Feder 12 - am Deckel 9 und die Feder 13 an einer Ringscheibe 7 ab. Die Ringscheibe ist am Innenteil 1 abgestützt oder befestigt.
• Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 werden ringförmige federnde Scheiben 4', 5' als steuernde Führungsmittel verwendet. Zu diesem Zweck ist die Ringscheibe 4' am Außenteil 2 und die Ringscheibe 5' am Innenteil 1 befestigt oder abgestützt.
• Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 werden wiederum normale Druckfedem 12,13 beiderseits jeder Kugel 3 angeordnet. Die Druckfeder 12 stützt sich in diesem Falle an der Ringscheibe8 ab, die selbst am Außenteil 2 sich abstützt oder befestigt ist. Die Druckfeder 13 stützt sich an der Ringscheibe 7 ab, die am Innenteil 1 befestigt ist.
• Nach einem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 sind die durch Tellerfedem 4, 5 gehaltenen Ringscheiben 7,8 mit paarweise angeordneten Nasen oder Druckstücken 11 versehen, die in die Kugellaufbahn hineinragen. Beide nasenfönnige Druckstücke oder Bolzen 11 drücken von je einer Seite auf die Kugel 3 infolge der auf sie wirksamen Federkraft. Allen diesen kraftschlüssigen Steuennitteln für die Kugeln ist eines gemeinsam; nämlich, daß links und rechts des Kugelkranzes ein' federndes Element derart angeordnet ist, daß von jeder Seite auf jede Kugel eine gleich große axiale Druckkraft ausgeübt wird. Diese federnden Elementä haben alle die Aufgabe, den Kugelkranz in eine radiale Ebene zu führen.
• Kraftschlüssige Kugelsteuerungen werden für mittlere Verlagerungswinkel der beiden Kupplungskörper verwendet. Wenn unter Last die Kupplungskörper 1 und 2 zueinander winkelverlagert werden, dann rollen die Kugeln 3 in eine Ebene, die dem halben Verlagerungswinkel entspricht.
• Hierbei korrigieren die beiderseits des Kugelkranzes angeordneten federnden Elemente 4, 5 bzw. 4', 5" bzw. 12,13 die in den Laufbahnen 6, 6' bewegten Kugeln 3 derart, daß sie immer in einer Radialebene liegen; d. h., die Kugeln werden durch die Steuerelemente in Form von Federn in eine Lage gesteuert, die eine gleichmäßige Drehbewegung der gesamten Kupplung bewirkt. Alle Kugeln nehmen praktisch an der Drehmomentenübertragung teil.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Drehstarre, axial- und winkelbewegliche Kupplung mit das Drehmoment übertragenden, durch Führungsmittel gesteuerten Kugeln in achsparallel verlaufenden, halbzylindrischen geraden Nutenbahnen, die durch einen Umfangsspalt voneinander getrennt sind, wobei die Kugeln mittels getrennt von jeder Seite auf die Kugel mit gleich großer Druckkraft einwirkenden Federelementen gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement(4) am inneren (1) und das andere FedereIement (5) am äußeren Kupplungskörper (2, 9) befestigt oder abgestützt ist.
2. 2. Kupplung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement ringförmige Scheiben (4, 5; 4', 5'), insbesondere Tellerfedern gleicher Form, vorgesehen sind. 3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Federelementen (4,5) und Kugeln (3) beidseitig des Kugelkranzes angeordnete Ringscheiben (7, 8) mit Druckstücken (11) eingesetzt sind.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.- Patentschrift Nr. 2 932 180.