DE2022414C

DE2022414C - Longitudinally displaceable coupling with a ball guide between a shaft and a hub that loosely encloses it

Info

Publication number: DE2022414C
Authority: DE
Inventors: Sven Walter Partille Nilsson (Schweden)
Original assignee: SKF Industrial Trading and Development Co BV
Current assignee: SKF Industrial Trading and Development Co BV
Publication date: 1972-11-30

Description

Die Erfindung betrifft eine längsverschiebliche Kupplung mit Kugelführung zwischen einer Welle und einer diese lose umschließenden Nabe mit mindestens drei Axialnuten in der Nabenbohrung, die mit jeweils in Nutmitte angeordneten Axialrippew an der Welle die doppelte Anzahl im Querschnitt kreisbogenförmiger Führungsbahmen für die Kugeln bilden, an deren Enden in gesonderten Stirndeckeln der Nabe angeordnete Umlenkbahnen anschließen.The invention relates to a longitudinally displaceable coupling with a ball guide between a shaft and a hub that loosely encloses this and has at least three axial grooves in the hub bore, which with axial ribs arranged in the middle of the groove on the shaft twice the number of circular arcs in cross-section Form guide frames for the balls, at the ends of which in separate end covers Connect deflection tracks arranged in the hub.

Von den in den beiden Führungsbahnen innerhalb einer jeden Axialnut der Nabe beiderseits der zugehörigen Axial rippe an der Welle vorhandenen Kugelreihen wird bei der Übertragung von Drehmoment in einer bestimmten Richtung naturgemäß die eine Reihe entlastet, während die andere Reihe das Drehmoment überträgt. Diesen Umstand macht sich eine bekannte Kupplung der eingangs genannten Art (USA.-Patentschrift 3 304 745) dahingehend zunutze, daß die die entlasteten Kugeln enthaltende Führungsbahn als Kugelrücklaufkanal verwendet svird, wozu es jedoch Voraussetzung ist, daß die Kugeln in dieser zweiten Führungsbahn infolge Entlastung ein ausreichendes Spiel besitzen. Dies bringt aber notwendigerweise auch ein Spiel zwischen Welle und Nabe in Umfangsrichtung mit sich, wodurch sich im Falle von Drehrichtungsänderungen sowie schwingenden Drehmomenten Schläge ergeben, die — von der mangelnden Präzision in der Formschlüssigkeit in Umfangsrichtung abgesehen — die Kupplung in Kürze zerstören.Of the in the two guideways within each axial groove of the hub on both sides of the associated Axial rib on the shaft existing rows of balls is used in the transmission of torque one row naturally relieves the load in a certain direction, while the other row releases the torque transmits. A known coupling of the type mentioned at the beginning makes this fact (USA.-Patent 3,304,745) to the effect that the containing the relieved balls Guide track is used as a ball return channel, but for this it is a prerequisite that the balls have sufficient play in this second guideway as a result of relief. This brings but necessarily also a play between the shaft and the hub in the circumferential direction with it, whereby in the case of changes in the direction of rotation and oscillating torques, impacts occur that - from the lack of precision in the form fit in Apart from the circumferential direction - destroy the coupling shortly.

Bei Kugelführungen (britische Patentschrift <)55 01·3 und USA.-Patentschrift 3 333 483), mit denen sich gar keine oder allenfalls nur geringe Drehmomente übertragen lassen, ist es bereits bekannt, die Ki.^In durch innerhalb der Nabe radial außerhalb der Führungsbahnen liegende Kanäle zurückzuführen. Eine derartige Anordnung ist jedoch für Kupplungen der eingangs genannten Art nicht brauchbar, weil die Rollachse der Kugeln in den Umlenkbahnen eine andere als innerhalb der Führungsbahnen ist, wodurch sich Schwierigkeiten und Abnutzungserscheinungen am Übergang zwischen den Führungsbahnen zu den Umlenkbahnen ergeben. Die Herstellung der Umlenkbahnen in den Stirndeckeln verursacht erhebliche Schwierigkeiten, weil beim Fräsen In the case of ball guides (British patent specification <) 55 01 · 3 and US patent specification 3 333 483), with which no or at most only small torques can be transmitted, it is already known that the Ki. ^ In through inside the hub radially outside However, such an arrangement cannot be used for couplings of the type mentioned at the beginning, because the rolling axis of the balls in the deflection tracks is different from that within the guide tracks, which creates difficulties and signs of wear at the transition between the guide tracks and the deflection tracks result. The production of the deflecting tracks in the end covers causes considerable difficulties because of the milling

ίο der Umlenkkanäle notwendigerweise die Achse der Frässpindel bis an die Stirnfläche des Deckels herangeführt werden muß, wenn sich die Umlenkkanäle tangential an die Führungsbahnen anschließen sollen. Mit anderen Worten, die eine Umfangshälfte der Fräserspindel benötigt eine bis zur Deckelperipherie reichende Auskehlung in der Stirnfläche des Deckels, die bei der vorbekannten Anordnung außerordentlich lang ausfällt und schließlich in einer langgestreckten Halbellipse am Nabenumfang endet. Ein weiteres ίο of the deflection channels necessarily the axis of the milling spindle must be brought up to the face of the cover if the deflection channels are to connect tangentially to the guideways. In other words, one half of the circumference of the milling spindle requires a recess in the end face of the cover which extends to the cover periphery and which is extraordinarily long in the known arrangement and finally ends in an elongated semi-ellipse on the hub circumference. Another one

Problem bildet bei der vorbekannten Anordnung der Umlenkkanäle deren Begrenzung am Innenumfang, wozu die Nabe mit axialen und im Schnitt halbrunden Ansätzen versehen werden muß, was die Herstellung einer solchen Kugelrückfühnmg weiter kompliziert und verteuert.The problem with the previously known arrangement of the deflection channels is their limitation on the inner circumference, for which the hub must be provided with axial and in section semicircular approaches, what the production such a ball return is further complicated and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie bei einfachem Aufbau und einfacher Herstellbarkeit absolut spielfrei in Umfangsrichtung ist, ohne die durch die Verwendung djr Kugeln angestrebte axiale Beweglichkeit zu beeinträchtigen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß paarweise jeveils in derselben Axialnut gelegene Führungsbahnen und zu diesen führende Kugelrücklau'kanäle wenigstens angenähert in einer Tangentialebene zur Oberfläche der Welle angeordnet s>nd, wobei die Kugelrücklaufkanäle in an sich bekannter Weise in der Nabe außerhalb ihrer Bohrung verlaufen, und daß die Führungsbahnen an der Umlenkstelle innenseitig von gesonderten Führungsgliedern in Gestalt von der Hälfte eines Drehkörpers begrenzt sind, die mit verjüngten halbzylindrischen Ansätzen in entsprechende zur Peripherie der Nabe hin offene Ausnehmungen der Stirndeckel eingesetzt und darin gehalten sind.The object of the invention is to develop a coupling of the type mentioned in such a way that it is absolutely backlash-free in the circumferential direction with a simple structure and easy manufacturability, without the to impair the desired axial mobility through the use of the balls. According to the invention this object is achieved in that pairs of guideways located in the same axial groove and Kugelrücklau'kanäle leading to these at least approximately in a tangential plane to the surface the shaft arranged s> nd, the ball return channels in a known manner in the Hub run outside their bore, and that the guideways at the deflection point on the inside are limited by separate guide members in the form of half of a rotating body, which are tapered with semi-cylindrical approaches in corresponding recesses open to the periphery of the hub the front cover are inserted and held therein.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher ei läutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen außermittigen Längsschnitt durch die Nabe einer Kupplung gemäß der Erfindung nach Linie l-I in Fig. 2,Fig. 1 is an eccentric longitudinal section through the hub of a coupling according to the invention along the line l-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung nach Linie 11-11 in F i g. 1,Figure 2 g. A cross-section through the assembly along line 11-11 in F i. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III—T11 in Fig. 1,
Fig. 4 eine Ansicht der Innenseite eines Stimdekkels nach Linie IV-IV in Fig 2, wobei zwei der insgesamt acht Führungsglieder entfernt sind und3 shows a cross section along line III- T11 in FIG. 1,
4 shows a view of the inside of a front cover along line IV-IV in FIG. 2, two of the total of eight guide members being removed and

F i g. 5 in perspektivischer Ansicht in vergrößerter Darstellung eines der vorerwähnten Fiihru.nj;sglieder. F i g. 5 in an enlarged perspective view Representation of one of the aforementioned leaders.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind von der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche einer Welle 10 vier im Winkelabstand von 90° zueinander versetzte Axialrippen 11 durch beiderseits davon verlaufende Axialnuten 12 abgetrennt. Die Welle 10 wird von einer beträchtlich kurzer gehaltenen Nabe 13 umschlossen, deren äußere Mantelfläche zum Einbau in ein Maschinenelement beliebig gestaltet sein kann. Beim Ausfüh- In the embodiment shown in the drawing, four axial ribs 11 offset from one another at an angular distance of 90 ° are separated from the essentially cylindrical surface of a shaft 10 by axial grooves 12 extending therefrom on both sides. The shaft 10 is enclosed by a considerably shorter hub 13, the outer jacket surface of which can be designed as desired for installation in a machine element. When executing

rungsbeispiel ist sie zylindrisch ausgebildet und enthält zwei Axialnuten 14 zur Erleichterung der notwendigen Drehmomentverbindung mit dem vorerwähnten Maschinenelement Die Nabe 13 hat ferner eine zylindrische Bohrung, in welche im Winkelabstand von 90° vier Axialnuten 15 eingearbeitet sind. Die Axialnuten 15 sind etwas breiter als die Axialrippen 11 der Welle 10, und die Nabe 13 umschließt die Welle 10 ohne Jegliche mechanische Berührung mit etwas größerem Bohrungsdurchmesser. Zur Drehmomentübertragung zwischen der WelleFor example, it is cylindrical and contains two axial grooves 14 to facilitate the necessary Torque connection with the aforementioned machine element The hub 13 also has a cylindrical bore in which four axial grooves 15 are machined at an angular distance of 90 °. The axial grooves 15 are slightly wider than the axial ribs 11 of the shaft 10, and the hub 13 encloses the Shaft 10 without any mechanical contact with a slightly larger bore diameter. For torque transmission between the shaft

10 und der Nabe 13 dienen Sätze von Wälzlagerkugeln 16, die in zwischen den Flanken der Axialrippen10 and the hub 13 serve sets of rolling bearing balls 16, which are in between the flanks of the axial ribs

11 und der Axialnuten 15 paarweise gebildeten Füh-11 and the axial grooves 15 in pairs formed guide

h ihl id Z di Zkh ihl id Z di Zk

rend dei relativen Axialbewegung der vorgenannten Teile je ein Kugelumlauf vom, in Verschiebungsnchtung betrachtet, hinteren zum vorderen Laufbahnende vorgesehen ist Dieser Kugelumlauf geht vonstatten, ohne daß die Kugeln während dieses Abschnitts ihrer Bewegung irgendeiner Belastung unterworfen werden. rend the relative axial movement of the aforementioned parts each one ball circulation from, in displacement direction considered, the rear is provided to the front end of the track This recirculating ball takes place, without the balls being subjected to any stress during this portion of their movement.

krümmer 22, welche mit Hilfe von in den mungen des Deckels eingesetzten Führungsghedern 21 gebildet sind. Jeder Umlenkkrümmer 22 schließ einerseits an eine von zwei Flanken i/,elbow 22, which with the help of inserted in the openings of the cover guide belts 21 are formed. Each deflection bend 22 closes on the one hand to one of two flanks i /,

11 und der Axialnuten 15 paarweise gebildeten Füh- einerseits an eine von zw }11 and the axial grooves 15, formed in pairs, on the one hand to one of two

rungsbahnen eingeschlossen sind. Zu diesem Zwecke 15 Führungsbahn und andererseits an einen 111 derrungsbahnen are included. For this purpose 15 guideway and on the other hand to a 111 of the

i jd Ailri 11 13 i Gtlt iner Bohrung enthaltenen K«8Ji jd Ailri 11 13 i Gtltltlt in the borehole contained K «8J

haben beide Flanken 17 einer jedet. Axialrippe 11 viertelkreisbogenförmiges Profil. In entsprechender Weise besitzen auch die Flanken 18 einer jeden Axialnut 15 in der Nabe 13 im Profil viertelkreisbogenförmige Gestalt. Die viertelkieisbogenförmigen Flankenprofüe bilden Abschnitte eines gemeinsamen Kreises, so daß sich die Flanken paarweise zu Führungsbahnen ergänzen, in denen die Kugeln 16 abzurollin vermögenhave both flanks 17 each. Axial rib 11 quarter-circle arc-shaped profile. In corresponding The flanks 18 of each axial groove 15 in the hub 13 also have the shape of a quarter-circle arc in profile Shape. The quarter-arc shaped flank profiles form sections of a common Circle, so that the flanks complement each other in pairs to form guideways in which the balls 16 roll off assets

Durch Ausbildung der Kugeln 16 mit einem gerin- a₅ gen Übermaß gegenüber dem Profildurchmesser de. Laufbahnen läßt sich die gewünschte Spielfreiheit zwischen der Welle 10 und der Nabe 13 sicherstellen. Diese Spielfreiheit kann auch dadurch erhalten we:- den, daß die Nabe in zwei oder mehr Sektoren unterteilt wird, die im Verhältnis zueinander eingestellt werden können. Auch ist es möglich, die Nabe 13 mit Axialschützen zu vei-ehen und die hierdurch erhaltenen Sektoren durch Schrauben od. dgl. unter Verminderung der Schlitzweite zu verspannen.By forming the balls 16 available for a small a ₅ gen oversized in relation to the profile diameter de. Raceways can ensure the desired freedom from play between the shaft 10 and the hub 13. This freedom from play can also be obtained by dividing the hub into two or more sectors which can be adjusted in relation to one another. It is also possible to combine the hub 13 with axial guards and to brace the sectors obtained in this way by means of screws or the like while reducing the slot width.

Die Drehmomentübertragung zwischen der Welle 10 und dei Nabe 13 erfolgt beim Ausführungsbeispiel mit acht Sätzen von Wälzlagerkugeln 16, für die wäh-The torque transmission between the shaft 10 and the hub 13 takes place in the exemplary embodiment with eight sets of rolling bearing balls 16, for the selected

ngsbahn unngsbahn un

13 in Gestalt einer Bohrung enthaltenen laufkanzl 23 an. Jedem von den Hangen selben Axialrippe 11 bzw. A,--Mnut la Laufbahnpaar sind somit zwei :13 in the form of a bore contained Laufkanzl 23. Everyone from the slopes same axial rib 11 or A, - Mnut la Career pairs are therefore two:

23 zugeordnet, die zusammen mit den p23, which together with the p

nen in einer gemeinsamen Ebene -4 liegen, tut. wenigstens angenähert tangential an die oocni der Welle 10 bzw. die Nabenbohrung anschlichtnen lie in a common plane -4 does. at least approximately tangential to the oocni finish the shaft 10 or the hub bore

F i g. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht em e.nzünes Führungäglied 21 Dieses besteht aus enu.m Kopfteil 25 mit einer halbzylindnschen f™^ 26, deren Querschnitt der Form ^d^^alz'^^e. ™^S"' 16 angepaßt ist. Weiterhin ist das Fuhrungsgl ed mit einem haluzylindrischen Ansaiz 27 versehen uer ua* Einsetzen und Befestigen im Deckel erie.cn en.F i g. 5 shows a perspective view of a thin guide member 21, which consists of a head part 25 with a semi-cylindrical f ™ ^ 26, the cross section of which has the shape ^d ^ ^alz '^ ^e . ™ ^S "'16. Furthermore, the guide element is provided with a halo-cylindrical lip 27 which, among other things, can be inserted and fastened in the cover.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausfuhrungsbuspiel hat vier Axialrippen und entsprechend viele Axialnuten. Um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erhalten, müssen mindestens drei Rippen bzw. Nuten vorgesehen sein. Jedoch ist, je nach der OmBe!du Anordnung und aem zu übertragenden D.thmomim die Anzahl der Rippen und Nuten und somit Jcr Kugellaufbahnen nach oben nicht begrenzt.The execution bus game shown in the drawing has four axial ribs and a corresponding number of axial grooves. To get a satisfactory result must have at least three ribs or grooves be provided. However, depending on the OmBe! Du Arrangement and aem to be transmitted D.thmomim the number of ribs and grooves and thus Jcr ball raceways no upper limit.

3030th

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Longitudinally displaceable coupling with a ball guide between a shaft and a hub loosely surrounding it with at least three axial grooves in the hub bore which, with axial ribs on the shaft arranged in the middle of the groove, form twice the number of circular arc-shaped guideways for the balls at their ends in separate end covers Connecting the hub arranged Umtenkbahnen, characterized in that pairs of guide tracks (17,18) located in the same axial groove and ball return channels (23) leading to these are arranged at least approximately in a tangential plane to the surface of the shaft (l (>) , the ball return channels in on extend in a known manner in the hub (13) outside their bore, and that the guide tracks at the deflection point (22) are delimited on the inside by separate guide members (21) in the form of half a rotating body, the! .lit tapered semi-cylindrical extensions (13 ) open recesses of the End covers (19, 20) are inserted and held therein.