DE1284180B - Homokinetische, laengsverschiebliche Wellenkupplung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine homokinetische, längsverschiebliche Wellenkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem inneren und einem äußeren Kupplungsteil, zwischen denen ein Drehmoment über Kugeln übertragen wird, die in Paaren von sich kreuzenden Nuten in den Kupplungsteilen laufen und durch einen Käfig in einer homokinetischen Ebene gehalten werden, wobei die Nuten so angeordnet sind, daß ein drehmomentabhängiger Axialschub zur relativen axialen Bewegung zwischen beiden Kupplungsteilen auftritt.
• Bei einer bekannten Bauart sind zwei Sätze von sich kreuzenden Nuten vorgesehen, die je einen drehmomentabhängigen Axialschub in verschiedener axialer Richtung ausüben. Durch Asymmetrie in der Zahl oder den Neigungswinkeln der Paare der sich kreuzenden Nuten in den einzelnen Sätzen wird ein resultierender Axialschub in einer Richtung erzeugt, der jedoch verhältnismäßig klein ist, weil die Sätze der sich kreuzenden Nuten zu einem großen Teil einander entgegenwirken. Ferner ist, um eine ausreichende Festigkeit der Kupplung zu erzielen und wegen der Neigungen der Nutenpaare in den Kupplungsteilen eine verhältnismäßig große Abmessung der Kupplungsteile erforderlich, um alle sich kreuzenden Nuten unterzubringen.
• Bei einer anderen bekannten Bauart verläuft die eine Nut des Nutenpaares parallel zur Wellenachse, während die andere geneigt ausgebildet ist. Dieser Bauart ist der Nachteil eigen, daß bei Auftreten eines Drehmoments eine schraubenähnliche Wirkung auftritt, so daß bei der axialen Verschiebung der Kupplungsteile gleichzeitig eine relative Drehbewegung zueinander eintritt. Ferner tritt keine freie Rollbewegung der Kugeln bei der Relativbewegung der Kupplungsteile ein, da der Käfig mit einem der Kupplungsteile verbunden ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Bauart einer Wellenkupplung so weiter auszugestalten, daß sie unter Aufrechterhaltung einer reinen Rollbewegung der Kugeln einen gegenüber den bekannten Bauarten wesentlich geringeren Raumbedarf erfordert. Ferner soll der resultierende Axialschub vergrößert werden, um damit eine größere axiale Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen zu ermöglichen.
• Die Erfindung besteht darin, daß in Umfangsrichtung zwischen den Paaren sich kreuzender Nuten Paare von zueinander parallelen, in Achsrichtung liegenden Nuten zur Aufnahme von Kugeln vorgesehen sind. Da die zwischengeschalteten Paare zueinander paralleler Nuten keinen axialen Schub bei Übertragung eines Drehmoments erzeugen, können die Neigungswinkel der sich kreuzenden Nuten zu den Achsen ihrer zugeordneten Kupplungsteile sehr klein gewählt werden, um eine axiale Verstellung bei einem gegebenen Drehmoment zu erzielen. Die Verwendung der zueinander parallelen Nuten gestattet auch, die Nuten dichter beieinander anzuordnen, so daß die Kupplungsteile kleiner als bisher ausgebildet werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der spitze Winkel der sich kreuzenden Nuten wesentlich kleiner ist als bei bekannten Bauarten mit verschieden stark geneigten Nutenpaaren, so daß die Kupplungsglieder länger gemacht werden können, i also eine größere relative axiale Bewegung zwischen den Kupplungsteilen erreicht wird, ohne die Kupplung zu schwächen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Wellenkupplung nach der Erfindung dargestellt. Es ist F i g. 1 ein Längsschnitt, F i g. 2 ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 in Richtung der Pfeile gesehen, F i g. 3 eine teilweise Abwicklung im Schnitt nach dem Bogen 3-3 in F i g. 2 in Richtung der Pfeile gesehen.
• Die Wellenkupplung 10 hat einen äußeren Kupplungsteil 12 und einen inneren Kupplungsteil 14, zwischen denen zur Verbindung Kugeln 16 vorgesehen sind. Die Kugeln sind in einem Käfig 18 gehalten. Wie F i g. 2 zeigt, enthält der äußere Kupplungsteil 12 einen ersten Satz von drei Nuten 20, 22 und 24, zwischen dem ein zweiter Satz von drei Nuten 26,28 und 30 vorgesehen ist. Wie F i g. 3 zeigt, sind die Nuten 20, 22 und 24 des ersten Satzes in einem Winkel zur Achse des inneren Kupplungsteils 14 geneigt und haben die Form von linksgängigen Spiralen, die einen konstanten radialen Abstand von der Achse des äußeren Kupplungsteils 12 haben. Diese Nuten können aber auch geradlinig ausgebildet sein. Die Nuten 26, 28 und 30 des zweiten Satzes verlaufen parallel zur Achse des äußeren Kupplungsteils 12.
• Wie F i g. 2 zeigt, enthält der innere Kupplungsteil 14 einen dritten Satz von drei Nuten 32, 34 und 36, zwischen denen abwechselnd drei Nuten 38, 40 und 42 eines vierten Satzes angeordnet sind. Die Nuten 32, 34 und 36 des dritten Satzes sind geneigt zur Achse des inneren Kupplungsteils 14, und zwar schraubenförmig rechtsgängig ausgebildet. Auch diese Nuten könnten jedoch geradlinig ausgebildet sein. Wie F i g. 3 zeigt, kreuzen sich die Nuten 32, 34 und 36 des dritten Satzes mit den entsprechenden Nuten 20,22 und 24 des ersten Satzes, wobei die Nuten im gleichen Winkel zu den Achsen der Kupplungsteile 12 und 14, jedoch in entgegengesetzter Richtung, geneigt sind. Die Nuten 38, 40 und 42 des vierten Satzes liegen parallel zu den Achsen des inneren Kupplungsteils und damit parallel zu den entsprechenden Nuten 26, 28 und 30 des äußeren Kupplungsteils 12. Die Wellenkupplung hat daher sich kreuzende Nutenpaare, zwischen denen Paare von zueinander parallelen Nuten liegen.
• Jedes Nutenpaar 20, 32 und 26, 38 enthält eine der Kugeln 16, durch die das Drehmoment zwischen den beiden Kupplungsteilen 14 und 12 übertragen wird. Wie F i g. 3 zeigt, enthält der Käfig 18 eine Anzahl in Umfangsrichtung ausgerichtet liegender Durchbrüche 44, wodurch die Kugeln 16 in einer homokinetischen drehmomentübertragenden Ebene gehalten sind. Die Durchbrüche 44 sind in Umfangsrichtung groß genug, um eine Querbewegung der in den sich kreuzenden Nuten laufenden Kugeln 16 zu gestatten, wenn eine Schwenkbewegung und eine axiale Bewegung zwischen den Kupplungsteilen 12 und 14 eintritt.
• Wie F i g. 1 zeigt, ist der Käfig 18 in axialer Richtung zwischen den einander gegenüberliegenden zylindrischen Flächen der Kupplungsteile 12 und 14 beweglich. Demzufolge ist eine axiale Bewegung des Kupplungsteils 12 in bezug zum Kupplungsteil 14 mit einem Wälzen der Kugeln 16 verbunden, wodurch der Käfig 18 in axialer Richtung bewegt wird, und zwar um den halben Weg der Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen. Bei einer Schwenkbewegung zwischen den Kupplungsteilen 12 und 14 halten die sich kreuzenden Nutenpaare die Kugeln 16 in der homokinetischen Ebene, nämlich der Ebene, die den Winkel zwischen den Kupplungsteilen 12 und 14 halbiert, wodurch ein konstantes Drehzahlverhältnis eingehalten ist.
• Bei Ausüben eines Drehmoments auf den Kupplungsteil 14 im Uhrzeigersinn in F i g. 2 wird auf diejenigen Kugeln 16 kein Axialschub übertragen, die in den parallel zueinander liegenden Nutenpaaren, beispielsweise 26, 38, laufen. Das Drehmoment veranlaßt jedoch in den sich kreuzenden Nuten 32, 34 und 36 das Entstehen einer Kraft Fi auf die Kugeln 16 (F i g. 3), wodurch eine Reaktionskraft F, auf die Kugeln von den äußeren Nuten, wie beispielsweise 22, ausgeübt wird. Diese Kräfte ergeben eine resultierende Kraft R. Wird der Kupplungsteil 14 in axialer Richtung festgehalten, so bedingt das eingeleitete Drehmoment eine Bewegung der Kugeln 16 und des äußeren Kupplungsteils 12 in Richtung der Resultierenden R und damit in bezug zum inneren Kupplungsteil 14. Eine relative Drehbewegung zwischen den Kupplungsteilen 12 und 14 ist durch die parallel zueinander liegenden Nutenpaare, wie 26, 38, verhindert. Das Ausüben eines Drehmoments im Uhrzeigersinn auf den Kupplungsteil 14 führt also zu einem Ineinanderschieben der Kupplungsteile unter Abwälzen der Kugeln 16.
• Der Winkel der sich kreuzenden Nuten ist unter Berücksichtigung des Drehmoments, bei dem die Reibungs- und Trägheitskräfte überwunden werden, um eine relative Axialbewegung zu erzielen, abgestimmt. Wie F i g. 3 zeigt, ist der Winkel, mit dem benachbarte Nuten wie 20 und 26 konvergieren, sehr klein.
• Wie F i g. 1 zeigt, ist der äußere Kupplungsteil 1.2 mit Schrauben 46 mit einem Kuppelstück 48 verbunden. Das Kuppelstück 48 enthält eine geneigte Fläche 50 neben jeder der Nuten im äußeren Kupplungsteil 12, um einen Anschlag zu bilden, der die Bewegung der Kugeln 16, des Käfigs 18 und des inneren Kupplungsteils 14 innerhalb des äußeren Kupplungsteils 12 begrenzt. Das Kuppelstück 48 hat ferner eine mit Kerbverzahnung versehene Nabe 52 zum Anschluß einer angetriebenen Welle, beispielsweise eines Hinterachsen-Eingangsachsstummels. Ein Haltering 54. ist mit seinem Rand 56 in eine Ringnut 58 des äußeren Kupplungsteils 12 eingebördelt und enthält einen geneigten mittleren Teil 60, der als Anschlag für die Bewegung des Kupplungsteils 14, der Kugeln 16 und des Käfigs 18 nach außen aus dem äußeren Kupplungsteil 12 dient. Die Flächen 50 und 60 stellen somit die Grenzlagen der axialen Relativbewegung zwischen den Kupplungsteilen 12 und 14 dar. Der Haltering 54 endet in einem Hals 62, mit dem mittels eines Spannbandes 66 ein üblicher Dichtungsstulp 64 verbunden ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Homokinetische, längsverschiebliche Wellenkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem inneren und einem äußeren Kupplungsteil, zwischen denen ein Drehmoment über Kugeln übertragen wird, die in Paaren von sich kreuzenden Nuten in den Kupplungsteilen laufen und durch einen Käfig in einer homokinetischen Ebene gehalten werden, wobei die Nuten so angeordnet sind, daß ein drehmomentabhängiger Axialschub zur relativen axialen Bewegung zwischen beiden Kupplungsteilen auftritt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß in Umfangsrichtung zwischen den Paaren sich kreuzender Nuten (20, 32; 22, 34; 24, 36) Paare (26, 38; 28, 40; 30, 42) von zueinander parallelen, in Achsrichtung liegenden Nuten zur Aufnahme von Kugeln (16) vorgesehen sind.