DE2022414B2 - Laengsverschiebliche kupplung mit kugelfuehrung zwischen einer welle und einer diese lose umschliessenden nabe - Google Patents
Laengsverschiebliche kupplung mit kugelfuehrung zwischen einer welle und einer diese lose umschliessenden nabeInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
- F16D3/06—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement
- F16D3/065—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement by means of rolling elements
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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 Axialrippen an der Welle die doppelte Anzahl im Querschnitt kreisbogenförmiger
Führungsbahnen für die Kugeln bilden, an deren Enden in gesonderten Stirndeckeln der
Nabe angeordnete Umlenkbahnen anschließen.
Von den in den beiden Fiihrungsbahnen innerhalb einer jeden Axialnut der Nabe beiderseits der zugehörigen
Axialrippc an der Welle vorhandenen Kugelrcihcn
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
wird, 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.
Bei Kugelführungen (britische Patentschrift 955 913 und USA.-Patentschrift 3 333 483), mit denen
sich gar keine oder allenfalls nur geringe Drehmomente übertragen lassen, ist es bereits bekannt, die
Kugeln 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
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
so Problem bildet bei der vorbekannten Anordnung der
Umlenkkanäle deren Begrenzung am Innenumfang, wozu die Nabe mit axialen und im Schnitt halbrunden
Ansätzen /ersehen werden muß, was die Herstellung einer solchen Kugelrückführung weiter kompliziert
und verteuert.
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 der Kugeln angestrebte axiale Beweglichkeit zu beeinträchtigen. Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß paarweise jeweils in derselben Axialnut gelegene Führungsbahnen
und zu diesen führende Kugelrücklaufkanäle wenigstens angenähert in einer Tangentialebene zur Oberfläche
der Welle angeordnet sind, 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 Stirndeckt'1 eingesetzt und darin gehalten sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen außermittigen Längsschnitt durch die Nabe einer Kupplung gemäß der Erfindung nach Linie
I-I in Fig. 2,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße
Anordnung nach Linie II-II in F i g. I.
F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie IU-III in Fig.1,
Fig. 4 eine Ansicht der Innenseite eines Stirndekkels
nach Linie IV-IV in F i g. 2, wobei zwei der insgesamt acht Führungsglieder entfernt sind und
F i g. 5 in perspektivischer Ansicht in vergrößerter Darstellung eines der vorerwähnten Führungsglieder.
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 kürzer gehaltenen Nabe 13 umschlossen, deren
äußere Mantelfläche zum Einbau in ein Maschinenelement ödiebig gestaltet sein kann. Beim Ausfüh-
rungsbeispie] 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 Welle
10 und der Nabe 13 dienen Sätze von Wälzlagerkugeln 16, die in zwischen den Flanken der Axialrippen
11 und der Axialnuten 15 paarweise gebildeten Führungsbahnen eingeschlossen sind. Zu diesem Zwecke
haben beide Flanken 17 einer jeden Axialrippe 11 viertelkreisbogenförmiges Profil. In entsprechender
Weise besitzen auch die Flanken 18 einer jeden Axialnut 15 in der Nabe 13 im P 3fil viertelkreisbogenförmige
Gestalt. Die viertelkreisbogenförmigen Flankenprofile bilden Abschnitte eines gemeinsamen
Kreises, so daß sich die Flanken paarweise zu Fiihrungsbahnen ergänzen, in denen die Kugeln 16 abzurollen
vermögen.
Durch Ausbildung der Kugeln 16 mit einem geringen Übermaß gegenüber dem Profildurchmesser der
Laufbahnen läßt sich die gewünschte Spielfreiheit Zwischen der Welle 10 und der Nabe 13 sicherstellen.
Diese Spielfreiheit kann auch dadurch erhalten werden, 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
Axialschlitzen zu versehen und die hierdurch erhaltenen Sektoren durch Schrauben od. dgl. unter Verminderung
der Schlitzweite zu verspannen.
D;e Drehmomentübertragung zwischen der Welle
10 und der Nabe 13 erfolgt beim Ausführungsbeispiel mit acht Sätzen von Wälzlagerkugeln 16, für die während
der relativen Axinlbewegung der vorgenannten Teile je ein Kugelumlauf vom, in Veischiebungsrichtung
betrachtet, hinteren zum vorderen Laufbahnende vorgesehen ist. Dieser Kugelumlauf geht vonstatten,
ohne daß die Kugeln während dieses Abschnitts ihrer Bewegung irgendeiner Belastung unterworfen werden.
Fig. 1 zeigt, daß zu diesem Zwecke die Nabe 13
an jedem Ende mit einem Stirndeckel 19 bzw. 20 versehen
ist. Die Stirndeckel 19, 20 enthalten Umlenkkrümmer 22, welche mit Hilfe von in den Ausnehmungen
des Deckels eingesetzten Führungsgliedern 21 gebildet sind. Jeder Umlenkkrümmer 22 schließt
einerseits an eine von zwei Flanken 17, 18 gebildete Führungsbahn und andererseits an einen in der Nabe
13 in Gestalt einer Bohrung enthaltenen Kugelrücklaufkanal
23 an. Jedem -on den Flanken 17, 18 derselben Axialrippe 11 bi-.v. Axialnut 15 gebildeten
Laufbahnpaar sind somit zwei Kugelrücklaufkanäle 23 zugeordnet, die zusammen mit den Führungsbahnen
in einer gemeinsamen Ebene 24 liegen, die sich wenigstens angenähert tangential an die Oberfläche
der Welle 10 bzw. die Nabenbohrung anschließt.
Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht ein einzelnes
Führungsglied 21. Dieses besteht aus einem Kopfteil 25 mit einer halbzylindrischen Einsenkung
26, deren Querschnitt der Form der Wälzlagerkugeln 16 angepaßt ist. Weiterhin ist das Führungsglied mit
einem halbzylindrischen Ansatz 27 versehen, der das Einsetzen und Befestigen im Deckel erleichtert.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel 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 Größe der Anordnung und dem zu übertragenden Drehmoment
die Anzahl der Rippen und Nuten und somit der Kugellaufbahnen nach oben nicht begrenzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch: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 Axialrippen an der Welle die doppelte Anzahl im Querschnitt kreisbogenförmiger Fiihrungsbahnen für üie Kugeln bilden, an deren Enden in gesonderten Stirndeckeln der Nabe angeordnete Umlenkbahnen anschließen, dadurchgekennzeichnet, daß paarweise jeweils in derselben Axialnut gelegene Führungsbannen (17,18) und zu diesen führende Kugelrücklaufkanäle (23) wenigstens angenähert in einer Tangentialebene zur Oberfläche der Welle (10) angeordnet sind, wobei die Kugelrücklaufkanäle in an sich bekannter Weise in der Nabe (13) außerhalb ihrer Bohrung verlaufen, und daß die Fiihrungsbahnen an der Umlenkstelle (22) innenseitig von gesonderten Führungsgliedern (21) in Gestalt von der Hälfte eines Drehkörpers begrenzt sind, die mit verjüngten halbzylindrischen Ansätzen (13) hin offene Ausnehmungen der Stirndeckel (19. 20) eingesetzt und darin schalten ■ ind.
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