DE2022414B2 - Laengsverschiebliche kupplung mit kugelfuehrung zwischen einer welle und einer diese lose umschliessenden nabe - Google Patents

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)

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.