DE2532674B2

DE2532674B2 - Längenverstellbare Gelenkwelle

Info

Publication number: DE2532674B2
Application number: DE752532674A
Authority: DE
Inventors: Hubert 5204 Lohmar Geisthoff
Original assignee: Jean Walterscheid GmbH
Current assignee: Jean Walterscheid GmbH
Priority date: 1975-07-22
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1979-03-01
Also published as: ES447605A1; DE2532674C3; GB1543433A; JPS5214161A; PL109379B1; US4075872A; DE2532674A1; JPS5431127B2; CS184798B2; BR7603584A; IT1069632B; FR2319048A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine länrenverstellbare Gelenkwelle, insbesondere für Landmaschinen mit einem inneren prismatischen und einem äußeren rohrförmigen Wellenteil, der innere Längsrillen aufweist, in denen Kugeln geführt werden, welche das Drehmoment zwischen beiden Wellenteilen übertragen und dabei abwälzbar angeordnet sind, wobei an mindestens zwei sich gegenüberliegenden Umfangsflächen des inneren «0 Wellenteils jeweils eine in axialer Richtung zum inneren und äußeren Wellenteil verlaufende Kugelreihe angeordnet ist, sowie einem Führungskäfig für die Kugel, der über Federn gegen das äußere rohrförmige Wellenteil abgestützt ist «5

Bei einer derartigen Welle (gem. DE-AS 21 16 638) ist bekannt, daß zwischen dem inneren und äußeren Wellenteil ein rohrförmigen Kugelhalter mit geraden, paarweise angeordneten Längsschlitzen und an seinen Enden angebrachten muschelförmigen Umlenkbögen so angeordnet ist, wobei dessen Kugeln zur Übertragung des Drehmomentes dienen und das Umlaufsystem in dem Kugelhalter eine unbegrenzte Längenänderung zwischen zwei Teleskopwellen ermöglicht

Bei landwirtschaftlichen Teleskopwellen treten erfahrungsgemäß größere Längenveränderungen beim An-¹^ eben von Geräten im Dreipunktanbau oder tei Kurvenfahrten zu Änderungen der Arbeitsrichtung unter geringer Drehmomentbelastung auf. Lediglich bei Drehmomentspitzen wird kurzhubig stärkere Reibung auf die gleitenden Teile ausgeübt. Die Kugelführung gem. DE-AS ist diesem Betriebsverhalten gegenüber zu aufwendig in der Herstellung und im Preis.

Insbesondere hat die beschriebene Ausführung den Nachteil, daß die durch den großen Ungleichförmig- es keitsgrad bei Antrieben von landwirtschaftlichen Maschinen auftretenden Spitzenwirkungen der Axialkraft nicht gedämpft werden.

Eine weitere Kugelführung für nur axial bewegliche Teile ist bekannt durch die DE-PS 10 73 808. Hierbei werden die Kugeln in einem festliegenden Kugelkäfig geführt und unmittelbar auf die Kugeln wirkende Spiralfedern sorgen dafür, daß die Kugeln bei Axialbewegungen zwischen innerer und äußerer WeRe abrollen und gleichzeitig einen Drall erhalten, um den Verschleiß der Kugeloberflächen auf die Gesamtfläche der Kugeln zu verteilen.

Diese Ausgestaltung i&i in soweit nachteilig, als die Federn eine zusätzliche Baulänge erfordern, weil die Blocklänge der Federn nicht als Teleskoplänge genutzt werden kann. Der Gegenstand nach der DE-PS ist außerdem speziell als Lagerung für Längsbewegungen von Wellen vorgesehen, um die Reibung bei kurzhubigtii Gleitbewegungen in Reibung durch rollende Bewegung umzuwandeln.

Die Verwendung dieser Lagerung zur gleichzeitigen Drehmomentübertragung bei Teleskopwellen ist jedoch nicht Gegenstand der DE-PS 10 73 808.

Die FR-PS 12 28 149 beschreibt ein Schiebeteil einer Gelenkwelle, wie sie z. B. für Kraftfahrzeuge verwendet wird, das zum Ausgleich kurzhubiger Längenänderungen wie z. B. beim Durchfedern der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird. Der Kugelführungskäfig bei der beschriebenen Ausführung ist ar. einem Ende verlängert aus dem Bereich der Kugellaufbahnen herausgezogen und im Ende der Verlängerung mit einem Ansatz versehen, wobei der Ansatz seinerseits nach beiden Seiten hin über Druckfedern gegen das Außenteil abgestützt ist

Nachteilig bei der beschriebenen Ausführung ist daß durch die außerhalb der Kugelführungen angeordneten Federn die Baulänge des Schiebeteils unnötig verlängert wird.

Darüber hinaus liegen die Federn ungeschützt zwischen dem Ansatz und Endanschlägen, so daß falls das beschriebene Schiebeteil einer größeren Längenänderung unterworfen würde, es bei gleichzeitigem Vorhandensein eines Spitzendrehmuaientes dazu führen könnte, daß die Federn über die Blocklänge hinaus zusammengedrückt werden, und für ihre weitere Funktion dadurch unbrauchbar gemacht würden.

Die US-PS 28 33598 schlägt eine kugelgelagerte Supportführung vor, bei der die einzelnen Kugelreihen durch gegen das Außengehäuse abgestützte Federn auch bei senkrechter Einbaulage in ihrer Arbeitsposition gehalten werden. Die Kugelführung ist dabei so ausgelegt daß sie auf der gesamten Länge des möglichen Verschiebeweges als Wälzführung wirksam ist Die Kugeireihen bzw. in einer verbesserten Ausführung, ein die Kugelreihen umgreifender Käfig, sol! durch die Federn derart gehalten werden, daß er in der Lage ist den halben Verschiebeweg der Außenhülse zur innenliegenden Führung zu durchlaufen. Eine Wechselweisewirkung als Wälzführung und als Gleitführung ist hierbei nicht vorgesehen, und soll aufgrund der konstruktiven Ausbildung vermieden werden.

Die in der US-PS beschrieben? Supportführung hat insbesondere den Nachteil, daß die gesamte Länge der Federn sich zu der Länge der Kugelreihen bzw. des Führungskäfigs hinzu addiert so daß die Gesamtlänge der Kugelführung sich länger als der mögliche Verschiebeweg darstellt. Damit scheidet diese Ausführung schon aus Platzgründen für den Einsatz in Antrieben an landwirtschaftlichen Maschinen aus.

Nach der FR-PS 14 17 896 ist es bekannt, eine Kugelführung mit einem Kugelführungskäfig zu verse-

hen, dessen längsverlaufende Ausnehmungen, in denen die Kugeln gehalten sind, länger ausgebildet sind, als der Durchmesser der Kugeln. Es handelt sich hierbei jedoch um eine normale Kugelführung, wie sie speziell in Säulenführungsgestellen Verwendung findet, und bei s der keine Übertragung eines Drehmomentes vorgesehen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teleskopwelle mit geringerem fertigungstechnischen Aufwand zu schaffen, welche größere Längenänderungen der Teleskopwelle ermöglicht, wobei insbesondere kurzhubige Längenänderungen bei Drehmomentspitzen störungsfrei ablaufen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Führungskäfig zwischen Anschlägen des äußeren rohrförmigen Teiles gemäß der Größe des im Arbeitsbereich unter Last auftretenden Hubes des inneren Wellenteiles axial beweglich ist, wobei im Führungskäfig zwischen den Kugelreihen rechteckige Ausnehmungen vorgesehen sind, in denen die Rückstellfedern mit einem Teil ihrer Länge angeordnet sind und daß wie an sich bekannt, die die Kugeln haltenden Kugelführungen an ihrem inneren Durchmesser eine Breite aufweisen, die geringer ist als der Durchmesser der Kugeln.

Hierbei ist es vorteilhaft gegenüber bekannten Teleskopwellen, daß die bei Drehmomentspitzen auftretende verstärkte Reibung zwischen äußerem Wellenteil, Kugeln und innerem Wellenteil, welche erfahrungsgemäß zusammen mit kurzhubigen Längenänderungen der Teleskopwelie auftritt, dadurch ohne schädigende Auswirkungen für die Teleskopwelle aufgefangen wird, daß der Führungskäfig axial verschiebbar zwischen äußerem Wellenteil und innerem Wellenteil angeordnet ist

Bei Drehmomentspitzen steigt die Reibung so stark an, daß die Gleitbewegung zwischen innerem Wellenteil und den Kugeln sehr stark gebremst wird. In diesem Moment überwindet die Schiebekraft bei Längenänderungen die Kraft einer Rückstellfeder am Käfigende und die Kugeln rc Ilen, das Drehmoment übertragend, über einen erfahrungsgemäß kurzhubigen Weg auf äußerem Wellenteil und innerem Wellenteil ab, wobei die Reibung stark herabgesetzt wird.

Verklemmung, Stauchung und zu Bruchgehen der Teleskopwelle werden dadurch vermieden.

Nach Abfallen der Drehmomer^spitze wird der Führungskäfig unter dem Druck der Rückstellfedern wieder in Nullage in die Mitte eines freien Bewegungsraumes gedrückt so

Im Normalbetrieb laufo die langhubigen Längenänderungeii unter schwächerem Drehmoment zwischen den Kugeloberflächen und den Außenflächen des inneren Wellenteils, wie bei einem Gleitlager ab.

Weiter ist es vorteilhaft, daß der Führungskäfig auch im Normalbetrieb infolge der meist oxzillierend verlaufenden Drehübertragungen durch den gleichmäßigen Druck der beiden Rückstellfedern an den Enden des Führungskäfigs dauernd in die einer mittleren Lage entsprechende Nullstellung gebracht wird. Die Feder-Vorspannung entspricht hierbei der Haltekraft in Neutralstellung.

Dadurch, daß die Rückstellfedern mit einem Teil ihrer Länge in rechteckigen Ausnehmungen des Führungskäfigs gehalten sind, sind sie gegen eine Überlastung über die Blockgrenze hinaus geschützt, wobei die gesamte Kugelführung noch den Vorteil der geringen Baulänge aufweist

Des weiteren ist es bei der erfindungsgemäßen Teleskopwelle von Vorteil, daß sie gegenüber bekannten Ausführungen aus weniger Einzelteilen besteht und daß die Vorbohrung des äußeren Teleskoprohres zur Verringerung des Zerspannungsvolumens beim Räumen der Kugelbahnen relativ groß ausgeführt werden kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Teleskopwelle nach der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
Es zeigt:

F i g. 1 eine Teleskopwelle mit Kardangelenk, teilweise im Schnitt und einen Führungskäfig,

Fig.2 einen Querschnitt durch die Teleskopwelle, sowie ein Gegenlager.

Die Teleskopwelle mit Kardangelenken an beiden Enden besteht im wesentlichen aus einem inneren Wellenteil 5, welcher mit einer Gelenkgabel 12 fest verbunden ist Eine aus einem viereckigen Profilrohr gebildeter Führungskäfig 1 umschließt das innere Wellenteir 5 zur Führung der Kugeln 8 in je zwei Kugelführungen 9 in den Außwiflächen 13 des Führungskäfigs 1.

Zwischen den Kugelführungen 9 sind rechteckige Ausschnitte 14 in dem Führungskäfig 1 vorgesehen, welche den Rückstellfedern 2 als Widerlager 4 dienen. Die Kugeln 8, deren Zahl und Größe durch das zu übertragende Drehmoment bestimmt wird, stellen die Verbindung zwischen dem inneren Wellenteil 5 und dem äußeren Wellenteil 6 her. Die Kugelführung 9 ist so bemessen, daß keine Kugeln 8 hindurchfallen können, wenn die Vierkantwelle 6 aus dem äußeren Wellenteil 5 herausgezogen wird. Die Kugelreihen 8' rollen oder gleiten auf den gehärteten Außenflächen des inneren Weilenteils 5 einerseits und andererseits auf der Innenfläche des äußeren Wellenteils 6 in Kugelbahnen 7. Die Rückstellfedern 2 finden ihre Anlage in den Gegenlagern 3, wobei ein Gegenlager 3 mit einer Öffnung 15 für das innere Wellenteil 5 zwischen äußerem Wellenteil 6 und Zwischenrohr 11 festgelegt ist, während das zweite Gegenlager 3 durch einen Sprengring 10 in seiner Lage gehalten wird. Das äußere Wellenteil 6 ist über ein Zwischenrohr 11, dessen Länge nach größtmöglichem Schiebeweg bestimmt wird, mit einer Gelenkgabel 12 verbunden. Bei normaler Belastung der Teleskopwelle werden Länger.änderungen in der Weise möglich, daß die Vierkantwelle in das Zwischenrohr hineingeschoben oder herausgezogen wird.

Dabei wirken die Kugeln, welche das Drehmoment übertragen, als Gleitlager, da der Führungskäfig 1 durch die vorgespannten i.i den rechteckigen Ausnehmungen 14 gehaltenen Rückstellfedern 2 festgelegt, keine axiale Bewegung ausführen kann, um eine Rollbewegung der Kugeln 8 zu bewirken. Beim sprunghaften Auftreten einer Drehmomenispitze jedoch steigt die Reibung in diesem Gleitlager so stark an, daß die Schiebekraft den Widerstand einer Rückstellfeder 2 überwindet und die Kugeln 8 infolge der nun eintretenden axialen Verschiebung des Rihrungskäfigs 1 auf den Außenflächen des inneren Wellenteils 5 und den Kugelbahnen 7 des äußeren Wellenteiles 6 bei gleichzeitiger Übertragung des Drehmomentes abrollen. Erfahrungsgemäß und durch Versuche bestätigt, sind die Längenänderungen bei Drehmomentspitzen nur kurzhubig. Die Drehmomentspitze TiMIt schnell wieder ab. Es treten normale Betriebsverhältnisse ein, unter welchen die Kugeln 8 wieder als Gleitlager wirken.

Bezugszeichenliste

1 Führungskäfig

2 Rückstellfeder

3 Gegenlager

4 Federlager

5 inneres Wellenteil

6 äußeres Wellenteil

7 Kugelbahnen

8 Kugel

8' Kugelreihe

9 Kugelführung

10 Sprengring

11 Zwischenrohr

12 Gelenkgabel

13 Außenfläche

14 rechteckige Ausnehmung

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Längenverstellbare Gelenkwelle, insbesondere für Landmaschinen mit einem inneren prismatischen und einem äußeren rohrförmigen Wellenteil, der innere Längsrillen aufweist, in denen Kugeln geführt werden, welche das Drehmoment zwischen beiden Wellenteilen übertragen und dabei abwälzbar angeor&net sind, wobei an mindestens zwei sich gegenüberliegenden Umfangsflächen des inneren Wellenteils jeweils eine in axialer Richtung zum inneren und äußeren Wellenteil verlaufende Kugelreihe angeordnet ist, sowie einem Führungskäfig für die Kugeln, der über Federn gegen das äußere is rohrförmige Wellenteil abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskäfig (1) zwischen Anschlägen des äußeren rohrförmigen Teiles (6) gemäß der Größe des im Arbeitsbereich unter Last auftretenden Hubes des inneren Wellenteiles (5) axial beweglich ist, wobei im Führungskäfig (ij zwischen den Kugeireihen (8') rechteckige Ausnehmungen (14) vorgesehen sind, in denen die Rückstellfedern (2) mit einem Teil ihrer Länge angeordnet sind und daß wie an sich bekannt, die die 2s Kugeln (8) haltenden Kugelrührungen (9) an ihrem inneren Durchmesser eine Breite aufweisen, die geringer ist als der Durchmesser der Kugeln.