DE2714731A1

DE2714731A1 - Wellenkupplung mit konstanter winkelgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2714731A1
Application number: DE19772714731
Authority: DE
Inventors: Alan Jackson Yates
Original assignee: Rolls Royce Motors Ltd
Current assignee: Bentley Motors Ltd
Priority date: 1976-04-03
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1977-10-06
Also published as: JPS52134959A; GB1536885A; IT1083195B; FR2346598A1

Description

PatentariwaÜH Dipl.-Ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D -8CuO München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 1. April 1977

Unser Zeichen: I5 841 -

Bezeichnung:

Wellenkupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit

Anmelder:

Rolls-Royce Motors Limited Pym's Lane

Crewe, CWl 3PL, Cheshire England

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach Dipl.-Ing. G. Koch Dr. T. Haibach Dipl.-Ing. R. Feldkamp 8000 München

Erfinder:

Alan Jackson Yates 36 Lear Drive Wistaston, Crewe, Cheshire England

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenkupplung mit gleicher Winkelgeschwindigkeit.

Wellenkupplungen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, bei denen ein erstes drehbares Teil antriebsmäßig mit einem zweiten drehbaren Teil über Rollen verbunden ist, die im gleichen Abstand um die Drehachse des ersten Teiles befindlich sind und in Nuten des zweiten Teiles eingreifen, sind seit langem bekannt. Derartige Kupplungen werden in den Antriebswellen von Automobilen benutzt, um das Antriebsdrehmoment von dem Schlußantriebsdifferential nach den Straßenrädern zu übertragen. Die Bewegung eines Straßenrades gegenüber dem Schlußantriebsdifferential führt zu einer Bewegung der Kardanwelle, die einen Teil der axialen Kupplung relativ zur Radnabenantriebswelle bildet. Die Bewegung eines Straßenrades bezüglich des Endantriebsdifferentials kann dadurch kompensiert werden, daß man die Kardanwelle axial relativ zu ihren beiden Endkupplungen schwimmen läßt, aber dies führt zu axialen Vibrationen der Welle, die eine unzumutbare Hämmerwirkung zur Folge haben, was zu einer Lärmbelästigung und Abnutzungserscheinungen führt.

Versuche, diese Probleme durch Verhinderung der Axialbewegung an einem Ende der Kardanwelle zu lösen, führten dennoch zu einer Tendenz, bei welcher Vibrationen der Rückhaltemittel zu befürchten waren, und dies tritt besonders hervor, wenn eine angemessene Schmierung fehlt.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist eine mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufende Wellenkupplung in der Weise ausgebildet, daß ein erstes Antriebsorgan antriebs-

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mäßig mit einem zweiten Antriebsorgan durch Rollkörper gekuppelt ist, die im gleichen Abstand um die Drehachse des ersten Organs und in Nuten des zweiten Organs laufen, daß ein Schlitten axial beweglich auf dem ersten Organ vorgesehen ist und daß ein Anschlagkörper auf dem zweiten Organ befindlich ist, wobei der Schlitten eine teilkugelförmige Oberfläche besitzt, die in Berührung mit einer Oberfläche des Anschlagkörpers steht und wobei jene Anschlagoberfläche ebenfalls sphärisch ausgebildet ist, und zwar mit einem Radius, der etwas größer ist als der Radius der teilkugelförmigen Oberfläche des Schlittens, und wobei Mittel vorgesehen sind, welche diese Axialbewegung des ersten Teiles gegenüber dem zweiten Teil elastisch aufnehmen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Wellenkupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in der Weise ausgebildet, daß ein erstes Antriebsorgan über Rollkörper mit einem zweiten Antriebsorgan verbunden ist, wobei ein Schlitten axial gleitbar auf dem ersten Organ angeordnet und ein Anschlagkörper auf dem zweiten Organ befindlich ist, der eine Anschlagoberfläche in Berührung mit einer Oberfläche des Schlittens aufweist, wobei elastische Mittel zwischen dem Schlitten und dem ersten Organ wirken und den Schlitten gegen den Anschlagkörper und das erste Organ gegen einen Anschlag drücken.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine axiale Schnittansieht des äußeren Gelenks einer Antriebswelle für den Schlußantrieb eines

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Fahrzeugs mit Hinterradantrieb,

Fig. 2 eine Außenansicht des Innengelenks der Antriebswelle gemäß Pig. 1.

Die Antriebswelle weist äußere und innere Gelenke 1 bzw. auf, die in den Fig. 1 bzw. 2 dargestellt sind. Die Verbindung zwischen den Gelenken erfolgt durch eine Kardanwelle 3· Bei einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb sind zwei derartige Wellen vorgesehen, um den Antrieb vom Differential in die beiden Hinterräder des Wagens einzuleiten. Zur Verbindung mit dem Differential und den Hinterrädern sind die Enden 4, 5 der Antriebswelle mit einer Keilverzahnung versehen. Das Ende 4 wird von der Differentialausgangswelle gebildet und das Ende 5 von der Radnabenantriebswelle. Die Gelenke 1 und 2 ermöglichen einen Höhenausgleich zwischen der Radnabe und dem Differential, welche von der Radaufhängung des Fahrzeuges zugelassen wird, an die die Gelenkachse angepaßt ist.

Das innere Gelenk 2 ist axial gleitbar ausgebildet, um eine Anpassung an die geometrischen Änderungen zu ermöglichen, die von der Hinterradbewegung herrühren. Das äußere Gelenk ist axial unbeweglich, um die Kardanwelle 3 relativ zu der Radnabenantriebswelle 5 ständig festzulegen. Jedes Gelenk enthält das bekannte Prinzip eines Dreibeinaufbaues, wobei drei teilkugelförmige Rollkörper 6 an drei im gleichen Abstand zueinander angeordneten Armen eines Armkranzes 5 gelagert sind, der seinerseits in der Nähe des jeweiligen Endes der Kardanwelle 3 befestigt ist. Die Rollkörper sind in jeweils axial angeordneten Nuten teilzylindrischen Querschnitts angeordnet, die in einem

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umhüllenden Gehäuse H angebracht sind und eine Übertragung der Drehbewegung der Welle auf das Gehäuse ermöglichen und eine Schwenkbewegung zwischen den beiden Teilen zulassen. Um das Eindringen von Schmutz und Staub oder das Ausströmen von Schmierflüssigkeit zu verhindern, ist jedes Gelenk mit einer Gummidichtungsmanschette B ausgerüstet, die einen Balgabschnitt L umfaßt, um der Gelenkbewegung folgen zu können, und diese Manschette ist am Gehäuse H und an der Kardanwelle 3 durch C-Clips C befestigt.

Im folgenden wird insbesondere auf Fig. 1 der Zeichnung Bezug genommen. Das Gehäuse H ist innen bearbeitet, um Nuten für die Rollkörper R zu bilden, und es ist außerdem ein zylindrischer Raum 10 ausgebildet, in den ein Zylinder 11 mit einem Flansch 12 im Preßsitz eingefügt ist. Der Zylinder 11 ist einer Wärmebehandlung unterzogen, um am Flansch 12 eine verschleißfeste Oberfläche zu schaffen, und diese Oberfläche stößt gegen das Ende der Kardanwelle 3, das mit einer teilkugelförmigen Oberfläche 13 ausgerüstet ist. Auch das Gehäuse H ist innen bearbeitet, um eine Anpassung an einen Schubring zu gewährleisten, der einen komplex gekrümmten Sitz 15 aufweist und durch einen Haltering 16 an Ort und Stelle gehaltert wird. Ein weiteres wärmebehandeltes Teil in Gestalt eines Ringes 17 ist axial gleitbar auf einem vorspringenden Abschnitt der Kardanwelle 3 verschiebbar. Dieser Ring 17 hat einen L-förmigen Querschnitt und ist mit einer teilkugelförmigen Oberfläche auf der Rückseite des aufrechtstehenden L-Schenkels, entfernt vom Ende der Kardanwelle, versehen. Eine Schraubenfeder 18 wird zwischen dem Teil 14 und dem Armkreuz S wirksam, und diese Feder spannt das teilkugelförmige Ende der Kardanwelle gegen die flache Oberfläche des Flansches

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12 und den Ring 17 gegen den Ring 1^4- vor.

Wenn während des Betriebs eine Bewegung des Rades relativ zum Differential eintritt, wird die Antriebswelle verschwenkt. Infolgedessen schneidet die Achse der Kardanwelle 3 die Gehäuseachse H mit dem Ausdruck R(1-cos θ)/2, wobei R der Neigungsradius der Zentren der drei Nuten für die Rollen R ist und θ den Schwenkwinkel darstellt. Diese Bewegung verursacht eine gewisse Axialbewegung der Kardanwelle 3 relativ zum Gehäuse H, und dies wird durch die kombinierte Wirkung von Feder 18 und Bauteil I7 ermöglicht. Außerdem bewegen sich jedoch die Anschlagoberfläche 15 und die teilkugelförmige Oberfläche des Bauteils 17 relativ zueinander. Um die beste Anpaßmöglichkeit zu schaffen, sollte die Oberfläche I5 die Gestalt eines Tores haben. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine sehr gute praktische Annäherung dieser idealen Lösung erreicht werden kann, wenn eine kugelförmige Oberfläche für die Oberfläche 15 mit einem Radius erzeugt wird, der etwas größer ist als der Radius der sphärischen Oberfläche des Bauteils 17.

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Claims

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Patentansprüche

{ 1.JWellenkupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, — mit einem ersten Organ, welches antriebsmäßig mit einem zweiten Organ über Rollkörper verbunden ist, die im gleichen Abstand um die Drehachse des ersten Organs angeordnet sind, wobei Nuten in dem zweiten Bauteil ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitten (I7) gleitbar auf dem ersten Organ (3) gelagert ist und daß ein Anschlag (14) auf dem zweiten Organ (5) gelagert ist, daß der Schlitten (17) eine teilkugelförmige Oberfläche besitzt, die in Berührung mit einer Oberfläche des Anschlags (14) steht, und daß die Anschlagoberfläche ebenfalls kugelförmig ausgebildet ist, und zwar mit einem Radius, der etwas größer ist als der Radius der teilzylinderformigen Oberfläche des Schlittens, und daß Mittel (11, 18) vorgesehen sind, um die Axialbewegung des ersten Organs relativ zu dem zweiten Organ elastisch aufzunehmen.
2. Wellenkupplung mit einem ersten Organ, welches antriebsmäßig mit einem zweiten Organ über Rollkörper verbunden ist, die im gleichen Abstand um die Drehachse des ersten Organs angeordnet sind, wobei Nuten in dem zweiten Organ ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitten (I7) gleitbar auf dem ersten Organ (3) gelagert ist und daß ein Anschlag (14) auf dem zweiten Organ gelagert ist, dessen Anschlagoberfläche in Berührung mit einer Oberfläche des Schlittens (17) steht, und daß eine Feder (18) zwischen dem Schlitten (17) und dem ersten Organ (3) wirkt und den Schlitten O7) gegen den Anschlag (14) und das erste Organ gegen

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ORIGINAL INSPECTED

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einen Anschlag (11) drückt.
3. Wellenkupplung mit einem ersten Organ, das antriebsmäßig mit einem zweiten Organ über Rollkörper verbunden ist, die im gleichen Abstand um die Drehachse des ersten Organs liegen, wobei Nuten in dem zweiten Organ ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitten (17) axial auf dem ersten Organ (3) gleitbar ist, daß ein Anschlagkörper (14-) auf dem zweiten Organ (5) angeordnet ist, daß der Schlitten (17) eine teilkugelförmige Oberfläche in Berührung mit einer Oberfläche des Anschlagkörpers (14) besitzt, die ebenfalls sphärisch ausgebildet ist und einen Radius aufweist, der etwas größer ist als der Radius der teilkugelförmigen Oberfläche des Schlittens, und daß eine Feder (18) zwischen dem Schlitten (17) und dem ersten Organ (3) wirkt und den Schlitten (17) gegen den Anschlagkörper (14) und das erste Organ gegen einen Anschlag (11) drückt.
4. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei Wälzkörper (R) im Abstand von 120 um die Drehachse des ersten Organs (3) angeordnet sind.
5. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper (14) Ringform hat und einer Wärmebehandlung unterworfen ist und koaxial das erste Organ (3) umschließt.
6. Wellenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel von einer Schraubenfeder gebildet werden.

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7. Wellenkupplung nach Anspruch 2 oder 3 oder einem der Ansprüche 4- bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag aus einem Zylinder (11) besteht, der einen Flanschabschnitt (12) aufweist und mit Preßsitz in einen komplementären Zylinder (10) des zweiten Organs (5) eingreift.
8. Wellenkupplung nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß jene Oberfläche des Zylinders (11), die am Ende des ersten Organs (3) anstößt, eben ausgebildet ist und einer Wärmebehandlung unterworfen ist, um eine harte, verschleißfeste Oberfläche zu bilden, und daß die Oberfläche des ersten Organs (3)* die anstößt, konvex und teilkugelförmig ausgebildet ist.
9. Wellenkupplung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ovgan (3) die Kardanwelle darstellt und das zweite Organ (5) einen Wellenstummel zum Anschluß an das Antriebsrad des Fahrzeugs.

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