DE2737104A1

DE2737104A1 - Tonnenkupplung

Info

Publication number: DE2737104A1
Application number: DE19772737104
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-18
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1978-03-09
Also published as: US4176888A; JPS5324936A; DE2737104C2; US4254639A

Description

Hlroshi Toraaachi Tokio, Japan

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1)1« Erfindung; betrifft eine begrenzt axial verechiebliche Tonnenkupplung geaäß de« Oberbegriff de· Ansprüche· 1.

Fig. 1 seigt eine herköaaliche, Kugeln al· Kupplungseleaente aufweisende Tonnenkupplung, die begrenst axial verschieblich ist. Die Tonnenkupplung enthält eine Außenhiil·· 1 von kreisrundea Querschnitt. Die Außenhiil·· 1 beaitct auf der Innenseite eine Vielsahl von achsparallelen Vertiefungen 3, die sich la wesentlichen über die ganse Länge der Auilenhülse 1 erstrekken. Innerhalb der AuBenhülse befindet sich eine Welle 2, die auf ihrea Uafang eine entsprechende Vielsahl von achsparallelen Vertiefungen 4 besitzt, die sich ebenfalls ia wesentlichen über die ganse Länge der Welle 2 erstrecken. Die achsparallelen Vertiefungen 3 und 4 liegen sich einsein einander gegenüber und bilden eine geradlinige Laufbahn für Kugeln 6. Die relative Verschiebung in geradlinigen (axialen) Richtungen und die übertragung von Drehaoaenten swisehen der Außenhülse 1 und der Well· 2 erfolgen über die Kugeln 6.

In solchen herköaalichen Tonnenkupplungen ist es unvermeidlich, daß der Spalt swischen der Innenfläche der Außenhtilse 1 und der Außeaflache der Weil· 2 relativ groß ist, weil außer den Kugeln auch ein Kugelkäfig 9 in dee Spalt Platz finden miß. Die Kontaktflächen der Laufbahnen alt den Kugeln 6 1st daher relativ klein, und ·· ist soait nicht aögllch, groß· Drehaoaente zwischen dar Auf)«nhül·· ι und dea Schaft 2 au übertragen. Wie Fig. 1 s*igt, aus der Uureha«ss«r d·· Kugelkäfig· S sua Elneats«n bzw. Flxi«rea der Kugeln kl«in«r s«in al· der Kugelkrelsdurcha«»a«r durch dl· Zentren dar Kugeln. Wenn die Weil· 2 in Bichtung aas Pfeile· A rotiert, iet der Fläohenabachnitt in jeder Vertiefung 4 dar Well· 2, der alt eiaer Kugel 6 la Kontakt 1st uad dar la Drehrichtung dar Wall· daa Kontaktdruck aufnlaat, durea aaa Begea a^ b^ b««tiaat, vokal a_f auf dar Verbindungsgerad«a zwischen dea Zeatrua einer Kugel und der Wolleaacheo ia Scaalttpunkt alt dar Vertiefung 4 und b_% aa äußersten Band dar Vertiefung 4 liegt. Dieser Bogen a_t a_f ist ua so kleiner,

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je größer der Spalt »wischen der Außenfläche der Welle 2 und der Innenfläche der Außenhiilse 1 ist. Ee let daher unvermeidlich, daß der Anteil F₁ dee Kontaktdruckes I" in Drehrichtung ■it sunehaendea Spalt kleiner wird.

Aufgabe der Erfindung let ee daher, eine begrenst axialverachiebliche Tonnenkupplung der eingange genannten Art anzugeben, die aufgrund einer Vergrößerung der Kugelkontaktflächen höhere Drehaoaente apielfrei tibertragen können. Die Kupplung eoll besonders einfach la Aufbau und leicht zusammensetzbar eein·

Die Aufgabe wird erfindungsgeaäß «it den kennzeichnenden Merkaalen dee Anspruches 1 gelöet.

Vorteilhafte Aueführungen nach der Erfindung ergeben eich au· den Merkmalen der Unteransprüche.

Die Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen ■ehr !■ einaeinen beachrieben und erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Tel1querschnitt durch eine bekannte, begrenst verschiebliche Tonnenkupplung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine begrenst verschiebliche Tonnenkupplung gemäß der Erfindung)

Fig. 3 einen vergrößerten Teilausschnitt von Fig. 2 ι

Fig. 4 eine« Teillängsschnitt durch die Kupplung nach Flg. 2 J

Fig. S eine perspektivische Ansicht dee Kugelkäfige la Fig. 2 ι

Fig. β elaea Qaerseaaitt dureh eine weitere begrenat verechlebliche Tonneaknpplung geaAB der Erfindung und

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Pig. 7 ·1η· perspektivische Ansicht d·· Kugelkäfige Ib Flg. 6 .

Ein· VrfindnngageaaBe Tonnenkupplung geaäfl den Flg. 2 bi· S enthält ·1β· Außenhttlee β alt «in·« kreisrunden Quereehnltt «ad innerhalb der AuBenhUlse ·1β· Welle 10. Weiterhin «lad •in· Vlelsahl von Kug«la β uad «la Kugelkäfig 12 vorhanden. Durch den Kugelkäfig w«rd«n dl· Eug«ln an der Innenseite der AuBenhtilee 8 gehalt·η. Da« holst, dl· Kugeln alt de« Kugelklfig greifea vorteilhafterweise alt eiaer Vorepaanong in die AaBenhttlee 8 ein.

Die Inaeaeelte der Außenhttlse 8 weist sechs relativ weite U-fllralg· Vertiefungen 9 aaf _v «a je swei auf Abstand gehaltene EttgelB · an führen. Die Vertiefungen 9 er·trecken aleh la veeentliehen über die gesaate Länge der Auflenhülee 8. Die seitIiehea «andabeehaitte jeder Vertiefung 9 veiaen einen Krttaanag·- radln· aaf» der gleich dea Krflaanngaradlu« der Kugeln β 1st.

Die Welle 10 1st aa ihrer Außenseite alt sechs Erhöhungen 11 versehe·, wobei je eine Erhöhung 11 einer Vertiefung 9 aittlg gegenüberliegt, wodurch geradlinige Doppellaufbahnen für dl· Kugeln β svisehen je elaer Vertiefung 9 und den beiden Selten •la·· gegenüberliegenden Vorsprusgs 11 gebildet verden, su denen jevells vier Kugellauffläehenabschnitte 14, 15, 16 «ad 17

01· Kugeln β, dl· in elnea Kugelkäfig 12 gehalten »lad, verden la dl· Denpellaufbahnen eingesetst, vobei si« alt den vier KagellauffUeheaabschnitten la den Vertiefungen 9 der AuBeahuMs· • und dem Toreprtag·· 11 der Welle M la Kentakt sind. Dabei ■lad jevella sw«l gegeaibsrllegende Kngelfläebenabsehnltte 14, 1« uad 1«, 17 aber einen Unfangsvinkel ve· susaaaea etwa 90* alt «laer KugeleberfUelie la Keatakt. Wie flg. 4 »«igt, ist die LMage L dar Aalsaall·· 8 langer al· dl· Länge 1 de· Kugelkäfigs 18, und «MB beide radabschai tto der AuBeahllse 8 durea radial« Waadtelle 18 begreaat «lad, da·· 1·% «lae relative

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Verschiebung zwischen Außenhttlse 8 und Schaft 10 um die Wegdifferenz 2(L-D möglich.

Nach Fig. 5 besteht der Kugelkäfig 12 aus einem dünnwandigen Zylinder 20 mit einer Ansahl achsparalleler Schlitze 19 entsprechend der Ansahl der Bahnen der Kugeln 6. Jeder 8chlits ist entlang seiner einen Längsseite mit einem rippenförmlgen Vorsprung 21 versehen. Der freie Durchmesser der Schiitse ist etwas kleiner als der Durchmesser der Kugeln. Die Kugeln β werden in dem Käfig gehalten, in dem sie in die Schlltse eingreifen. Dabei liegt Jede Kugel swisehen einem Vorsprung 21 mad einer gegenüberliegenden Schiitskante ohne einen solchen Vorsprung. Das heißt, von den Zylinderwandabschnitten, von denen jeweils zwei benachbarte Zylinderwandabschnitte einen 8chlits 19 begrenzen, ist jeder zweite entlang seinen beldam Längsseiten mit einem rippenförmlgen Vorsprung versehen.

Flg. β und 7 seigern ein· weitere Ausführung nach der Erfindung. Mit Ausnahme de Kmgelkäflgs 13 entspricht die Tonnenkupplungsausbildung nach Fig. β derjenigen naeh Fig, 2 bis 4·

Der Kugelkäfig besteht hler aus einem dünnwandigen hexagonalen Hohlkörper 23, der aehrere parallele Reihen aus nebeneinander angeordneten Löchern 24 für die Kugeln β aufweist, wobei dl· Ansahl der Leehrelhea der Ansahl der Kagellaufbahnea entspricht. Der Durchmesser von jedem Look 23 1st etwas geringer als der Durchmesser einer Kegel β, so dal «la· Kugel in eimern Look gehalten werden kamm. J· swei aebeneinanderllegende Lochreihen befinden sieh auf elaea vom parallelen Kanten begrensten FlI-chonabscanitt uad jeweils eine Kant· d«s aexagemalem Hohlkörpers ragt alttig la einer Vertiefung der AuBonhttlse swlseaea swei benachbarten parallelea Kugelreihen der AuBenhulse 8, währemd der Mittemabsehaitt elmes aexageaaloa Flächeaabsemalttes dl· Mantelllnie Ur Welle aaaesa tangiert.

Ia Betrieb, wenn die Welle 8 la Richtung i·· Pfeil·· A gedreht wird, wie Flg. S selgt, 1st dl· Kugelmuflageflache 16 der

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Welle to durch dan Bogen «₂b₂ bestlaat. Dabei liegt der Punkt «2 ■*·* ^d*^r radialen Verbindungegeraden swischen eine« Kngelsentrua und der wellenachae la Schnittpunkt der Mantellinie der Welle 10. Der Punkt b₂ liegt an der Bndkante dee Vorspruagee 11. Der relativ große Bogen a₂b₂ entspricht etwa eines Viertel dee Uafangea einer Kugel, da der Burehaesser dea Kreise», auf des die Kopfflächen der Vorsprünge 11 liegen, etwa gleich ist de« Kugelkreisdurehaesser durch die Zentren der Kugeln, und der Innendurchmesser der Außenhülse 8 ist etwa gleich dea Krelsdurchaesser der Kopfflächen· Entsprechend ist die Kugelauflagefläehe 16 an der Welle 10 relativ groß la Verhältnis au einer entsprechenden Kugelauflagefläche bei elaer herköaallchen Tonnenkupplung. Bs ist daher aöglich, alt der erfindungsgeaftßen Tonnenkapplung relativ größere Drehaoaente swisehen der Außenhttlse 8 und der Welle 10 su übertragen als alt herköaalichen Tennenkupplungen· Das ist besonders vorteilhaft bei Tonnenkupplungen alt Kugelkäfigen. Es ist ohne weiteres verständlich, daft die Koaponente P₂ des Kontaktdruckes P la Sichtung der flotation beachtlich größer ist als die Koaponente Pj einer herköaalichen Tonnenkupplung·

Dabei let es bei der erflnduagsgeaäßen Tonnenkupplung aöglich, die Kugeln derart ansuordnen, daft bei einer Drehung in Uafangrichtung kein Kupplungsspiel vorhanden 1st, da jeder Vorsprung 11 an der Welle aa selaea beiden Seiten alt Kugelauflagefläehem 16 uad 17 versehen ist und außerdea die beiden Längsseiten jeder Vertiefung in der Außeahttlse als Kogelauflageflächen 14 uad 15 aasgebildet «lad· So ist ea aöglich, die Kugeln alt einer gewissen Vorspannung awlsehen den Kugelauflageflächen 14, 15, 16 und 17 der Welle und der Außenhülse ansuordaen*

Die erfindungegeaäAe Teaneakmpplung 1st aufgrund ihrer besonderen Kagelkäfige 12 uad 13 leicht hersustellea. Bei hoher Lei· etuag der erfladaagsg··**·· Tennenkuppluag beiltat diese eine große Leendauer. Da es atgileh ist, dl« Vertiefungen aaf der Iaeelte der Aaßeahttlse uad die Vorsprüage aa dar Außenseite

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der Welle «It hoher Genauigkeit su schneiden, lassen «ich exakte Kugellaufbahnen leicht herateilen, in denen die Kugeln ohne Spiel eingreifen. Zwischen den Vertiefungen der Außenhülse und den Lm Kugelkäfig gehaltenen Kugeln kann vorteilhaft erweise eine Vorspannung gewählt sein, so daß la Kontakt ■it der Welle eine spielfreie Drehaoaentübertragung Möglich ist und die erfindungsgeaäße Tonnenkupplung bei hoher Lebens· dauer große Urehnoaente spielfrei übertragen kann. Hiersu kann es sweckaäßig sein, die Kugeln fUr jede Laufbahn besonders aussuwählen, so daß es su keinen Blockierungen in den Laufbahnen komt. Außerdem 1st es vorteilhaft, die Kugelkäfige aus einest federnd elastischen Material su wählen·

Aufgrund der dichten Kugelanordnung in de* Kugelkäfig nach Fig. 5 können hohe Drehaoaente übertragen werden. Mit der Kugelanordnung in dea Kugelkäfig nach Pig. 7, in dea die einseinen Kugeln weiter voneinander getrennt gehalten sind, sind ajtiale Verschiebungen der Tonnenkupplung alt hoher Geschwindigkeit Böglich.

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Leerseite

Claims

A η · ρ r ü gg|1>re

l. Begrenat axial verschiebIiehe Tonnenkupplung alt einer zylindrischen AuRenhülse, einer innerhalb der Außenhülse angeordneten Uelle und eine« zwischen der Auftenhülee und .der Welle angeordneten Kugelkäfig alt Kugeln, die in über den Uafang der Kelle verteilten acheparallelen Kugellaufbahnen la wesentlichen spielfrei eingreifen, wobei die Laufbahnen durch sylindrische Flächenabschnitte an der Innenseite der Hülse und an der Außenseite der Helle begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Hülse (8) U-föraige Ausnehmungen (9) vorhanden sind, die seitlich von zylindrischen Flächenabschnitten (14, 15) begrenzt sind und an der Außenseite der Welle (10) Vorsprünge (11) vorgesehen sind, die seitlich von zylindrischen Flächenabschnitten (16, 17) begrenzt sind, daß zur Bildung einer Doppellaufbahn für die Kugeln jeweils ein Vorsprung (11) einer Ausnehmung (9) aittig gegenüberliegt und jeweils eine Seitenwand eine Ausnehmung «it einer benachbarten Seitenwand eines Vorsprunges eine Kugellaufbahn (14, 16 bzw. 15, 17) bilden, wobei zur Erzielung eines Flächenkontaktea an einer Kugel zur Drehmomentübertragung über einen Umfangewinkel von etwa 90° der Außendurchmesser der Vorsprünge (11) etwa gleich ist dem Durchmesser des Zylinders durch die Zentren der Kugeln und dem Innendurchmesser der AußenhUlse (β).

.;. Tonnenkapplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Vorsprünge (11) wenig kleiner ist als der Durchmesser des Zylinders durch die Kugelsentren und daB dieser wenig kleiner ist als der Innendurchmesser der Außenhülse (8).

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Tonnenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (12) au* eines dünnwandigen Zylinder Mehrere achsparallele Längsechlitze (19) entsprechend der Ansah1 der Kugellaufbahnen besitzt, wobei jeder Schlitz entlang einer seiner Schlitzränder einen rippenf$rmigcn Vorsprung (21) aufweist, so daß jeweils zwei benachbarte Schlitze (19) an einander zugewandten Schlitzrändern je einen Vorsprung (21) besitzen und daß die freie Schlitzbreite etwas kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln (6) ist, wobei die Kugeln (6) in einer Laufbahn zwischen eine* Vorsprung (21) an eine« Schlitz (19) und dem gegenüberliegenden Schlitzrand ohne einen solchen Vorsprung gehalten sind.

4. Tonnenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rippenförmigen Vorsprünge (21) jeweils aus einer nach innen abgewinkelten &ylinderwandflache entlang einer Schiitskante bestehen.

5. Tonnenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (13) aus eines) dünnwandigen hexagonalen Hohlkörper besteht, der in Längsrichtung entsprechend der Anzahl der Kugellaufbahnen Mehrere Reihen von alt Abstand voneinander angeordneten Löchern (24) aufweist, deren Durchmesser jeweils etwas kleiner sind ale der Durchmesser der Kugeln (6).

6. Tonnenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder hexagonale Flächenabschnitt zwei Kugellochreihen entsprechend einer Doppellaufbahn aufweist und die Kante zwischen zwei hexagonalen Flächenabschnitten jeweils aittig zwischen einem Wellenvorsprung (11) und einer HUlsenausnehmung (9) liegt.

7. Tonnenkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (12 oder 13) mit den Kugeln (6) unter Vorspannung an der Innenseite der Außenhülee (8) gehalten ist.

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8. Tonnenkupplung, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (12 oder 13) au· eine* federnd elastischen Material besteht.

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