DE2820952C3 - Gleichlaufdrehgelenkkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufdrehgelenkkupplung mit zwei Kupplungshälften, die über ein zumindest annähernd in Gelenkmitte angeordnetes Kugelgelenk miteinander verbunden sind und jeweils ein U-förmiges Mitnahmeelement aufweisen, das über eine quer zur Drehachse der Kupplungshälfte verlaufende Schwenkachse mit der jeweiligen Kupplungshälfte verbunden ist, wobei beide Mitnahmeelemente in radialem Abstand vom mittleren Kugelgelenk miteinander winkelbeweglich verbunden sind.

Bei einer bekannten derartigen Gleichlaufdrehgelenkkupplung (FR-PS 7 06 797) sind als Mitnahmeelemente Gelenkgabeln vorgesehen, deren einander zugekehrte Gabelenden von einer zentralen, in der Mitte geteilten Schwenkachse durchdrungen sind. Die geteilte Schwenkachse bildet an ihrer Verbindungsstelle zugleich die Gelenkkapsel für das etwa in Gelenkmitte angeordnete Kugelgelenk. Die Schwenkachse muß in den Gabelenden verschiebbar gelagert sein, Auch die Gabeln ihrerseits müssen gegenüber den Kupplungshälften in einer Ebene verschwenkbar und drehbar verbunden sein, damit ein Abbeugen der Schwenkachsen überhaupt möglich ist. Die Vielzahl der einander zugeordneten, ungeschützten Gleitflächen, über die das Drehmoment übertragen werden muß, bedingen wegen der erforderlichen Fertigungsgenauigkeit einen hohen Herstellungsaufwand und begünstigen aber trotzdem einen frühzeitigen Verschleiß der Gleichlaufdrehgelenkkupplung.

Gelenkkupplungen etwas anderer Bauart, jedoch ebenfalls mit einem zentralen Kugelgelenk (DE-OS 21 57 087) weisen als Mitnahmeelsmente entweder einen nach Art eines Wellrohrs gestalteten Faltenbalg auf oder si«; sind insgesamt als sog. Doppelkardangelenk ausgebildet Im ersten Fail erscheint die Lebensdauer,

ίο insbesondere bei höheren zu übertragenden Drehmomenten, nicht sicher gewährleistet, während im zweiten Fall ein hoher Bauaufwand, beispielsweise allein schon durch die Verwendung von acht Nadellagern, getrieben werden muß. Doppelkardangelenke haben darüber hinaus bei großen Beugungswinkeln keinen exakten Gleichlauf mehr.

Die weiteren bekannten Gleichlaufgelenke mit vier bis sechs in Mitnehmernuten geführten Kugeln als Mitnahmeelemente erfordern eine äußerst genaue Fertigung mit Spezialmaschinen, um das Drehmoment zumindest annähernd über alle Kugeln gleichmäßig verteilt übertragen zu können. Außer dem hohen Preis haben diese Gelenkkupplungen noch den weiteren Nachteil einer erhöhten Stoßempfindlichkeit, die von der verhältnismäßig geringen Zahl von nur punktartigen Berührungsstellen zur Kraftübertragung bedingt ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die verhältnismäßig einfach und mit geringerer Fertigungsgenauigkeit herstellbar ist und trotzdem einen guten Gleichrauf gewährleistet

Diese Aufgabe wird mit einer Gleichlaufdrehgelenkkupplung der eingangs genannten Bauart gelöst, bei der die Mitnahmeelemente als einseitig ausladende Arme ausgebildet sind, deren freie Enden über ein äußeres, weiteres Kugelgelenk miteinander verbunden sind. Dank dieser Maßnahmen können als Elemente, die bei gebeugten Drehachsen im Lauf einer Umdrehung der Gleichlaufdrehgelenkkupplung Relativbewegungen zueinander ausführen, bewährte Maschinenelemente verwendet werden. Die zwei Kugelgelenke können herkömmlicher Bauart sein. Sie sind preisgünstig erhältlich und haben eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Die reine Schwenklagerung jedes Mitneh merarms an einer Kupplungshälfte — ohne zusätzliche Verschiebemöglichkeit wie beim Stand der Technik — ist ebenfalls mit geringem Fertigungsaufwand und beispielsweise unter Verwendung von abgedichteten Nadellagern mit sehr geringer Verschleißanfälligkeit durchführbar. Da die Drehmomentübertragung praktisch allein über die zwei Kugelgelenke erfolgt, liegt eine definierte Belastung dieser Gelenke vor, so daß sie ohne Sicherheitszuschläge — etwa wegen der Möglichkeit des ungleichförmigen Tragens bei mehr als zwei an der Drehmomentübertragung beteiligten Kugeln — für die vorgesehene Belastung dimensioniert werden können.

Die Erfindung, sowie weitere vorteilhafte Einzelheiten, die Gegenstand von Unteransprüchen sind, sind im folgenden anhand mehrerer in der Zeichnung clarge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i %. 1 die Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel der neuen Gelenkkupplung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Schemaskizze;

Fig.4 und 5 der Fig.3 entsprechende Skizzen, jedoch mit unterschiedlichen Beugewinkeln der beiden Kupplungshälften in der Zeichenebene;

Fig.6 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles Vl in Fig,3;

F i g, 7 eine perspektivische Ansicht etwa in Richtung des Pfeiles VH in F i g, 6 und

Fig.8 eine der Fig.3 entsprechende Skizze einer etwas abgewandelten Ausführungsform.

Die in der Zeichnung dargestellte Gelenkkupplung weist zwei Kupplungshälfteii I und 2 auf, die über ein in Gelenkmitte angeordnetes Kugelgelenk 3 miteinander verbunden sind. Unter Kupplungshälften werden auch die in der Zeichnung dargestellten Endabschnitte von Wellen verstanden. Abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen könnten die Kupplungshälften auch entsprechend ausgebildete Flansche haben, mit denen sie an einer treibenden bzw. getriebenen Welle befestigt werden könnten.

Zum Übertragen der Drehbewegung von der einen Kupplungshälfte 1 auf die andere Kupplungshälfte 2 (bzw. umgekehrt) sind als Mitnahmeelemente zwei Mitnehmerarme 4 vorgesehen, die jeweils an einer Kupplungshälfte 1 bzw. 2 um eine quer zur Drehachse 5 der Kupplungshälfte verlaufende Schwenkochse 6 schwenkbar sind und ferner in radialem Abstand vom mittleren Kugelgelenk 3 über ein äußeres, weiteres Kugelgelenk 7 miteinander verbunden sind.

Die Schwenkachsen 6 der Mitnehmerarme 4 haben jeweils gleichen Abstand a vom mittleren Kugelgelenk 3. Wie man in der Zeichnung erkennt, können ferner die Schwenkachsen 6 die Drehachsen 5 der Kupplungshälften schneiden. Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Mitnehmerarme 4 gleich lang und weisen an ihren dem äußeren Kugelgelenk 7 entgegengesetzten Enden Gegengewichte 8 auf.

Die Mitnehmerarme 4 sind etwa U-förmig gestaltet Dabei sind die Gegengewichte 8 an den Enden der Schenkel 9 und das äußere Kugelgelenk 7 etwa am Steg 10 angeordnet Die Kupplungshälften 1 und 2 verlaufen hierbei zwischen den Schenkeln 9, während die Schwenkachsen 6 in den Schenkeln gelagert sind. Zur Lagerung sind an den Kupplungshälften 1 und 2 zu den Schwenkachsen 6 koaxiale Lagerbolzen 11 ausgebildet. Die Lagerbolzen 11 sind in Nadellagerbüchsen 12' gelagert, die ihrerseits in Querbohrungen der Schenkel 9 aufgenommen sind.

Wie man insbesondere in F i g. 1 erkennt, sind das mittlere Kugelgelenk 3 und das äuße-e Kugelgelenk 7 von gleicher Bauart; desgleichen die beiden Mitnehmerarme 4 der Kupplungshälften 1 und 2, was die Herstellungskosten vermindert.

Unter Bezugnahme auf die Prinzipskizzen nach den F i g. 3 bis 7 wird im folgenden kurz die Funktionsweise des neuen Gleichlaufgelenks angegeben.

Beim Beugen der beiden Kupplungshälften 1 und 2 in der Zeichenebene gemäß Fig.4 wandert das äußern Kugelgelenk 7 etwas in Richtung zum mittleren Kugelgelenk 3, während es sich beim entgegengesetzten

ί Beugen gemäß Fig.5 etwas entfernt Bei einer zusätzlichen Beugung um die Verbindungslinie 12 der beiden Kugelgelenke 3 und 7 führt das äußere Kugelgelenk 7 eine Kreisbahn um die weitere Verbindungslinie 13 durch, die gemäß Fig.6 die

in Schnittpunkte 14 der Drehachsen 5 mit den Schwenkachsen 6 jeweils verbindet Die Kreisbahn ist in F i g. 7 strichpunktiert dargestellt Die Mitnehmerarme 4 führen in bezug auf die Kupplungshälfte 1 bzw. 2 bei jeder Umdrehung Taumelbewegungen durch. Da

ii jedoch in jeder Lage auf beiden Kupplungsseiten jeweils der Abstand b der Schnittpunkte 14 von der Symmetrieebene S vom äußeren Kugelgelenk 7 und ferner der Abstand c der Schnittpunkte 14 von dem äußeren Kugelgelenk 7 gleich sind, ist eine homokinetisehe Winkeiubertragung von der einen Kupplungshälfte zur anderen Kupplungshälfte gegeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 ist das mittlere Kugeigelenk 3' zu den Drehachsen 5 der Kupplungshälften Γ bzw. 2' um den Betrag e versetzt Hierdurch kann das die beiden Mitnehmerarme verbindende äußere Kugelgelenk 7 zur Verringerung des Raumbedarfs etwas weiter nach innen gerückt werden. Dabei können geringe taumelnde Bewegungen und periodische Axialverschiebungen wenigstens einer der beiden Kupplungshälften 1' oder 2' auftreten, wodurch auch der Gleichlauf etwas beeinträchtigt ist weshalb diese Ausführungsform nur bei relativ kleinen Beugewinkeln oder niederen Drehzahlen zweckmäßig ist

Abweichend von dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Gelenkzapfen 15 des äußeren Kugelgelenks 7 auch in Richtung der Verbindungslinie 12 verlaufen. Hierdurch wird insgesamt das äußere Kugelgelenk 7 günstiger c-elastcf, da die auftretenden Beugewinkel im äußeren Gelenk in der Zeichenebene der Fig.3 bis 5 relativ klein sind, während die Beugewinkel im äußeren Gelenk 7 in der Zeichenebene der Fig.6 praktisch dem Beugewinkel der beiden Kupplungsliälften entspricht Bei otr zuletzt beschriebenen Abwandlung könnten allerdings die beiden Mitnehmerarme nicht mehr die gleiche Form haben. Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk kann bevorzugt bei abgeknickten Lenkwellen Anwendung finden, wo große Beugewinkel vorkommen können, andererseits aber auch ein guter Gleichlauf erwünscht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Glejchlaufdrebgelenkkupplung mit zwei Kupplungshälften, die über ein zumindest annähernd in Gelenkmitte angeordnetes Kugelgelenk miteinander verbunden sind und jeweils ein U-förmiges Mitnahmeelement aufweisen, das über eine quer zur Drehachse der Kupplungshälfte verlaufende Schwenkachse mit der jeweiligen Kupplungshälfte verbunden ist, wobei beide Mitnahmeelemente in radialem Abstand vom mittleren Kugelgelenk miteinander winkelbeweglich verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente als einseitig ausladende Arme (4, 4') ausgebildet sind, deren freie Enden über ein äußeres, weiteres Kugelgelenk (7) miteinander verbunden sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmeranne (4) an ihren dem äußeren Kugelgelenk (7) entgegengesetzten Enden Gegengewichte (8) aufweisen.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte (8) an den Enden der Schenkel (9) der U-förmigen Mitnehmerarme (4) und das äußere Kugelgelenk (7) etwa am Steg (10) angeordnet sind und ferner die Kupplungshälften (1, 2) zwischen den Schenkeln (S) verlaufen, während die Schwenkachsen (6) in den Schenkeln gelagert sind.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Kugelgelenk (3') zu dun Drehachsen (5) der Kupplungshälften (V, 2') etwas versetzt ist.

5. Kupplung nach ein^m der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß de - Gelenkzapfen (15) des äußeren Kugelgelenks (7) in Richtung der Verbindungslinie (16) der beiden Kugelgelenke (3,7) verläuft