DE3523838A1

DE3523838A1 - Dreibeinige kupplungsverbindung

Info

Publication number: DE3523838A1
Application number: DE19853523838
Authority: DE
Inventors: Yasumasa Fujisawa Kanagawa Mizukoshi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1986-01-16
Also published as: US4808145A; US4775355A; IT1185136B; FR2567222B1; IT8521341A0; DE3523838C2; FR2567222A1

Description

Nippon Seiko Kabushiki Kaisha, Tokyo / JAPAN

60 P 84

Dreibeinige Kupplungsverbindung

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsverbindung nach Art einer Dreibein-Konstantgeschwindigkeit-Verbindung„

Bezugnehmend auf die Figuren 1 bis 7 wird nachfolgend eine 5 herkömmliche Kupplungsverbindung nach Art einer Dreibein-

Verbindung mit gleichbleibender Geschwindigkeitsübertragung erläutert.

In Figur 1 ist mit H ein becherförmiges Gehäuse und mit S 10 eine Welle bezeichnet. Bezugszeichen 1 betrifft einen auf die

Welle montierten Zapfen« Mit R ist eine sphärische Laufrolle bezeichnet, die- mittels einer Nadel 2 (Nadellager) an dem Zapfen 1 angebracht ist =

-2-

Hypobank Rosenheim (BLZ 70020001) Kto.-Nr. 6210182 886

Postscheckamt München (BLZ 700100 80) Kto.-Nr. 3272 84-807

Mit 3 ist ein Halteglied und mit 5 ein Abstützring bezeichnet, Im Gehäuse H sind drei Paar, sich in Axialrichtung erstrekkende Nuten 4 vorgesehen= Die sphärische Laufrolle R wird auf einer zylindrischen Fläche 4a der Nut 4 gleitbar bewegt. Zwischen dem Gehäuse H und der Welle S ist ein nicht näher gezeigter Verschluß eingebaut.

Bei der vorstehend erläuterten Konstruktion ist eine axiale und winklige Bewegung sowohl des Gehäuses H als auch der Welle S dann möglich, wenn die Laufrolle R auf der zylindrischen Fläche 4a der Nut 4 gleitbar bewegt wird. Eine Drehmomentübertragung in Rotationsrichtung ist zwischen der Laufrolle R und der Nut 4 ausführbar»

Wenn ferner die Laufrolle R mit einem bestimmten Verbindungswinkel bewegt wird, sind die Kontaktverhältnisse zwischen dem sphärischen Laufrad R und der zylindrischen Fläche der Nut sogar bei einer exzentrischen Bewegung der (Kupplungsverbindung gleichbleibend, da die Laufrolle R sphärisch ausgebildet ist»

Bei solch einer konstanten Geschwindigkeitsverbindung ist bekannt, daß, wenn die Laufrolle R durch das Drehmoment mit einen bestimmten Verbindungswinkel gedreht wird, bei jeder Drehung der Welle S eine axiale Kraft dreimal auftritt. Der Takt der axialen Kraft wird durch den Einfluß des Verbindungswinkels, der Drehmomentübertragung und dergleichen vergrößert oder verkleinert= Insbesondere in neuen Hochleistungs-Fahrzeugen tritt die axiale Kraft häufig auf. Wenn ferner der Zyklus oder Takt der axialen Kraft einer entsprechenden Vibration des Fahrzeugkörpers, der Aufhängung od. dergleichen

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entspricht, treten große axiale Kräfte auf, um Resonanzschwingungen im Fahrzeugkörper hervorzurufen, wodurch in nachteilhafter Weise die Fahrzeuginsassen wenig angenehm Seitenerschütterungen ausgesetzt werden. Aus dem Gesichtspunkt der Fahrzeugkonstruktion liegt ein Nachteil darin begründet, daß der Verbindungswinkel relativ klein begrenzt gehalten werden soll.

Um diese Nachteile zu überwinden, ist aus der britischen Patentanmeldung GB-OS 2 106 219 ein entsprechender Vorschlag bekanntgeworden. In dieser Druckschrift sind streifenförmige Glieder offenbart worden, die ähnlich sind zu den Ausrichtgliedern der vorliegenden Erfindung= Gemäß der vorbekannten Druckschrift sind die streifenförmigen Glieder im axialen Sinne an der inneren Komponente befestigt und in Axialrichtung an den Führungsnutwänden der äußeren Komponente verschiebbar-Da ein Abschnitt der streifenförmigen Glieder zwischen der äußeren Komponente und dem sphärischen Laufrad angeordnet ist und zu einem Bestandteil der Übertragung der Antriebskräfte wird, liegt ein großer Druck an den streifenförmigen Gliedern,, Ferner wird eine axiale Lastfluktuation, die periodisch auftritt, durch die streifenförmigen Glieder gepuffert und im Inneren der Verbindung ein Gleichgewicht aufrechterhalten»

Bei einer relativen axialen Verschiebung der streifenförmigen Glieder wird das äußere Element zu einer Gleitbacke, so daß das bemerkenswerteste Merkmal einer Gleitschiene und einer dreifußähnlichen Verbindung für konstante Geschwindigkeiten verloren wird, wonach der Reibungswiderstand in Gleitrichtung gering ist-

D.h., daß die sphärische Laufrolle in der Führungsnut der äußeren Komponente gedreht wird» Demgemäß liegt der Nachteil darin begründet, daß der Reibungskoeffizient bemerkenswert ansteigt und der Gleitwiderstand sehr groß wird»

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme nach der vorstehend erläuterten herkömmlichen Technik zu lösen. Im besonderen wird durch (Jie Erfindung eine neue dreibeinartige (Kupplungsverbindung zur Übertragung gleichförmiger Geschwindigkeiten geschaffen, die es ermöglicht, eine axiale Kraft zu vermindern und Resonanzschwingungen eines Fahrzeugkörpers in Abhängigkeit der axialen Kraft zu verhindern, in dem die Faktoren für die Verursachung der axialen Kraft sowie der Einfluß dieser axialen Kraft analysiert werden.

Das Ergebnis der Analyse ist, daß die axiale Kraft durch die folgenden drei Reibungswiderstände verursacht wird; ein Reibungswiderstand fl wirkt auf den Zapfen 1, wenn die sphärische Laufrolle ihre Rollbewegung durchführt, ein Reibungswiderstand i'l der Rolle R wirkt auf die Nut 4 in dem Fall, wonn erstero in axialer Richtung des Zapfens 1 gleitet und ein Reibungswiderstand f3 der Laufrolle R wirkt auf den Zapfen 1 (Nadel 2), wenn die Laufrolle R in die axiale Richtung des Zapfens 1 geschoben wird. Es wurde herausgefunden, daß entsprechend der Reibungswiderstände f2 und f3 die axiale Kraft groß ist„ Figur 7 gibt die Ergebnisse der Analyse bezüglich des Einflusses des Auftretens der axialen Kraft wieder= Das Prinzip des Auftretens der axialen Kraft wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figuren 4 bis 7 näher erläutert.

—5—

Figur 4 zeigt die Verhältnisse einer relativen Verschiebung der Laufrolle R zum Zeitpunkt der Bewegung der Kupplungsverbindung in Bezug auf die Nut 4.

Wenn die Laufrolle R von einer Zone (I) zu einer Zone (II) entlang der zylindrischen Fläche 4a der Nut 4 bewegt wird, wird sie geneigt, um innerhalb der Zone (I) in eine externe Richtung der Nut 4 mit den Reibungswiderständen f2, f3 innerhalb der Zone (I) und im Gegensatz dazu innerhalb der Zone (II) in eine interne Richtung mit den gleichen Reibungswiderständenf2, f3 zu rollen» Wenn die Laufrolle R bewegt wird, die entlang der zylindrischen Fläche 4a der Nut 4 geführt wird, wird jedoch die externe Kraft, die mit den Reibungswiderständen f2, f3 ausgeglichen wird, der Laufrolle R auferlegt. In Figur 4 ist θ ein Verbindungswinkel und k ist eine Rotationsfläche des Zapfens 1.

Dabei ist ferner in Betracht zu ziehen, daß die externe Kraft auftritt, wenn ein Kontaktpunkt der zylindrischen Fläche 4a und der Laufrolle R verschoben wird.

Im Falle, daß die Laufrolle R in die Zone (I) wie in Figur 4 gezeigt, verschoben wird, verlagert sich der Kontaktpunkt A zu einer in Figur 5 gezeigten Position B, wobei eine Komponente der Kraft Ft einer Belastung FA auftritt. Die Komponente der Kraft Ft ist - wie in Figur 6 gezeigt - in eine Komponente Ft cos Θ, die mit der Summe der Reibungswiderstände f2 und f3 im Gleichgewicht steht und eine Komponente der Kraft Ft sin Θ in einer Richtung der Welle S unterteilt.

Die Addition der Komponente der Kraft Ft sin θ- in Richtung der Welle mit dem Reibungswiderstand fl ergibt die Axialkraft.

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Wenn die sphärische Laufrolle R in eine Lage an der Grenze der Zonen (I) und (II) gebracht wird (dies entspricht der Lage einer 90°-Bewegung der Verbindung), so ist sin θ gleich Null (sin Θ = 0). Demgemäß wird die Komponente der Kraft Ft sin θ in der axialen Richtung 0 und als axiale Kraft tritt lediglich der Reibungswiderstand fl auf. Dies ist ein Phänomen des Zapfens IA, einer der drei Zapfen IA, IB und IC. Im Hinblick auf die jeweils beiden anderen Zapfen IB, IC ist der Verbindungs-Drehwinkel um 120° versetzt.

Demgemäß ist die axiale an der Welle S auftretende Kraft die Summe der jeweiligen Axialkräfte an den Zapfen IA, IB und IC, wie dies in Figur 7 gezeigt ist. Da die Kraftrichtung einer Kompressionskraft und einer Dehnungskraft jeweils entgegengesetzt zueinander liegen, wird deren Differenz zu einer resultierenden Axialkraft.

Wie vorstehend erläutert, resultiert die Analyse des Mechanismus des Auftretens der Axialkraft und des Fainflusses auf die Axialkraft darin, daß es erforderlich ist, die Reibungswiderstände fl, f2 und f3 zu vermindern, um die Probleme einer konventionellen Konstantgeschwindigkeits-Verbindung zu lösen» Da jedoch der Reibungswiderstand fl bei einer Bewegung klein wird, ist es erforderlich, die Reibungswiderstände f2, f3 zu verringern, d.h. die Komponente der Kraft Ft sin θ in Richtung der Welle S. Der Grund, warum die Komponente der Kraft Ft sin θ auftritt, liegt darin begründet, daß die Nut 4 eine zylindrische Fläche 4a wie in Figur 4 bis 7 gezeigt, aufweist, und daß die Fläche der sphärischen Laufrolle R sphärisch ist, wobei im Falle eines Verbindungswinkels θ (θ· > 0) ein Kontaktpunkt der zylindrischen Fläche 4a und

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-r-

der sphärischen Laufrolle R außerhalb der Ebene (Rotationsfläche des Zapfens) mit den Axiallinien der drei Zapfen angeordnet ist und eine Richtung der Kraft Ft, die am Kontaktpunkt auftritt, mit der Rotationsfläche K geschnitten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine dreibeinige (Kupplungs) Verbindung für konstante Geschwindigkeitsübertragung zu schaffen, die Ausgleichelemente umfaßt, die zwischen jeder der drei Laufrollen und den gekrümmten Flächen einer jeden der drei Nuten angeordnet ist, um eine Resonanz des Fahrzeugkörpers entsprechend einer Axialkraft zu verhindern, wobei die Resonanzbedingungen wirksam durch die Ausgleichbewegung der Ausgleichglieder sowie die Bewegung der drei Laufrollen eleminiert werden können.

Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Kupplungsverbindung mit einem geringen Gleitwiderstand und mit Ausgleichgliedern mit glatter und stabiler Ausgleichsfunktion und langer Haltbarkeit zu schaffen, die zudem kostengünstig hergestellt werden können. Die erfindungsgemäße dreibeinige Kupplungsverbindung umfaßt ein Gehäuse mit drei Nuten, die jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegend gekrümmte Flächen aufweisen, eine in das Gehäuse eingesetzt Welle, drei auf diese Welle eingebaute Zapfen, die sich nach außen rechtwinklig zu der Achse der erwähnten Welle erstrecken, drei Laufrollen , die drehbar auf den drei Zapfen sitzen und Ausgleichsglieder, die jeweils zwischen den drei Laufrollen und den gekrümmten Flächen der jeweiligen Nuten angeordnet sind, wobei die Ausgleichglieder entlang einer gekrümmten Fläche der Nut bewegbar sind.

'fr

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Figur 1 : eine Querschnittdarstellung eines Hauptteiles

einer herkömmlichen dreibeinigen Kupplungsverbindung;

Figur 2 : eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses

einer herkömmlichen Verbindung;

Figur 3 : eine graphische Darstellung der Beziehung zwi

schen einem Drehwinkel mit einer Axialkraft in einer herkömmlichen Verbindung;

Figur 4 : eine relative Verschiebung zwischen einer sphä

rischen Laufrolle und einer Nut zu einem Zeitpunkt, wenn die herkömmliche Kupplungsverbindung bewegt wird;

Figur 5 : einen Zusammenhang über das Auftreten einer Axialkraft in einer herkömmlichen Kupplungsverbindung;

Figur 6 : den Zusammenhang über das Auftreten der Axial

kraft in einer herkömmlichen Kupplungsverbindung;

Figur 7 : eine Analysedarstellung bezüglich des Auftretens

der Axialkraft in einer herkömmlichen Kupp

lungsverbindung ;

-9-

Figur 8 : eine Querschnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen dreibeinigen Verbindung zur Konstantgeschwindigkeitsübertragung;
5

Figur 9 : eine Frontdarstellung der wesentlichen Teile

des ersten Ausführungsbeispieles;

Figur 10 : eine vergrößerte Darstellung eines Ausgleich-

gliedes in dem ersten Ausführungsbeispiel",

Figur 11 : eine Darstellung dor Betriebsweise des ersten

Ausführungsbeispieles;

Figur 12 : eine Frontdarstellung eines Hauptteiles eines

zweiten Ausführungsbeispieles, in welchem die Funktion eines Ausgleichsgliedes erläutert wird;

Figur 13 und 14 : Frontdarstellungen des Hauptteiles des zweiten Ausführungsbeispieles;

Figur 15 : eine perspektivische Darstellung eines Aus

gleichgliedes nach Figur 14;

Figur 16 und 17 : Darstellung der Funktion des Ausgleichs

gliedes in dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Figur 18 : eine Seitendarstellung eines Ausgleichsgliedes in einem dritten Ausführungsbeispiel;

Figur 19 und 20 : jeweils eine perspektivische Darstellung

und eine Seitendarstellung einer ersten Abwandlung des Ausgleichsgliedes in dem dritten Ausführungsbeispiel;

Figur 21 : eine perspektivische Darstellung einer zweiten

Abwandlung des Ausgleichsgliedes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;

Figur 22 : eine perspektivische Darstellung einer dritten

Abwandlung des Ausgleichsgliedes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;

Figur 23 : eine Seitendarstellung einer ersten Abwandlung

eines Ausgleichsgliedes in einer vierten Aus

führungsform;

Figur 24 : eine Seitendarstellung einer zweiten Abwandlung des Ausgleichsgliedes gemäß des vierten Ausführungsbeispieles;

Figur 25 : eine Draufsicht auf das Ausgleichsglied gemäß Figur 24;

Figur 26 : eine perspektivische Darstellung des Ausgleichs

gliedes in Figur 24;

Figur 27 : eine Draufsicht auf eine dritte Abwandlung

eines Ausgleichsgliedes in dem vierten Ausführungsbeispiel;

Figur 28 : eine Querschnittdarstellung eines Hauptteiles eines fünften Ausführungsbeispieles;

-11-

-μ-

Figur 29 : eine Frontdarstellung eines wesentlichenTeiles

der fünften Ausführungsform;

Figur 30 : eine Querschnittdarstellung der Unterstützungs-

konstruktion eines Ausgleichsgliedes in einer

fünften Ausführungsform;

Figur 31 : ein Ausgleichsglied mit zwei Segmenten gemäß

der fünften Ausführungsform in auseinander gezogener perspektivischer Darstellung;

Figur 32 bis 35 : Darstellungen mit verschiedenen Variationen des Ausgleichsgliedes in der fünften Ausführungsform;

Figur 36 : eine graphische Darstellung zum Vergleich der

sich ergebenden Axialkraft zwischen einer erfindungsgemäßen dreibeinigen Kupplungsverbindung mit einer nach dem Stand der Technik;

Figur 37 : eine graphische Darstellung zur Erläuterung des

Verhältnisses einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und dessen Seitenbeschleunigung bei der vorliegenden Erfindung im Verhältnis zum Stand der Technik.

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf Figur 8 bis 11 näher erläutert.

Ausf Ohrungsbeispiel 1:

In den Fig. 8 bis 11 ist ein becherförmiges Gehäuse Hl gezeigt, innerhalb dessen sich drei Nuten 11 in Axialrichtung erstrecken.

-μ-

Mit dem Symbol Sl ist eine Welle bezeichnet. Bezugszeichen 12 betrifft einen der drei auf die Welle Sl montierten Zapfen. Mit Rl ist eine bewegbare zylindrische Laufrolle bezeichnet, die auf dem Zapfen 12 mittels einer Nadel 13 (Nadellager) montiert ist. Bezugszeichen 14 betrifft ein Halteelement (Spreiz ring) mit geringem lichtem Maß in Axialrichtung des Zapfens 12. Mit Ul ist ein U-förmiges Ausgleichsglied bezeichnet, welches so angeordnet ist, daß es zwischen einer zylindrischen Fläche rl als an beiden Seitenwänden der Nut 11 gebildete Führungsschiene und der zylindrischen Laufrolle Rl gehalten ist.

Die Fläche des Ausgleichselementes Ul an der Seite der Nut 11 besteht aus einer zylindrischen Fläche r2, die mit der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 gleitet, wohingegen die Fläche an der Seite der zylindrischen Laufrolle Rl aus einer ebenen Fläche P besteht, auf der die Laufrolle Rl bogenförmig bei einer Drehung des Zapfens 12 bewegt wird. Das U-förmige Ausgleichsglied Ul ist in Axialrichtung aus der Nut 11 nicht ausbaubar, da es durch ein Paar Träger 15 gestützt wird. Das Ausgleichsglied Ul führt eine relative Bewegung bezüglich des Gehäuses Hl innerhalb der Nut 11 wie durch die Pfeilmarkierung A angedeutet, aus.

Das Ausgleichsglied Ul ist relativ zu dem Gehäuse Hl innerhalb der Nut 11 bewegbar und mit dem Gehäuse durch eine geeignete Trägereinrichtung fest verbunden, so daß es nicht herausfallen kann.

Eine axiale und winkelige Bewegung des Gehäuses Hl bzw. der Welle Sl sind dann durchführbar, wenn die zylindrische

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Laufrolle Rl auf der ebenen Fläche P des Ausrichtgliedes Ul bewegt wird und eine Drehmomentübertragung auf die Bewegung der Laufrolle Rl über das Ausrichtglied Ul zwischen der zylindrischen Laufrolle Rl und der Nut 11 vorhanden ist.

Wenn die Verbindung mit einem Verbindungswinkel Θ, wie in Figur 11 gezeigt, bewegt wird, führt die zylindrische Laufrolle Rl eine Bogenbewegung durch Drehung des Zapfens 12 durch und wird von der Zone (I) in die Zone (II) bewegt.

Da die Innenseite des Ausrichtgliedes Ul, die die Laufrolle Rl berührt, durch die ebene Fläche P gebildet ist, wird die Laufrolle Rl in einer Bogenform auf der ebenen Fläche P bewegt. In der Zwischenzeit wird das Ausrichtglied Ul relativ entlang der zylindrischen Fläche rl bewegt und folgt gleichmäßig einer Neigung der zylindrischen Laufrolle Rl. Dann gleitet die zylindrische Laufrolle Rl nicht in die axiale Richtung des Zapfens 12 und bewegt sich in solch einem Abstand, daß für eine geringe exzentrische Bewegung und Drehung während der Drehzeit der Verbindung kein Hindernis vorliegt.

Da demgemäß eine Kontaktlinie der zylindrischen Laufrolle Rl und des Ausrichtgliedes Ul immer einer Kontur der zylindrischen Laufrolle Rl entspricht, exisitert in der ebenen Fläche (eine Drehfläche Kl des Zapfens) einschließlich der Achsen der drei Zapfen 12 eine Kraftrichtung, die auf der Kontaktlinie entsteht, so daß irgend eine Axialkraft nicht auftritt und ein der Axialkraft ausgesetzter Reibungswiderstand beinahe verschwindet.

Ferner ist eine axiale Verschiebung der Welle Sl auf das Gehäuse Hl zu _; durchführbar, wenn die zylindrische Laufrolle

Rl auf der ebenen Fläche P des Ausrichtgliedes Ul bewegt wird, so daß eine Gleitreibung zwischen der Laufrolle Rl und dem Ausrichtglied Ul kaum auftritt.

Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß dieser Ausführungsform das U-förmige Ausrichtglied zwischen der zylindrischen Laufrolle und der Nut eingebaut und ist relativ zum Gehäuse bewegbar. Ferner ist eine Kontaktflache? dos Ausrichtgliedes und der zylindrischen Laufrolle eben ausgestaltet, wobei das Ausrichtglied relativ zu der zylindrischen Laufrolle bewegt wird.

Dies ist der Fall, wenn die Verbindung mit einem bestimmten Verbindungswinkel bewegt wird, wobei ein Zentrum der Verbindung eine exzentrische Bewegung ausführen kann und die Kontaktfläche der zylindrischen Laufrolle und des Ausgleichsgliedes gleichförmig wird, so daß dabei die Reibungswiderstände f2, f3 minimiert werden und eine Komponente der Kraft Ft sin Θ in Axialrichtung der Welle S nicht auftritt. Demgemäß ist es möglich, eine Resonanz des Fahrzeugkörpers in Abhängigkeit des Auftertens der Axialkraft zu verhindern.

Aber selbst wenn die Welle axial in Bezug auf das Gehäuse verschoben wird, gleitet das Ausgleichsgliad nicht in Axialrichtung in der Nut, so daß ein Gleitwiderstand in Axialrichtung in Abhängigkeit der Bewegung der zylindrischen Laufrolle auf einem niedrigeren Niveau aufrechterhalten werden kann.

Figur 36 zeigt die gemessenen Ergebnisse der resultierenden Axialkraft, die auftritt, wenn ein bestimmtes Drehmoment für eine Antriebswellenanordnung mit einer dreibeinigen Verbindung zur konstanten Geschwindigkeitsübertragung anliegt.

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-ψ-

Die Ergebnisse wurden mit einer geeigneten Testvorrichtung gemessen. In Figur 36 bezeichnet "TRI-J" eine herkömmliche dreibeinige Verbindung (wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt), wohingegen mit "UTJ" eine neue dreibeinige Kupplungsverbindung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung benannt ist.

Wie aus Figur 36 ersichtlich ist, ist die resultierende Axialkraft des angelegten Drehmomentes in dieser Erfindung ungefähr um die Hälfte niedriger als bei einer herkömmlichen Verbindung.

Figur 37 gibt die gemessenen Ergebnisse in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Seitenbeschleunigung in einem heutigen Fahrzeug wieder und bestätigt die Richtigkeit der gemessenen Testergebnisse gemäß Figur 36.

Anhand von Figur 36 kann also festgestellt werden, daß die Seitenbeschleunigung gemäß der Erfindung geringer und stabiler ist, als in einer herkömmlichen Verbindung. Insbesondere bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 40 km bis 45 km/h fühlen die Fahrzeuginsassen keine Seitenerschütterungen. Somit läßt sich das Fahrverhalten in starkem Maße verbessern.

Ausführungsbeispiel 2:

Unter Bezugnahme auf die Figuren 12 bis 17 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. 30

Bemerkenswert an dieser Ausführungsform ist, daß das Ausrichtglied eine sehr geeignete Ausgleichsfunktion auch dann

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durchführen kann, selbst wenn der Radius der Krümmung der zylindrischen Fläche r2 des Ausrichtgliedes Ul kleiner ist als jene der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 (vorausgesetzt, der jeweilige Krümmungsradius liegt innerhalb der zulässigen Ditnensionsgenauigkeit).

Wenn ein Krümmungsradius R2¹ der zylindrischen Fläche r2 des Ausgleichsgliedes Ul - wie in Figur 12 gezeigt - kleiner ist als der Radius der Krümmung Rl¹ der zylindrischen Fläche rl der Nut 11, liegt eine Achse des Zapfens 12 auf der Linie YO-YO, die zylindrische Fläche r2 des Ausgleichsgliedes Ul liegt vertikal bezogen auf die axiale Linie YO-YO und berührt die zylindrische Fläche rl der Nut 11 an der Lastseite (Drehmomentübertragungsseite) an einem linearförmigen durch Ol führenden Punkt A, einem Krümmungsmittelpunkt der zylindrischen Fläche r2. Auf beiden Seiten des Punktes A treten Spalte gl und gl zwischen den beiden zylindrischen Flächen rl und r2 auf. Auf der gegenüberliegenden, d.h. nicht belasteten Seite erscheint eine Lücke g2 zwischen den zylindrisehen Flächen rl und r2.

Wenn die Verbindung mit einem bestimmten Verbindungswinkel bewegt wird, wird unter diesen Bedingungen die Axiallinie YO-YO des Zapfens 12 zu einer Lage Yl-Yl als Maximum entsprechend dem exzentrischen Wert <S des Verbindungszentrums OO geneigt, welches ein entsprechendes Merkmal der dreibeinigen Verbindung für konstante Geschwindigkeitsübertragung ist. Da der Zapfen 12 und die zylindrische Laufrolle Rl mit dem gleichen Winkel geneigt werden, wird die Lastverteilung einer Kontaktfläche der zylindrischen Laufrolle Rl und des Ausrichtgliedes Ul von einer gleichförmigen Lage zu einer äußeren Seite der Breite des Ausgleichgliedes Ul verlagert.

-Vf-

Im Ergebnis wird das Ausrichtglied Ul nicht über das Zentrum Ol des Zapfens 12 bewegt. Wie in Figur 13 gezeigt ist, gleitet das Ausrichtglied Ul nicht einwärts bezüglich der zylindrischen Fläche der Nut 11 und berührt ein Seitenende Al.

Das andere nicht belastete Ende des Ausrichtgliedes Ul, das nicht zur Drehmomentübertragung beiträgt, wird nach außen verschoben, da dort eine Lücke g2 zwischen der Nut 11 und des Ausrichtgliedes Ul vorhanden ist. Wenn die Form der Nut verändert wird, kann ein Ende des Ausrichtgliedes eine innere Wand des Gehäuses Hl an einer Position C berühren.

Unter diesen Umständen ist eine Relativbewegung des Ausrichtgliedes Ul auf die Nut 11 zu begrenzt, wobei der Ausrichtgrad klein wird. In diesem Falle ist es möglich, die Innenwand des Gehäuses nach außen zu vergrößern, wobei aber das Gehäuse Hl in Radialrichtung vergrößert und sein Gewicht erhöht wird. Dies ist deshalb nachteilhaft.

In solchen Fällen kann das Ausrichtglied entsprechend der zweiten Ausführungsform eine stabile und wirksame Ausrichtfunktion wahrnehmen.

Figur 14 zeigt eine Frontdarstellung der zweiten Ausführungsform entsprechend der Figur 9 und Figur 15 gibt eine perspektivische Darstellung des Ausrichtgliedes U2 in Figur 14 wieder.

Entsprechend der zweiten Ausführungsform ist das Ausrichtglied U2 an der zylindrischen Fläche r2 des Ausrichtgliedes des ersten Ausführungsbeispieles mit einem Nichtberührungs-

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Äbschnitt m versehen, der keinen Kontakt mit der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 hat. Der Nichtberührungs-Abschnitt m ist mit gleicher Breite in Längsrichtung an einem Zentrumsabschnitt der zylindrischen Fläche r2 gebildet. Danach ist der Nichtberührungs-Abschnitt m in einer U-Form.,, wie in Figur 15 gezeigt, gebogen. Beide Seiten des Nichtberührungs-Abschnittes m sind in Parallellage zueinander bei r3 und r4 gebildet.

Wie nachfolgend erläutert wird, bestimmt sich die Breite b des Nichtberührungs-Abschnittes m derart, daß die folgende Gleichung erfüllt wird,

b > 2R₁'. y _ (1),

1 + y²

wobei Rl¹ ein Radius der Krümmung der zylindrischen Laufrolle rl der Nut 11, μ ein Gleitreibungs-Koeffizient des Reibungswiderstandes des Ausrichtgliedes U2 und der Nut 11, a

ein Minimierungskoeffizient des Reibungswiderstandes zwischen dem Ausgleichsglied U2 und der zylindrischen Laufrolle Rl darstellt, wobei a c 1 ist.

Dies ist die Bedingung unter der das Ausgleichsglied U2 sicher

auf der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 gleiten kann. Mit anderen Worten ist das Ausrichtglied U2 auf der zylindrischen Fläche rl unter der Bedingung bewegbar, daß ein Krümmungszentrum Ol der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 und ein Krümmungszentrum 01' der zylindrischen Flächen r3, r4 des

Ausrichtgliedes U2 auf beinahe der gleichen Position liegen.

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Die vorstehend erläuterte Formel wurde wie nachfolgend erklärt, gefunden.

Wie in den Figuren 16 und 17 gezeigt ist, ist die Breite des Nichtgleit-Abschnittes des Ausrichtgliedes U2 mit dem Buchstaben b ausgedrückt, wobei das Ausrichtglied U2 mit der Nut 11 auf den zylindrischen Flächen r3 und r4 gleiten kann.

Wenn eine Kraft F auf das Ausrichtglied U2 an einem Kontaktpunkt an einem Innenende der zylindrischen Fläche r3 und die zylindrische Fläche rl einwirkt, kann eine Gleitkraft f durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

f = F sin ß (2)

und somit

sin ß = 2?π ■» (3)

wobei ß vertikal bezogen auf die Achslinie YO-YO des Zapfens, wenn der Verbindungswinkel 0 ist, und einer Verbindungsfläche liegt, die jeweils durch das Krümmungszentrum Ol der zylindrischen Fläche rl das Krümmungszentrum Ol und den vorstehend erwähnten Punkt A2 verläuft.

Um das Ausgleichsglied über das Krümmungszentrum 01' der zylindrischen Flächen r3, r4 zu bewegen, soll die Gleitkraft f größer als die Summe aus der folgenden beiden Werte sein

(i) ein Reibungswiderstand F«pa des Ausgleichgliedes U2 gegen das zylindrische Laufrad (eine relative Bewegung des Ausgleichsgliedes mit der zylindrischen Laufrolle ist ein Rollgleiten, wobei dieser Reibungskoeffizient kleiner ist als der

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Gleitreibungskoeffizient μ, und man einen korrigierten Wert μa durch Multiplizierung des reduzierten Koeffizienten a) erhält und

(ii) einen Reibungswiderstand F cos ß μ des Ausgleichsgliedes

U2 gegen die Nut 11.

Insbesondere müssen die folgenden Formeln erfüllt sein:

f>F«pa r F'cos ß-μ (4)

Gemäß Formel (2) ergibt dies:

sin ß > μ^ + cos ß) (5)

Gemäß Formel (3) ergibt dies:

b > 2Rl'*p'(a + cos ß) (6)

demgemäß gilt:

cos 0 =

— V^R₁'² -

Formel (6) kann wie folgt geändert werden:

b - 2Ri¹, ya > 2y /Ri'² - j C7)

Wenn beide Seiten der Formel (7) quadriert werden, ergibt sich b

' - -MV τ- a + /l +-(1 - a²)u²

1 + μ²
wobei gilt, O 1 a < 1

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-ζί-

Im Falle eines Rollgleitens entsprechend der Erfindung ergibt sich empirisch jedoch 0,5 <·. a | 1. (Kikaikogaku Binran Führer für mechanische Ingenieurwissenschaften, überarbeitete 6. Auflage, Kapitel 5, 5.3 Roll- und Gleitreibung).

Entsprechend dieser Ausführungsform ist das Ausgleichsglied Ul mit dem Nichtberührungs-Abschnitt versehen, dessen Breite b so vorbestimmt ist, um die vorstehend erläuterte Formel (1) zu erfüllen. Demgemäß gleitet das Ausrichtglied U2 auf der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 mit den zylindrischen Flächen r3 und r4 und bewegt sich über das Krümmungszentrum 01.

Wenn die Verbindung mit einem bestimmten Verbindungswinkel bewegt wird, dann wird - wie in Figur 16 gezeigt - eine Achslinie des Zapfens 2 nach Yl-Yl zu der Nut des Gehäuses gekippt und die zylindrische Laufrolle Rl beginnt sich in Pfeilrichtung zu bewegen. Dann wird das Ausrichtglied U2 einer bestimmten Gleitkraft an der Lastseite unterworfen, d.h. ein Seitengegenstand der Kraft F. Wenn diese in die Gleitkraft f umgewandelt wird, gleitet das Ausrichtglied U2 auf der zylindrischen Fläche der Nut 11 und bewegt sich um das Krümmungszentrum 01. Im Ergebnis steht eine Nichtbelastungsseite des Ausrichtgliedes U2 nicht mit der Innenwand des Gehäuses Hl in Wechselwirkung, so daß der Ausrichtgrad des Ausrichtgliedes U2 innerhalb eines bestimmten gegebenen Bereiches stabil aufrechterhalten werden kann.

Da das Ausrichtglied mit einem Nichtgleit-Abschnitt m mit der Breite b versehen ist, kann die Lücke G, die zwischen der zylindrischen Fläche rl und der Nut 11 und der zylindrischen Laufrolle Rl auftritt, als Schmierreservoir verwendet werdenT

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wodurch die Gleitbewegung des Ausrichtgliedes U2 erleichtert wird.

Da ferner der Wert cf μ kleiner ist, gleitet das Ausrichtglied noch sanfter. Von daher ist auch die Durchführung einer Oberflächenbehandlung zur Reduzierung des Reibungskoeffizienten auf der ganzen oder teilweisen Fläche der zylindrischen Laufrolle, des Ausrichtgliedes, der Nut oder dergleichen empfehlenswert.

Entsprechend der zweiten Ausführungsform ist das Ausrichtglied mit einem Nichtgleit-Abschnitt versehen, wobei ein Gleiten des Ausrichtgliedes bezogen auf die Nut kaum stärker sind. Von daher ist eine dreibeinige Verbindung mit einer stabilen Ausrichtfunktion der Ausrichtglieder für konstante Geschwindigkeitsübertragungen möglich.

Ausführungsform 3

„_n Eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend

unter Bezugnahme auf die Figuren 18 bis 22 erläutert.

Diese Ausführungsform betrifft eine Abwandlung des Krümmungsabschnittes des U-geformten Ausrichtgliedes. Da die Konstruktion dieser Ausführungsform die gleiche wie die nach dem ersten Beispiel ist, mit Ausnahme des Ausrichtgliedes, wird nachfolgend lediglich die Konstruktion des Ausrichtgliedes erläutert.

Das in Figur 10 gezeigte Ausrichtglied ist in U-Form - wie in Figur Iß gezeigt - hergestellt.

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Das früher in Figur 10 erwähnte hat eine zylindrische Fläche i r2, die mit der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 in Berührung steht, und eine ebene Fläche P, die die zylindrische ^: Laufrolle R berührt. Die Konstruktion dieser Ausführungsform ist für die Produktion eines hitzebehandelten Ausrichtgliedes nützlich, welches einer großen Last während der Betätigungszeit der (Kupplungs)Verbindung standhalten kann. Im allgemeinen ist ein größenmäßiger Abgleichfehler entsprechend der Biegebehandlung sowie der Hitzebehandlung bis zu einem gewissen Maße unvermeidlich. Wie in Figur 18 gezeigt, sind die Innen- und Außenseiten Al, A2 am gekrümmten Abschnitt unterschiedlich von den Innen- und Außenseiten Bl, B2 am freien Ende, so daß es schwierig ist, eine gleichförmige Abmessung des Ausgleichsgliedes zu erhalten. Unter diesen Umständen, wenn die Abmessung der Innen- und Außenseiten A2, B2 größer ist als der Abstand zwischen den zylindrischen Flächen rl, r2 der Nut, dann wird ein Druck auf das montierte Ausrichtglied Ul ausgeübt, wobei dadurch der Widerstand während des Drehzeitpunktes der Verbindung vergrößert wird und dadurch das Ausrichtglied nicht so sanft arbeitet. Wenn ferner die Abmessungen der Innen- und Außenseiten Al, Bl kleiner sind als jene der zylindrischen Laufrolle R, dann wird eine sanfte Drehung der zylindrischen Laufrolle R verhindert, wodurch der Reduziereffekt der axialen Kraft verloren geht. Ein solches Phänomen wird durch die vorstehend erläuterte größenmäßige Unausgewogenheit verursacht. Zusätzlich wird dies dadurch verursacht, daß die Festigkeit der Laufrolle R zu hoch ist.

Bei der dritten Ausführungsform ist - wenn die Herstellung aus einem Material in U-Form erfolgt - ein Querschnittsbe-

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des gekrümmten Abschnittes schmal ausgebildet. Dadurch ist es möglich, eine dreibeinige Kupplungsverbindung zu schaffen, die eine sanfte Betätigung ermöglicht und den Reduzierungseffekt der Axialkraft wiedergibt.

Das dritte Beispiel wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 19 und 20 unter Hinweis auf die Figuren 8 und 9 erläutert.

Wie Figur 19 verdeutlicht, ist ein Material s mit einer zylindrischen Fläche r2, die die zylindrischen Flächen rl, rl der Nut 11 berühren und mit einer ebenen Fläche P, die die zylindrische Laufrolle R berührt, mit einer bestimmten Dicke in einem Abschnitt b abgeschnitt, um es zu biegen, wobei ein Abschnitt f mit geringer Dicke gebildet wird, dessen Querschnittsbereich klein wird. Dieses Material S wird in U-Form gebogen, wie in Figur 20 gezeigt.

Da der dünne Abschnitt f mit niedriger Festigkeit vor der Hitzebehandlung gebogen wird, wird der Biegevorgang so leicht, daß hiermit eine gleichförmige Abmessung der Innen- und Außenseiten an dem gebogenen Abschnitt sowie des freien Endes erzielbar und eine Korrektur oder Modifikation durchführbar ist. Wie Figur 20 verdeutlicht, ist es möglich, die Abmessungen der Innen- und Außengrößen A3, A4 am Biegeabschnitt sowie die Abmessungen der Innen- und Außenmaße B3, B4 am freien Ende genau zu bestimmen und zu begrenzen.

Zusätzlich ist ein bestimmter Druck auf das Ausrichtglied U3 fast beseitigbar.

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Selbst wenn ein bestimmter Druck darauf wirkt, wird der dünne Abschnitt leicht deformiert, wodurch ein Abmessungsfehler bis zu einem bestimmten Ausmaß aufgefangen wird. Demgemäß kann eine Drehbewegung der (Kupplungs)Verbindung sanft ausgeführt werden.

Figur 21 zeigt eine andere Abwandlung des U-geformten Ausgleichsgliedes U3 gemäß der dritten Ausführungsform.

Wie in Figur 21 dargestellt ist, ist die Breite des zu biegenden Abschnittes verjüngt und dessen Querschnittsbereich wird kleiner. Das Beispiel nach Figur 21 hat die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 20. Figur 22 zeigt ein Beispiel eines Ausrichtgliedes mit einem Nichtgleit-Abschnitt m auf der zylindrischen Fläche r2, wie dies in Figur 15 gezeugt ist.

Ausführungsform 4

Eine vierte Ausführungsform dieses Beispieles wird unter Bezugnahme auf die Figur 23 bis 27 beschrieben.

Entsprechend dieser Ausführungsform ist ein U-förmiges Ausrichtglied U4 in zwei Segmente unterteilt. Die andere Konstruktion ist die gleiche wie die dreibeinige Kupplungsverbindung der ersten Ausführungsform zur konstanten Geschwindigkeitsübertragung.

Figur 23 zeigt eine erste Modifikation des Ausrichtgliedes U4 dieser Ausführungsform, bei dem ein Paar von Segmenten u4, u4 vorgesehen sind.

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Das Symbol r5 stellt eine zylindrische Fläche dar, die die zylindrische Fläche rl der Nut 11 berührt. Symbol ρ stellt eine Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle R dar und bildete eine ebene Fläche. Jede der beiden Segmente u4 wird durch Ziehen eines Materials mit der zylindrischen Fläche r5 und der ebenen Fläche ρ hergestellt. Jedes Segment u4 wird durch Schneiden in ein gerades Stück umgewandelt. Das Symbol W stellt eine gebogene, U-för.mige flache Feder mit geringer Elastizität dar. Ein Ende eines jeden Segmentes u4 ist mit einer Öffnung versehen, in die zwei Enden der flachen Feder W durch Einsetzen fest verankert sind. Demgemäß sind das Paar von Segmenten u4 als Ausrichtglied über die flache Feder W miteinander befestigt, so daß sie relativ bewegt werden können.

Ferner ist das U-förmige Ausrichtglied U4 von leicht zugänglicher Art. Wenn ein derartiges Ausrichtgliod U4 in die Nut 11 eingepaßt wird, berührt die zylindrische Fläche r5 die zylindrische rl der Nut 11 nur gering.

Wie vorstehend beschrieben, ist das Paar von Segmenten u4 miteinander über die flache Feder W verbunden, um eine relative Bewegung zu ermöglichen. Wenn eine solche Funktion möglich ist, kann die Verbindungsmethode und -form des Paares von Segmenten u4 wahlweise modifiziert werden. Ferner muß der Abstand zwischen den zylindrischen Flächen r5 und r5 des Paares an Segmenten u4 gleich dem Abstand zwischen den zylindrischen Flächen rl und rl der Nut 11 sein, so daß die flache Feder W im voraus eine bestimmte Krümmung hat.

Wenn ein derartiges Ausrichtglied Ü4 in der Nut 11 eingepaßt wird, wird es leicht zu den zylindrischen Flächen rl, rl ohne Lücke gepreßt.

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-γι-

Domgemäß wird keine Kraft mit einer größeren Elastizität als der der flachen Feder W auf das Ausrichtglied U4 aufgebracht, so daß die Verbindung glatt und sanft bewegt werden kann.

Die Genauigkeit der Dicke des Paares von Segmenten erlaubt auch, daß diese kalt geformt werden können, um dem Abstand zwischen der zylindrischen Fläche 1 der Nut 11 und der zylindrischen Laufrolle Rl zu entsprechen. Da ferner jedes Segment ul ein gerades Stück darstellt, tritt bei der Hitzebehandlung keine Deformation auf. Wenn das U-geformte Ausrichtglied U4 in die Nut eingebaut wird, kann der Abstand zwischen der ebenen Fläche ρ und ρ der beiden Segmente u4 genauestens abgestimmt werden. Es ist nämlich möglich, einen geringen Spalt zwischen dem Paar von Segmenten u4 und der zylindrischen Laufrolle Rl zu kontrollieren. Zusätzlich hat das U-geformte Ausrichtglied U4 eine einfache Profilform, so daß es mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Da die beiden über die flache Feder W aneinander befestigten Segmente relativ bewegbar sind, kann auf jeden Fall jede geringe vor dem Einbau entstandenen Deformation durch die Elastizität der flachen Feder W geregelt werden. Da die Elastizität oder Federkraft mäßig ist, kann das Ausrichtglied U4 eine gute Ausrichtfunktion aufrechterhalten.

Figuren 24 bis 26 zeigen eine zweite Abwandlung des Ausrichtgliedes der vierten Ausführungsförm.

Wie in Figur 26 gezeigt, ist der Biegeabschnitt des rechten Segmentes u4 teilweise weggelassen, wodurch ein Schenkel ti gebildet ist, wobei jener des linken Segmentes u4 ebenfalls

—are—

teilweise weggeschnitten ist, so daß beide Segmente aneinander angepaßt sind und durch eine Verbindungs-Stahlröhre P¹ aneinander befestigt werden können, um eine relative Bewegung zu ermöglichen. Um die Lücke zwischen den beiden Segmenten u4 zu variieren, ist ein Abstand C vorgesehen. Eine relative Verschiebung der beiden Segmente u4 ist innerhalb der Verbindungsröhre P¹ möglich, in der die beiden Schenkel ti miteinander verbunden sind. Die Funktion und die Wirkung dieser zweiten Modifikation sind die gleichen wie jene bei der ersten Abwandlung.

Figur 27 zeigt eine dritte Abwandlung der vierten Ausführungsform, in der die zylindrische Fläche r3 in der dritten Abwandlung mit dem Nichtgleit-Abschnitt m ähnlich dem Beispiel in Figur 15 versehen ist. Wahlweise ist es natürlich möglich, das Ausrichtglied U4 mit dem Nichtgleit-Abschnitt m zu versehen.

Ausführungsform 5

Die fünfte Ausführungsform dieses Beispieles wird unter Bezugnahme auf die Figuren 28 bis 35 beschrieben.

In den Figuren 28 und 35 ist mit H2 ein becherförmiges Gehäuse bezeichnet, innerhalb dessen drei Nuten in Axialrichtung gebildet sind. Mit S2 ist eine Welle und mit 12 ist einer der drei auf der Welle S2 montierten Zapfen benannt. Mit R2 ist eine zylindrische Laufrolle bezeichnet, die an den Zapfen 12 mittels einer Nadel 13 (Nadellager) bewegbar aufgesetzt sind. Ein Halteelement mit einem geringen Abstand in Axialrichtung des Zapfens 12 ist mit 14 bezeichnet.

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Bezugsziffer 15 betrifft einen Träger bzw. ein Abstützelement. Mit T ist ein Ausrichtglied bezeichnet, welches in zwei Segmente unterteilt ist, die zwischen der zylindrischen Fläche r2 und der zylindrischen Laufrolle R2 angeordnet sind.

Das Ausrichtglied ist mit zylindrischen Flächen r2, r2, die die zylindrische Fläche rl der Nut 11 berühren und mit der ebenen Fläche P versehen·, auf der die zylindrische Rolle R2 bogenförmig durch die Drehung des Zapfens 12 bewegbar ist.

Demgemäß ist jedes Ausrichtglied T in jeder Nut 11 auf den zylindrischen Flächen r2, r2 relativ zu der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 bewegbar.

Während die zylindrische Fläche rl der Nut 11 wie in Figur 32 ersichtlich, konkav ist, ist jnne in Figur 33 gezeigte konvex. Im zuerst genannten Falle ist die zylindrische Fläche r2 des Ausrichtgliedes T konvex, wohingegen im letztern Falle die Fläche konvex ist. Jede Kombination ist möglich, jedoch ist die zuerst wiedergegebene Kombination im Hinblick auf Herstellungsprobleme vorzuziehen.

Wenn ein Radius der zylindrischen Fläche r der Nuten 11 mit rl¹ und ein Radius der zylindrischen Fläche r2 des Ausrichtgliedes T als r2' definiert wird, zeigt die Relativbewegung der zylindrischen Fläche r2 bezogen auf die zylindrische Fläche rl einen unterschiedlichen Aspekt im Falle rl¹ = r2' bzw. rl¹ 4 r2'. Jeder unterschiedliche Gesichtspunkt wird unter Bezugnahme auf die Figuren 28 bis 33 erläutert.

Im Falle rl¹ = r2' wird die Relativbewegung der zylindrischen Fläche r2 bezogen auf die zylindrische Fläche rl zum "Gleiten".

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Wenn dann die Verbindung mit einem bestimmten Winkel (θ > O) bewegt wird, dann wird der Mittelpunkt des Drehkreuzes exzentrisch bewegt, wobei die Achse des Zapfens 12 zu der Nut 11 gekippt und das daran angepaßte Laufrad R2 ebenfalls gekippt wird. Demgemäß ist erforderlich, die ebene Fläche P des Ausrichtglieds T, die zwischen der zylindrischen Fläche rl und der zylindrischen Fläche r2 gehalten wird, zu kippen, um so der Neigung der zylindrischen Laufrolle R2 zu folgen.

Bin Winkel ß (ein Haltewinkel des Ausrichtgliedes T) zwischen einer die ebene Fläche P des Ausrichtgliedes enthaltenen Ebene bezogen auf eine auf eine Tangentenlinie der zylindrischen Fläche rl und r2 gezogenen Tangente muß größer als der Winkel sein, um eine Kraftkomponente, das heißt ein ausreichendes "Gleiten" zu ermöglichen bzw. zu verursachen, um einem Gleit- und Reibungswiderstand des Ausrichtgliedes T zu widerstehen.

Wenn die Breite B des Ausrichtgliedes T begrenzt ist, dann ist auch der Radius rl¹ begrenzt, um einem Ilaltewinkel ß des Ausrichtgliedes T zu erhalten.

Mit dem Symbol m ist ein Nichtgleit-Abschnitt bezeichnet, um ein Gleiten mit der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 zu vermeiden, die beim Ziehen und Herstellen des Ausrichtgliedes T geblildet ist. Der Nichtgleit-Abschnitt m erstreckt sich mit der selben Breite b in Richtung der Breite des Ausrichtgliedes T. Dementsprechend werden zwei zylindrische Flächen r2, r2 parallel zueinander an beiden Seiten des Nichtgleit-Abschnittes m gebildet, wodurch die Funktion der Gleitfläche

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mit der zylindrischen Fläche rl der Nut 11 bewerkstelligt wird. Wenn der Haltewinkel ß kleiner ist, dann bewirkt der Nichtgleit-Abschnitt m kein Gleiten. Um dies zu vermeiden sind die beiden zylindrischen Flächen r2, r2 gebildet.

Deshalb liegt die Kontaktfläche des Ausrichtgliedes T und die zylindrische Fläche der Nut 11 in den zylindrischen Flächen r2, r2 an beiden Seiten des Ausrichtgliedes T. Es ist erforderlich die Breite B des Ausrichtgliedes T und die Breite b des Nichtgleit-Abschnittes m wegen des Kontaktflächen-Druckes, der Reibung oder dergleichen in geeigneter Weise zu beschränken. Wenn die Breite b wie folgt festgelegt wird, läßt sich rl¹ durch die folgende Formel ausdrücken

h Π¹ < ·

2μ (1 + cos 3)

In dieser Formel ist μ der Reibungskoeffizient des Ausrichtgliedes bezogen auf die zylindrische Fläche rl und auf die zylindrische Laufrolle R, wenn das Ausrichtglied gleitet.

Wenn jedoch rl¹ und r2' kleiner werden, dann wird der Kontaktbereich der zylindrischen Fläche rl und der zylindrischen Fläche r2, r2 kleiner, wobei der Kontaktflächen-Druck größer wird. Deshalb ist es erforderlich die Breite b im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Bedingungen zu begrenzen.

Wenn ferner die zylindrische Fläche rl konkav ist, dann ist die Gleitrichtung des Ausrichtgliedes T auf die Neigung des Zapfens 12 zu gleich, wohingegen, wenn die zylindrische

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Fläche rl konvex ist, die Gleitrichtung bezogen auf den Zapfen gegenläufig wird.

Für den Fall rl¹ ^ r2' werden die folgenden Erläuterungen gegeben.

Wenn die zylindrische Fläche rl konkav und die zylindrische Fläche r2 konvex ist dann glilt rl¹ > r2'. Im umgekehrten Fall gilt r2' > rl¹.

Wenn der Haltewinkel ß des Ausrichtgliedes T kleiner ist als der ausreichende Winkel, um das Ausrichtglied T gleiten lassen zu können, dann gleitet die zylindrische Fläche r2 nicht auf der zylindrischen Fläche rl und führt eine Relativbewegung aus. Entsprechend dieser Bewegung wird die ebene Fläche P des Ausrichtgliedes T in gleicher Weise wie beim Gleitfall gekippt und kann somit der Neigung der zylindrischen Laufrolle R2 folgen. Ferner ist es möglich rl¹ in der vorstehenden Kombination und r2' in der späteren Kombination in einen unbegrenzten Radius, d. h. eine ebene Fläche überzuführen.

Im Bewegungsfall ist es erforderlich einen Drehabschnitt als kontinuierliche zylindrische Fläche auf dem Ausrichtglied ohne Bildung des Niohtgleit-Abschnittes m zu verwenden.

Wie vorstehend erläutert ist es bei der Gleit- oder anderen Bewegungen eforderlich, daß die ebene Fläche P des Ausrichtgliedes T der Neigung der zylindrischen Laufrolle R2 folgt. Demgemäß ist die Notwendigkeit, wonach die zylindrische Fläche rl und die zylindrischen Flächen r2, r2 aus geometrischer Sicht haargenau zylindrische Profile sind, nicht immer erforderlich. Wenn die ebene Fläche P der Neigung

der zylindrischen Laufrolle R2 folgt, dann können die zylindrischen Flächen rl und r2, r2 eine röhrenförmige Fläche am Abschnitt einer zweiten Kurvenlinie aufweisen.

Ferner ist es nicht notwendig das Krümmungszentrum des Radius rl¹ und des Radius r2' auf der Achse des Zapfens 12 anzuordnen. Vorzugsweise ist das Krümmungszentrum zwischen der Achse des Zapfens 12 und der Nut 11 angeordnet.

Der Abstand D zwischen den beiden ebenen Flächen P der beiden Segmente des Ausrichtgliedes T ist variabel, wenn das Ausrichtglied gekippt wird. Das Problem ist, ob der Abstand D in Wechselwirkung mit einem äußeren Durchmesser der zylindrischen Laufrolle R2 steht. Die Differenz zwischen den beiden ebenen Flächen P des Ausrichtgliedes T und des äußeren Durchmessers der Nichtgleit-Zylinderfläche R2 ist nämlich viel kleiner als der Anfangsspalt. Deshalb tritt dieses Problem nicht auf.

Bei dieser Art von Verbindung liegt der wesentliche maximale Verbindungswinkel bei ungefähr 20°. Wenn der Verbindungswinkel θ 20° ist, dann wird der Neigungswinkel des Ausrichtgliedes T ungefähr 1,6°. Wie in den Figuren 34 und gezeigt ist, dann wird der Abstand D¹ zwischen den beiden ebenen Flächen P des Ausrichtgliedes T, wenn das Ausrichtglied T über O¹ bewegt wird und mit 1,6° längs der zylindrischen Fläche rl (Radius rl¹) gleitet, wie folgt ausgedrückt.

D¹ = 2 (rl¹ - t) + H cos 1.6

wobei rl = ί~_ , O¹O¹
des Ausrichtgliedes To

R'
wobei rl = ~- , O¹O¹ = H und t ist die Wanddicke

Ct

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Da D = 2CrI¹ - t) + Hl , läßt sich ein minimierter Wert oder eine Veränderung des Abstandes der beiden ebenen Flächen P wie folgt ausdrücken:

D = D' = H(I - cos Io6°) = 0.0004H.

Wenn in einem praktischen Beispiel H = 20 mm gilt, dann ist D - D¹ = 0,008 mm, so daß die Veränderung sehr klein ist. Eine Differenz (Anfangsabstand) zwischen einem Abstand der beiden ebenen Flächen P des Ausrichtgliedes T und einem Durchmesser der zylindrischen Laufrolle R2 in einem Nicht-Gleitzustand ist viel größer vorbestimmt als mit dem vorstehend minimierten Betrag. Selbst wenn der Abstand D zwischen den beiden Flächen D verringert wird, tritt jenes Phänomen nicht auf, wonach die beiden Segmente des Ausrichtgliedes T die zylindrische Laufrolle R2 fest halten»

Die Konstruktion des Trägers des Ausrichtgliedes T wird nunmehr beschrieben.

Wie vorstehend erläutert, ist das Ausrichtglied T mit geeignetem Abstand zwischen der zylindrischen Fläche rl und der zylindrischen Fläche r2 angeordnet, wobei erforderlich ist, eine Nichtbelastungsseite des Ausrichtgliedes T in einer festen Lage zu halten, so daß es nicht während der Bewegung der Verbindung zerlegt werden kann. Um zu verhindern, daß das Ausrichtglied P in Längsrichtung (Axialrichtung des Gehäuses H) abgebaut oder zerlegt wird, wird vorzugsweise ein Halteelement am Ende des Gehäuses H so angeordnet, daß eine Kante des Ausrichtgliedes T berührt wird. Eine radiale Bewegung des Ausrichtgliedes T auf das Gehäuse H kann durch

gegenseitigen Kontakt der jeweiligen zylindrischen Flächen rl, r2 reguliert werden, da ein Kontaktbereich der zylindrischen Flächen rl, r2 in dem Fall größer wird, indem sie einen relativ kleineren Radius haben. In dem Fall, in dem der Kontaktbereich der zylindrischen Flächen rl, r2 klein ist, ist es möglich, eine auswärts gerichtete Bewegung des Ausrichtgliedes T dadurch zu regulieren, indem von einem größeren Innendurchmesser der Nut 11 Gebrauch gemacht wird. Ferner ist es möglich, eine inwärts gerichtete Bewegung des Ausrichtgliedes T durch Einbau einer Barriere, wie beispielsweise einer dünnen Metallplatte, längs des kleinen Innendurchmessers der Nut 11 zu regulieren. Damit das Ausrichtglied T nicht zur Innenseite der Nut 11 gekippt werden kann, ist es ferner möglich, einen Haken mit einer Stopper- sowie Kippfunktion am Öffnungsende des Gehäuses H anordnen, wobei der Haken mit der ebenen Fläche P des Ausrichtgliedes T zusammenwirken kann. Alternativ hierzu ist es möglich, einen Haken am Boden des Gehäuses H anzuordnen, wobei er mit der ebenen Fläche P des Ausrichtgliedes T zusammenwirken kann. Wenn das Ausrichtglied eine Gleit- oder andere Bewegung machen kann, so kann in jedem Fall irgendeine Anordnung zum Regulieren der Bewegung vorgenommen werden.

Figuren 30 und 31 zeigen einen Beispiel zum Halten des Ausrichtglied.es T, bei dem mit Bezugszeichen 16 ein sich längs im Zentrum der ebenen Fläche P eines jeden Segmentes des Ausrichtgliedes T erstreckender Kanal und mit Bezugszeichen 17 eine weggeschnittene Ausnehmung oder Vertiefung benannt ist, die am Ende eines jeden Segmentes so gebildet ist, um mit dem Kanal 16 in Verbindung zu stehen.

Bezugszeichen 18 betrifft eine U-förmige Feder bzw. einen Federbügel zur Verbindung der beiden Segmente, wobei das

Ausrichtglied T in der Nut 11 angeordnet werden kann. Die Tiefe des Kanales 16 ist größer als der Durchmesser des Federbügels 18„ Ein Biegeende 18a des Federbügels 18 wird in die Ausnehmung 17 eingebaut und ein Federabschnitt 18b wird in den Kanal 16 eingesetzt. Ein Bodenabschnitt 18c wird durch ein Begrenzungsglied 19 gestützt ,das nachfolgend beschrieben wird. Der Federbügel 18 weist üblicherweise ein offenes Profil auf, wie es in Figur 31 strichpunktiert gezeigt ist. Durch Zusammendrücken in eine U-Form wird eine auswärts gerichtete Federkraft im voraus erzeugt=

Das Begrenzungsglied 19 zum Tragen des Federbügels 18 ist in einem Kanal 20 eingesetzt, der in oiner kleinen dimensionsmäßigen Fläche am Boden des Gehäuses H gebildet ist. Das Begrenzungsglied 19 weist drei Vorsprünge 19a auf, wie in Figur 30 gezeigt, wobei jeder Vorsprung 19a den Bodenabschnitt 18c der Feder 18 tragen kann =

Unter diesen Umständen werden die beiden das Ausrichtglied T bildenden Segmente fest miteinander durch die Elastizität des Federbügels 18 verbunden. Durch Zusammendrücken des Ausrichtgliedes T von beiden Seiten her wird es in die Nut 11 eingesetzt und kurzzeitig hierin im geeigneten Kontakt mit der Zylinderfläche rl entsprechend der Elastizität der Feder 18 gehalten - Als nächstes wird das Stopp- oder Begrenzungsglied 19 in den Kanal 20 eingesetzt, wobei der Bodenabschnitt 18c des Federbügels 18 durch den Vorsprung 19a des Begrenzungsgliedes 19 unterstützt wird. Somit ist das Ausrichtglied T fest in der Nut 11 eingebracht, so daß eine gegenseitige Wechselwirkung der zylindrischen Flächen rl, r2, ein in Längsrichtung wirkendes Rutschen der Feder 18 und ein inwärts gerichtetes Kippen oder Rutschen des Ausrichtgliedes verhindert.

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Da ferner die Feder 18 in den Kanal 16 von der ebenen Fläche P des Ausrichtgliedes T tief eingesetzt ist, tritt keine Wechselwirkung mit der zylindrischen Laufrolle R2 auf. Selbst wenn das Ausrichtglied T gekippt wird, wird diese Verrückung durch die elastische Deformation der Feder 18 aufgefangen und absorbiert.

Nachfolgend wird die Funktion des Ausrichtgliedes T beschriebenEine axiale und winkelige Bewegung des Gehäuses H2 und dc;r Welle S2 ist ausführbar, wenn die zylindrische Laufrolle R2 auf der ebenen Fläche P des Ausrichtgliedes T bewegt wird, so daß eine Drehmomentübertragung über das Ausrichtglied T zwischen der zylindrischen Laufrolle R2 und der Nut 11 möglich ist.

Wie vorstehend erläutert, ist entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel das Ausrichtglied mit zwei separaten Segmenten zwischen der zylindrischen Laufrolle und der Nut des Gehäuses eingebaut und ist unabhängig im Gehäuse bewegbar.

Ferner ist das Ausrichtglied mit der ebenen Fläche auf der Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle versehen, wobei die zylindrische Laufrolle auf der ebenen Fläche des Ausrichtgliedes bewegbar ist. Somit kann das Ausrichtglied eine unabhängige Ausrichtfunktion für den Verbindungswinkel durchführen, wobei das Auftreten der axialen Kraftkomponente der Verbindung ausgeschaltet werden kann.

Da ferner das Ausrichtglied als unabhängige Komponente in der Gehäusenut eingesetzt werden kann, kann eine Kombination der zylindrischen Fläche der Nut mit der kurvigen Fläche des Ausrichtgliedes in designerischer Hinsicht unterschiedlich ausgebildet sein.

Schließlich kann das Ausrichtglied mit niedrigen Kosten hergestellt werden, da es ein einfaches Profil aufweist.

Somit kann eine dreibeinige (Kupplungs)Verbindung zur Übertragung konstanter Geschwindigkeiten mit hoher Genauigkeit, guten Betriebseigenschaften und langer Haltbarkeit hergestellt werden»

, to

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Claims

Nippon Seiko Kabushiki Kaisha, Tokyo / JAPAN Dreibeinige, Kupplungsverbindung 60 P 84 Ansprüche: 10

1. Dreibeinige Kupplungsverbindung mit einem Gehäuse (Hl,H2) mit drei Nuten (11), von denen jede gekrümmte Flächen aufweist, die in Umfangsrichtung versetzt gegenüberliegen, mit einer in das Gehäuse (Hl) eingesetzten Welle (Sl.SZJ.mit drei auf diese Welle (Sl,S2)montierte Zapfen (12), die sich in einem rechten Winkel bezogen auf die Achse der Welle (Sl ,S2) nach außen erstrecken, wobei drei auf die drei Zapfen (12) drehbar eingebaute Laufrollen (Rl, R2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausrichtglied (Ul bis U4,T) vorgesehen und zwischen jeder der drei Laufrollen (Rl, R2) und

_n

Hypobank Rosenheim (BLZ 70020001) Kto.-Nr. 6210182 386

Postscheckamt München (BLZ 700100 80) Kto.-Nr. 3272 64-807

•a·

der gekrümmten Fläche jeder der drei Nuten (11) eingesetzt ist, wobei das Ausrichtglied (Ul bis U4, T) längs der gekrümmten Flächen der Nuten (11) bewegbar ist.

2. Dreibeinige Kupplungsverbindung mit einem Gehäuse (Hl,H2),

welches drei Nuten (11) mit jeweils gekrümmten Flächen aufweist, die in Umfangsrichtung versetzt gegenüberliegen, mit einer in das Gehäuse (Hl,H2) eingesetzton Welle (Sl,S2), mit drei auf diese Welle (Sl,S2)_aufgebauten und sich in einem rechten Winkel bezogen auf die Achse der Welle (Sl,S2) nach außen er

streckenden Zapfen (12), und mit drei zylindrischen Laufrollen (Rl, R2), die auf diesen Zapfen (12) bewegbar eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder der drei zylindrischen Laufrollen (Rl, R2) und den gekrümmten Flächen jeder der drei Nuten (11) ein Ausrichtglied (Ul bis

U4, T) eingesetzt ist, wobei dieses Ausrichtglied (Ul bis U4, T) ■'■, integral gebildet und so eingesetzt ist, daß die zylindrische

Laufrolle (Rl, R2) zwischen jeder der drei Nuten (11) in dem Gehäuse (Hl,H2) und der in der Nut (11) eingepaßten Laufrolle (Rl, R2) gehalten wird , wobei das Ausrichtglied (Ul bis U4, T)

mit einer zylindrischen Fläche an einer Kontaktfläche mit der Nut (11) und einer ebenen Fläche (P) an der Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle (Rl, R2) versehen ist.

3. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach Anspruch 2, da·

durch gekennzeichnet, daß das Ausrichtglied (Ul bis U4, T) U-geformt ist, welches beim Umformen eines gezogenen Materials in das U-förmige Ausrichtglied (Ul bis U4, T) vorher mit einem schmaleren Querschnitts-Krümmungsabschnitt versehen ist.

4o Dreibeinige Kupplungsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtglied (Ul bis U4, T) mit einer zylindrischen Fläche an der Kontaktfläche mit der Nut (11) und einer ebenen Fläche (P) an der Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle (Rl, R2) versehen ist, und daß das Ausrichtglied (Ul bis U

4, T) durch Verbinden der jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Ausrichtgliedes mit einer flachen Feder (W) U-förmig verbunden wird, um relativ bewegbar zu sein.

5. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtglied U-förmig ausgebildet und in zwei Segmente (u4) am Biegeabschnitt geteilt und mit einer zylindrischen Fläche an der Kontaktfläche mit der Nut (11) und einer ebenen Fläche (P) an der Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle (Rl, R2) versehen ist, und daß die beiden Segmente (u4) des Ausrichtgliedes mittels einer Verbindungsröhre miteinander verbunden sind, um relativ bewegbar zu sein.

6. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtglied (Ul bis U4, T) mit einem Nichtgleit-Abschnitt (m) versehen ist, der mit der Nut (11) an einem Zentralabschnitt in Breitenrichtung der zylindrischen Fläche ungleitbar ist.

7. Dreibeinige Kupplungsverbindung mit einem Gehäuse (Hl,H2) mit drei Nuten (11), die jeweils mit einer in Umfangsrichtung versetzt gegenüberliegenden Krümmungsfläche versehen ist, mit einer in dem Gehäuse (Hl, H2) eingesetzten Welle (Sl,S2), mit drei auf diese Welle (Sl,S2) aufgebauten Zapfen (12), die sich in

. ι.

einem rechten Winkel bezogen auf die Achse der Welle (Sl,S2) nach außen erstrecken, mit drei Laufrollen (Rl, R2), die auf diesen drei Zapfen (12) bewegbar eingebaut und an die drei Nuten (11) angepaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtglied (Ul bis U4, T) zwischen jeder der drei Laufrollen (Rl, R2) und den kurvigen Flächen jeder der drei Nuten (11) angeordnet ist, daß das Ausrichtglied (Ul bis U4, T) mit zwei getrennten Segmenten versehen ist, und daß jedes Segment mit einer Kurvenfläche an der Kontaktfläche mit der gekrümmten Fläche der Nut (11) und einer ebenen Fläche (P) an der Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle (Rl, R2) versehen ist.

8. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsfläche der Nut (11) konkav und die Krümmungsfläche des Ausrichtgliedes (Ul bis U4, T) konvex ist.

9. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsfläche der Nut (11) konvex und die Krümmungsfläche des Ausrichtgliedes (Ul bis U4, T) konkav ist.

10. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsfläche der Nut (11) zylindrischen und die Krümmungsfläche des Ausrichtgliedes (Ul bis U4, T) zylindrisch ist.

11. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach Anspruch 10, da- durch gekennzeichnet, daß der Radius der Krümmung der zylindrischen Fläche der Nut (11) gleich ist der zylindrischen Fläche des Ausrichtgliedes (Ul bis U4, T).

12. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach Anspruch 10, da durch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der zylindrischen Fläche der Nut (11) größer ist als der der zylindrischen Fläche des Ausrichtgliedes (Ul bis U4, T).

13. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach Anspruch 10, da durch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der zylindrischen Fläche der Nut (11) kleiner ist als der der zylindrischen Fläche des Ausrichtgliedes (Ul bis U4, T).

14. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtglied (Ul bis U4, T) zwei voneinander getrennte Segmente aufweist, wo- bei jedes Segment mit einem Kanal (16) in Längsrichtung an der ebenen Kontaktfläche mit der zylindrischen Laufrolle (Rl, R2) versehen ist, wobei eine U-förmige Feder (18) zum Halten der getrennten Segmente in der Nut (11) in den Kanal (16) eines jeden der beiden Segmente eingepaßt ist.

15. Dreibeinige Kupplungsverbindung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsfläche des Ausrichtgliedes (Ul bis U4, T), welche eine Kontaktfläche mit der Krümmungsfläche der Nut (11) ist, einen mit der Krümmungsfläche der Nut (11) nichtgleitbaren Nichtgleit-Abschnitt umfaßt.