CH494903A - Tooth coupling - Google Patents

Tooth coupling

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Publication number
CH494903A
CH494903A CH1467568A CH1467568A CH494903A CH 494903 A CH494903 A CH 494903A CH 1467568 A CH1467568 A CH 1467568A CH 1467568 A CH1467568 A CH 1467568A CH 494903 A CH494903 A CH 494903A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
coupling
tooth
teeth
toothed
centering
Prior art date
Application number
CH1467568A
Other languages
German (de)
Inventor
Heidrich Guenther
Original Assignee
Stoeckicht Alexander W
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CH1410668A external-priority patent/CH469208A/en
Application filed by Stoeckicht Alexander W filed Critical Stoeckicht Alexander W
Publication of CH494903A publication Critical patent/CH494903A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/18Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth
    • F16D3/185Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth radial teeth connecting concentric inner and outer coupling parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Description

  

  Zahnkupplung    Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Zahnkupp  lung, bestehend aus zwei verzahnten Kupplungsnaben,  die mittels einer an den beiden Endabschnitten ver  zahnten Kupplungshülse verbunden sind.  



  Die Tendenz nach immer grösseren Leistungen bei  möglichst kleinen Maschinendimensionen eröffnet den  Zahnkupplungen ein weites Anwendungsgebiet, da ge  rade diese, im Vergleich zu anderen Kupplungsarten,  in ganz besonderer Weise befähigt sind,     grosse    Dreh  momente bei kleinen Kupplungsdurchmessern zu über  tragen.  



  Doppelte Zahnkupplungen bestehen mindestens aus  drei Einzelteilen: den beiden Kupplungsnaben und der  Kupplungshülse. Bei einer bekannten Zahnkupplungs  bauart werden die Endabschnitte der Kupplungshülse  von den Naben übergriffen. Eine Innenverzahnung  einer Kupplungsnabe kämmt dabei ständig mit einer       Aussenverzahnung    eines Hülsenabschnittes. Es ist  jedoch auch die umgekehrte Bauart bekannt, bei der  die Endabschnitte der Kupplungshülse die innenliegen  den Kupplungsnaben übergreifen. Die Innenverzah  nung der Kupplungshülsen kämmen dabei mit den  Aussenverzahnungen der Kupplungsnaben.  



  Von ausschlaggebender Bedeutung für ein gutes  Laufverhalten hochtouriger Zahnkupplungen ist,     ausser     einer guten statischen und dynamischen Auswuchtung,  die exakte Zentrierung der Kupplungshülse in den bei  den Kupplungsnaben während des gesamten, von der  Kupplung zu durchfahrenden Drehzahlbereiches.  



  Es sind mehrere Ausführungsarten der Zentrierung  von Zahnkupplungen bekannt. So wurden Zahnkupp  lungen gebaut,     bei        denen,        die        Zentrierung        unmittelbar     durch die     Flanken    der Kupplungszähne selbst oder  durch Berührung des Zahnkopfes mit dem Zahngrund  der Gegenverzahnung erfolgt. Eine weitere bekannte  Ausführung zentriert die Kupplungshülse durch einen  zusätzlich in der Nähe der Verzahnung angeordneten,  meist Balligen Zentrierbund.  



  Alle diese bekannten Kupplungsausführungen  haben aber bei einem Betrieb mit höheren Drehzahlen    den Nachteil, dass sich die Einzelteile der Kupplung  unter Fliehkrafteinwirkung in radialer Richtung dehnen.  Die äusseren, im Durchmesser grösseren Teile dehnen  sich dabei stärker als die inneren. Es ergeben sich  dadurch zum Teil Betriebsspiele, die ganz erheblich  über dem herstellungsbedingten Spiel im     Ruhezustand     liegen. Eine Zentrierung der Kupplungshülse, ob in  den Zahnflanken, am Zahnkopf oder durch Zentrier  bund, ist dann nicht mehr vorhanden, so dass es zu  Exzentrizitäten innerhalb der Kupplung kommen kann,  die wiederum sehr grosse Unwuchtkräfte auslösen.

    Diese Unwuchtkräfte erreichen leicht     Grössenordnun-          gen,        die    zu     einer        ernsten        Gefahr        für    den     gesamten     Maschinensatz werden können.  



  Die Zentrierung am Zahnkopf und mittels eines  Zentrierbundes führen darüber hinaus zu einer Überbe  stimmung, die ein gleichmässiges Tragen aller Zähne  bei Drehmomentübertragung und damit eine eindeutige  gleichmässige Kräfteverteilung verhindern. Es ist des  halb     richtiger,    die     Zentrierung        unmittelbar    an den  Zahnflanken vorzunehmen und des weiteren geeignete  Massnahmen zu treffen, um das Zentriervermögen der  Zähne zu vergrössern.

   Bekannte     Massnahmen    dafür  sind beispielsweise ein grösserer Eingriffswinkel als  20 , längsballige Flanken, ein möglichst kleines Ge  wicht der zu zentrierenden Kupplungshülse,     Nitrierhär-          tung    der Kupplungszähne und eine gute Durchlauf  schmierung.  



  Um letzteres zu erreichen, sind bereits folgende  Massnahmen bekannt: radiale Ölzuführungsbohrungen  in Mitte jeder Zahnlücke der Aussenverzahnung, kon  vexe Form des Zahnkopfes der Innenverzahnung und  Abschrägen desselben zur arbeitenden Zahnflanke hin.  Diese Massnahmen sind aber aufwendig und nachteilig.  Es ist bei dieser Art der     Schmierölführung    nämlich  nicht möglich, den Druck, mit dem das Öl zwischen die  Zähne     gepresst    wird, einzustellen. Auch muss das  Schmieröl erst zur     Zahnkopfmitte    gebracht werden, um  sich dann in beiden Richtungen verteilen zu können.  Eine gleichmässige Verteilung ist dabei nicht sicherge-      stellt, da der Abfluss des Schmiermittels nicht beson  ders geregelt ist.  



  Nach dem Hauptpatent 469 208 kann eine selbsttä  tige     Zentrierung    selbst bei hohen Betriebsdrehzahlen  dadurch erreicht werden, dass die die innenliegenden  Zahnkränze tragenden Abschnitte wenigstens im Be  reich -der Kränze axial geschlitzt sind.  



  Durch die Schlitzung wird erreicht, dass sich der  innere Teil der Zahnkupplung unter der Wirkung der  Fliehkräfte stärker aufweitet als der äussere. Dann  wird insbesondere bei grossen Drehzahlen stets eine  spielfreie Flankenanlage und damit eine gute Zentrie  rung herbeigeführt.  



  Die     erfindungsgemässe    Zahnkupplung ist     dadurch     gekennzeichnet, dass die Kopfkanten der einzelnen  Zähne sowohl bei -den aussenliegenden als auch bei  den innenliegenden, miteinander     kämmenden    Zahn  kränzen schräg zur Wellenachse verlaufen.  



  Diese Zahnausbildung führt zu einer kontinuier  lichen     Verkleinerung    bzw.     Vergrösserung    des Kopf  spieles der Kupplungsverzahnungen und -dadurch zu  einer Vergleichmässigung der Durchflussschmierung.  Damit ist wieder eine Verkleinerung der Reibung zwi  schen den Zahnflanken und eine     Vergrösserung    des  Zentriervermögens der Kupplung gegeben.  



  Eine besonders gleichmässige Verteilung ergibt sich  dann, wenn die Schrägungswinkel der Kopfkanten ein  ander gleich sind.  



  Es ist an sich bekannt, bei Zahnrädern, die bei  Kupplungen zum     Einsatz    kommen, axial verlaufende  Abschrägungen vorzusehen. Die Abschrägungen sind  dabei aber jeweils an den Zahnfüssen angebracht.  Auch ist es nicht beabsichtigt, mittels der Abschrägung  am Zahnkopf einen     Schmierungsvorteil    zu erlangen.  



  Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung  dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.  



  Bei der Zahnkupplung sind auf nicht dargestellte  Wellenstümpfe Kupplungsnaben 3 aufgeflanscht. In  dem dargestellten Beispiel ist nur .die linke Hälfte der  Zahnkupplung dargestellt mit der linken     Hälfte    der  Kupplungshülse 5. Der in der Zeichnung dargestellte  Teil der Zahnkupplung wiederholt sich auf der rechten  nicht dargestellten Seite spiegelbildlich und braucht  deshalb nicht näher erläutert zu werden. Die Nabe 3  ist mit einem innen verzahnten Ansatz versehen. Die  Zähne 6 der Innenverzahnung des Ansatzes kämmen  dabei mit den Zähnen 7 der Aussenverzahnung der  Kupplungshülse 5.  



  Der Schmierstoff, beispielsweise Schmieröl,     wird     der Zahnkupplung über nicht dargestellte Düsenrohre  zugeführt. Diese Düsenrohre spritzen das Schmieröl in  äussere Stauräume 11 ein, aus denen es über axiale  Bohrungen zu inneren Stauräumen 13 gelangt. Diese  inneren Stauräume 13 grenzen dabei an den Eingriffs  bereich der Verzahnungen.    Die Kopfkanten 14 und 15 der Zähne 6 und 7 ver  laufen schräg zur Kupplungsachse hin. Die Kopfkanten  14 und 15 der jeweiligen Zahnkränze, welche gleiche  Schrägungswinkel aufweisen, laufen dabei in konischen  Ebenen um.

   Durch diesen Aufbau wird es dem  Schmieröl     möglich,    in Richtung eines     Pfeiles    16 in  einen sich     keilförmig    verjüngenden Spalt 17 einzudrin  gen, radial zwischen den Zahnflanken     gleichmässig     verteilt hindurchzuströmen und sich schliesslich in  einem keilförmig aufweitenden Spalt 18 wieder zu  sammeln. Aus dem Spalt 18 fliesst das     Schmieröl    dann  in Richtung des Pfeiles 19 in axialer Richtung ab. Das  Hindurchtreten des Schmieröles zwischen den Zahn  flanken     wird    dabei noch durch die Fliehkraft unter  stützt, welche auf das Schmieröl einwirkt und ihm eine  radiale     Druckkomponente    verleiht.

   Die     zunehmende     Drosselung, hervorgerufen durch die stetige Verkleine  rung des     Spaltes,    sowie die im Öl selbst vorhandenen  Fliehkräfte bewirken eine Verteilung des Öles über die  ganze     Zahnflanke,        was    zu einer ausgezeichneten  Schmierwirkung führt.

   Die keilförmige Verjüngung des  Einlaufspaltes 17 und die entsprechend keilförmige  Aufweitung des Auslasspaltes 18 führen zu einem stän  dig gleichmässigen Öldurchfluss, der einerseits den  Reibwert innerhalb der Verzahnung     verringert    und die  entstehende Reibungswärme ableitet, der andererseits  aber auch verhindert, dass sich die im Öl vorhandenen  kleinen festen Partikel in toten Räumen des Zahnein  griffes absetzen und zu einer     Störung    der     Schmierung     führen.  



  Die Erhöhung der zentrischen     Einstellbarkeit    der  Kupplung hat     ausserdem    zur Folge, dass eine     gleich-          mässige    Kräfteverteilung auch bei hohen- Drehzahlen  vorhanden ist; somit sind alle Zähne gleihmässig an  den     Übertragungen    des Drehmomentes beteiligt und  wird die Lebensdauer der Kupplung,     hinsichtlich    ihrer       Zahnflankenfestigkeit,    beträchtlich vergrössert.



  Toothed coupling The main patent relates to a Zahnkupp development, consisting of two toothed coupling hubs that are connected by means of a coupling sleeve that is toothed at the two end sections.



  The tendency towards ever greater performance with the smallest possible machine dimensions opens up a wide range of applications for gear clutches, as these in particular, in comparison to other types of coupling, are particularly capable of transmitting large torques with small coupling diameters.



  Double tooth couplings consist of at least three individual parts: the two coupling hubs and the coupling sleeve. In a known type of toothed clutch, the end sections of the coupling sleeve are overlapped by the hubs. An internal toothing of a clutch hub constantly meshes with an external toothing of a sleeve section. However, the reverse design is also known, in which the end sections of the coupling sleeve overlap the coupling hubs on the inside. The internal teeth of the coupling sleeves mesh with the external teeth of the coupling hubs.



  In addition to good static and dynamic balancing, the exact centering of the coupling sleeve in the coupling hubs during the entire speed range to be passed through by the coupling is of decisive importance for good running behavior of high-speed toothed clutches.



  Several types of centering of tooth couplings are known. Zahnkupp lungs were built in which the centering takes place directly through the flanks of the coupling teeth themselves or by touching the tooth tip with the tooth base of the counter-toothing. Another known design centers the coupling sleeve by means of a mostly crowned centering collar which is additionally arranged in the vicinity of the toothing.



  However, all these known clutch designs have the disadvantage, when operated at higher speeds, that the individual parts of the clutch expand in the radial direction under the action of centrifugal force. The outer parts, which are larger in diameter, expand more than the inner ones. This sometimes results in operating games that are considerably higher than the production-related game in the idle state. A centering of the coupling sleeve, whether in the tooth flanks, on the tooth tip or by centering collar, is then no longer available, so that eccentricities within the coupling can occur, which in turn trigger very large imbalance forces.

    These imbalance forces can easily reach magnitudes that can pose a serious risk to the entire machine set.



  The centering on the tooth tip and by means of a centering collar also lead to an over-determination that prevents even wear of all teeth during torque transmission and thus a clear, even distribution of forces. It is therefore more correct to center the teeth directly on the tooth flanks and also to take suitable measures to increase the centering capacity of the teeth.

   Known measures for this are, for example, a pressure angle greater than 20, longitudinally crowned flanks, the lowest possible weight of the coupling sleeve to be centered, nitriding of the coupling teeth and good continuous lubrication.



  In order to achieve the latter, the following measures are already known: radial oil supply bores in the middle of each tooth gap of the external toothing, convex shape of the tooth tip of the internal toothing and chamfering of the same towards the working tooth flank. However, these measures are complex and disadvantageous. With this type of lubricating oil supply, it is not possible to adjust the pressure with which the oil is pressed between the teeth. The lubricating oil must first be brought to the center of the tooth tip so that it can then be distributed in both directions. Even distribution is not guaranteed because the outflow of the lubricant is not specially regulated.



  According to the main patent 469 208, automatic centering can be achieved even at high operating speeds in that the sections carrying the inner gear rings are axially slotted at least in the area of the rings.



  The slotting ensures that the inner part of the tooth coupling expands more than the outer part under the effect of centrifugal forces. Then, especially at high speeds, a backlash-free flank contact and thus good centering is always brought about.



  The tooth coupling according to the invention is characterized in that the top edges of the individual teeth in both the outer and inner meshing tooth rings run obliquely to the shaft axis.



  This tooth formation leads to a continuous reduction or increase in the head clearance of the coupling teeth and thus to a more uniformity of the flow lubrication. This again reduces the friction between the tooth flanks and increases the centering ability of the clutch.



  A particularly even distribution results when the bevel angles of the head edges are equal to one another.



  It is known per se to provide axially extending bevels in gears that are used in clutches. However, the bevels are each attached to the tooth roots. It is also not intended to achieve a lubrication advantage by means of the bevel on the tooth tip.



  The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing.



  In the case of the tooth coupling, coupling hubs 3 are flanged onto shaft stubs (not shown). In the example shown, only the left half of the toothed coupling is shown with the left half of the coupling sleeve 5. The part of the toothed coupling shown in the drawing is mirrored on the right side, not shown, and therefore does not need to be explained in more detail. The hub 3 is provided with an internally toothed approach. The teeth 6 of the internal toothing of the attachment mesh with the teeth 7 of the external toothing of the coupling sleeve 5.



  The lubricant, for example lubricating oil, is fed to the tooth coupling via nozzle pipes (not shown). These nozzle pipes inject the lubricating oil into outer storage spaces 11, from which it reaches inner storage spaces 13 via axial bores. These inner storage spaces 13 adjoin the area of engagement of the teeth. The head edges 14 and 15 of the teeth 6 and 7 ver run obliquely to the coupling axis. The top edges 14 and 15 of the respective gear rims, which have the same helix angle, run around in conical planes.

   This structure makes it possible for the lubricating oil to penetrate into a wedge-shaped tapering gap 17 in the direction of an arrow 16, to flow through evenly distributed radially between the tooth flanks and finally to collect again in a wedge-shaped widening gap 18. The lubricating oil then flows out of the gap 18 in the direction of arrow 19 in the axial direction. The passage of the lubricating oil between the tooth flanks is still supported by the centrifugal force, which acts on the lubricating oil and gives it a radial pressure component.

   The increasing throttling caused by the constant reduction of the gap, as well as the centrifugal forces present in the oil itself, cause the oil to be distributed over the entire tooth flank, which leads to an excellent lubricating effect.

   The wedge-shaped tapering of the inlet gap 17 and the corresponding wedge-shaped widening of the outlet gap 18 lead to a constant and even flow of oil, which on the one hand reduces the coefficient of friction within the toothing and dissipates the resulting frictional heat, but on the other hand also prevents the small solid ones in the oil from sticking Particles settle in dead spaces of the tooth engagement and lead to a disruption of the lubrication.



  The increase in the centric adjustability of the clutch also means that there is an even distribution of forces even at high speeds; thus all teeth are equally involved in the transmission of the torque and the service life of the coupling, with regard to its tooth flank strength, is considerably increased.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Zahnkupplung, bestehend aus zwei verzahnten Kupplungsnaben, die mittels einer an beiden Endab- schnitten verzahnten Kupplungshülse verbunden sind, nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfkanten (14, 15) der ein zelnen Zähne (6, 7) sowohl bei den aussenliegenden als auch bei den innenliegenden, miteinander kämmenden Zahnkränzen schräg zur Wellenachse verlaufen. UNTERANSPRUCH Zahnkupplung nach Patentanspruch, .dadurch ge kennzeichnet, dass die Schrägungswinkel der Kopfkan ten (14, 15) gleich sind. PATENT CLAIM Tooth coupling, consisting of two toothed coupling hubs, which are connected by means of a coupling sleeve toothed at both end sections, according to the claim of the main patent, characterized in that the top edges (14, 15) of the individual teeth (6, 7) both at the outer as well as the inner, intermeshing gear rims run obliquely to the shaft axis. SUBSTITUTE SHEET Tooth coupling according to claim,. Characterized in that the helix angles of the head edges (14, 15) are the same.
CH1467568A 1967-10-21 1968-10-01 Tooth coupling CH494903A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1625817 1967-10-21
CH1410668A CH469208A (en) 1967-10-21 1968-09-20 Tooth coupling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH494903A true CH494903A (en) 1970-08-15

Family

ID=25713635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1467568A CH494903A (en) 1967-10-21 1968-10-01 Tooth coupling

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CH (1) CH494903A (en)

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