DE102010032160A1 - Switchable shaft-hub connection for torque transmission, comprises solid shaft with external teeth and hollow shaft with claw, where solid shaft is rotatably mounted in hollow shaft - Google Patents

Switchable shaft-hub connection for torque transmission, comprises solid shaft with external teeth and hollow shaft with claw, where solid shaft is rotatably mounted in hollow shaft Download PDF

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Abstract

The switchable shaft-hub connection comprises a solid shaft with external teeth and a hollow shaft with a claw (9). The solid shaft is rotatably mounted in the hollow shaft. A coupling portion (8) is provided, which has internal teeth and claws (10), particularly in the circumferential direction spaced from each other. The claws of the coupling portion are arranged with corresponding claws of the hollow shaft, particularly for the passage of torque from the solid shaft to the hollow shaft through the coupling portion. Independent claims are also included for the following: (1) a device comprises a main drive and an auxiliary drive; and (2) a method for operating of a switchable shaft-hub connection.

Description

Die Erfindung betrifft eine schaltbare Welle-Nabe-Verbindung und eine Vorrichtung, umfassend einen Hauptantrieb und einen als Ersatzantrieb oder Zusatzantrieb zuschaltbaren Hilfsantrieb.The invention relates to a switchable shaft-hub connection and a device, comprising a main drive and a switchable as a replacement drive or auxiliary drive auxiliary drive.

Es ist bekannt, bei Welle-Nabe-Verbindung eine Hohlwelle, also Nabe, mit einer Welle, insbesondere Vollwelle, zu verbinden.It is known in shaft-hub connection a hollow shaft, so hub to connect to a shaft, in particular solid shaft.

Aus der DE 199 57 062 B4 ist eine Kupplung bekannt, wobei ein Ersatzweg für Drehmomentübertragung bei Versagen eines Hauptübertragungswegs aktiviert wird.From the DE 199 57 062 B4 a clutch is known, wherein a replacement path for torque transmission is activated in case of failure of a main transmission path.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Umweltschutz zu verbessern.The invention is therefore based on the object to improve the environment.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung nach den in Anspruch 1 und bei der Vorrichtung, umfassend einen Hauptantrieb und einen als Ersatzantrieb oder Zusatzantrieb zuschaltbaren Hilfsantrieb, nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the switchable shaft-hub connection according to claim 1 and in the device, comprising a main drive and a switchable as a replacement drive or auxiliary drive auxiliary drive, according to the features specified in claim 8.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung sind, dass sie eine Vollwelle mit Außenverzahnung und eine Hohlwelle mit Klauen aufweist,
wobei die Vollwelle in der Hohlwelle drehbar gelagert ist,
wobei ein Kupplungsteil, welches eine Innenverzahnung und Klauen, insbesondere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, axial ausgerichtete Klauen, aufweist, auf einen axialen Endbereich der Vollwelle aufschiebbar ist, so dass die Innenverzahnung des Kupplungsteils mit einer in diesem axialen Endbereich vorgesehenen Außenverzahnung der Vollwelle in Eingriff bringbar ist und die Klauen des Kupplungsteils mit entsprechenden Klauen der Hohlwelle, insbesondere mit in einem axialen Endbereich angeordneten, entsprechenden Klauen der Hohlwelle, in Eingriff bringbar sind,
insbesondere zum Durchleiten eines Drehmoments von der Vollwelle über das Kupplungsteil an die Hohlwelle.Important features of the invention in the switchable shaft-hub connection are that it has a solid shaft with external teeth and a hollow shaft with claws,
wherein the solid shaft is rotatably mounted in the hollow shaft,
wherein a coupling part, which has an internal toothing and claws, in particular in the circumferential direction spaced, axially aligned claws, can be pushed onto an axial end portion of the solid shaft, so that the internal teeth of the coupling part can be brought into engagement with an external toothing of the solid shaft provided in this axial end region and the claws of the coupling part can be brought into engagement with corresponding claws of the hollow shaft, in particular with corresponding claws of the hollow shaft arranged in an axial end region,
in particular for passing a torque from the solid shaft via the coupling part to the hollow shaft.

Von Vorteil ist dabei, dass bei Ausfall eines Hauptantriebs ein Ersatzantrieb zuschaltbar ist und somit die Standzeit der Anlage verlängerbar ist. Hierdurch ist der Umweltschutz verbessert, da eine Erneuerung der Anlage erst nach verlängerter Standzeit notwendig ist.The advantage here is that in case of failure of a main drive, a replacement drive can be switched on and thus the life of the system is extended. As a result, the environmental protection is improved, since a renewal of the system only after prolonged service life is necessary.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vollwelle in der Hohlwelle drehbar gelagert mittels eines Kugellager, Rillenlager, eines sonstigen Wälzlagers oder mittels eines Gleitlagers. Von Vorteil ist dabei, dass die Vollwelle und somit dasjenige Getriebe zu dem die Vollwelle Abtriebswelle ist, lagerbar ist in der Hohlwelle. Um das Mitdrehen des Getriebes mit der Vollwelle bei an die Hohlwelle gekoppelter Vollwelle zu vermeiden, ist eine Drehmomentabstützung für das Getriebe notwendig. Die Vollwelle ist im abgeschalteten Zustand der Verbindung, also Kupplung, frei drehbar innerhalb der Hohlwelle.In an advantageous embodiment, the solid shaft is rotatably mounted in the hollow shaft by means of a ball bearing, groove bearing, another rolling bearing or by means of a sliding bearing. The advantage here is that the solid shaft and thus that transmission to which the solid shaft output shaft is storable in the hollow shaft. In order to avoid the turning of the gearbox with the solid shaft with solid shaft coupled to the hollow shaft, a torque support for the gearbox is necessary. The solid shaft is in the switched-off state of the compound, so clutch, freely rotatable within the hollow shaft.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vollwelle in der Hohlwelle drehbar gelagert, so dass die Außenverzahnung der Vollwelle aus der Hohlwelle axial herausragt. Von Vorteil ist dabei, dass das Kupplungsteil axial kompakt ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the solid shaft is rotatably mounted in the hollow shaft, so that the external teeth of the solid shaft protrudes axially from the hollow shaft. The advantage here is that the coupling part is axially compact executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil axial verschiebbar angeordnet, insbesondere mittels eines Betätigungsmittels, insbesondere eines manuell betätigbaren oder eines mittels eines elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betreibbaren Linearaktors. Von Vorteil ist dabei, dass ein Hin- und Herschieben des Kupplungsteils einfach oder automatisiert und daher abhängig von Sensorsignalen ausführbar ist. Somit ist ein Einkuppeln bei Überschreiten einer kritischen Relativdrehzahl zwischen Welle und Nabe verhinderbar.In an advantageous embodiment, the coupling part is arranged to be axially displaceable, in particular by means of an actuating means, in particular a manually operable or by means of an electrically, hydraulically or pneumatically operable linear actuator. The advantage here is that a back and forth of the coupling part is simple or automated and therefore executable depending on sensor signals. Thus, engagement can be prevented if a critical relative speed between shaft and hub is exceeded.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verzahnungen Evolventenverzahnungen oder Vielkeilverzahnungen, insbesondere ausgeführt nach DIN 5480 . Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Herstellung der Verzahnung ausführbar ist. Außerdem ist die Tragfähigkeit der Vielkeilverzahnung groß und das Spiel klein oder nicht vorhanden.In an advantageous embodiment, the teeth are involute or splined, in particular executed according to DIN 5480 , The advantage here is that a simple cost-effective production of the teeth is executable. In addition, the bearing capacity of the splines is large and the play is small or absent.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die axiale Verschiebung des Kupplungsteils von einer Steuerelektronik bewirkt, insbesondere mittels eines Aktors, wobei die Steuerelektronik mit einem Mittel zur Erfassung einer Drehzahl, insbesondere der Vollwelle und/oder der Hohlwelle, und/oder eines zwischen Vollwelle und Hohlwelle übertragenen Drehmoments verbunden ist, insbesondere zur Erfassung der zwischen Vollwelle und Hohlwelle relativ vorhandenen Drehzahl,
insbesondere wobei nur bei Unterschreiten eines kritischen Wertes der erfassten Größe ein Einschieben des Kupplungsteils von der Steuerelektronik bewirkbar ist und bewirkt wird. Von Vorteil ist dabei, dass bei Erkennen des Ausfalls des Hauptantriebs und Unterschreiten des kritischen Wertes somit die Zuschaltung erfolgt, so dass beim Zuschalten keine gefährliche Belastung des Kupplungsteils eintritt.In an advantageous embodiment, the axial displacement of the coupling part is effected by a control electronics, in particular by means of an actuator, wherein the control electronics with a means for detecting a rotational speed, in particular the solid shaft and / or the hollow shaft, and / or a transmitted between solid shaft and hollow shaft torque is connected, in particular for detecting the relative between solid shaft and hollow shaft speed,
in particular, wherein only when falls below a critical value of the detected size, an insertion of the coupling part of the control electronics is effected and is effected. The advantage here is that when detecting the failure of the main drive and falling below the critical value thus the connection takes place, so that when switching no dangerous load on the coupling part occurs.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kommt bei axialem Aufschieben des Kupplungsteils auf die Außenverzahnung der Vollwelle zunächst die Innenverzahnung des Kupplungsteils und danach kommen die Klauen des Kupplungsteils mit Klauen der Hohlwelle in Eingriff. Von Vorteil ist dabei, dass zunächst das massearme Kupplungsteil auf Drehzahl gebracht wird, also synchronisiert oder winkellagemäßig ausgerichtet und formschlüssig verbunden wird mit der Vollwelle und danach ein Einkuppeln an die Hohlwelle, also formschlüssiges Verbinden des Kupplungsteils mit der Hohlwelle, erfolgt. Dabei ist die Drehzahl klein, so dass beim Einfädeln der Zähne der Innenverzahnung des Kupplungsteils in Zahnlücken der Außenverzahnung der Vollwelle ein sehr schnelles axiales Bewegen des Kupplungsteils erreichbar ist, insbesondere innerhalb eines beim Einfädeln auftretenden Spiels. Die relative Drehzahl zwischen Vollwelle und Hohlwelle ist beim Einkuppeln der Klauen des Kupplungsteils in die Klauen der Hohlwelle entsprechend niedrig. Somit wird eine Beschädigung vermeidbar. Insbesondere wird bei einer Weiterbildung nur eingekuppelt, wenn auch das zu übertragende Drehmoment unter einem kritischen Wert sich befindet.In an advantageous embodiment comes with axial sliding of the coupling part on the outer teeth of the solid shaft initially the internal teeth of the coupling part and then come the claws of the coupling part with claws of the hollow shaft into engagement. The advantage here is that first the low-mass clutch part is brought to rotational speed, that is synchronized or angularly aligned and positively connected to the solid shaft and then engagement with the hollow shaft, so form-locking connection of the coupling part with the hollow shaft occurs. In this case, the speed is small, so that when threading the teeth of the internal teeth of the coupling part in tooth gaps of the external teeth of the solid shaft a very fast axial movement of the coupling part can be achieved, especially within a game occurring during threading. The relative speed between the solid shaft and the hollow shaft is correspondingly low when engaging the claws of the coupling part in the claws of the hollow shaft. Thus, damage is avoidable. In particular, in a further development only engaged, even if the torque to be transmitted is below a critical value.

Wichtige Merkmale bei der Vorrichtung, umfassend einen Hauptantrieb und einen als Ersatzantrieb oder Zusatzantrieb zuschaltbaren Hilfsantrieb, sind, dass der Hilfsantrieb eine Vollwelle aufweist, die mittels einer oben beschriebenen schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung zuschaltbar ist,
wobei die Hohlwelle der schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung antreibbar ist vom Hauptantrieb.Important features of the device, comprising a main drive and an auxiliary drive which can be engaged as a replacement drive or auxiliary drive, are that the auxiliary drive has a solid shaft which can be engaged by means of a switchable shaft-hub connection described above,
wherein the hollow shaft of the switchable shaft-hub connection is driven by the main drive.

Von Vorteil ist dabei, dass die Hohlwelle mit dem Abtrieb des Hauptantriebs verbunden ist und nach dessen Ausfall der Hilfsantrieb zuschaltbar ist, indem die in der Hohlwelle angeordnete Vollwelle der Welle-Nabe-Verbindung zugeschaltet wird.The advantage here is that the hollow shaft is connected to the output of the main drive and after the failure of the auxiliary drive can be engaged by the arranged in the hollow shaft shaft of the shaft-hub connection is switched on.

Bei einer alternativen Ausführung ist Vollwelle und Hohlwelle vertauscht vorgesehen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung ein Bandantrieb. Von Vorteil ist dabei, dass auf beiden Bandseiten ein Antrieb auf Schwingen montierbar ist, wobei einer der Antriebe der Hauptantrieb und der andere der Hilfsantrieb ist.In an alternative embodiment, solid shaft and hollow shaft is provided reversed. In an advantageous embodiment, the device is a belt drive. The advantage here is that on both sides of a drive belt can be mounted on rockers, one of the drives of the main drive and the other is the auxiliary drive.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben einer schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung sind, dass

  • – Werte einer Größe, wie die Drehzahl der Welle und/oder Nabe und/oder das übertragene Drehmoment, erfasst werden, insbesondere in zeitlichen Abständen wiederholend,
  • – bei Versagen des Hauptantriebs und Unterschreitens eines kritischen Wertes der Größe das Schalten der Verbindung ausgeführt wird,
  • – insbesondere wobei in einem ersten Schritt die Innenverzahnung des Kupplungsteils mit der Außenverzahnung der Welle, also Vollwelle, in Eingriff gebracht wird und in einem nachfolgenden Schritt die Klauen eines Kupplungsteils mit den Klauen der Hohlwelle in Eingriff gebracht wird.
Important features in the method for operating a switchable shaft-hub connection are that
  • Values of a variable, such as the rotational speed of the shaft and / or hub and / or the transmitted torque, are detected, in particular repetitively at intervals,
  • In the case of failure of the main drive and below a critical value of the size, switching of the connection is carried out,
  • - In particular, wherein in a first step, the internal teeth of the coupling part with the outer toothing of the shaft, ie solid shaft, is brought into engagement and in a subsequent step, the claws of a coupling part with the jaws of the hollow shaft is engaged.

Von Vorteil ist dabei, dass ein Zuschalten gesichert erfolgt, also derart, dass das Kupplungsteil mit Klauen und die Verzahnungen geschützt bleiben. Somit ist der Umweltschutz erhöht, insbesondere auch deshalb, weil der Verschleiß des Kupplungsteils verringert ist durch die genannten Schutzmaßnahmen.The advantage here is that a connection is secured, so that the coupling part with claws and the teeth remain protected. Thus, the environmental protection is increased, in particular also because the wear of the coupling part is reduced by the said protective measures.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination options of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or posing by comparison with the prior art task.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

In der 1 ist eine Schnittansicht durch ein Getriebe mit erfindungsgemäßer Welle-Nabe-Verbindung gezeigt zur Verbindung einer vom Getriebe anzutreibenden Vollwelle 2.In the 1 is a sectional view through a transmission with shaft-hub connection according to the invention shown for connecting a gear to be driven by the solid shaft 2 ,

In der 2 ist eine zugehörige Schrägansicht im eingekuppelten Zustand gezeigt.In the 2 an associated oblique view is shown in the engaged state.

In der 3 ist eine zugehörige Schrägansicht im ausgekuppelten Zustand gezeigt.In the 3 an associated oblique view is shown in the disengaged state.

In der 4 ist das erfindungsgemäße Kupplungsteil 8 in Schrägansicht gezeigt.In the 4 is the coupling part according to the invention 8th shown in an oblique view.

Das in 1 gezeigte Getriebe weist eine eintreibende Welle und eine weitere Welle auf, wobei ein Hilfsantrieb 12 diese weitere Welle antreibt. Die eintreibende Welle wird von einem nicht gezeigten Elektromotor angetrieben.This in 1 shown gear has a driving shaft and another shaft, wherein an auxiliary drive 12 this further wave drives. The driving shaft is driven by an electric motor, not shown.

Die abtreibende Welle des Getriebes ist als Hohlwelle 1 ausgeführt und innerhalb des Getriebes formschlüssig mit dem abtreibenden Verzahnungsteil 14 verbunden.The driven shaft of the gearbox is a hollow shaft 1 executed and within the transmission form-fitting with the abortive toothing part 14 connected.

Erfindungsgemäß ist eine Hohlwelle 1 mit zwei Lagerbereichen ausgestattet zur Lagerung einer Vollwelle 2. Die Lager sind als Gleitlager und/oder als Rillenlager ausführbar.According to the invention is a hollow shaft 1 equipped with two storage areas for storage of a solid shaft 2 , The bearings are executable as slide bearings and / or as a groove bearing.

In der 1 sind die Lagerbereiche (3, 4) an der Hohlwelle symbolisiert dargestellt.In the 1 are the storage areas ( 3 . 4 ) symbolized symbolized on the hollow shaft.

Bei Einschieben der Vollwelle 2 in die Hohlwelle 1 kommen die auf der Vollwelle 2 angeordneten Lagersitze (3, 4) in Wirkverbindung mit den an der Hohlwelle angeordneten Lagerbereichen (3, 4), insbesondere ab einer vorgesehenen axialen Einschiebeposition.When inserting the solid shaft 2 in the hollow shaft 1 come on the shaft 2 arranged bearing seats ( 3 . 4 ) in operative connection with the arranged on the hollow shaft bearing areas ( 3 . 4 ), in particular from an intended axial insertion position.

Die Hohlwelle 1 ist als Abtriebswelle des Getriebes ausgeführt. The hollow shaft 1 is designed as output shaft of the transmission.

Auf die nach Einschieben der Vollwelle 2 in die Hohlwelle 1 aus der Hohlwelle herausragende Außenverzahnung 7 der Vollwelle 2 wird ein entsprechend innenverzahntes Kupplungsteil 8 aufgeschoben, so dass dessen Innenverzahnung mit der Außenverzahnung 7 der Vollwelle in Eingriff steht und Drehmoment von der Vollwelle ans Kupplungsteil oder umgekehrt übertragbar ist.On the after insertion of the full wave 2 in the hollow shaft 1 out of the hollow shaft outstanding external toothing 7 the full wave 2 is a corresponding internally toothed coupling part 8th pushed so that its internal teeth with the external teeth 7 the solid shaft is engaged and torque from the solid shaft to the coupling part or vice versa is transferable.

Das Kupplungsteil 8 weist an seinem der Hohlwelle 1 zugewandten Endbereich Klauen 9 auf, die mit entsprechenden, am axialen Endbereich der Hohlwelle 1 angeordneten Klauen 10 in Eingriff bringbar sind. Somit ist Drehmoment übertragbar, da die Klauen (9, 10) in Umfangsrichtung formschlüssig verbindbar sind.The coupling part 8th indicates at its the hollow shaft 1 facing end region claws 9 on, with the corresponding, at the axial end portion of the hollow shaft 1 arranged claws 10 can be brought into engagement. Thus, torque is transferable because the claws ( 9 . 10 ) are positively connected in the circumferential direction.

Das Kupplungsteil 8 ist mittels des Betätigungsmittels 11 axial verschiebbar. Hierdurch sind die Kupplungen (9, 10) ein- beziehungsweise auskuppelbarThe coupling part 8th is by means of the actuating means 11 axially displaceable. As a result, the couplings ( 9 . 10 ) can be engaged or disengaged

Das Einschieben in axialer Richtung ist beendet, wenn die Außenverzahnung 7 der Vollwelle 2 vollständig axial in die Innenverzahnung 5 des Kupplungsteils 8 eingeschoben ist. Dabei kommen diese beiden Verzahnungen im Eingriff. Denn der kleinste Innendurchmesser des Kupplungsteils 8 im Verzahnungsbereich der Innenverzahnung 5 ist größer als der größte Außendurchmesser im Verzahnungsbereich der Außenverzahnung 7. Somit ist Drehmoment übertragbar.The insertion in the axial direction is completed when the external teeth 7 the full wave 2 completely axially into the internal toothing 5 of the coupling part 8th is inserted. These two gears are engaged. Because the smallest inner diameter of the coupling part 8th in the toothed area of the internal toothing 5 is greater than the largest outer diameter in the toothing area of the external toothing 7 , Thus, torque is transferable.

Das Kupplungsteil 8 ist mittels eines Betätigungsmittels 11 verschiebbar. Dieses Betätigungsmittel 11 ist entweder von Hand betätigbar oder mittels eines Aktors, der von einer Steuerelektronik gesteuert wird, die ein Einkuppeln des Kupplungsteils 8 nur unterhalb einer kritischen Drehzahldifferenz zwischen Vollwelle und Hohlwelle zulässt. Hierzu ist vorzugsweise zumindest ein Mittel zur Drehzahlerfassung zumindest einer der Wellen (1, 2) mit der Steuerelektronik verbunden.The coupling part 8th is by means of an actuating means 11 displaceable. This actuator 11 is either manually operable or by means of an actuator which is controlled by an electronic control unit, which is a coupling of the coupling part 8th only below a critical speed difference between solid shaft and hollow shaft permits. For this purpose, preferably at least one means for speed detection of at least one of the waves ( 1 . 2 ) connected to the control electronics.

Zu Beginn des Einkuppelns des Kupplungsteils 8 kommt das Kupplungsteil 8 zunächst nur mit seiner Innenverzahnung 5 in Eingriff mit der Außenverzahnung 7 der Vollwelle 2. Somit wird das Kupplungsteil 8 mitgedreht mit der Vollwelle 2. Bei weiterem axialen Einschieben des Kupplungsteils 8 kommen die Klauen 9 des Kupplungsteils 8 mit den Klauen 10 der Hohlwelle 1 in Eingriff und überträgt Drehmoment. Hierbei ist die relative Drehgeschwindigkeit und insbesondere das Drehmoment möglichst klein gewählt, so dass auch bei geringer axialer Überdeckung der Verzahnungen kein zu großes Drehmoment, also ein für die Zähne der Verzahnungen gefährliches Drehmoment, auftritt.At the beginning of the coupling of the coupling part 8th comes the coupling part 8th initially only with its internal teeth 5 in engagement with the external toothing 7 the full wave 2 , Thus, the coupling part 8th turned with the shaft 2 , Upon further axial insertion of the coupling part 8th come the claws 9 of the coupling part 8th with the claws 10 the hollow shaft 1 engages and transmits torque. Here, the relative rotational speed and in particular the torque is chosen to be as small as possible, so that even at low axial overlap of the gears no too large torque, ie a dangerous for the teeth of the teeth torque occurs.

Die Verzahnungen 5 und 7 sind vorzugsweise ausgeführt als Vielkeilverzahnungen nach DIN 5480 .The gears 5 and 7 are preferably designed as splines after DIN 5480 ,

Die Außenverzahnung 7 der Vollwelle 2 ist an ihrem ersten axialen Endbereich angeordnet und vorzugsweise einstückig mit der Vollwelle 2 ausgeführt, also in diese eingearbeitet.The external toothing 7 the full wave 2 is disposed at its first axial end portion and preferably integral with the solid shaft 2 executed, so incorporated into this.

Die Vollwelle 2 weist an ihrem zweiten axialen Endbereich, welcher am von der Außenverzahnung 7 abgewandten Endbereich der Vollwelle 2 angeordnet ist, einen Flansch 6 auf zur Verbindung mit einem drehenden Teil einer anzutreibenden Maschine oder Anlage.The full wave 2 has at its second axial end portion which of the outer toothing 7 facing away end of the shaft 2 is arranged, a flange 6 for connection to a rotating part of a machine or plant to be driven.

Da die Vollwelle 2 als Abtriebswelle eines Getriebes ausgeführt ist, ist also mittels des Kupplungsteils 8 das Getriebe zuschaltbar und somit die Maschine oder Anlage vom Getriebe antreibbar.Because the full wave 2 is designed as output shaft of a transmission, so by means of the coupling part 8th The gear can be switched on and thus the machine or system can be driven by the gearbox.

Die Innenverzahnung 5 des Kupplungsteils 8 weist eine größere axiale Länge auf als die Außenverzahnung 7 der Vollwelle 2.The internal toothing 5 of the coupling part 8th has a greater axial length than the outer toothing 7 the full wave 2 ,

Die Vollwelle 2 ist über die Lager an den Lagerbereichen (3, 4) in der Hohlwelle 1 gelagert.The full wave 2 is via the bearings at the storage areas ( 3 . 4 ) in the hollow shaft 1 stored.

Vorzugsweise ist das Getriebe auf einer Schwinge montiert, insbesondere zusammen mit einem Elektromotor, der die eintreibende Welle des Getriebes antreibt. Die Vollwelle 2 ist bei entferntem Kupplungsteil 8 in der Hohlwelle 1 frei drehbar.Preferably, the transmission is mounted on a rocker, in particular together with an electric motor which drives the driving shaft of the transmission. The full wave 2 is with the coupling part removed 8th in the hollow shaft 1 freely rotatable.

Somit sind also an der Maschine oder Anlage zwei Antriebe vorsehbar, wobei ein Hauptantrieb die Maschine oder Anlage antreibt und das Getriebe von einem Hilfsantrieb angetrieben ist. Die Hohlwelle 1 des Getriebes ist dabei derart mit der Maschine verbunden, dass bei betriebenem Hauptantrieb die Hohlwelle 1 mitgedreht wird, also von der Abtriebswelle des Getriebes des Hauptantriebs angetrieben wird. Dabei wird durch die drehbare Lagerung der Vollwelle 2 in der Hohlwelle 1 die Vollwelle 2 nicht mitgedreht.Thus, therefore, two drives are provided on the machine or plant, with a main drive drives the machine or system and the transmission is driven by an auxiliary drive. The hollow shaft 1 The transmission is connected to the machine in such a way that when the main drive is operated, the hollow shaft 1 is rotated, that is driven by the output shaft of the transmission of the main drive. This is due to the rotatable mounting of the solid shaft 2 in the hollow shaft 1 the full wave 2 not turned.

Nach Ausfall des Hauptantriebs ist das Kupplungsteil 8 axial einschiebbar und somit der Hilfsantrieb als Ersatzantrieb für den Hauptantrieb aktivierbar und zuschaltbar. Dadurch wird dann die Hohlwelle 1 von der Vollwelle 2 des Getriebes angetrieben.After failure of the main drive is the coupling part 8th axially retractable and thus the auxiliary drive as a replacement drive for the main drive can be activated and activated. This will then the hollow shaft 1 from the full wave 2 driven by the transmission.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist Vollwelle und Hohlwelle vertauscht, also die Hohlwelle die Abtriebswelle des Getriebes des Hilfsantriebs und die Vollwelle im ausgeschalteten Zustand vom Haupatantrieb angetrieben.In further embodiments of the invention is full wave and hollow shaft reversed, so the hollow shaft driven the output shaft of the transmission of the auxiliary drive and the solid shaft in the off state of the main drive.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die in Richtung der Achse der Hohlwelle 1 gerichtete axiale Verschiebung bewirkt durch einen Aktor, der in den Figuren nicht gezeigt ist. Vorzugsweise ist hierfür ein Linearaktor, wie Linearmotor geeignet. Dieser Aktor wird von einer Steuerung angesteuert der ein erfasster Drehzahlwert einer Welle des Getriebes, insbesondere der eintreibenden oder abtreibenden Welle, zugeführt wird. Auf diese Weise ist es der Steuerung ermöglicht, den Aktor nur bei Unterschreiten einer kritischen Drehzahl zu betätigen. Somit ist ein Einkuppeln, also ein axiales Einschieben der Klauen ineinander, nur unterhalb einer kritischen Drehzahl ausführbar, wodurch die Standzeit der gesamten Anlage, in welcher das Getriebe angeordnet ist, erhöht wird. Das Auskuppeln hingegen ist auch in einem anderen Drehzahlbereich ermöglicht. In further embodiments of the invention is in the direction of the axis of the hollow shaft 1 directed axial displacement effected by an actuator, which is not shown in the figures. Preferably, this is a linear actuator, such as linear motor suitable. This actuator is controlled by a controller of a detected speed value of a shaft of the transmission, in particular the driving or aborting shaft, is supplied. In this way it is the controller allows to actuate the actuator only when falling below a critical speed. Thus, an engagement, so an axial insertion of the jaws into each other, executable only below a critical speed, whereby the life of the entire system in which the transmission is arranged, is increased. The disengagement, however, is also possible in a different speed range.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hohlwellehollow shaft
22
VollwelleSolid shaft
33
Lagersitzbearing seat
44
Lagersitzbearing seat
55
Innenverzahnunginternal gearing
66
Flanschflange
77
Außenverzahnungexternal teeth
88th
Kupplungsteilcoupling part
99
Klauensteal
1010
Klauensteal
1111
Betätigungsmittel zur axialen VerschiebungActuating means for axial displacement
1212
Hilfsantriebauxiliary drive
1313
Getriebetransmission
1414
Verzahnungsteiltoothed piece

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19957062 B4 [0003] DE 19957062 B4 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 5480 [0011] DIN 5480 [0011]
  • DIN 5480 [0037] DIN 5480 [0037]

Claims (12)

Schaltbare Welle-Nabe-Verbindung, aufweisend eine Vollwelle mit Außenverzahnung und eine Hohlwelle mit Klauen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollwelle in der Hohlwelle drehbar gelagert ist, wobei ein Kupplungsteil, welches eine Innenverzahnung und Klauen, insbesondere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, axial ausgerichtete Klauen, aufweist, auf einen axialen Endbereich der Vollwelle aufschiebbar ist, so dass die Innenverzahnung des Kupplungsteils mit einer in diesem axialen Endbereich vorgesehenen Außenverzahnung der Vollwelle in Eingriff bringbar ist und die Klauen des Kupplungsteils mit entsprechenden Klauen der Hohlwelle, insbesondere mit in einem axialen Endbereich angeordneten, entsprechenden Klauen der Hohlwelle, in Eingriff bringbar sind, insbesondere zum Durchleiten eines Drehmoments von der Vollwelle über das Kupplungsteil an die Hohlwelle.Switchable shaft-hub connection, comprising a solid shaft with external teeth and a hollow shaft with claws, characterized in that the solid shaft is rotatably mounted in the hollow shaft, wherein a coupling part, which an internal teeth and claws, in particular circumferentially spaced, axially aligned claws , is slidable on an axial end portion of the solid shaft, so that the internal toothing of the coupling part with a provided in this axial end portion outer teeth of the solid shaft is engageable and the claws of the coupling part with corresponding claws of the hollow shaft, in particular arranged in an axial end region , corresponding claws of the hollow shaft, are engageable, in particular for passing a torque from the solid shaft via the coupling part to the hollow shaft. Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollwelle in der Hohlwelle drehbar gelagert ist mittels eines Kugellager, Rillenlager, eines sonstigen Wälzlagers oder mittels eines Gleitlagers.Shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the solid shaft is rotatably mounted in the hollow shaft by means of a ball bearing, groove bearing, another rolling bearing or by means of a sliding bearing. Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollwelle in der Hohlwelle drehbar gelagert ist, so dass die Außenverzahnung der Vollwelle und die Innenverzahnung des Kupplungsteils zumindest einen axialen Teilbereich gemeinsam überdecken,Shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the solid shaft is rotatably mounted in the hollow shaft, so that the outer teeth of the solid shaft and the inner toothing of the coupling part cover at least one axial portion together, Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauen des Kupplungsteils axial beabstandet sind von der Innenverzahnung des Kupplungsteils.Shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the claws of the coupling part are axially spaced from the internal toothing of the coupling part. Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil axial verschiebbar angeordnet ist, insbesondere mittels eines Betätigungsmittels, insbesondere eines manuell betätigbaren oder eines mittels eines elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betreibbaren Linearaktors.Shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling part is arranged axially displaceable, in particular by means of an actuating means, in particular a manually operable or by means of an electrically, hydraulically or pneumatically operable linear actuator. Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungen Evolventenverzahnungen sind oder Vielkeilverzahnungen, insbesondere ausgeführt nach DIN 5680.Shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the teeth are involute gears or splines, in particular designed according to DIN 5680. Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verschiebung des Kupplungsteils von einer Steuerelektronik bewirkt wird, insbesondere mittels eines von dieser Steuerelektronik ansteuerbaren Aktors, wobei die Steuerelektronik mit einem Mittel zur Erfassung einer Drehzahl, insbesondere der Vollwelle und/oder der Hohlwelle, und/oder eines zwischen Vollwelle und Hohlwelle übertragenen Drehmoments verbunden ist, insbesondere zur Erfassung der zwischen Vollwelle und Hohlwelle relativ vorhandenen Drehzahl, insbesondere wobei nur bei Unterschreiten eines kritischen Wertes der erfassten Größe ein Einschieben des Kupplungsteils von der Steuerelektronik bewirkt wird.Shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the axial displacement of the coupling part is effected by a control electronics, in particular by means of an activatable by this control actuator, wherein the control electronics with a means for detecting a rotational speed, in particular the solid shaft and / or the hollow shaft, and / or a transmitted between solid shaft and hollow shaft torque is connected, in particular for detecting the relative between solid shaft and hollow shaft speed, in particular, whereby insertion of the coupling part is effected by the control electronics only when falling below a critical value of the detected variable. Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei axialem Einführen des Kupplungsteils in den Zwischenraum zuerst die Innenverzahnung des Kupplungsteils mit der Außenverzahnung der Vollwelle in Eingriff kommt und danach die Klauen des Kupplungsteils mit den Klauen der Hohlwelle in Eingriff kommen.Shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that upon axial insertion of the coupling part in the intermediate space first, the internal teeth of the coupling part with the external teeth of the solid shaft engages and then the claws of the coupling part with the claws of the hollow shaft into engagement come. Vorrichtung, umfassend einen Hauptantrieb und einen als Ersatzantrieb oder Zusatzantrieb zuschaltbaren Hilfsantrieb, wobei der Hilfsantrieb eine Vollwelle aufweist, die mittels einer schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, zuschaltbar ist, wobei die Hohlwelle der schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung antreibbar ist vom Hauptantrieb, insbesondere wobei die Vorrichtung ein Getriebe ist oder zumindest aufweist.Device comprising a main drive and an auxiliary drive which can be engaged as a replacement drive or auxiliary drive, wherein the auxiliary drive has a solid shaft, which is connectable by means of a switchable shaft-hub connection, in particular according to at least one of the preceding claims, the hollow shaft of the switchable shaft-hub connection being drivable by the main drive, in particular wherein the device is a transmission or at least has. Vorrichtung, umfassend einen Hauptantrieb und einen als Ersatzantrieb oder Zusatzantrieb zuschaltbaren Hilfsantrieb, wobei der Hilfsantrieb eine Hohlwelle aufweist, die mittels einer schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, zuschaltbar ist, wobei die Vollwelle der schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung antreibbar ist vom Hauptantrieb, insbesondere im ausgeschalteten Zustand, in welchem der Hilfsantrieb abgekoppelt ist vom Hauptantrieb, insbesondere wobei die Vorrichtung ein Getriebe ist oder zumindest aufweist.Device comprising a main drive and an auxiliary drive which can be engaged as a replacement drive or auxiliary drive, wherein the auxiliary drive has a hollow shaft, which is connectable by means of a switchable shaft-hub connection, in particular according to at least one of the preceding claims, wherein the solid shaft of the switchable shaft-hub connection is drivable by the main drive, in particular in the off state, in which the auxiliary drive is decoupled from the main drive, in particular wherein the device is a transmission or at least has. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Bandantrieb ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device is a belt drive. Verfahren zum Betreiben einer schaltbaren Welle-Nabe-Verbindung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – Werte einer Größe, wie die Drehzahl der Welle und/oder Nabe, die zwischen Welle und Nabe vorhandene Drehzahldifferenz und/oder das übertragene Drehmoment, erfasst werden, insbesondere in zeitlichen Abständen wiederholend, und die erfassten Werte mit einem kritischen Wert verglichen werden, – bei Versagen des Hauptantriebs und Unterschreitens des kritischen Wertes der Größe das Schalten der Verbindung ausgeführt wird, – insbesondere wobei in einem ersten Schritt die Innenverzahnung eines Kupplungsteils mit der Außenverzahnung der Welle, also Vollwelle, in Eingriff gebracht wird, und in einem nachfolgenden Schritt die Klauen des Kupplungsteils mit den Klauen der -Nabe, also Hohlwelle, in Eingriff gebracht wird.Method for operating a switchable shaft-hub connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that Values of a variable, such as the rotational speed of the shaft and / or hub, the rotational speed difference present between shaft and hub and / or the transmitted torque, are recorded, in particular at intervals, and the values recorded are compared with a critical value, in case of failure of the main drive and falling below the critical value of the size, the switching of the connection is carried out, - in particular wherein in a first step, the internal teeth of a coupling part with the external teeth of the shaft, ie solid shaft, is engaged, and in a subsequent step, the jaws of the coupling part with the claws of the hub, so the hollow shaft, is brought into engagement.
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DE883679C (en) * 1950-03-22 1953-07-20 Maybach Motorenbau G M B H Claw clutch, which can only be engaged in one relative direction of rotation, especially for motor vehicles, with beveled end faces of the claws
DE1213681B (en) * 1964-09-09 1966-03-31 Heinz Stellwag Coupling for the gradual relative rotation of two rotating shafts
DE19957062B4 (en) 1999-10-26 2006-01-19 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg clutch combination

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Non-Patent Citations (1)

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DIN 5480

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