DE2027349B2

DE2027349B2 - Kardangelenkartig wirkende doppelzahnkupplung

Info

Publication number: DE2027349B2
Application number: DE19702027349
Authority: DE
Inventors: Karl Dieter Dr Ing habil 3301 Braunschweig Schlums
Original assignee: Braunschweigische Maschinenbau anstalt, 3300 Braunschweig
Priority date: 1970-06-04
Filing date: 1970-06-04
Publication date: 1971-12-23
Also published as: GB1323821A; US3731500A; FR2095646A5; DE2027349A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine kardangelenkartig wir- Übertragung hoher Drehmomentlasten über lange

kende Doppelzahnkupplung, bei der die Enden eines Zeiträume hinweg ohne ständige Schmierung

Zwischenstückes jeweils über ballige Führungsflächen und ohne ständige Wartung einwandfrei ar-

mit den Enden der zu kuppelnden Wellen gelenkig, beitet.

aber axial unverschiebbar und über zahnartig inein- 5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geandergreifende und zu den Führungsflächen etwa löst, daß zwischen zwei in Drehrichtung jeweils zukonzentrisch angeordnete verzahnte Mitnehmer- sammenwirkenden Zähnen jeweils ein Element angeelemente drehmomentmäßig verbunden sind. ordnet ist, das mit den beiden Zähnen fest verbunden

Aus der deutschen Auslegeschrift 1059 252 ist und wenigstens in Axialrichtung der Kupplung nacheine kardangelenkartig wirkende Doppelzahnkupplung ίο giebig ist. Vorteilhafterweise kann dabei jedes nachbekannt, bei der mit den Enden der zu kuppelnden giebige Element als an sich bekanntes Schwmg-Wellen die Enden eines starren, hülsenförmigen Zwi- metallelement ausgebildet sein,
schenstückes über ballige Führungsflächen gelenk- Die belgische Patentschrift 622 005 zeigt eine artig, aber axial unygrschiebbar, und über die Füh- elastische Kupplung, aus der es an sich bekannt ist, rungsflächen konzentrisch umgebende, zahnradartig 15 ein ringförmiges Gummielement zwischen den das ineinandergreifende Mitnehmer elemente drehmoment Drehmoment übertragenden Flächen der Kupplung mäßig verbunden sind. Durch die balligen Führungs- anzuordnen und fest mit diesen Flächen zu verbinflächen ist die gegenseitige Lage der Enden des den. Bei dieser bekannten Kupplung stehen die Zwischenstückes^ ünä'.de"f-Wellenenden fixiert. Die beiden Kupplungselemente zunächst über Kugel-Mitnahme erfolgt jedoch ausschließlich über die 20 flächen in Gleitberührung, um Abweichungen von Mitnehmerelemente. Bei dieser bekannten Doppel- der genauen gleichachsigen Lage zuzulassen. Die zahnkupplung müssen die zahnradartigen ineinander- Mitnehmerflächen sind ebenfalls zueinander konzengreif enden Mitnehmerelemente mit großer Genauig- trische, mit radialem Abstand ^angeordnete, gewölbte keit bearbeitet sein, um allseitig gleichmäßig tragend Flächen, zwischen denen der Gummiring angeordnet ineinandergreifen zu können. Hinzu kommt, daß 25 ist, wobei das Drehmoment über den Gummiring diese die Drehmomente übertragenden Mitnehmer- unter Beanspruchung des Gummiringes auf Scherung elemente während der Bewegung der Kupplung übertragen wird. Es handelt'-sich hierbei also' nicht unmittelbar und unter hoher Last aufeinander gleiten um eine Zahnkupplung. Außerdem ist diese-:Kupp- und damit einem starken Verschleiß unterworfen lung nur für geringe Drehmomente geeignet,-da die sind. Bei Veränderung der Achsparallelität der EIe- 3° Drehmomentbelastung des Gummiringes rasen eine mente der Doppelzahnkupplung unter voller Dreh- zulässige Grenze erreichter· ·■·'
momentbelastung. tritt Jn der Kupplung eine relativ Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Doppelhohe Reibungskraft als Axialkraft auf, gegen die die zahnkupplung, bei der das zwischen zusammenwir-Veränderung def'-A^hsparallelität erfolgen ".vtSaßr '·-■■· .kenden Zähnen angeordnete-"Olement bei -Dreh-Auch können auf Grund der Schiebebewegungen 35 momentübertragung unter reinen Druckkräften steht unter Last in den aneinanderliegenden Flächen der und eine Scherverformung lediglich bei Veränderung Mitnehmerelemente Ansätze und Schultern entstehen, der gegenseitigen Achslage der Kupplungselemente die den weiteren Gleitvorgang behindern, so daß eintritt. -.1 _r ir&vj. £ "|i
schließlich neben den Reibungskräften nach Art eines Die Einschaltung von Gumnuelementen bei einer Fonnschlusses wirksam werdende große Axialkräfte 40 Doppelzahnkupplung istl-ian-sich-auch aus dej,britiauftreten können. Es ist daher bei der be- sehen Patentschrift 731081 bekannt. Bei dieserliegen kannten.Anordnung ^ein ^fortlaufen^s.Nachschmie-:. jedoch: die zusammenwirkenden Mitnehmerzähne ren und damit eine fortlaufende Wartung erfordere unmittelbar aneinander. Die Anordnung unterscheilich. det sich von den bekannten Doppelzahnkupplungen

Es ist aus der USA.-Patentschrift 2 645 105 weiter- 45 lediglich dadurch, -daß die Zähne des einen Mithin eine Doppelzahnkupplung bekannt, bei der zwi- nehmersatzes in dem zugehörigen Kupplungselement sehen den wirksamen Flächen der Mitnehmerele- jeweils einzeln um eine entlang eines Radius' des mente ein Lagerblock angeordnet ist. Dieser ist mit Kupplungselements verlaufende Achse drehbar in dem einen der beiden zusammenwirkenden Mit- dem Kupplungselement gelagert sind, wobei diese nehmerelemente übet - eine Relativbewegungeh zu- 5° Lagerung durch-Verwendung einer Gummibuchse lassende lockere Stift/Schlitz-Verbindung verbunden, auch elastisch sein kann.

wobei die aneinanderliegenden Flächen gegenüber Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Doppeleiner die Achse der Kupplung enthaltenden Ebene _ zahnkupplung, bei der die Zähne mit den zugehörizylindrisch gekrümmt ist, um eine Verstellung des gen Kupplungselementen starr verbunden sind und Lagerblockes gegenubjji'der zugehörigen Mitnehmer- 55 ,lediglich zwischen zusammenwirkenden Zähnen fläche zu ermöglichen. Hierbei treten also trotz Zwi- jeweils ein Element angeordnet ist, das wenigschenschaltung eines Lagerblockes ebenfalls relative stens in Axialrichtung der Kupplung nachgiebig Gleitbewegungen zwischen den die Drehmomentlast ist.

übertragenden Mitnehmerfläehen auf, wobei die Zahl Durch die Zwischenschaltung jeweils eines solchen

der Gleitflächen pro Mitnehmerpaar bei dieser be- 60 Elements wird die Verstellung der Achsen aus der

kannten Anordnung gegenüber der zuvor beschrie- gegenseitigen Fluchtungslage heraus in keiner Weise

benen verdoppelt ist, so daß die angedeuteten Nach- behindert. Da das Element jedoch mit den beiden

teile bei dieser Ausführungsform in verstärktem Zähnen fest verbunden ist, tritt an keiner Stelle der

Maße auftreten. an der Drehmomentsübertragung beteiligten Fläche

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine 65 der Kupplung eine relative Gleitbewegung auf, viel-

kardangelenkartig wirkende Doppelzahnkupplung der mehr werden die bei Relativbewegungen der Achsen

eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, auftretenden Bewegungen zwischen den miteinander

daß sie bei Vereinfachung der Herstellung auch bei zusammenwirkenden Zähnen durch die elastische

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Verformung der zwischen diesen angeordneten EIe- Zwischenstücks 3 jeweils über eine' Zahnkupplung

menten aufgenommen. Bei der neuen Doppelzahn- verbunden. Da diese Zahnkupplungen jeweils gleich

kupplung können damit Reibungskräfte in der Kupp- ausgebildet sind, sind den gleichen Teilen gleiche

lung auch bei sehr hohen Drehmomentlasten nicht Bezugsziffern zugeordnet. Außerdem genügt die Be-

auftreten, da die einzigen Gleitbewegungen, die zwi- 5 Schreibung nur einer Kupplung,

sehen den balligen Führungsflächen auftreten, ohne Mit dem Zwischenstück 3 ist axial unverschieblich

Drehmomentbelastung vor sich gehen. Wesentlich bei und in Drehrichtung fest verbunden ein glockenför-

der neuen Anordnung ist dabei, daß die zwischen miger Mitnehmerkörper 3 a, der auf seiner Innenseite

benachbarten Zähnen angeordneten Elemente jeweils eine Mehrzahl von radialen MitneHmerzähnen 10

mit den Zähnen fest verbunden sind, so daß keine io aufweist.

Gleitbewegungen zwischen einem Zahn und dem An dem gegenüberliegenden Wellenende 15 ist

zugehörigen Element auftreten können. ebenfalls axial unverschieblich und drehfest eine

Die bei Änderungen der gegenseitigen Achslage Muffe 2 befestigt, die fest mit einem zweiten Mitauftretenden Verformungskräfte in den Elementen nehmerkörper 9 verbunden ist. Von dessen äußerem sind sehr klein und bleiben auch bei Belastung 15 Umfang springen radial nach außen Mitnehmerzähne im wesentlichen konstant. Die Elemente haben damit 9 a vor, die im eingebauten Zustand zwischen die eine hohe Lebensdauer auch bei hohen Dreh- Zähne 10 des Mitnehmerkörpers 3 a greifen. Auf der momentslasten. inneren Umfangsseite des Mitnehmerkörpers 9 ist

Da Reibungskräfte zwischen den die Drehmomente axial unverschieblich ein Führungsring'5 an einer

übertragenden Flächen bei der neuen Anordnung 20 Schulter 6 des Mitnehmerkörpers 9 gehalten. Der

nicht auftreten können, ist auch bei längerem Ge- Führungsring weist auf seinem inneren Umfang eine

brauch praktisch kein Verschleiß der Mitnehmer- ballige oder teilkugelförmige Führungsfläche auf, die

flächen festzustellen, so daß eine ständige Schmierung auf einem entsprechend balligen Gleitring 4 aufsitzt,

und damit Wartung der Doppelzahnkupplung über- der an einem verjüngten Ende des Zwischenstückes 3

flüssig wird. 25 befestigt ist. Über die balligen Führungsflächen des

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Anordnung Gleitringes 4 und des Führungsringes 5 können das

nach der Erfindung besteht darin, daß die Mitneh- Zwischenstück 3 und das Wellenende 15 im begrenz-

merflächen der zusammenwirkenden Zähne keiner ten Umfang Winkelbewegungen ausführen, ohne

genauen Bearbeitung mehr bedürfen, da Unregel- daß eine relative axiale Verschiebung zwischen den

mäßigkeiten dieser Flächen bzw. Maßabweichungen 3° beiden Teilen möglich ist.

durch die zwischengeschalteten Elemente zuverlässig Es ist angenommen, daß bei dem Ausführungsausgeglichen werden. beispiel eine Übertragung des Drehmomentes nur in

Die Elemente können bei der neuen Anordnung einer Drehrichtung erfolgt, und zwar zwischen den

zusätzlich auch in Drehrichtung, also in Richtung Zähnen 9 a und 10 der beiden Mitnehmerkörper 3 a

der Übertragung der Drehmomente Federungseigen- 35 und 9. Die das Drehmoment übertragenden Flächen

schäften besitzen, so daß sich zusätzlich die Wirkung der Zähne sind mit 11 und 12 in F i g. 2 bezeichnet,

einer elastischen Übertragung des Drehmoments Mit diesen Flächen fest verbunden sind bei dem

ergibt. Dies wird vorteilhafterweise durch die er- dargestellten Ausführungsbeispiel die Metallplatten

wähnte Ausbildung der nachgiebigen Elemente als eines Schwingmetalls 7, welches in die Ausnehmung 8

Schwingmetallelemente erreicht. 40 zwischen den Mitnehmerflächenil und 12 einge-

Durch die Zwischenschaltung der Schwingmetall- setzt ist.

elemente wird außerdem noch erreicht, daß kleinere Aus F i g. 2 wird deutlich, daß bei Übertragung

Differenzen der Winkelgeschwindigkeit zwischen An- eines Drehmoments in Antriebsrichtung die Schwing-

k triebs- und Abtriebsseite der Kupplung ausgeglichen metallelemente 7 ausschließlich auf Druck bean-

™ werden. Diese Differenzen können auftreten, wenn 45 spracht werden, so daß auch große Drehmomente

die beiden Wellen im Winkel oder raumschief zu- ohne Überanspruchung des Gummis der Schwing-

einander stehen. Auf Grund der Ausgleichswirkung metallelemente übertragen werden können. Je nach

der Schwingmetallelemente bleiben die Drehmoment- Wahl der Gummiart und der Gummieigenschaften

Schwankungen bei üblichem Winkelversatz der WeI- kann durch die Schwingmetallelemente hierbei auch

len durch Montageungenauigkeiten gering. 5° eine elastische Übertragung des Drehmoments in

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schema- Drehrichtung erfolgen.

tischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel Andererseits können die Achsen/! und B des

näher erläutert. Wellenendes 15 bzw. des Zwischenstückes 3 inner-

Es zeigt halb vorbestimmter Grenzen eine gegenseitige Win-

F i g. 1 die neue Doppelzahnkupplung in Seiten- 55 kellage einnehmen, wie dies in F i g. 3 durch den

ansicht, teilweise parallel zur Achse aufgeschnitten, Winkel C wiedergegeben ist, ohne daß dadurch die

wobei sich die Achsen der zu kuppelnden Teile in Übertragung des Drehmoments behindert wird bzw.

gegenseitiger Fluchtung befinden, ohne daß die an der Übertragung des Drehmoments

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Doppelzahn- beteiligten Flächen aufeinander gleiten. Die Relativkupplung nach F i g. 1 entlang der Schnittlinie II-II, 60 bewegung der Mitnehmerflächen 11 und 12 bei einer

Fig.3 ist eine ähnliche Darstellung wie F ig. !,wobei Änderung der gegenseitigen Winkellage der Achsen^

jedoch nur der eine Kupplungsteil der Doppelzahn- und B wird vielmehr ohne jede Gleitbewegung durch

kupplung wiedergegeben ist, und zwar in einer Stel- eine innere Verformung des Gummis der Schwing-

lung, in der die Achsen der Teile winklig zueinander metallelemente aufgenommen. Die Gleitbewegung

verlaufen. 65 der balligen Flächen von Führungsring und Gleit-

Bei der in den Figuren dargestellten kardangelenk- ring, die hierbei auftritt, erfolgt ohne jede Belastung,

artig wirkenden Doppelzahnkupplung 1 sind die bei- so daß nennenswerte Reibungskräfte an dieser Stelle

den Wellenenden 15 und 16 mit den Enden eines nicht auftreten können.

Wenn auch in Fig. 2 gezeigt ist, daß die Zähne 9 a und 10 mit ihren Rückseiten gegenseitig in enger Berührung stehen, so daß hier Relativbewegungen auftreten können, wenn die Achsen A und B ihre gegenseitige Lage ändern, so ist doch zu beachten, daß bei einer Übertragung des Drehmoments diese in Berührung stehenden Flächen entlastet bzw. sogar in Umfangsrichtung auseinandergerückt sind, so daß an dieser Stelle Reibungskräfte ebenfalls nicht auftreten können.

Die Schwingmetalle 7 bedürfen keinerlei Wartung. Sie unterliegen auch keinem nennenswerten Verschleiß. Außerdem ermöglichen sie, daß bei der Herstellung der Kupplungsteile auf die Einhaltung enger Toleranzen bei der Ausgestaltung und Bearbeitung der Zähne 9 α und 10 weitgehend verzichtet werden kann.

.Der Mitnehmerkörper3α könnte mit dem Zwischenstück 3 auch einstückig ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Kardangelenkartig wirkende Doppelzahnkupplung, bei der die Enden eines Zwischenstückes jeweils über ballige Führungsflächen mit den Enden der zu kuppelnden Wellen gelenkig, aber axial unverschiebbar und über zahnradartig ineinandergreifende und zu den Führungsflächen etwa konzentrisch angeordnete verzahnte Mitnehmerelemente drehmomentmäßig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei in Drehrichtung jeweils zusammenwirkenden Zähnen (9 a, 10) jeweils ein Element (7) angeordnet ist, das mit den beiden Zähnen fest verbunden und wenigstens in Axialrichtung der Kupplung nachgiebig ist.

2. Doppelzahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes nachgiebige Element (7) als an sich bekanntes Schwingmetallelement ausgebildet ist. ..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen