DE2526344A1

DE2526344A1 - Wellenkupplung

Info

Publication number: DE2526344A1
Application number: DE19752526344
Authority: DE
Inventors: Georges Leon Marcel Bulliot
Original assignee: Alsacienne de Constructions Mecaniques SA
Current assignee: Alsacienne de Constructions Mecaniques SA
Priority date: 1974-06-27
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1976-01-08
Also published as: BE830674A; IT1039423B; FR2278986A1; SE412451B; NO752315L; US4018062A; JPS518436A; FR2278986B1; SE7507358L; GB1484082A

Description

PATENTANWALT* I5 768/9 (60)

Pr. rer. na!. ϋΙΕΤΓΛ LOl/IS Dtpl.-Pbys. CLAUS POHLAU DipL-lng. FRANZ LOHRENTZ NORNBERQ

KfcSSLERPLATZ 1

SOCIETE ALSACIENNE DE CONSTRUCTIONS MECANIQUES DE MULHOUSE, Mulhouse Cedex/Frankreich

Wellenkupplung

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung zur axialen Befestigung und drehenden Mitnahme zweier koaxialer Wellen. Im allgemeinen werden solche Wellenkupplungen eingesetzt, die mehr oder weniger flexibel sind, so daß mögliche Fluchtungsfehler der beiden Wellen aufgenommen werden können.

In der Regel werden die beiden Wellen durch jeweils zwei Lager lagegesichert, nämlich durch ein erstes reines Radiallager und durch ein zweites kombiniertes Axial- und Radiallager. Diese Lage-sicherung ist jedoch nicht immer befriedigend, zwar insbesondere dann nicht, wenn die Wellen mit großer Geschwindigkeit umlaufen, da insgesamt zwei axiale Anlaufflächen vorgesehen sind, die Leistungsverluste verursachen und Aufwand für die Schmierung erfordern. Darüberhinaus verursacht die Wellenkupplung selbst zuweilen schädliche Axialspannungen, die über das übliche

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Maß hinausgehende Schaden an den Anlaufflächen oder Anschlägen hervorrufen.

Bei einer anderen Anordnung werden axiale Anlaufflächen nur an einer der Wellen vorgesehen, während die Wellenkupplung derart ausgelegt und angeordnet ist, daß sie gleichzeitig das Drehmoment überträgt und eine axiale Verbindung zwischen den beiden Wellen herstellt. Eine solche Anordnung gestattet es, die Zahl der axial anlaufenden Lager zu vermindern und darüberhinaus ein mehr oder wenig«· genaues Gleichgewicht der Axialspannungen zwischen den Wellen zu erzielen, wobei überdies die Leistungsver— luste und der Ölbedarf wesentlich verringert sind. Es sind daher viele Kupplungen dieser Art im Einsatz, bei denei die übertragung des Drehmomentes generell mittels Verzahnungen erfolgt, während die axiale Verbindung mittels spielfreier oder spielbehafteter und gegebenenfalls elastischer Lagervorrichtung erfolgt. Derartige Vorrichtungen sind jedoch vergleichsweise kompliziert und erfordern großen Bauraum. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wellenkupplung der soeben erläuterten Gattung zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Wellenkupplung einen Wellenfortsatz mit einer Antriebsverzahnung auf, die drehfest mit der ersten Welle verbunden ist und mit einem gewissen radialen Spiel in einen übergreifenden Innenabschnitt mit einer zugeordneten, gegenüber der zweiten Welle drehfesten Innenverzahnung eingreift, sowie Verbindungsglieder zur axialen Festlegung der beiden Wellen auf. Erfindungsgemäß sind die Verbindungsglieder zur axialen Festlegung durch einen an der ersten Welle in der Nähe des Wellenfortsatzes befestigten Kugelkopf gebildet, der zwischen den einander zugeordneten Lagerflächen zweier axial mit der zweiten Welle verbundener und gegenüber der

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zweiten Welle in radialer Richtung leicht beweglicher Lagerschalen gehalten ist. Zusätzlich zu den geschilderten Vorteilen dieser Gattung von Wellenkupplungen weist die erfindungsgemäße Wellenkupplung auch den Vorteil auf, daß sie von einfacher Bauart und platzsparend ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung dargestellt.

Die dargestellte Wellenkupplung dient zur Verbindung zweier koaxialer Wellen 1 und 2 sowohl in Achsrichtung als auch zur gegenseitigen drehenden Mitnahme. Die Welle 1 ist in radialer und axialer Richtung durch geeignete Lager gehalten, die bei 3 und 4 schematisch angedeutet sind. Die Welle 2 ist lediglich in radialer Richtung mittels zweier mit und 6 bezeichneter Radiallager gehalten. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Welle 2 als Nabe eines Ritzels 7 zur Leistungsübertragung.

Die drehfeste Verbindung wird durch einander zugeordnete Verzahnungen 13 und 14 gesichert, die je auf einer der beiden Wellen befestigt sind, während die axiale Verbindung über einen Kugelkopf 15 erfolgt.

Die Außenverzahnung 13, beispielsweise eine Evolventenverzahnung, ist an einem verdickten Abschnitt einer flexiblen Verlängerung 17 der Welle 1 eingeschnitten und greift mit einem bestimmten, lediglich in Radialrichtung vorliegenden Spiel in die zugeordnete Innenverzahnung 18 ein, die in einen verjüngten Abschnitt einer Bohrung 18 der

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Welle 2 eingeschnitten ist. Die Verzahnung 13 kann sich in Achsrichtung leicht gegenüber der Verzahnung 14 bewegen.

Das Spiel zwischen der Außenverzahnung 13 und der Innenverzahnung 14 ermöglicht leichte Kippbewegungen der Achse der Verzahnung 13 um den Mittelpunkt O der Verzahnungen gegenüber der Achse der Welle 2, wobei jedoch unverändert das Drehmoment unter optimalen Bedingungen übertragen werden kann.

Der Kugelkopf 15 ist am verdickten oder verlängerten Abschnitt der Welle 1 mit der Verzahnung 13 befestigt und der Verzahnung 13 unmittelbar benachbart. Er liegt zwischen zwei Lagerschalen 21 und 22, die sich sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung im Inneren einer zylindrischen Ausnehmung 23 der Welle 2 bewegen können. Die Lagerschale 21 ist in Achsrichtung gegen eine Lagerscheibe 24 angedrückt, die ihrerseits gegen eine Ringschulter 25 der Ausnehmung 23 unter dem Einfluß einer Feder 26 anliegt, die im Beispielsfalle durch eine Mehrzahl von Tellerfedern gebildet ist und die über eine andere Druckscheibe 27 gegen den Kugelkopf 15 andrückt. Die Feder 26 liegt dabei ihrerseits gegen einen Federring 28 an, der in einer Ringnut 29 der zylindrischen Ausnehmung 23 gelagert ist.

Zur Ermöglichung einer Montage der Kugelkopfverbindung ist die Lagerschale 21 geteilt ausgeführt, wobei die Teilung in!einer Mittelebene verläuft und die beiden Halbschalen durch einen Rohrabschnitt 32 der anderen Lagerscheibe 22 gehalten sind, der den Umfang der zweiteiligen Lagerschale 21 unter Druck hält.

Um eine Schmierung der Kugelkopflagerung zu gewährleisten,

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ist ein Ölspender 25 in der Achse der Ausnehmung 23 der Welle 2 derart vorgesehen, daß er einen ölstrahl auf den Kugelkopf 15 spritzt. Um gleichzeitig eine Schmierung der Verzahnungen 13 und 14 zu gewährleisten, ist an der Basis des Kugelkopfes 15 ein Schrägkanal 26 eingearbeitet, der in ein axiales Sackloch 37 des Kugelkopfes 15 mündet. Auf diese Weise gelangt ein Teil des gegen den Kugelkopf 15 gespritzten Öles über die Bohrungen 37 und 36 in den Bereich der Verzahnungen 13 und 14 und schmiert diese.

Im Betrieb ist die Welle 1 mittels der Lager 3 und 4 sowohl axial als auch radial lagegesichert. Die Welle 2 ist ir. radialer Richtung mittels der Lager 5 und 6 und in axialer Richtung mittels des an der Welle 1 befestigten Kugelkopf es 15 gesichert, der zwischen den beiden Lagerschalen und 22 eingespannt ist. Die Lagerschalen 21 und 22 sind ihrerseits axial ohne Spiel in der Welle 2 gesichert, wobei die durch die Feder- oder Druckscheiben 24 und 27 aufgebrachte Vorspannung ausreicht, um ein Abheben der Berührungsflächen des Kugelkopflagers bei allen im Norraalbetrieb auftretenden Axialspannungen bzw. Axialkräften zu vermeiden, unabhängig von der Richtung und der Größe dieser Kräfte.

Die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Wellen erfolgt über die Verzahnungen 13 und 14. Fluchtungsfehler zwischen den beiden Wellen werden dadurch sauber aufgenommen, daß die Achsen der beiden Wellen Kippbewegungen um den Mittelpunkt 0 der Verzahnungen gegeneinander ausführen können, wobei der Mittelpunkt i des Kugelkopfes 15 im Betrieb eine Kreisbahn in einer zur Achse der Welle 2 senkrechten Ebene beschreibt und eine radiale Gleitbewegung zwischen den beiden Lagerschalen 21 und 22 und den Druckscheiben 24 und 27'erzeugt. Alle diese Bewegungen er-

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folgen wegen der durch den ölspender 35 aufrechterhaltenen Schmierung unter günstigen Gleitbedingungen, wenn dafür Sorge getragen ist, daß die eingesetzten Werkstoffe und die Behandlung ihrer Berührungsflächen den auftretenden und zu übertragenden Belastungen angepaßt sind.

Die Druckscheibe 24 könnte in Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles auch mittels Federn gegen die Ringschulter 25 anliegen. Andererseits könnte eine Feder auch völlig weggelassen werden.

In einer anderen Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles könnte der die Verzahnung 13 tragende Abschnitt der Welle 17, anstelle an der Welle 1 befestigt zu sein, auch gegenüber der Welle 1 mittels einer entsprechenden Wellenkupplung mit Verzahnung und Kugelkopf der beschriebenen Art festgelegt sein, derart, daß der Abschnitt 17 eine schwimmend gelagerte Zwischenwelle darstellen würde.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf das erläuterte und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt; vielmehr sind je nach den Erfordernissen der Verwendungsfälle im einzelnen vielfache Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patent- (Schutz-) Ansprüche

1.j Wellenkupplung zur axialen Befestigung und zur drehenden Mitnahme zweier koaxialer Wellen, bei der eine erste Welle eine Außenverzahnung trägt und von der anderen, zveiten Vfelle mit einer entsprechenden Innenverzahnung im Bereich der Außenverzahnung zur drehenden Mitnahme übergriffen wird, vobei in der Verzahnung ein gewisses, eine Kippbewegung der Achsen der Wellen zulassendes Radialspiel besteht, und bei der am Ende der ersten Welle in der Nachbarschaft ihrer Außenverzahnung ein Kugelkopf vorgesehen ist, der zur axialen Lagesicherung zwischen zugeordneten Lagerflächen zweier in Achsrichtung gegen die zweite Welle festgelegten Lagerpfannen oder -schalen gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagerschalen (21, 22) gegenüber der zweiten Welle (2) radial um ein geringes Maß beweglich gehalten sind und daß das Zahnprofil der Innenverzahnung (13) und der Außenverzahnung (14) so gewählt ist, daß eine leichte relative Kippbewegung der beiden Wellen (1, 2) um den Verzahnungsmittelpunkt (0) bei guten Drehmomentübertragungsbedingungen möglich ist·

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (21, 22) in einer kammerartigen Ausnehmung (23) der zweiten Welle (2) angeordnet sind, an der stirnseitige Andruckflächen je für eine Lagerschale und eine Umfangsfläche ausgebildet sind, wobei die Umfangsflache eine Weite der Ausnehmung (23) ergibt, die etwas größer als die We:.te bzw. die radiale Breite der Lagerschalen (21, 22) ist.

3. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß die kammerartige Ausnehmung (23) zylindrisch ausgebildet ist und koaxial zur zweiten Welle (2) liegt, wobei die

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stirnseitigen Andruckflächen für die Lagerschalen (21, 22) eben sind und achsnormal bezüglich der zweiten Welle (2) liegen.

4. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekeüinzeichnet, daß die Verzahnung (13, 14) einander zugeordnete, gebogene Zahnprofile aufweist.

5. Wellenkupplung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Kreisevolventenprofxle.

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