DE3702778C2 - Steckbare axial- und winkelbewegliche zahnkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine steckbare, axial- und winkelbeweg­ liche Zahnkupplung zur elastischen Drehmomentübertragung mit einem mit der Antriebsmaschine lösbar verbundenen Befestigungs­ flansch, einer an der angetriebenen Maschine befestigbaren, außenverzahnten Kupplungsnabe und einer Kupplungshülse mit Innenverzahnung, in welche die Verzahnung der Kupplungsnabe greift.

Als drehelastische Kupplungen mit Elementen für die Kompensa­ tion radialer, axialer und winkeliger Verlagerungen der ange­ schlossenen Maschinen sind Ausführungen auf dem Markt bekannt, bei welchen die Drehmomentübertragung durch auf Verdrehschub beanspruchte ringförmige Gummielemente ermöglicht wird. Die Verdrehschubelemente bieten große radiale Verlagerungsmöglich­ keiten bei relativ geringen Rückstellkräften. Das die radiale Verlagerung ermöglichende ringförmige Gummielement verbindet zwei mit der Antriebsmaschine verbindbare Stahlflansche, die außerdem mit einer innenverzahnten Kupplungshülse verschraubt sind. In die Kupplungshülse greift eine an der anzutreibenden Maschine befestigte außenverzahnte Kupplungsnabe. Die Naben­ zähne sind mit balligen Zahnflanken versehen, um eine winkelige Verlagerung der beiden Maschinen auszugleichen. Die Montage der Kupplung erfordert jedoch Öffnungen im Gehäuse der Antriebs­ maschine. Außerdem sind die Verschraubungsarbeiten umständlich und damit zeitaufwendig.

Als weitere hochdrehelastische Kupplungen mit ringförmigen, auf Drehschub beanspruchten Gummielementen sind Ausführungen bekannt, deren Abtriebsseiten mit den entsprechenden Naben ver­ schraubt werden. Diese Ausführungen erfordern einen großen Montageaufwand. Verlagerungen werden in radialer, winkeliger und axialer Richtung voll vom Gummielement aufgenommen, was bei axialen Verlagerungen zu hohen Reaktionskräften führt, da das Gummi bei Druckbelastung verhältnismäßig steif ist. Um diese Mängel zu beseitigen, wurden Kupplungen konzipiert, bei denen am Außen- oder Innendurchmesser angeordnete Stifte steckbar montiert werden können. Die Fertigung dieser Stift-/Steckver­ bindung ist aufwendig und teuer. Der die Stifte aufnehmende Flansch sowie das entsprechende Gegenstück müssen mit engen Fertigungstoleranzen hergestellt werden, da ein Verdrehspiel zu Klappergeräuschen und Verschleiß in der Steckverbindung führt. Außerdem ist es notwendig, die Stifte zur Vermeidung von Reib­ rostbildung durch eine Kunststoffbeschichtung zu schützen. Ein weiterer Nachteil der Steckverbindung besteht darin, daß nur ein Axialversatz aufgenommen werden kann. Winkeliger Wellenver­ satz muß bei dieser Ausführung nach wie vor durch Formänderungs­ arbeit des Gummis kompensiert werden.

Bei einer weiteren auf dem Markt bekannten Kupplung greift die mit einer balligen Außenverzahnung versehene Kupplungs­ nabe unmittelbar in einen mit einer Innenverzahnung ver­ sehenen Kupplungsflansch aus Kunststoff, der seinerseits direkt mit der Antriebsmaschine verschraubt wird. Das Gehäuse der Antriebsmaschine braucht keine Montageöffnung aufzuweisen, sondern greift über den äußeren Teil des Kupplungsflansches, da es möglich ist, nach seiner Befestigung an der Antriebs­ maschine die an dem anzutreibenden Aggregat befestigte Kupplungs­ nabe mit der zugehörigen Außenverzahnung in die Innenverzahnung des Flansches zu schieben. Ein Beispiel der letztgenannten Aus­ führung ist im "Kupplungs-Atlas" v.A. Schalitz, 4. Auflage 1975, Seite 75, Bild 3.2.7-16 gezeigt. Diese Kupplung ist jedoch als drehstarr zu bezeichnen und gewährleistet auch bei einer Ausbildung des Kupplungsflansches aus Kunststoff keine ge­ nügende Schwingungsdämpfung. Eine drehfedernde Gelenkkupplung ist in dem DE-GM 18 15 644 dargestellt. Bei dieser Kupplung findet ein elastisches Kupplungselement Verwendung, das aus zwei konzentrischen, außenverzahnten Metallringen besteht, die über einen Gummiring zusammenvulkanisiert sind. Die Kupp­ lung erlaubt keine radiale Verlagerungsfähigkeit und ist nicht steckbar, da bei jedem Anwendungsfall eine nachträgliche Arre­ tierung erforderlich ist.

Eine hochelastische Wellenkupplung zeigt ferner die DE-OS 34 34 722. Bei dieser Kupplung sind alle Teile unter Einschal­ tung elastischer Elemente miteinander verschraubt. Diese Art der Kupplungen zeigt außer dem komplizierten Aufbau, daß ihre an den An- und Abtriebsseiten befestigbaren Teile nach der Befestigung nicht ineinander steckbar sind. Im Gegensatz zu der grundsätzlich immer angestrebten Vereinfachung ist hier der Montageaufwand besonders groß.

Ziel der Erfindung ist es, die Vorteile einer steckbaren Kupplung mit Verdrehschubelementen zur Schwingungsdämpfung mit der guten Montierbarkeit der vorgenannten drehstarren Kupplung zu verbinden und eine entsprechend gestaltete Kupplung vorzu­ schlagen, wobei die Aufnahme der Wellenverlagerung nach Möglich­ keit ganz oder zum überwiegenden Teil durch die Steckverbindung aufgenommen wird.

Die Erfindung zur Lösung der Aufgabe zeichnet sich durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aus.

Das elastomere Material kann vorzugsweise in Form eines Gummi­ ringes zur Anwendung kommen. Unterschiedlich ausgebildete Ringe aus elastomerem Material bzw. die Wahl verschiedener Steifigkeiten des Materials ermöglichen unterschiedliche Elastizitäten der Kupplung. Eine besonders hohe Elastizität der gesamten Kupplung ist jedoch durch das Hintereinandersetzen zweier Ringe aus elastischem Material erreichbar. An der Verbindungsstelle der beiden Ringe können diese zusätzlich auf der Kupplungshülse mit Hilfe von Nadellagern bzw. Gleit­ ringen abgestützt werden.

Eine weitere Variationsmöglichkeit ist durch eine zweite innen­ verzahnte Hülse gegeben, in welche eine am Befestigungsflansch angeordnete Außenverzahnung greift, mit welcher die Kupplungs­ hülse durch einen gemeinsamen Ring aus elastomerem Material zusammenvulkanisiert ist.

Dadurch ergibt sich eine doppelkardanische Ausführung zur Kom­ pensation besonders großer Maschinenverlagerungen.

Zur Verbindung der Maschinenaggregate, zwischen welchen eine elastische Drehmomentübertragung stattfinden soll, sind lediglich die bereits an den Maschinen befestigten Kupplungsteile ineinan­ der zu schieben. Zusätzliche, den Montageaufwand erhöhende Ver­ schraubungsarbeiten entfallen, da der Befestigungsflansch mit der Kupplungshülse bereits vor der Aufstellung an der Antriebs­ maschine und die Kupplungsnabe an der anzutreibenden Maschine befestigt werden können. Es ist möglich, neben einem Axialver­ satz auch einen Winkelversatz ohne zusätzliche Gummiverformung zu übertragen. Bedingt durch ein geringes Verzahnungsspiel wird es möglich, auch einen geringen Radialversatz aufzunehmen. Ein grundlegender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Be­ festigungsflansch mit der Verzahnung eine Einheit bildet, so daß ein Verstiften des Ringes bzw. Bohren entfällt. Die Ausbil­ dung der innenverzahnten Kupplungshülse und des Befestigungs­ flansches als Spritzgußteile aus Polyamid ermöglicht eine ra­ tionelle, äußerst preiswerte Fertigung, da jede Nacharbeit entfällt. Außerdem wird durch Ausbildung des gesamten antriebs­ seitigen Teiles aus Kunststoffspritzguß ein äußerst günstiges Fertigungsniveau erreicht. Die Wahl des Werkstoffes Sinterme­ tall für die verzahnte Kupplungsnabe ermöglicht eine wartungs­ freie Kupplung, da keine Schmierung der Verzahnung notwendig ist.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung rein schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kupplung einfachster Bauart im Längsschnitt,

Fig. 2 den Längsschnitt durch eine Kupplung mit einer zweiten, mit der Kupplungshülse zusammenvulkanisierten, innenver­ zahnten Hülse und

Fig. 3 den Längsschnitt durch eine Kupplung mit zwei hinter­ einander gesetzten Ringen aus elastomerem Material.

Die Kupplung gemäß Fig. 1 besteht aus einem Befestigungs­ flansch 1 mit gleichmäßig auf seinem Umfang verteilten Öffnun­ gen 2, durch welche Schrauben zur Befestigung, beispielsweise an der Schwungscheibe einer Antriebsmaschine, greifen können. Der Befestigungsflansch 1 ist mit einer Kupplungshülse 3 über einen Gummiring 4 zusammenvulkanisiert. Die Kupplungshülse be­ steht beispielsweise aus Kunststoff und ist mit einer Innenver­ zahnung 5 versehen, in welche die ballig geformten Zähne 6 einer Nabe 7 greifen, welche auf der Welle einer anzutreibenden Maschine befestigbar ist.

Der Befestigungsflansch 1 und die an diesen koaxial anvulkani­ sierte Kupplungshülse 3 bilden zusammen einen an der Antriebs­ maschine befestigbaren, mehrteiligen und innenverzahnten Kupp­ lungsflansch.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 greift der Befestigungs­ flansch 20 mit einer Außenverzahnung 21 in eine innenverzahnte Hülse 22. Die Kupplungshülse 3 und die Hülse 22 sind mit Hilfe eines Gummiringes 25 zusammenvulkanisiert und bilden dadurch eine doppelkardanische Kupplungsausführung.

Der Befestigungsflansch 20 ist ebenfalls, wie bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit Verschraubungsöffnungen 26 versehen, um ihn an der Antriebsmaschine, beispielsweise am Schwungrad zu befestigen. Ein konzentrisch am Befestigungs­ flansch 20 angeordneter Zahnkranz 27, der die Außenverzahnung 21 trägt, kann mit diesem beispielsweise verschraubt oder in anderer bekannter Weise verbunden sein. Mit 28 ist ein auf der Kupplungsnabe 23 angeordneter Anschlag zur axialen Verschie­ bungsbegrenzung bezeichnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 besteht der Kupplungs­ flansch demnach aus dem Befestigungsflansch 20, dem Zahnkranz 27 und den mit Hilfe des Gummiringes 25 zusammenvulkanisierten Kupplungshülsen 3 und 22.

Die Ausführung nach Fig. 3 zeigt zwei koaxiale gummielastische Ringe 30 und 31, mit deren Hilfe der Befestigungsflansch 32 mit der innenverzahnten Kupplungshülse 33 verbunden ist. Der Flansch 32 ist wie üblich mit Hilfe von Schrauben, welche durch Öffnungen 34 greifen, mit der Antriebsmaschine verbindbar. An den Befestigungsflansch 32 ist der Gummiring 30 anvulkanisiert. Er trägt an seinem gegenüberliegenden Ende einen anvulkanisier­ ten Verbindungsring 35 und ist mit Hilfe von Schrauben 36 an einem Stützring 37 befestigt. Der zweite gummielastische Ring 31 ist an einer Seite an der innenverzahnten Kupplungshülse 33 anvulkanisiert und weist einen der Kupplungshülse gegenüber­ liegenden, ebenfalls anvulkanisierten Befestigungsring 38 auf. Mit diesem Ring ist der gummielastische Ring 31 mit dem Stütz­ ring 37 verschraubt. Die lediglich durch eine Mittellinie an­ gedeuteten Befestigungsschrauben sind mit 39 bezeichnet. Zur Abstützung des aus dem Befestigungsflansch 32, den gummi­ elastischen Ringen 30 und 31 sowie dem Stützring 37 und der Kupplungshülse 33 bestehenden Kupplungsflansches dient bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Nadellager 40. Es kann ggf. durch einen Gleitring ersetzt werden.

Wie bei den anderen beiden Beispielen bereits gezeigt, greift die Kupplungsnabe 41 mit einer Außenverzahnung 42 in die Innen­ verzahnung 43 der Kupplungshülse 33.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 bildet durch die Hintereinan­ derschaltung zweier Ringe aus Gummi oder einem anderen elasto­ merem Material eine hoch- oder doppelelastische Ausführung.

Claims (11)

1. Steckbare, axial- und winkelbewegliche Zahnkupplung zur elastischen Drehmomentübertragung mit einem mit der Antriebs­ maschine lösbar verbundenen Befestigungsflansch, einer an der angetriebenen Maschine befestigbaren, außenverzahnten Kupp­ lungsnabe und einer Kupplungshülse mit Innenverzahnung, in welche die Verzahnung der Kupplungsnabe greift, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungshülse (3, 33) aus Kunststoff ge­ fertigt und durch wenigstens ein Element (4, 25, 30, 31) aus elastomerem Material durch Vulkanisieren mit dem Befestigungs­ flansch (1) verbunden ist, und daß die Drehmomenteinleitung und -abnahme an den axialen Enden des elastomeren Elements (4, 25, 30, 31) erfolgt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Element aus elastomerem Material ein Gummiring (4, 30, 31) ein­ gesetzt ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (1, 20, 32) aus Kunststoff be­ steht.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungshülse (3) durch das Element aus ela­ stomerem Material axial fluchtend mit einer zweiten innenver­ zahnten Hülse (22) verbunden ist, in welche der Befestigungs­ flansch (20) mit einer Außenverzahnung (21) greift.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Befestigungsflansch (32) durch zwei axial hintereinander angeordnete Ringe (30, 31) aus elastomerem Ma­ terial mit der innenverzahnten Kupplungshülse (33) verbunden ist.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (30, 31) aus elastomerem Material miteinander ver­ schraubt und zusätzlich im Verbindungsbereich auf der Kupplungs­ nabe (41) abgestützt sind.

7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung ein Nadellager (40) dient.

8. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung ein Gleitring eingesetzt ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (7, 23, 41) aus Sinter­ metall besteht.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungshülse (3, 22, 33) als Spritzgußteil gefertigt ist.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der an der Antriebsmaschine zu befestigende Flansch (1, 20, 32) als Spritzgußteil gefertigt ist.