DE4427681A1 - Hirth-Verzahnung - Google Patents
Hirth-VerzahnungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
- F16D1/076—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end by clamping together two faces perpendicular to the axis of rotation, e.g. with bolted flanges
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Description
Die Erfindung betrifft eine formschlüssige, schaltbare
Kupplung koaxialer, im wesentlichen drehsymmetrischer Ele
mente zur Übertragung von Drehmomenten unter Verwendung einer
Stirn-Verzahnung, beispielsweise einer Hirth-Verzahnung, bei
der eines der beiden einander an der Verzahnungsteilebene
der axial gegenüberstehenden gezahnten Elemente im Bereich
der Verzahnungsteilebene entlang eines Teilkreises in eine
Hülse und einen Kranz geteilt ist und wobei das andere
gezahnte Element sich, in radialer Richtung gesehen, sowohl
innerhalb als auch außerhalb des Teilkreises erstreckt, und
wobei zumindest eines dieser drei Elemente in axialer
Richtung von der Verzahnungsteilebene weg verschiebbar ist.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A 14 25 333 bekannt
und dient dazu, die beiden koaxialen Elemente, im gegebenen
Fall Wellen, auch im Stillstand Einkuppeln zu können. Dazu
ist vorgesehen, daß die beiden entlang eines Teilkreises in
Hülse und Kranz geteilten, eine Stirnverzahnung tragenden
Elemente drehfest, aber axial zueinander verschieblich
angeordnet sind. Ihre Stirnverzahnungen sind um eine halbe
Zahnteilung versetzt, so daß beim Einrücken eines der beiden
Elemente eingreift und das andere axial weggeschoben wird.
Es werden allgemein Kupplungen nach verschiedenen Kriterien
unterschieden: formschlüssige und kraftschlüssige, schalt
bare und nicht schaltbare, etc . . Formschlüssige Kupplungen
sind beispielsweise stirnverzahnte Kupplungen, die Ver
zahnungen verwenden, deren Zähne in einer Ebene lotrecht zur
Drehmomentachse (und somit zur Drehachse) angeordnet sind
und im wesentlichen radial verlaufen. Es verändert sich
dabei das Profil der Zähne mit dem Radius.
Eine derartige Verbindung ist beispielsweise die sogenannte
Hirth-Verzahnung, die laut Lueger Lexokon der Technik,
rororo-Taschenbuchausgabe, Band 2, Seite 275; Band 14, Seite
652 als nicht schaltbare Kupplung anzusprechen ist. Das
gleiche gilt für die Gleason-Verzahnung, die im Unterschied
zur Hirth-Verzahnung gebogene radiale Zähne aufweist. Diese
Kupplungen werden zum Verbinden gebauter Wellen o.dergl.
verwendet. Ein wesentliches Merkmal dieser Kupplungen ist
es, daß sie die Enden zweier koaxial verlaufender Wellen
verbinden.
Es ist bei diesen Kupplungen zumindest eines der beiden
einander in axialer Richtung gegenüberstehenden, mit der
Verzahnung versehenen Elemente mit seiner Stummelachse ver
schieblich, um beim Zusammenbau bzw. dem Zerlegen der Vor
richtung mit dem ihm entgegenstehenden Element in Wirkver
bindung zu treten oder um von ihm frei zu kommen.
Bei einer Vielzahl von Anwendungsgebieten ist es notwendig,
eine Scheibe, eine Rolle, ein Zahnrad od. dgl. auf einer
Welle, je nach dem Betriebszustand der Vorrichtung, in die
dieses Element eingebaut ist, drehfest oder drehbar ange
ordnet zu haben (schaltbare Kupplung). Bei diesen Anwen
dungsgebieten gibt es im allgemeinen eine Welle und ein
darauf sitzendes Element, das mit der Welle schaltbar zu
kuppeln sein soll.
Um das oben genannte Problem zu lösen, sind verschiedene
Wege vorgeschlagen worden, beispielsweise die aus der
BE-A 530 097 für Werkzeugmaschinen bekanntgewordene Kon
struktion, bei der Kugeln in axialen Nuten der Welle und des
Zahnrades verschieblich angeordnet sind und je nach ihrer
axialen Position entweder über den Umfang der Welle ragen
und so eine drehfeste Verbindung schaffen, oder gänzlich in
den Ausnehmungen der Welle oder des Rades sitzen und so ein
Verdrehen erlauben. Diese Kupplung wurde gemäß der
EP-B 0 217 228 auf Türantriebe übertragen.
Derartige Vorrichtungen leiden unter der extremen punktuel
len Beanspruchung sowohl der Kugeln als auch der Kanten der
Nuten und unter der Schwächung des Wellenquerschnittes.
Darüberhinaus müssen sie extrem sorgfältig gefertigt werden
und sind daher teuer. Zusätzliche Schwierigkeiten bereitet
die komplizierte Zwangsbewegung der Kugeln, da diese zwi
schen dem Rad und der Welle erfolgen muß und daher eine
zentrale Bohrung in der Welle erfordert, in der eine Betä
tigungsvorrichtung sitzt.
Üblicherweise verwendet man daher fest auf der Welle sit
zende Elemente (Zahnräder), die ihrerseits mit dem An- bzw.
Abtrieb lösbar, beispielsweise ausrückbar, verbunden sind.
Es werden zwar dadurch die oben geschilderten Probleme ver
mieden, doch sind die so geschaffenen Vorrichtungen volumi
nös und benötigen eigene Kupplungen und deren Betätigungs
vorrichtungen. Im Falle der Ausrückbarkeit müssen entspre
chende Schwenklager und Betätigungsvorrichtungen geschaffen
werden.
Es ist somit das Ziel der Erfindung, die Nachteile der vor
bekannten Lösungen zu vermeiden und eine Vorrichtung zu
schaffen, die wenig Platz beansprucht, zuverlässig und
langlebig ist und die darüberhinaus leicht für verschiedene
Anwendungszwecke und Gebiete adaptierbar ist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einer
Vorrichtung der eingangs genannten Art die Hülse und der
Kranz bei ausgerückter Kupplung relativ zueinander rotierbar
angeordnet sind.
Dies bedeutet, daß die beiden koaxial und im gleichen axia
len Bereich angeordneten, einander entlang des Teilzylinders
berührenden Teile über die frontal gegenüberstehende Hirth-
Verzahnung miteinander drehfest verbunden sind. Wird nun
einer der drei Teile, beispielsweise der gegenüberstehende
Teil, in axialer Richtung von der Teilebene weggeschoben, so
sind die beiden anderen radial entlang des Teilzylinders
voneinander getrennten Elemente nicht mehr an einer
Relativverdrehung zueinander gehindert. In diesem Fall kann
der Teilzylinder auch gestuft sein oder zu einem Kegelstumpf
entarten.
Es ist selbstverständlich auch möglich, eines dieser beiden
Elemente in axialer Richtung aus dem Eingriff der Hirth-
Verzahnung zu bringen und damit das andere Element frei zu
geben, sofern das gegenüberstehende Element für sich dreh
frei ist.
Es ist bei verschiedenen Verwendungszwecken möglich, ver
schiedene Zustände der Vorrichtung, in denen eine derartige
Verbindung eingebaut ist, dadurch zu berücksichtigen, daß
zwei oder alle drei der Elemente axial verschieblich ange
ordnet sind, so daß eine rotative Kupplung der einzelnen
Elemente untereinander nur bei genau festgelegten Zuständen
erfolgt.
Die Erfindung wird an Hand eines Türantriebes näher erläu
tert. Dabei zeigt die einzige Zeichnung einen Schnitt durch
ein Türbaumrohr, dessen Verdrehung über ein Schneckenge
triebe erfolgt.
In der Figur ist eine Welle 1 dargestellt, auf der eine
Hülse 2, beispielsweise mittels eines Keiles 3, drehfest
aufgezogen ist. Im selben axialen Bereich wie die Hülse 2,
aber außerhalb ihres Außenradius R, der einen Teilkreis und
mit der Achse der Welle 1 einen Teilzylinder definiert,
sitzt ein Radkranz 4, der eine Verzahnung 5 trägt. Der Rad
kranz 4 ist um die Hülse 2 an sich frei drehbar.
Die Hülse 2 und der Radkranz 4 weisen an dem in der Zeich
nung unteren axialen Ende eine Hirth-Verzahnung 7′ auf, die
mit einer dazu kongruenten Hirth-Verzahnung 7′′ einer Gegen
platte 6 zusammenwirkt.
Die Verzahnung 5 des Radkranzes 4 wirkt mit einer Schnecke 8
zusammen, die von einem nicht dargestellten Motor in Drehung
versetzt wird. Durch die Drehung der Schnecke 8 wird der
Radkranz 4 und über die Hirth-Verzahnung 7′, 7′′ und letzlich
wieder 7′ die Hülse 2 in Drehung versetzt, die wiederum
durch den Keil 3 die Welle 1 mitnimmt. Die weitere
Übertragung der Bewegung auf die nicht dargestellte Türe
entspricht dem Stand der Technik und bedarf hier keiner
näheren Erläuterung.
Es ist bei derartigen Türen notwendig, eine händische Öff
nungsmöglichkeit beim Ausfall des Antriebes vorzusehen. Da
der Schneckenantrieb selbsthemmend oder zumindest extrem
schwergängig ist, ist es notwendig, die Wirkverbindung zwi
schen der Schnecke 8 und der Welle 1 auf einfache und
zuverlässige Weise unterbrechen zu können.
Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Gegenplatte
6 in axialer Richtung von der Teilebene der Verzahnung 7′,
7′′ wegbewegt wird, was im vorliegenden Fall durch Verdrehen
der Zughülse 9 um das Gewinde 10 mittels einer Handhabe 11
erfolgt, wobei durch ein Lager 12 zwischen der Zughülse 9
und der Gegenplatte 6 eine Relativverdrehung zwischen diesen
beiden Elementen erfolgt, die notwendig ist, da die
Gegenplatte 6 bei ausgefallenem Antrieb und somit blockier
ter Schnecke 8 keine Drehung um die Welle 1 vollführen kann.
Es kommt aber durch das Gewinde 10 auch zu einer axialen
Bewegung der Gegenplatte 6 samt der Zughülse 9 entlang der
Welle 1, durch die schließlich die Hirth-Verzahnung außer
Eingriff kommt.
Von diesem Moment an ist der Radkranz 4 frei gegenüber der
Hülse 2 beweglich und einem händischen Verdrehen der Welle 1
steht nichts mehr im Wege.
Zu Einrücken ist nur der Hebel 11 in die umgekehrte Richtung
zu bewegen, bis es zum Eingriff kommt. Durch die Ver
drehbarkeit des Radkranzes 4 gegenüber der Hülse 2 wird bei
etwa nicht fluchtender Hirth-Verzahnung einer der beiden
Teile solange mitgenommen, bis beide im Eingriff mit der
Verzahnung der Gegenplatte 6 stehen.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Anwendung und nicht
auf die gezeigte Ausführung beschränkt. So ist es möglich,
den Radkranz 4 mit jeder anderen Form eines An- oder
Abtriebes in Verbindung zu bringen und statt oder auch
zusätzlich zur Gegenplatte entweder den Radkranz oder die
Hülse axial verschieblich auszuführen, um eine Drehverbin
dung in Abhängigkeit von mehr als einer Bedingung zu schaf
fen bzw. zu lösen.
Daß das Ein- und Ausrücken nicht händisch erfolgen muß,
versteht sich von selbst, es kann insbesonders bei Anwen
dungsgebieten, bei denen höhere Drehzahlen auftreten, vor
teilhaft sein, zusätzlich zur Hirth-Verzahnung zumindest
einen Synchronring vorzusehen, was für den Fachmann auf dem
Gebiet des Getriebebaues und der Verzahnungslehre keine
Probleme mit sich bringt.
Diese Maßnahme wird man insbesonders dann ergreifen, wenn
ein Schalten nicht nur, wie im dargestellten Ausführungs
beispiel, bei einer Notbetätigung, somit händisch und mit
geringer Kraft und geringer Geschwindigkeit erfolgt, sondern
unter Last und bei merklichen Drehzahlen. Unter
"Synchronring" wird jede Einrichtung verstanden, die das
Schalten unter Last ermöglicht bzw. erleichtert.
Es ist selbstverständlich auch möglich, die Hirth-Verzahnung
innerhalb und außerhalb des Teilkreises, der durch die immer
kreisförmige Trennlinie zwischen dem Radkranz 4 und der
Hülse 2 im Bereich der Verzahnung gegeben ist, unter
schiedlich zu gestalten, wenn dies aus Überlegungen der
Belastung und des Kraftflusses für notwendig erachtet wird.
Aus fertigungstechnischen Gründen wird man davon aber meist
Abstand nehmen.
Es ist bei verschiedenen Anwendungsgebieten auch möglich,
zwischen dem Radkranz 4 und der Hülse 2 Wälzlager vorzuse
hen, was ebenfalls vom Fachmann in Kenntnis der Erfindung
und des Anwendungsgebietes unter Berücksichtigung der auf
tretenden Relativdrehzahlen und Belastungen leicht bestimm-
und auswählbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird
man eine axiale Bewegung zwischen der Hülse 2 und dem Rad
kranz 4 möglichst vermeiden oder entsprechende axial beweg
liche Lager vorsehen.
Schließlich ist es auch denkbar, den Radkranz 4 als Hülse
auszubilden und radial außerhalb einen Radkranz vorzusehen,
so daß drei umeinander verdrehbare Elemente der Gegenplatte 6
gegenüberstehen und getrennt ein- bzw. auskuppelbar sind.
Zu guter Letzt muß die Stirnverzahnung keine Hirth-Verzah
nung sein, sondern kann alle für das ins Auge gefaßte
Anwendungsgebiet möglichen Formen annehmen, was für den
Fachmann in Kenntnis der Erfindung leicht durchführbar ist.
Claims (4)
1. Formschlüssige, schaltbare Kupplung koaxialer, im
wesentlichen drehsymmetrischer Elemente zur Übertragung von
Drehmomenten, unter Verwendung einer Stirn-Verzahnung
(7′, 7′′), beispielsweise einer Hirth-Verzahnung, bei der
eines der beiden einander an der Verzahnungsteilebene der
axial gegenüberstehenden gezahnten Elemente im Bereich der
Verzahnungsteilebene entlang eines Teilkreises (R) in eine
Hülse (2) und einen Kranz (4) geteilt ist und wobei das
andere gezahnte Element (6) sich, in radialer Richtung
gesehen, sowohl innerhalb als auch außerhalb des Teilkreises
(R) erstreckt, und wobei zumindest eines dieser drei
Elemente (2, 4, 6) in axialer Richtung von der Verzahnungs
teilebene weg verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hülse (2) und der Kranz (4) bei ausgerückter Kupplung
relativ zueinander rotierbar angeordnet sind.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei
axialer Verschieblichkeit des ungeteilten Elementes (6) die
Teilung der geteilten Elemente (2, 4) entlang eines Kegels
oder eines gestuften Zylinders erfolgt.
3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den geteilten Elementen (2, 4) Wälzlager vorgesehen
sind.
4. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem ungeteilten Element (6) und
zumindest einem der geteilten Elemente (2, 4) ein
Synchronring vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT162293A AT402093B (de) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | Formschlüssige schaltbare kupplung koaxialer elemente |
Publications (1)
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ID=3517403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944427681 Withdrawn DE4427681A1 (de) | 1993-08-13 | 1994-08-04 | Hirth-Verzahnung |
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DE (1) | DE4427681A1 (de) |
NL (1) | NL9401291A (de) |
Cited By (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE172902C (de) * | ||||
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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AT402093B (de) | 1997-01-27 |
ATA162293A (de) | 1996-06-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |