DE2027349C - Kardangelenkartig wirkende Doppelzahnkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine 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 zahnartig ineinandergreifende und zu den Führungsflächen etwa konzentrisch angeordnete verzahnte Mitnehmerelemente drehmomentmäßig verbunden sind.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 059 252 ist eine kardangelenkartig wirkende Doppelzahnkupplung bekannt, bei der mit den Enden der zu kuppelnden Wellen die Enden eines starren, hülsenförmigen Zwischenstückes über ballige Führungsflächen gelenkartig, aber axial unverschiebbar, und über die Führungsflächen ker-zentrisch umgebende, zahnradartig ineinandergreifende Mitnehmerelemente drehmomentmäßig verbunden sind. Durch die balligen Führungsflächen ist die gegenseitige Lage der Enden des Zwischenstückes und der Welienenden fixiert. Die Mitnahme erfolgt jedoch ausschließlich über die Mitnehmerelemente. Bei dieser bekannten Doppelzahnkupplung müssen die zahnradartigen ineinandergreifenden Mitnehmerelemente mit großer Genauigkeit bearbeitet sein, um allseitig gleichmäßig tragend ineinandergreifen zu können. Hinzu kommt, daß diese die Drehmomente übertragenden Mitnehmerelemente während der Bewegung der Kupplung unmittelbar und unter hoher Last aufeinander gleiten und damit einem starken Verse .leiß unterworfen sind. Bei Veränderung der Achsparallelität der Elemente der Doppelzahnkupplung unter voller Drehmomentbclastung tritt in del Kupplung eine relativ hohe Reibungskraft als Axialkraft auf, gegen die die Veränderung der Achsparallelität erfolgen muß. Auch können auf Grund der Schiebebewegungen unter Last in den aneinanderliegendcn Flächen d^r Mitnehmcrelemente Ansätze und Schultern entstehen, die den weiteren Gleitvorgang behindern, so daß schließlich neben den Reibungskräften nach Art eines Fonnschlusses wirksam werdende große Axialkräfte auftreten können. Es ist daher bei der bekannten Anordnung ein fortlaufendes ,· Hchschmieren und damit eine fortlaufende Wartung erforderlich.

Es ist aus der USA.-Patentschrift 2 645 105 weiterhin eine Doppelzahnkupplung bekannt, bei der zwischen den wirksamen Flächen der Mitnehmcrelemente ein Lagcrblock angeordnet ist. Dieser ist mit dem innen der beiden zusammenwirkenden Mitnchmcrelcmentc über eine Relativbcwc|;ungcn zulassende lockere Stift/Schlitz-Verbindung verbunden, wobei die aneinanderliegcnden Flächen gegenüber einer die Achse der Kupplung enthaltenden Ebene zylindrisch gekrümmt ist, um eine Verstellung des I.agerblockcs gegenüber der zugehörigen Mitnehmerfläche zu ermöglichen. Hierbei treten also trot/ Zwischenschaltung eines Liigcrblockes ebenfalls rd;itive Gleitbewegungen zwischen den die Drehmomentlast übertragenden Mitnelimcrliäehen auf, wobei die Zahl der Gleitfläche!! pro Milnchmurpuur bei dieser bckuniilen Anordnung gegenüber der /uvtir beschriebenen verdoppelt isl, so ihil.l die angedeuteten Niich-(cilc hei dieser Atisfiilirungsform in verstärktem MaBc auftreten.

Demgegenüber ist es Aufgabe der P.rflndung, eine Vi/Aliiiigclcnkartig wirkende Doppelzahnkupplung der eiiigan^'s näher bezeichneten Art se weiterzubilden, d.ili sie hei Vereinfachung der Herstellung auch bei Übertragung hoher Drehmomentlasten über lange Zeiträume hinweg ohne stündige Schmierung und ohne ständige Wartung einwandfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß disdurch gelöst, daß zwischen zwei in Drehrichtung jeweils zusammenwirkenden Zähnen jeweils ein Element angeordnet ist, das mit den beiden Zähnen fest verbunden und wenigstens in Axialrichtung der Kupplung nach-

oiebig ist. Vorteilhafterweise kann dabei jedes nachgiebige Element als an sich bekanntes Schwingmetallelement ausgebildet sein.

Die belgische Patentschrift 622 005 zeigt eine elastische Kupplung, aus der es an sich bekannt ist,

is ein ringförmiges Gummielement zwischen den das Drehmoment übertragenden Flächen der Kupplung anzuordnen und fest mit diesen Flächen zu verbinden. Bei dieser bekannten Kupplung stehen die beiden Kupplungselemente zunächst über Kugeiao flächen in Gleitberührung, um Abweichungen von der genauen gleichachsigen Lage zuzulassen. Die Mitnehmerflächen sind ebenfalls zueinander konzentrische, mit radialem Abstand angeordnete, gewölbte Flächen, zwischen denen der Gummiring angeordnet

'S ist, wobei das Drehmoment über den Gummiring unter Beanspruchung des Gummiringes auf Scherung übertragen wird. Es handelt sich hierbei also nicht um eine Zahnkupplung. Außerdem ist diese Kupplung nur für geringe Drehmomente geeignet, da die

Drehmomentbelastung des Gummiringes rasch eine zulässige Grenze erreicht.

Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Doppelzahnkupplung, bei der das zwischen zusammenwirkenden Zähnen angeordnete Element bei Dreh-

momentübertragung unter reinen Druckkräften steht und eine Scherverformung lediglich bei Veränderung der gegenseitigen Achslage der Kupplungselemente eintritt.

Die Einschaltung von Gummielementen bei einer

Doppelzahnkupplung ist an sich auch aus der britischen Patentschrift 731 081 bekannt. Bei dieser liegen jedoch die zusammenwirkenden Mitnehmerzähne unmittelbar aneinander. Die Anordnung unterscheidet sich von den bekannten Doppelzahnkupplungen

*5 lediglich dadurch, daß die Zähne des einen Mitnehmersatzes in dem zugehörigen Kupplungselement jeweils einzeln um eine entlang eines Radius' des Kupplungselemcnts verlaufende Achse drehbar in dem Kupplungselement gelagert sind, wobei diese

Lagerung durch Verwendung einer Gummibuchse auch elastisch sein kann.

Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Doppelzahnkupplung, bei der die Zähne mit den zugehörigen Kupplungselementen starr verbunden sind und

lediglich zwischen zusammenwirkenden Zähnen jeweils ein Element angeordnet ist, das wenigstens in Axialrichtung der Kupplung nachgiebig ist.
Durch die Zwischenschaltung jeweils eines solchen

^fi" fUemcnts wird die Verstellung der Achsen aus der gegenseitigen Fluchtungslage heraus in keiner Weise behindert. Da das Element jedoch mit den beiden Zähnen fest verbunden ist, tritt an keiner Stelle der an der Drehmomentübertragung beteiligten Flüche

6s der Kupplung eine relative Gleitbewegung auf, vielmehr werden die bei Relativbewegungcn der Achsen auftretenden Bewegungen zwischen den miteinander zusammenwirkenden Zähnen durch die elastische

Verformung der zwischen diesen angeordneten Elementen aufgenommen. Bei der neuen Doppelzahnkupplung können damit Reibungskräfte in der Kupplung auch bei sehr hohen Drehmomentlasten nicht auftreten, da die einzigen Gleitbewegungen, die zwischen den balligen Führungsflächen auftreten, ohne Drehmomentbelastung vor sich gehen. Wesentlich bei der neuen Anordnung ist dabei, daß die zwischen benachbarten Zähnen angeordneten Elemente jeweils mit den Zähnen fest verbunden sind, so daß keine Gleitbewegungen zwischen einem Zahn und dem zugehörigen Element auftreten können.

Die bei Änderungen der gegenseitigen Achslage auftretenden Verformungskräfte in den Elementen sind sehr klein und bleiben auch bei Belastung im wesentlichen konstant. Die Elemente haben damit eine hohe Lebensdauer auch bei hohen Drehmomentslasten.

Da Reibungskräfte zwischen den die Drehmomente übertragenden Flächen bei der neuen Anordnung nicht auftreten können, ist auch bei längerem Gebrauch praktisch kein Verschleiß der Mitnehmerflachen festzustellen, so daß eine ständige Schmierung und damit Wartung der Doppelzahnkupplung überflüssig wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht darin, daß die Mitnehmcrfiächen der zusammenwirkenden Zähne keiner genauen Bearbeitung mehr bedürfen, da Unregelmäßigkeiten dieser Flächen bzw. Maßabweichungen durch die zwischengeschalteten Elemente zuverlässig ausgeglichen werden.

Die Elemente können bei der neuen Anordnung zusätzlich auch in Drehrichtung, also in Richtung der Übertragung der Drehmomente Federungseigenschaften besitzen, so daß sich zusätzlich die Wirkung einer elastischen Übertragung des Drehmoments ergibt. Dies wird vorteilhafterweise durch die erwähnte Ausbildung der nachgiebigen Elemente als Schwingnietallelemente erreicht.

Durch die Zwischenschaltung der Schwingmetallclcmente wird außerdem noch erreicht, daß kleinere Differenzen dci Winkelgeschwindigkeit zwischen Antriebs- und Abtiiebsseite der Kupplung ausgeglichen werden. Diese Differenzen können auftreten, wenn die beiden Wellen im Winkel oder raumscliief zueinander stellen. Auf Grund der Ausgleichswirkung der Schwingmetal/elemente bleiben die Drehmomentschwankungen bei üblichem Winkelversatz der Wellen durch Montageungenauigkeiten gering.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schcmatischer Zeichnungen an einem Ausfiihrungsbcispiel näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die neue Doppelzahnkupplung in Seitenansicht, teilweise parallel zur Achse aufgeschnitten, wobei sich die Achsen der zu kuppelnden Teile in gegenseifiger Flüchtling befinden,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Doppelzahnkupplung nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie If-II,

Fig. 3 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig.l, wobei jedoch nur der eine Kupplungsteil der Doppelzahnkupplung wiedergegeben ist, und zwar in einer Stellung, in der die Achsen der Teile winklig zueinander verlaufen.

Bei der in den Figuren dargestellten kardangclcnkartig wirkenden Doppelzahnkupplung 1 sind die beiden Wcllencndcn 15 und 16 mit den Enden eines Zwischenstücks 3 jeweils über eine Zahnkupplung verbunden, Da diese Zahnkupplungen jeweils gleich ausgebildet sind, sind den gleichen Teilen gleiche Bezugsziffern zugeordnet. Außerdem genügt die Be-Schreibung nur einer Kupplung.

Mit dem Zwischenstück 3 ist axial unverschieblich und in Drehrichtung fest verbunden ein glockenförmiger Mitnehmerkörper 3a, der auf seiner Innenseite eine Mehrzahl von radialen Mitnehmerzähnen 10

ίο aufweist.

An dem gegenüberliegenden Wellenende 15 ist ebenfalls axial unverschieblich und drehfest eine Muffe 2 befestigt, die fest mit einem zweiten Mitnehm&rkörper 9 verbunden ist Von dessen äußerem Umfang springen radial nach u'ißen Mitnehmerzähne 9a vor, die im eingebauten Zustand zwischen die Zähne 10 des Mitnehmerkörpers 3a greifen. Auf der inneren Umfangsseite des Mitnehmerkörpers 9 ist axial unverschieblich ein Führungsring 5 an einer

ao Schulter 6 des Mitnehmerkörpers 9 gehalten. Der Führungsring weist auf seinem inneren Umfang eine ballige oder teilkugclförmige Führungsfläche auf, die auf einem entsprechend balligeu Gleitring 4 aufsitzt, der an einem verjüngten Ende des Zwischenstückes 3

as befestigt ist. Über die balligen Führungsflächen des Gleitringes 4 und des Führungsringes 5 können das Zwischenstück 3 und das Wellenende 15 im begrenzten Umfang Winkelbewegungen ausführen, ohne daß eine relative axiale Verschiebung zwischen den beiden Teilen möglich ist.

Es ist angenommen, daß bei dem Ausführungsbeispiel eine Übertragung des Drehmomentes nur in einer Drehrichtung erfolgt, und zwar zwischen den Zähnen 9 a und 10 der beiden Mitnehmerkörper 3« und 9. Die das Drehmoment übertragenden Flächen der Zähne sind mit 11 und 12 in Fi p. 2 bezeichnet Mit diesen Flächen fest verbunden sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Metallplatten eines Schwingmetalls 7, welches in die Ausnehmung 8 zwischen den Mitnehmerflächen 11 und 12 eingesetzt ist.

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß bei Übertragung eines Drehmoments in Antriebsrichtung die Schwingmetallclemente 7 ausschließlich auf Druck beansprucht werden, se daß auch große Drehmomente oh.*e Überanspruchung des Gummis der Schwingmetallclcmentc übertragen werden können. Je nach Wahl der Gummiart und der Gummieigenschatten kann durch die Schwingmetallelemente hierbei auch eine elastische Übertragung des Drehmoments in Drehrichtung (/folgen,

Andererseits können die Achsen A und B des Wellenendcs 15 bzw. des Zwischenstückes 3 innerhalb vorbestimmter Grenzen eine gegenseitige Winkcllage einnehmen, wie dies in Fig. 3 durch den Winkel C wiedergegeben ist, ohne daß dadurch die Übertragung des Drehmoments behindert wird luw. ohne daß die an der übertragung des Drehmoments beteiligten Flächen aufeinander gleiten. Die Relntiv-

bewegung der Mitnchmcrflächcn 11 und 12 bei einer Änderung der gegenseitigen Winkellage der Achsen A und H wird vielmehr ohne jede Gleitbewegung durch eine innere Verformung des Gummis der Schwing·· mctallelemente aufgenommen. Die Oleitbewemiiig

der balligen Flächen von Führungsring und Gleitring, die hierbei auftritt, erfolgt ohne jede Belastung, so daß nennenswerte Reibungskräfte an dieser Stelle nicht auftreten können.

Wenn auch in Fig. 2 gezeigt ist, dnß die Zähne 9(7 und IO mit ihren Rückseiten gegenseitig in enger Berührung stehen, so daß hier Relativbewegung!! 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 9a und 10 weitgehend verzichtet werden kann.

Der Mitnehmerkörper 3a könnte mit dem Zwischenstück 3 auch einstückig ausgebildet sein.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Karclangclcnkartig wirkende Doppelzahnkupplung, bei der die linden eines Zwischenstückes jeweils über ballige Fülmingsflächcn mit den linden der zu kuppelnden Wellen gelenkig, aber axial unverschiebbar und über zahnradartig ineinandergreifende und zu den Führungsflächcn etwa konzentrisch angeordnete verzahnte Mitnehmerclemente drehmomentmäßig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei in Drehrichtung jeweils zusammenwirkenden Zähnen (9a, 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 Zeichnung: ft