DD218930A5

DD218930A5 - Zahnkopplungsvorrichtung fuer schwingende wellen

Info

Publication number: DD218930A5
Application number: DD26187284A
Authority: DD
Inventors: Louis Tendero
Original assignee: Alsthom Atlantique
Priority date: 1983-04-13
Filing date: 1984-04-11
Publication date: 1985-02-20
Also published as: NO160670C; EP0122583A1; CA1254757A; NO841435L; FR2544419A1; JPS59197618A; BR8401708A; DE3463686D1; NO160670B; EP0122583B1; FR2544419B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Kopplung zweier Wellen, die um ein Koppelzentrum Schwingungen mit kleinen Schwingwinkeln ausfuehren. Das Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die trotz der Schwingbewegungen die Drehmomente ohne Spiel uebertraegt. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass ein Gleitorgan in einer Rinne zwischen den beiden Endstuecken der Wellen angeordnet ist. Die Zaehne eines der Endstuecke greifen in diese Gleitstuecke ein und uebertragen die Drehmomente auf die Raender der Rinne im anderen Endstueck.

Description

Berlin, 18. 9. 1984 V AP F 16 D/261 872.4 63 704 23 37

Zahnkopplungsvorrichtung für schwingende Wellen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Zahnkopplungsvorrichtung für um ein KoppelZentrum schwingende Wellen, insbesondere bei kleinen Schwingwinkeln, mit einem ersten massiven Endstück, das am Ende einer ersten der zu koppelnden Wellen sitzt und eine Stirnverzahnung mit zylindrischen, konvexen Trageflächen aufweist, die konzentrisch um eine erste die Achse der zweiten Welle im KoppelZentrum senkrecht schneidende Schwingachse herum verlaufen, und mit einem zweiten massiven Endstück, das am Ende der zweiten zu koppelnden Welle gegenüber der Vorderseite des ersten Endstücks sitzt und eine zwischen zwei Armen ausgebildete Rinne aufweist, wobei in dieser Rinne die erste Schwingachse verläuft, während eine zweite Schwingachse die erste Schwingachse und die Achse der zweiten Welle im Koppelzentrum senkrecht schneidet*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus dem Werk "Cours de Forage", 2. Teil, Bd. 4 "Les moteurs de fond hydrauliques", Seite 233» veröffentlicht vom Institut Francais du PStrole (Verlag Technip) ist eine Zahnkoppelvorrichtung für um ein KoppelZentrum schwingende Wellen bekannt, mit^ einem ersten massiven Endstück, das am Ende einer ersten der zu koppelnden Wellen sitzt und eine Stirnverzahnung mit zylindrischen, konvexen Trageflächen aufweist, die konzentrisch um eine erste, die Achse der zweiten Welle im KoppelZentrum senkrecht schneidende Schwingachse herum verlaufen, und mit einem zweiten massiven Endstück, das am Ende der zweiten zu koppelnden Welle gegenüber der Vorderseite

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des ersten Endstücks sitzt und eine zwischen zwei Armen ausgebildete Rinne aufweist, wobei in dieser Rinne die erste Schwingachse verläuft, während eine zweite Schwingachse die erste Schwingachse und die Achse der zweiten Welle im Koppelzentrum senkrecht schneidet·

Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Endstücke einander gleich und tragen je eine zylindrische Verzahnung, die in eine Rinne im jeweils anderen Endstück eingreift« Die Zähne an einem Endstück sind bezüglich der Zähne am anderen Endstück um einen rechten Winkel verschoben· Die Schwingung um die Achse jeder der Verzahnungen ist durch die Tatsache ermöglicht, daß die jeweils andere Verzahnung mit großem Spiel in der entsprechenden Rinne sitzt· Eine zentrale Kugel wirkt mit entsprechenden sphärischen Höhlungen in dein beiden Endstücken zusammen und erlaubt die Übertragung eines großen Drucks in Axialrichtung, ohne die Verzahnungen zu.belasten·

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die beiden Verzahnungen ein großes Winkelspiel zulassen, das insbesondere bei einer Umkehr des Drehmoments störend in Erscheinung tritt. Außerdem verlangt diese Vorrichtung eine sehr genaue Bearbeitung der Zähne und Rinnen, wenn man das Spiel verringern will, ohne gleichzeitig die Freiheitsgrade für die Schwingung zu beschränken.

Ziel der Erfindung

Es ist daß Ziel der Erfindung, eine einfache Montage und Wartung zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnkopplungs-

Vorrichtung für um ein KoppelZentrum schwingende Wellen, insbesondere bei kleinen Schwingwinkeln, mit einem ersten massiven Endstück, das am Ende einer ersten der zu koppelnden Wellen sitzt und eine Stirnverzahnung mit zylindrischen, konvexen Trageflächen aufweist, die konzentrisch um eine erste die Achse der zweiten Wellen im Koppelzentrum senkrecht schneidende Schwingachse herum verlaufen, und mit einem zweiten massiven Endstück, das am Ende der zweiten zu koppelnden Welle gegenüber der Vorderseite des ersten Endstücks sitzt und eine zwischen zwei Armen ausgebildete Rinne aufweist, wobei in dieser Rinne die erste Schwingachse verläuft, während eine zweite Schwingachse die erste Schwingachse und die Achse der zweiten Welle im Koppelzentrum senkrecht schneidet, zu schaffen, durch die große Drehmomente mit einem geringen Winkelspiel übertragen werden können, sofern die Schwingungen der Wellen nur einen kleinen Schwingwinkel aufweisen, der beispielsweise geringer als 10° in beiden Richtungen ist·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Gleitorgan zwischen die Verzahnung des ersten Endstücks und die Rinne im zweiten Endstück eingefügt ist und daß dieses Organ den konvexen Trageflächen der Verzahnung angepaßte und mit dieser zusammenwirkende-konkave Tragefläclien aufweist, wobei nur ein Spiel vorgesehen ist, das für die Schwingung des ersten Endstücks um die erste Schwingungsachse nötig ist, ,und daß das Gleitorgan zu beiden Seiten der Zahnflanken senkrecht zur zweiten Schwingachse verlaufende ebene äußere Gleitflanken besitzt, die auf den Seitenflächen der Rinne gleiten, wobei nur ein Spiel vorgesehen ist, das für die Schwingung des ersten Endstücks um die zweite Schwingachse nötig ist.

Vorzugsweise ist eine axiale Druckkräfte übertragende Kugel in einer sphärischen Höhlung angeordnet, die durch Teilflächen der beiden Endstücke begrenzt wird und deren Mittelpunkt

vom KoppelZentrum gebildet wird, und daß die Verzahnung von je einem Zahn und von je einem Gleitstück zu beiden Seiten der Kugel gebildet wird, das vom Grund der Rinne einen Abstand besitzt, durch den die Schwingung um die zweite Schwingachse ermöglicht wird.

Vorteilhafterweise reicht eine Muffe über beide Endstücke und spannt mit Hilfe eines Schraubrings die beiden Endstücke gegeneinander·

Nach der Erfindung weist jedes Endstück im Übergang zur Welle eine Schulter auf, auf der sich ein Ende der Muffe bzw· der Schraubring abstützt, und die gegenseitigen Berührungsflächen des Schraubrings und des Endstücks sind sphärisch gekrümmt ausgebildet, und zwar mit dem Koppelzentrum als Krümmungsmittelpunkt»

Es ist zweckmäßig, wenn eine weiche Hülle den Übergang von der Muffe über den Schraubring zur Welle abschließt·

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Pig. 1: eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung, deren Außenmuffe entlang der Linie I-I in Pig. 2 aufgeschnitten ist,

Pig. 2: dieselbe Vorrichtung in einem orthogonalen Schnitt entlang der Linie .11-11 in Pig. 1.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht die Übertragung

einer großen Druckkraft sowie eines Drehmoments zwischen zwei Wellen A1; A2. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus fünf funktioneilen Teilen und zwei Haltestücken, nämlich

- einem ersten Endstück 1a, das am Ende 1 einer ersten Welle A1 sitzt,

·*· einem zweiten Endstück 2a, das am Ende 2 einer zweiten Welle A2 sitzt,

- einer die Druckkräfte aufnehmenden Kugel 3»

- zwei Gleitstücken 4a, 4b,

- und als Haltestücke eine Muffe 25 und ein Schraubring 29·

Wie aus Pig. 1 zu ersehen ist, ist das Endstück 1a mit zwei Zähnen 5; 6 versehen, deren Basis mit 5a bzw* 6a und deren Flanken mit 7; 8 bezeichnet sind. Die Planken 7; 8 bilden Abschnitte einer gemeinsamen zylindrischen Tragefläche, deren Zylinderachse 20 senkrecht auf der Achse 22 der Welle A2 steht und diese im Koppelzentrum 10 schneidet. Die Zylinderachse 20 bildet die erste Schwingachse für die gegenseitige Bewegung der beiden Wellen A1; A2. ,

Wenn ein Drehmoment (Pfeil P) von der Welle A1 auf die Welle A2 übertragen wird, dann bildet die Planke 7 des Zahns 5 und die Planke 8 des Zahns 6 je eine Tragefläche, d. h. daß die Kräfte, die die Übertragung dieses Drehmoments von einem Endstück zum anderen bewirken, durch diese Zonen verlaufen. Wenn das Drehmoment umkehrt,-dann bilden die Planke J des Zahns 6 und, die Planke 8 des Zahns 5 die entsprechenden Trageflächen.

Im zentralen Bereich der beiden Endstücke ist eine sphärische Höhlung 11 vorgesehen, in der die Druckkugel 3 eingepaßt ist, wobei deren Mittelpunkt mit dem KoppelZentrum 10 zusammenfällt. . ' · ' .

Mt den beiden Zähnen 5; 6 wirken zwei gleiche Gleitstücke 4a; 4b zusammen. Jedes Gleitstück 4a; 4b besitzt eine zylindrische Höhlung, deren Porm der der Zähne 5; 6 angepaßt ist· Die Außenflächen 12; 13 dieser Gleitstücke 4a; 4b liegen in zueinander parallelen Ebenen, die parallel zur Achse 20 verlauf en. Diese Außenflächen wirken mit entsprechenden ebenen Flanken einer das Endstück 2a diametral durchquerenden Rinne 15 zusammen. Die Rinne 15 ist zwischen zwei Armen 15a; 15b ausgebildet, deren Planken 15e; 15f die Planken der Rinne 15 bilden* Die Basis dieser Arme ist mit 15c bzw· 15d bezeichnet» Sie bildet den Übergang vom massiven Teil des Endstücks 1a bzw. 2a zum jeweiligen Arm 15a bzw· 15b#

Im zentralen Bereich des Endstücks 2a ist ebenfalls eine sphärische Höhlung 14 zur Aufnahme der Kugel 3 vorgesehen«

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Eine Schwingbewegung der Welle A1 bezüglich der Welle A2 um das Koppelzentrum 10 in einer beliebigen Schwingrichtung OA kann in zwei Schwingungen OX; OY in derselben Ebene wie OA, die senkrecht zur Achse 22 verläuft, zerlegt werden:

- Eine erste Bewegung OY um die erste Schwingachse 20 : die Bewegung erfolgt, indem die sphärische Höhlung 11 sich auf der Kugel 3 abstützt und führt zu einer gegenseitigen Verdrehung der zylindrischen Lageflächen der Zähne 5; 6 und der Gleitstücke 4a; 4b. Die Gleitstücke 4a; 4b werden in Drehrichtung durch die ebenen Planken 15ej I5f der Rinne 15 festgehalten. .

- Und eine zweite Bewegung OX um die zweite Schwingachse.21, die zur ersten Schwingachse 20 und zur Achse 22 der Welle A2 senkrecht steht. Diese Bewegung des Endstücks 1 führt zu

einem Kippen der Gleitstücke 4a; 4b in der Rinne 15, wobei die axialen Kräfte stets von der Kugel 3 aufgenommen werden und die Gleitstücke 4a; 4b stets an den Flanken 15ej 15f der Rinne 15 anliegen· Dieses Kippen wird möglich, weil die ' Gleitstücke 4a; 4b nicht auf dem Boden der Rinne 15 aufliegen.

Die Übertragung des Drehmoments von einer Welle A1; A2 zur

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anderen verläuft über die Arme 15a; 15b des zweiten Endstücks 2a, die beiden Gleitstücke 4a; 4b und die Zähne 5; 6· Im Verhältnis zu der einleitend besprochenen bekannten Vorrichtung ermöglicht die Verwendung dieser Gleitstücke 4a; 4b eine Verringerung der Höhe der Zähne 5; 6 und damit des Biegemoments, das die Basen 5a; 5b dieser Zähne 5; 6 bei der Übertragung großer Drehmomente aufnehmen müssen·

Die Haltes tucke hindern die beiden Endstücke 1a; 2a daran, sich voneinander zu entfernen, und sie erzeugen den Druck auf die Kugel 3.

Die Muffe 25 ist auf dem Endstück 2a gleitend montiert und besitzt einen Endring, der sich auf einer Schulter 26 im Übergang zwischen dem Endstück 2a und der Welle A2 abstützt· Die Seitenwand dieser Muffe 25 hält die beiden Gleitstücke 4a; 4b in der Rinne 15· Im vorderen Teil 27 weist die Muffe 25 einen größeren Innendurchmesser auf, um die Schwingungen zwischen den beiden Wellen A1; A2 nicht zu behindern· Am Ende ist die Muffe 25 mit· einem Innengewinde versehen, in das ein Schraubring 29 eingreift· Dieser Schraubring 29 bildet eine konkave sphärische Tragefläche, die auf einer entsprechenden konvexen sphärischen Schulter 30 im Übergang vom Endstück 1a zur Welle A1 aufliegt. Der Mittelpunkt« der Krümmungen dieser beiden Flächen liegt im KoppelZentrum 10.

Bei Schwingungen der Welle A1 um das Koppelzentrum 10, gleiten diese beiden Trageflächen aufeinander, ohne daß der Druck auf die Kugel 3 dadurch verändert würde*

Eine Gummimanschette 35 verbindet den Schraubring 29 mit der Welle A1 und dichtet die Tragflächen gegenüber der Umgebung ab·

Claims

• . ' 9 .· "· Brfindunpsanspruch

1« Zahnkopplungsvorrichtung für um ein Koppelzentrum schwin- , gende Wellen, insbesondere bei kleinen Schwingwinkeln, mit einem ersten massiven Endstück, das am Ende einer ersten der zu koppelnden Wellen sitzt und eine Stirnverzahnung mit zylindrischen, konvexen Trageflächen aufweist, die konzentrisch um eine erste die Achse der zweiten Welle im Koppelzentrum senkrecht schneidende Schwingachse herum verlaufen, und mit einem zweiten massiven Endstück, das am Ende der zweiten zu koppelnden Welle" gegenüber der Vorderseite des ersten Endstücks sitzt und eine zwischen zwei Armen ausgebildete Rinne aufweist, wobei in dieser Rinne die erste Schwingachse verläuft, während eine zweite Schwingachse die erste Schwingachse und die Achse der zweiten Welle im Koppelzentrum senkrecht schneidet, gekennzeichnet dadurch, daß ein Gleitorgan (4a; 4b) zwischen die Verzahnung (5; 6) des ersten Endstücks (1a) und die Rinne (15) im zweiten Endstück (2a) eingefügt ist, und daß das Gleitorgan den konvexen Trageflächen der Verzahnung (5; 6) angepaßte und mit diesen zusammenwirkende konkave Trageflächen aufweist, wobei nur ein Spiel vorgesehen ist, das für die Schwingung des ersten Endstücks (1a) um die erste Schwingachse (20) nötig ist, und daß das Gleitorgan (4a; 4b) zu beiden Seiten der Zahnflanken C7; 8) senkrecht zur zweiten Schwingachse (21) verlaufende ebene äußere Gleitflanken (12; 13) besitzt, die auf den Seitenflächen der Rinne (15) gleiten, wobei nur ein Spiel vorgesehen ist, das für die Schwingung des ersten Endstücks (1a) um die zweite Schwingachse (21) nötig ist«

2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine axiale Druckkräfte übertragende Kugel (3) in einer sphärischen Höhlung angeordnet ist, die durch Teilflächen

(11; 14) der beiden Endstücke (1a; 2a) begrenzt wird und deren Mittelpunkt vom Koppelzentrum (10) gebildet wird, und daß die Verzahnung von je einem Zahn (5; 6) und von je einem Gleitstück (4a; 4b) zu beiden Seiten der Kugel (3) gebildet wird, das vom Grund der Rinne (15) einen Abstand besitzt, durch den die Schwingung um die zweite Schwingachse (21) ermöglicht wird, aufweist·

3· Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine Muffe (25) über beide Endstücke (1a; 2a) reicht und mit Hilfe eines Schraubrings (29) die beiden Endstücke (1a; 2a) gegeneinander spannbar sind·

4» Vorrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß jedes Endstück (1a; 2a) im Übergang zur Welle (A1; A2) eine Schulter (26; 30) aufweist, auf der sich ein Ende der Muffe (25) bzw· der Schraubring (29) abstützt, und daß die gegenseitigen Berührungsflächen des Schraubrings (29) und des Endstücks (1a) sphärisch gekrümmt ausgebildet sind, und zwar mit dem Koppelzentrum (10) als Krümmungsmittelpunkt·

5. Vorrichtung nach Punkt 4» gekennzeichnet dadurch, daß eine weiche Hülle (28) den Übergang von der Muffe (25) über den Schraubring (29) zur Welle (A1) abschließt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung