DE1004438B

DE1004438B - Tooth coupling for parallel, angular and axial shaft displacements

Info

Publication number: DE1004438B
Application number: DET10740A
Authority: DE
Original assignee: Tacke Maschinenfabrik K G F
Current assignee: Tacke Maschinenfabrik K G F
Priority date: 1955-03-25
Filing date: 1955-03-25
Publication date: 1957-03-14

Description

Zahnkupplung für parallele, winklige und axiale Wellenverlagerungen Es sind kardanische Zahnkupplungen bekannt, die parallele, winklige und axiale Verlagerungen der Wellen gestatten und bei denen zwei ineinandergreifende Verzahnungspaare der Naben und Hülse für alle Verlagerungsarten vorgesehen sind. Bei winkliger und paralleler Wellenverlagerung stellen sich die in die Innenverzahnungen der Kupplungshülse eingreifenden Zähne der Außenverzahnungen der Naben schräg zur Achse und werden im Winkel verschränkt. Es ist deshalb zwischen den beiden ineinandergreifenden Verzahnungen ein größeres Zahnspiel notwendig. Gleichzeitig müssen diese Kupplungen aber auch axiale Verschiebungen der Wellen unter Last aufnehmen. Hierbei wird das Drehmoment im verschränkten Zustand der Verzahnungen über die Zahnkanten der Nabenverzahnung auf die Zahnflanken der Innenverzahnung übertragen, so daß die nur an ihren Kanten tragenden Zähne bei zusätzlich notwendigen axialen Verschiebungen einem starken Verschleiß ausgesetzt sind und hohe Reibungswiderstände erzeugen.Tooth coupling for parallel, angular and axial shaft displacements There are cardanic gear couplings known, the parallel, angular and axial displacements of the shafts and in which two intermeshing pairs of teeth of the Hubs and sleeves are provided for all types of displacement. With angular and parallel Shaft misalignment occurs that engages in the internal toothing of the coupling sleeve Teeth of the external toothing of the hubs at an angle to the axis and are set at an angle. There is therefore a larger one between the two intermeshing teeth Tooth play necessary. At the same time, however, these couplings also have to displace axially of the shafts under load. Here, the torque is in the locked state of the teeth over the tooth edges of the hub teeth on the tooth flanks of the Transferring internal gearing, so that the teeth bearing only at their edges in addition necessary axial displacements are exposed to heavy wear and tear and generate high frictional resistance.

Bei Zahnkupplungen, die zur gleichzeitigen Übertragung großer Umfangskräfte und großer Zugkräfte dienen, ist es bekannt, zwischen die Verzahnungen der Nabe und Hülse einen eine Innen- und Außenverzahnung aufweisenden Ring einzuschalten, der die Umfangskräfte überträgt und dessen Innenverzahnung in die Nabenverzahnung und dessen Außenverzahnung in die Hülsenverzahnung eingreift, während zur Übertragung der in Richtung der Welle axial auftretenden Zugkräfte ein besonderer Zuganker innerhalb der hohl ausgebildeten beiden miteinander gekuppelten Wellen vorgesehen ist. Diese Kupplung benötigt also zwei verschiedene Übertragungselemente, die aber weder Winkelverlagerungen noch Parallelverlagerungen der Wellen aufnehmen können. Bei Gelenken zur Verbindung winklig gelagerter Wellen ist es ebenfalls bekannt, radial hintereinander verschiedene zahnartig ineinandergreifende Elemente anzuordnen, die jedoch keine axialen Verschiebungen und Parallelverlagerungen der Wellen zulassen.With tooth clutches, which are used for the simultaneous transmission of large circumferential forces and serve large tensile forces, it is known to be between the teeth of the hub and sleeve to switch on a ring having internal and external teeth, which transfers the circumferential forces and its internal teeth into the hub teeth and its external toothing engages the sleeve toothing while for transmission the tensile forces occurring axially in the direction of the shaft a special tie rod within the hollow two shafts coupled to one another is provided. These Coupling therefore requires two different transmission elements, which, however, neither have angular misalignments can still accommodate parallel displacements of the shafts. For joints for connection Angularly mounted shafts are also known to be different radially one behind the other To arrange tooth-like interlocking elements, which, however, do not have any axial displacements and allow parallel displacements of the shafts.

Ein Ausgleich sowohl paralleler als auch winkliger und axialer Wellenverlagerungen ohne unzulässige Beanspruchung der Kupplungsverzahnungen kann dadurch ermöglicht werden, daß der zwischen Nabe und Hülse vorgesehene verzahnte Ring erfindungsgemäß zum Ausgleich von Axialverschiebungen der beiden miteinander gekuppelten Wellen mit seiner Innenverzahnung spielfrei in die Außenverzahnung der Nabe und zum Ausgleich von Winkel- und Parallelverlagerungen der Wellen mit seiner Außenverzahnung mit Spiel in die Innenverzahnung der Hülse eingreift.A compensation for parallel as well as angular and axial shaft misalignments without undue stress on the coupling teeth, this enables that the toothed ring provided between the hub and the sleeve according to the invention to compensate for axial displacements of the two shafts coupled to one another with its internal teeth play-free in the external teeth of the hub and for compensation of angular and parallel displacements of the shafts with its external teeth Play engages the internal teeth of the sleeve.

Der Ausgleich der Axialverschiebungen der beiden Wellen einerseits und deren winkliger und paralleler Verlagerungen andererseits wird daher auf zwei verschiedene, jeweils ineinandergreifende Innen- und Außenverzahnungen verteilt, wodurch gegenüber den bekannten Kupplungsbauarten größere Zahnbelastungen und damit größere und bessere Leistungsübertragungen ermöglicht werden. Auch wird der Reibungswiderstand der spielfrei im Schiebesitz ineinandergreifenden Verzahnungen zum Ausgleich der Axialverschiebungen der Wellen gering, da diese keine Verkantungen erleiden. Die infolge des Axialschubes auftretenden Schubkräfte werden hierbei verringert. Dadurch werden Wellen und Lager der miteinander gekuppelten Maschinen geschont und deren Lebensdauer sowie auch diejenige der Kupplung erhöht.The compensation of the axial displacements of the two shafts on the one hand and their angular and parallel displacements, on the other hand, are therefore reduced to two different, intermeshing internal and external gears distributed, as a result, compared to the known coupling types, greater tooth loads and thus larger and better power transmissions are enabled. Also is the frictional resistance the backlash-free interlocking teeth in the sliding seat to compensate for the Axial displacements of the shafts are small, as they do not suffer any canting. the Thrust forces occurring as a result of the axial thrust are reduced here. Through this shafts and bearings of the coupled machines are protected and their Lifetime as well as that of the clutch increased.

Die Kupplung gemäß der Erfindung kann beispielsweise als doppelgelenkige Kupplung ausgebildet werden, deren zwischen Kupplungshülse undi Nabe eingeschalteter, eine Außen- und Innenverzahnung tragender Ring in seiner äußeren, mit größerem Spiel in die Innenverzahnung der Hülse eingreifenden Verzahnung die parallele und winklige Verlagerung der Wellen zueinander und in seiner anderen spielfreien Verzahnung die axialen Verschiebungen der Nabe in der Kupplungshülse ermöglicht. Es ist dabei gleichgültig, ob die Verzahnungen für Winkel- und Parallelverlagerung sich zwischen Hülse und Ring oder zwischen Ring und Nabe befinden, während die entsprechenden Verzahnungen für die axiale Wellenverschiebung zwischen Ring und Nabe oder zwischen Hülse und Ring liegen.The coupling according to the invention can for example be double-jointed Coupling are formed, whose inserted between the coupling sleeve and the hub, an external and internal toothing bearing ring in its outer, with greater play The parallel and angular teeth engaging in the internal teeth of the sleeve Relocation of the shafts to each other and in its other backlash-free toothing allows axial displacements of the hub in the coupling sleeve. It doesn't matter whether the teeth for angular and parallel displacement are between the sleeve and Ring or located between the ring and the hub, while the corresponding teeth for axial shaft displacement between ring and hub or between sleeve and Ring lying.

Die verlagerungsfähigen Verzahnungen sind in einer Ausführung der Erfindung auf beiden Kupplungsseiten mit einem in axialer Richtung bei allen Axialverschiebungen der Wellen gleichbleibenden, unveränderlichen Mittenabstand vorgesehen, so daß die häufig auftretende Axialverschiebung der Wellen immer gewährleistet ist, da der Abstand der verlagerungsfähigen Verzahnungen stets gleich ist und sich bei einer Axialverschiebung der Wellen nicht ändert.The shiftable gears are in one version of the Invention on both coupling sides with one in the axial direction for all axial displacements of the waves constant, unchangeable center-to-center spacing provided so that the frequently occurring axial displacement of the shafts is always guaranteed, since the distance of the displaceable gears is always the same and is different in the event of an axial displacement the waves don't change.

Die für die parallele und winklige Wellenverlagerung vorgesehene Verzahnung wird vorzugsweise als Bogenverzahnung mit auf kugelförmigen Flächen erzeugten Wölbungen ausgebildet. Sie kann auch in jeder anderen Form gewölbt sein, die sich für parallele und winklige Wellenverlagerungen eignet.The toothing provided for the parallel and angular shaft displacement is preferably used as a curved toothing with bulges created on spherical surfaces educated. It can also be curved in any other shape that is parallel and angular shaft misalignments are suitable.

Zur Vermeidung eines Axialschubes auf die Verzahnungen für parallele und winklige Verlagerungen kann der zwischen die beiden Verzahnungen der Kupplung eingeschaltete Ring mit Kugelflächen versehen sein, auf dem sich die Kupplungshülse abstützt.To avoid axial thrust on the teeth for parallel and angular misalignments can occur between the two teeth of the clutch switched ring be provided with spherical surfaces on which the coupling sleeve supports.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann man die Verzahnung für die Axialverschiebung nur auf eine Seite, z. B. eine Nabe, der Kupplung legen, während beide Seiten. der Kupplung die Verzahnung für winklige und parallele Verlagerung aufweisen. Hierbei übernimmt die Seite, auf der sich die beiden Verzahnungen des Zwischenringes befinden, alle Verlagerungen, während die keinen Zwischenring, sondern nur eine in die Hülse eingreifende Nabenverzahnung aufweisende Kupplungsseite nur die winklige und parallele Wellenverlagerungen aufnimmt. Auf diese Weise läßt sich der Erfindungsgedanke auch auf nur einer Kupplungsseite anwenden.In a further embodiment of the invention, the teeth can be used for the axial displacement only on one side, z. B. a hub, put the clutch while both sides. the coupling the toothing for angular and parallel displacement exhibit. The side on which the two teeth of the Intermediate ring are located, all displacements, while not an intermediate ring, but only one coupling side with hub teeth engaging in the sleeve which absorbs angular and parallel shaft displacements. In this way you can Apply the idea of the invention to only one clutch side.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine doppelgelenkige Kupplung im Längsschnitt dargestellt.In the drawing is a double-jointed embodiment of the invention Coupling shown in longitudinal section.

Auf den Enden der beiden miteinander zu kuppelnden Wellen sind die Naben 1, 1' befestigt, die mit einer Geradverzahnung 2, 2' versehen sind. In diese greift mit Gleitsitzpassung der Innenzahnkranz 3, 3' eines Ringes 4, 4', der mit einer gewölbten Außenverzahnung 5, 5' versehen. ist. Diese greift in eine zylindrische Innenverzahnung 6, 6' der Kupplungshälse 7, 7'.On the ends of the two shafts to be coupled are the Hubs 1, 1 'attached, which are provided with straight teeth 2, 2'. In these engages with a sliding fit of the inner ring gear 3, 3 'of a ring 4, 4', which with a curved external toothing 5, 5 'provided. is. This engages in a cylindrical Internal toothing 6, 6 'of the coupling necks 7, 7'.

Der Ring 4, 4' hat eine größere axiale Breite als seine Zahnkränze 3, 5 bzw. 3', 5' und ist an seinen beiden Seiten mit kugelförmigen Flächen 8, 9 bzw. 8', 9' versehen. Gegen die Kugelfläche 9, 9' stützt sich ein balliger Ansatz der Kupplungshülse 7, 7' ab, während auf der äußeren Kugelfläche 8, 8' ein ringförmiger Gehäusedeckel 10. 10' rastet, der mit der Kupplungshülse 7, 7' verschraubt ist. Die Verzahnung 2, 2' der Kupplungsnaben 1,1' ist außen durch einen mit der Stirnseite der Nabel verschraubten Ring 11, 11' und an der Innenseite durch einen Ring 12, 12' begrenzt, wodurch gleichzeitig die Längsverschiebung der die Kupplungsnaben 1, 1' tragenden Wellen begrenzt wird.The ring 4, 4 'has a greater axial width than its ring gears 3, 5 or 3 ', 5' and has spherical surfaces 8, 9 on both sides or 8 ', 9'. A spherical extension is supported against the spherical surface 9, 9 ' of the coupling sleeve 7, 7 ', while on the outer spherical surface 8, 8' an annular Housing cover 10. 10 'engages, which is screwed to the coupling sleeve 7, 7'. The toothing 2, 2 'of the coupling hubs 1, 1' is connected to the outside by one with the end face the navel screwed ring 11, 11 'and on the inside by a ring 12, 12 'limited, which at the same time the longitudinal displacement of the coupling hubs 1, 1 'bearing shafts is limited.

Der Innenzahnkranz 3, 3' des Ringes 4, 4' greift mit Gleitsitzpassung, also spielfrei, in die Geradverzahnung 2, 2', während die gewölbte Außenverzahnung 5, 5' des Ringes 4, 4' in der Innenverzahnung 6, 6' der Kupplungshülse 7, 7' parallele und winklige Verlagerungen der Wellen ermöglicht. Hierbei behält der Ring 4, 4' durch seine in die Nabenverzahnung 2, 2' eingreifende Innenverzahnung 3, 3' stets seine achsparallele Lage, so daß ein Verklemmen der Zähne der Innenverzahnung 3, 3' in die Außenverzahnung 2, 2' der Naben 1, 1' bei winkligen oder parallelen Wellenverlagerungen vermieden wird.The internal gear rim 3, 3 'of the ring 4, 4' engages with a sliding fit, so backlash-free, in the straight teeth 2, 2 ', while the curved external teeth 5, 5 'of the ring 4, 4' in the internal toothing 6, 6 'of the coupling sleeve 7, 7' parallel and angular displacements of the shafts possible. The ring keeps 4, 4 ' always through its internal toothing 3, 3 'engaging in the hub toothing 2, 2' its axially parallel position, so that jamming of the teeth of the internal toothing 3, 3 'in the external toothing 2, 2' of the hubs 1, 1 'with angular or parallel shaft displacements is avoided.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Zahnkupplung als Doppelgelenkkupplung ausgebildet. Sie kann aber auch als Einfachkupplung verwendet werden. In diesem Falle ist eine Welle mit der Nabel und die andere Welle mit der Kupplungshülse 7 verbunden. Als Einfachkupplung kann sie jedoch keine parallele Wellenverlagerungen, sondern nur winklige Verlagerungen und Axialverschiebungen ermöglichen.In the embodiment shown, the tooth coupling is a double-joint coupling educated. But it can also be used as a single coupling. In this Trap is one shaft with the navel and the other shaft with the coupling sleeve 7 tied together. As a single coupling, however, it cannot allow parallel shaft displacements, but only allow angular displacements and axial displacements.

Die Axialverschiebungen der Wellen zulassende Geradverzahnung kann statt auf der Nabe auch in der Kupplungshülse vorgesehen sein. In diesem Falle wird die parallele und winklige Wellenverlagerungen zulassende Verzahnung zwischen Nabe und Ring vorgesehen, wobei die Außenverzahnung der Nabe gewölbt ausgebildet wird.The straight teeth permitting the axial displacements of the shafts can instead of being provided on the hub, it can also be provided in the coupling sleeve. In this case it will the parallel and angular shaft misalignment permitting toothing between the hub and ring is provided, the external toothing of the hub being arched.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Tooth coupling for parallel, angular and axial Displacements of coupled shafts with one between the hub and the sleeve provided ring carrying internal and external teeth, its internal teeth engages in the hub toothing and its external toothing in the sleeve toothing, characterized in that the ring (4) to compensate for axial displacements of the two shafts coupled to one another with its internal toothing (3) backlash-free in the external toothing (2) of the hub (1) and to compensate for angular and parallel misalignments the shaft with its external toothing (5) with play in the internal toothing (6) of the Sleeve (7) engages.

2. Tooth coupling according to claim 1, characterized in that one of the teeth (2, 6) of the hub (1) that meshes with the ring (4) or the sleeve (7) has a width corresponding to the axial shaft displacement and is designed as a straight toothing, in which the toothing (3) of the ring (4) with Slip fit engages.

3. Tooth coupling according to claim 1, characterized in that that the ring (4) for absorbing the axial thrust on its outside as a spherical surface (8, 9) is formed on which the coupling sleeve (7) rests.

4, gear coupling according to Claim 1, characterized in that the parallel and angular shaft displacements receiving external toothing (5) of the ring (4) is curved as a spherical surface.

5. Tooth coupling according to claim 1, characterized in that the axial displacement enables Toothing (2, 3) is only arranged on one hub or one coupling side, while both sides of the coupling the teeth (5, 6) for angular and parallel shaft displacements exhibit.

6. Tooth coupling according to claim 1 or 5, characterized in that the axial center-to-center spacing of the teeth (5, 6) for angular and parallel shaft misalignments is the same and unchangeable for all axial displacements of the shafts. Into consideration printed publications: German Patent No. 749 609; Swiss patent specification No. 198 585.