DE19837943C1 - Bogenzahnkupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Bogenzahnkupplung (1) mit einem ersten innenverzahnten Kupplungsteil (2), das mit einer Nabe (4) drehfest auf eine Antriebswelle montierbar ist, und mit einem zweiten innenverzahnten Kupplungsteil (3), das mit einer Nabe (5) drehfest auf eine Abtriebswelle montierbar ist, sowie mit einem das erste und zweite Kupplungsteil (2, 3) verbindenden Mittelteil (6), das an seinen beiden Enden je eine längsballige Außenverzahnung (9, 10) hat, die in die Innenverzahnungen (7, 8) der entsprechenden Kupplungsteile (2, 3) eingreift. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß sich die Zahnlücken (19, 20) der Innenverzahnung (7, 8) von einer mittleren Querschnittebene (23, 24) zu den äußeren Stirnseiten (25, 26) hin verengen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bogenzahnkupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bogenzahnkupplungen der doppelkardanischen Bauart mit einem an beiden Enden außenverzahnten Mittelteil werden in den verschiedensten Bereichen der Antriebstechnik verwen­ det, um eine treibende Welle, eine Antriebswelle, mit einer getriebenen Welle, einer Abtriebswelle, zu verbinden. Sie können erforderlichenfalls eine auftretende achsparallele, axiale und/oder winkelige Verlagerung zwischen den Wellen ausgleichen. Dabei spielen der beanspruchte Einbauraum und/oder die im Betrieb auftretende Auslenkung des Mittel­ teils in vielen Fällen nur eine untergeordnete Rolle. Dies ist jedoch anders bei Antriebsaggregaten, die in Drehge­ stellen von Schienenfahrzeugen untergebracht sind, wobei zwischen einem Elektromotor und einem Getriebe nur wenig Bauraum für eine Bogenzahnkupplung zur Verfügung steht, insbesondere in Richtung der Motorwelle. Außerdem sollen im Interesse des Fahrkomforts große Federwege aufgenommen wer­ den können. Diese bringen große Wellenverlagerungen mit sich. Da das Mittelteil der Bogenzahnkupplung bei großen Auslenkungen hoch belastet ist, ist es wichtig, die Teile gut zu schmieren, um den Verschleiß gering zu halten. Au­ ßerdem wird das Mittelteil zu den Kupplungsteilen axial zentriert gehalten, um eine gleichmäßige Lastverteilung in der Verzahnung und eine geringe Belastung der Dichtungen zu erreichen.

Die EP 0 632 210 A1 zeigt eine gattungsgemäße Bogen­ zahnkupplung mit einem an beiden Enden außenverzahnten Mit­ telteil, zwischen dem und den innenverzahnten Kupplungstei­ len Dichtungen angeordnet sind. Diese dichten den Innenraum ab, damit kein Schmierstoff nach außen und keine Fremdstof­ fe nach innen gelangen. Sie werden im Betrieb durch Verla­ gerungen des Mittelteils zu den anschließenden Kupplungs­ teilen belastet. Dies kann bei hohen Drehzahlen und ungün­ stigen Betriebsbedingungen zu einer Zerstörung der Dichtung führen, was hohe Folgeschäden nach sich ziehen kann. Zen­ trierfedern, die zwischen den Kupplungsteilen und dem Mit­ telteil angeordnet sind, halten das Mittelteil nur unter bestimmten Bedingungen in einer mittleren Lage. Unter un­ günstigen Betriebsbedingungen kommt es vermutlich infolge von Flankenrichtungsfehlern und elastischen Verformungen zu axialen Wanderbewegungen des Mittelteils, wobei die hierbei wirkenden Axialkräfte so groß sind, daß sie nicht von den Zentrierfedern ausgeglichen werden können.

Andere Bogenzahnkupplungen besitzen keine axiale Zen­ trierung. Sie haben lediglich axiale Anschläge, die die axiale Bewegung des Mittelteils begrenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die axiale Zentrierung des Mittelteils insbesondere bei einer kurzen axialen Baulänge einfacher und sicherer zu gestalten. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Nach der Erfindung verengen sich die Zahnlücken der Innenverzahnung von einer mittleren Querschnittebene zu den äußeren Stirnseiten hin. Verlagert sich das Mittelteil zu einer Stirnseite, laufen die zugehörigen balligen Zahnflan­ ken seiner Außenverzahnung auf die Zahnflanken der Innen­ verzahnung, die im Bereich der verengten Zahnlücken eben­ falls geneigt zur Achsrichtung verlaufen. Durch die geneigt zur Achsrichtung verlaufenden Zahnflanken wird unter dem Einfluß des Drehmoments eine entgegenwirkende Axialkraft erzeugt, die das Mittelteil in seine Mittellage zurück­ stellt. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Zahnlücken in dem verengten Bereich der Flankenkontur der Außenverzahnung des Mittelteils entsprechen. Dadurch wird die Flächenpressung an der Kontaktstelle verringert. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung werden die Zentrierfedern eingespart und damit die Anzahl der Bauteile verringert sowie die rotierende Masse der Bogenzahnkupplung reduziert. Die unerwünschten axialen Wanderbewegungen des Mittelteils werden zuverlässig verhindert. Die Verengung der Zahnlücken kann durch Neigen bzw. Krümmung von nur einer oder von beiden Zahnflanken erzielt werden.

Wenn von jeder Zahnlücke jeweils nur eine Zahnflanke ge­ krümmt ist, wird ein Axialkraftausgleich dadurch herge­ stellt, daß die gekrümmten Zahnflanken des ersten und zwei­ ten innenverzahnten Kupplungsteils sich tangential gegen­ überliegen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich­ nungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam­ menfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Bogenzahnkupplung und

Fig. 2 einen schematischen Teilquerschnitt entspre­ chend der Linie II-II in Fig. 1.

Eine Bogenzahnkupplung 1 besitzt zwei Kupplungstei­ le 2, 3, die mit ihren Naben 4, 5 auf eine nicht näher dar­ gestellte Antriebswelle bzw. Abtriebswelle montierbar sind. Die Kupplungsteile 2 und 3 haben je eine Innenverzahnung 8, 9, in die eine Bogenverzahnung 9, 10 eines Mittelteils 6 eingreift. Dieses verbindet die Kupplungsteile 2 und 3 triebmäßig miteinander, wobei es aufgrund seiner am Umfang in Achsrichtung bogenförmig gestalteten Verzahnung 9 und 10 und den in Achsrichtung längsballig ausgeführten Zähnen 17 und 18 achsparallele, axiale und/oder winklige Verlagerun­ gen zwischen den Wellen ausgleichen kann. Das Mittelteil 6 besteht aus zwei Teilen 15, 16, die unter Verwendung einer Formschlußverbindung zusammengeschraubt sind.

Der von den Kupplungsteilen 2 und 3 eingeschlossene Innenraum 27, der teilweise mit Schmierstoff, z. B. Schmieröl, gefüllt ist, wird durch Dichtungen 11 und 12 gegenüber nicht näher dargestellten Gehäuseteilen abgedich­ tet. Die Dichtungen 11 und 12 sind als Labyrinthdichtungen dargestellt. Es können allerdings auch andere geeignete Wellendichtungen verwendet werden. Ferner sind zwischen den Kupplungsteilen 2 bzw. 3 und dem Mittelteil 6 Balgdichtun­ gen 13, 14 vorgesehen, die den teilweise mit Schmierstoff gefüllten Innenraum 27 zur Mitte hin abdichten, ohne die Beweglichkeit des Mittelteils 6 zu den Kupplungsteilen 2 und 3 einzuschränken.

Fig. 2 läßt erkennen, daß die Bogenverzahnung 9, 10 des Mittelteils 6 Zähne 17, 18 hat, die in Achsrichtung längsballig gestaltet sind. Sie greifen in Zahnlücken 19, 20 der Innenverzahnung 7, 8 der Kupplungsteile 2, 3. Die Zahnlücken 19, 20 verengen sich von einer mittleren Quer­ schnittebene 23, 24 zu der äußeren Stirnseite 25, 26 hin, wobei die Zahnflanken 21, 22 der Kontur des Zahns 17, 18 angepaßt sind.

Verlagert sich das Mittelteil 6 in Richtung des Pfeils 28, gelangt der Zahn 18 mit seiner balligen Kontur an die geneigt zur Achsrichtung verlaufende Zahnflanke 22. Unter Einwirkung eines Drehmoments entsteht hierbei eine Axialkraft in Richtung 29, so daß sich das Mittelteil 6 in seine Ausgangslage zurück bewegt.

Bezugszeichenliste

1

Bogenzahnkupplung

2

Kupplungsteil

3

Kupplungsteil

4

Nabe

5

Nabe

6

Mittelteil

7

Innenverzahnung

8

Innenverzahnung

9

Bogenverzahnung

10

Bogenverzahnung

11

erste Dichtung

12

erste Dichtung

13

Balgdichtung

14

Balgdichtung

15

Teil

16

Teil

17

Zahn

18

Zahn

19

Zahnlücke

20

Zahnlücke

21

Zahnflanke

22

Zahnflanke

23

Querschnittebene

24

Querschnittebene

25

Stirnseite

26

Stirnseite

27

Innenraum

28

Pfeil

29

Richtung

Claims (4)

1. Bogenzahnkupplung (1) mit einem ersten innenver­ zahnten Kupplungsteil (2), das mit einer Nabe (4) drehfest auf eine Antriebswelle montierbar ist, und mit einem zwei­ ten innenverzahnten Kupplungsteil (3), das mit einer Na­ be (5) drehfest auf eine Abtriebswelle montierbar ist, so­ wie mit einem das erste und zweite Kupplungsteil (2, 3) verbindenden Mittelteil (6), das an seinen beiden Enden je eine längsballige Außenverzahnung (9, 10) hat, die in die Innenverzahnungen (7, 8) der entsprechenden Kupplungstei­ le (2, 3) eingreift, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Zahnlücken (19, 20) der Innenverzah­ nung (7, 8) von einer mittleren Querschnittebene (23, 24) zu den äußeren Stirnseiten (25, 26) hin verengen.

2. Bogenzahnkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei Zahnflanken einer Innenverzahnung (7, 8), zwischen denen jeweils eine Zahnlücke (19, 20) liegt, eine gerade verläuft und die an­ dere von der mittleren Querschnittsebene (23, 24) zu den äußeren Stirnseiten (25, 26) hin gekrümmt verläuft, wobei die gekrümmten Zahnflanken des ersten innenverzahnten Kupp­ lungsteils (2) auf der tangential gegenüberliegenden Seite der gekrümmten Zahnflanken des zweiten innenverzahnten Kupplungsteils (3) liegen.

3. Bogenzahnkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken der Innenverzahnung auf beiden Seiten der Zahnlücken (19, 20) von der mittleren Querschnittsebene (23, 24) zu den äußeren Stirnseiten (25, 26) hin gekrümmt verlaufen.

4. Bogenzahnkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Zahnflanken der Innenverzahnungen (7, 8) in dem verengten Bereich dieselbe Flankenkontur wie die längsbal­ lige Außenerzahnung (9, 10) aufweisen.