CN105593098B - 用于抗相对转动地联接轴的联轴器半部 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有法兰(1)的用于抗相对转动地联接轴的联轴器半部，法兰在轴向的端侧(2)上承载联轴器齿部(3)，其中，联轴器齿部(3)实施为平面齿部，平面齿部具有多个并排地定位、分别通过齿槽分开的齿(5)，齿具有呈梯形的横截面和平坦的齿侧(5.1)，并且分别在两个齿侧(5.1)之间布置有在联轴器半部的轴向的端侧(2)上定位的面式的齿顶(5.2)。本发明的特征在于，齿顶(5.2)在齿侧(5.1)之间分别沿着齿顶中线(5.3)延伸，齿顶中线沿径向方向朝联轴器半部的旋转轴线(4)指向。

Description

用于抗相对转动地联接轴的联轴器半部
技术领域
本发明大体上涉及一种用于抗相对转动地联接轴的联轴器半部，并且此外还涉及一种能径向轴向运动的联轴器，以及涉及一种用于轨道车辆的驱动系。
背景技术
例如在用于轨道车辆的驱动系中，如其涉及到根据实施形式的本发明地那样，通过彼此拧紧的法兰建立起传递转矩的连接，法兰经由端侧的联轴器齿部传递转矩地互相啮合。为了能够使用相对公知的克林贝格铣齿法平面齿部(Klingelnberg-Zykopalloid-Planverzahnung)和端面齿齿部(Hirth-Verzahnung)成本更为低廉的解决方案，传统上使用所谓的十字齿部。这样的十字齿部在圆周上延伸的法兰上在端侧具有：四组齿，其中，一组内的齿通过齿槽彼此分开；具有呈梯形的横截面并且在齿侧之间布置有面式的齿顶，齿顶以其沿着齿顶中线的纵向长度彼此平行地指向。两组齿分别在法兰上彼此在直径上相对地以如下方式定位，即，它们的齿顶成对地彼此对齐并且两组齿的所假想的连接线相交。然而，这种已公知的十字齿部的缺点是，在法兰中出现具有高的局部负荷的区域，该区域在实践中会导致裂纹。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提出一种用于抗相对转动地联接轴的具有联轴器齿部的联轴器半部，该联轴器齿部相对于已公知的十字齿部具有更高的负荷能力，但能够近乎低成本地制造。
根据本发明的任务通过下述的能够轴向径向运动的联轴器的联轴器半部来解决。本发明具有有利的和特别适宜的设计方案以及还提出了一种具有至少一个相应的联轴器半部的用于轨道车辆的驱动系。
根据本发明的联轴器具有两个联轴器部件，所述联轴器部件转动刚性地或转动弹性地彼此联接并在径向方向和轴向方向上能够相对彼此至少有限地运动，
其中，两个联轴器部件分别具有用于抗相对转动地联接轴的联轴器半部，所述联轴器半部具有法兰，所述法兰在轴向的端侧上承载联轴器齿部，其中，
所述联轴器齿部实施为平面齿部，所述平面齿部具有多个并排地定位的、分别通过齿槽分开的齿，所述齿具有呈梯形的横截面和平坦的齿侧，以及分别在两个齿侧之间布置有在所述联轴器半部的轴向的端侧上定位的面式的齿顶；
其中，所述齿顶在所述齿侧之间沿着各自的齿顶中线延伸，所述齿顶中线沿径向方向朝所述联轴器半部的旋转轴线指向，
其中，
在一个联轴器半部中，法兰拧紧部沿联轴器半部的轴向方向恰好延伸穿过每个齿顶或者沿联轴器半部的轴向方向恰好穿过每个齿顶引入有用于法兰拧紧部的孔，并且
在另一个联轴器半部中，法兰拧紧部沿联轴器半部的轴向方向恰好延伸穿过每个齿槽或者沿联轴器半部的轴向方向恰好穿过每个齿槽引入有用于法兰拧紧部的孔。
根据本发明的联轴器半部用于抗相对转动地联接轴。在此，联轴器半部可以是轴本身的或联接用于传递转矩的轴的构件的组成部分。轴尤其是指旋转的轴，从而经由联轴器半部传递驱动功率。然而原则上，轴也可以设置为固定的轴，并且联轴器半部相应地被设置成用于转矩支持。
根据本发明的联轴器半部具有法兰，该法兰在轴向的端侧上承载联轴器齿部。联轴器齿部在此意味着，齿部通过啮合到相应地相对应设计的齿部中，并且因此通过多个形状配合(formschlüssig)的侧凹部来传递转矩。联轴器齿部实施为平面齿部，其具有多个并排定位的、分别通过齿槽分开的齿，齿具有呈梯形的横截面和平坦的齿侧。分别在两个齿侧之间布置有在联轴器半部的轴向端侧上定位的面式的齿顶。在垂直于齿顶的平行于齿槽的延长部的剖面中得到了所提到的呈梯形的横截面。
根据本发明，现在齿顶在齿侧之间沿着齿顶中线延伸，齿顶中线在径向方向上朝着联轴器半部的旋转轴线指向。旋转轴线在此要么在旋转对称的平面齿部的情况下被理解为对称轴线，要么在周转的联轴器半部的情况下被理解为转动轴线，联轴器半部关于转动轴线周转，转动轴线尤其与相应的对称轴线重合。因此，不同于十字齿部地，齿顶中线不再成对地相交，而是全部共同地在转动点或者在旋转轴线中相交。
因此根据本发明，也能够被称为平坦的齿峰的齿顶不再以成对的方式彼此间垂直地延伸，而是沿联轴器半部的径向方向延伸。由此，在经由齿部引入转矩时可以实现将负荷明显更有利地分布到联轴器半部中。
本发明的第一实施方式设置的是，齿顶的宽度，也就是说垂直于齿侧之间的齿顶中线的长度，并且尤其是齿侧的宽度随着半径的增加变得更大，齿侧在该半径上定位。根据替选的实施方式，齿顶的并且尤其是齿侧的宽度关于联轴器半部的半径是恒定的。
但是，特别是能够与关于半径是恒定宽度的齿顶和/或齿侧相组合的实施方式在相应地改变宽度的情况下也能够应用，所设置的是，齿槽的宽度随着联轴器半部的半径增大而变大。在此，替选地，也可以设置关于半径恒定的宽度。
特别有利的是，所有齿在联轴器半部的圆周上均匀地分布。但是，也可以考虑非对称的分布。
根据有利的实施形式，所有齿顶具有相同的形状，尤其是具有相同的面积。附加地或替选地，所有齿槽也可以具有相同的形状并且尤其也可以具有相同的面积。也可行的是，齿顶和齿槽具有同样的形状。
当设置有法兰拧紧部时，该法兰拧紧部有利地延伸穿过多个齿顶和/或齿槽。例如，在每个齿槽中可以为法兰拧紧部设置有孔，尤其是螺纹孔。附加地或可替选地，在每个齿顶中为法兰拧紧部设置有孔，尤其螺纹孔。具有两个相应的联轴器半部的联轴器于是可以具有在齿顶中带有这样的孔的联轴器半部和在齿槽中带有孔的联轴器半部，以便使这两个联轴器半部通过法兰拧紧部彼此拧紧。
根据有利的实施方式，齿在垂直于联轴器半部的纵轴线或转动轴线的径向剖面中和/或在沿着周向方向在联轴器半部的纵轴线或转动轴线之上延伸的剖面中，沿着延伸穿过齿顶中线的镜像轴线镜像对称地实施。因此，联轴器半部或具有两个拼接在一起的相应的联轴器半部的联轴器沿两个转动方向能够受负荷相同地实施。
特别有利地，具有关于半径是恒定宽度的齿顶并且尤其是齿侧的联轴器半部与具有关于半径是恒定宽度的齿槽的第二联轴器半部拼接或组合在一起，用以构成联轴器。
根据本发明所设计的用于联轴器半部的联轴器齿部特别适合于能够径向轴向运动的联轴器。也被称为双平面联轴器的这样的能够径向轴向运动的联轴器具有两个联轴器部件，联轴器部件抗相对转动地或转动弹性地彼此联接，并且在径向方向和轴向方向上能够相对彼此至少有限地运动。根据本发明的实施方式，现在这两个联轴器部件中的至少一个设置有或包括根据本发明设计的联轴器齿部，从而经由该联轴器齿部能够将转矩引入到能够径向轴向运动的联轴器中或从其中引出。
根据实施方式，本发明设置有用于轨道车辆的驱动系，其中，轨道车辆被理解为任何受轨道约束的车辆。轨道车辆包括至少一个驱动马达、在驱动功率流中接在该驱动马达后面的传动装置和至少一个被驱动的、具有至少一个或两个轨道轮的轮轴。替选地，并不直接驱动轮轴，而是仅直接驱动至少一个轨道轮。在任何情况下，轮轴相对于传动装置在弹动(Einfederung)的情况下以能运动的方式受支承，并且传动装置具有传动装置输出轴，该传动装置输出轴经由围绕轮轴的联轴器空心轴传递转矩地联接到轮轴或轨道轮上，其中，在传动装置输出轴与联轴器空心轴之间的驱动连接中和/或在联轴器空心轴与轮轴或轨道轮之间的驱动连接中设置有能够径向轴向运动的联轴器。在这些所述的元件中的至少两个之间传递转矩利用其中一个具有联轴器齿部的元件的根据本发明设计的联轴器半部来实现，联轴器齿部啮合另外的元件的所配属的联轴器半部的相应互补地实施的联轴器齿部。因此，例如在传动装置输出轴的输出侧上可以设置有具有联轴器齿部的相应的联轴器半部，从而传动装置输出轴的输出侧形成相应的联轴器半部，该相应的联轴器半部通常与在驱动功率流中后置的机组的相对应地设计的联轴器半部尤其是能够径向轴向运动的联轴器啮合。
根据本发明，驱动侧和/或输出侧也可以以根据本发明的联轴器半部的方式设计成处在传动装置与至少一个轨道轮之间的驱动连接中的所述能够径向轴向运动的联轴器中的一个。相应地也适用于联轴器空心轴的驱动侧和输出侧以及轮轴或者轨道轮的驱动侧。
尽管本发明在此借助具体的用于轨道车辆的驱动系来描述，但本发明也能够用于不同设计的轨道车辆、不受轨道约束的车辆或静止不动的设备中。
附图说明
下面要借助实施例示范性地描述本发明。
其中：
图1示出作为在驱动侧或输出侧上的空心轴的组成部分的根据本发明的联轴器半部的实施方式；
图2示出作为能够径向轴向运动的联轴器的所谓的联轴器星形件的组成部分的根据本发明的联轴器半部的第二实施例；
图3示出用于轨道车辆的驱动系，在其中，根据本发明实施的联轴器半部可以在一个或多个位置上使用。
具体实施方式
在图1中，根据本发明的有利的实施方式示出了空心轴，空心轴在轴向的端部上具有带法兰1的联轴器半部，法兰在它的轴向的端侧2上承载联轴器齿部3。联轴器半部在此在旋转轴线4的俯视图中示出了一次，并且在沿着旋转轴线4的侧视图中示出了一次。
联轴器齿部3具有多个齿5，齿在联轴器半部的整个圆周上以均匀分布的方式定位，其中，每个齿部5在两侧被齿槽6包夹。每个齿部5具有两个齿侧5.1并且在齿侧5.1之间具有面式的齿顶5.2。
所有齿顶5.2在齿侧5.1之间沿着齿顶中线5.3延伸，齿顶中线沿朝着旋转轴线4的径向方向指向，参见图1中的示范性画入的点划线。
在所示的实施例中，在每个齿顶5.1中设置用于法兰拧紧部的螺纹孔7。
在图1所示的实施例中，齿顶5.2的宽度关于联轴器半部的半径是增加的。相反地，齿槽6的宽度关于联轴器半部的半径是恒定的。
在根据图2的实施例中情况相反。在此，齿顶5.2的宽度关于联轴器半部的半径是恒定的，而齿槽6的宽度随着联轴器半部的半径增加而增加。因此，图2中所示的联轴器半部由于其联轴器齿部3的恰好相对应的形状而可以形状配合且全面式贴靠地啮合根据图1的联轴器齿部3。
相应地，在根据图2的实施例中，用于法兰拧紧部的孔8定位在齿槽6中，从而螺栓可以延伸穿过这些孔8并且可以拧紧到根据图1的螺纹孔7中。
在根据图2的联轴器齿部3中，齿顶中线5.3沿联轴器半部的径向方向也延伸穿过旋转轴线4。
根据图2的联轴器半部是指联轴器星形件的组成部分，联轴器星形件为能够径向轴向运动的联轴器的联轴器部件。为此，如在下面借助图3还要阐述的那样，例如在用于轨道车辆的驱动系中可以设置在传动装置与驱动轮之间的联轴器星体具有用于导杆(未示出)或其他元件的多个联接部9，联接部能够在补偿轴向或者径向间隙的情况下实现转矩传递到在此未示出的第二联轴器部件上。
在图3中示例性地示出了用于轨道车辆的驱动系，驱动系具有驱动马达10和在驱动功率流中接在驱动马达后面的传动装置11。传动装置11具有传动装置输出轴12，其经由尤其根据图2实施的能够径向轴向运动的联轴器13传递转矩地联接到联轴器空心轴14上。联轴器空心轴14围绕轮轴15并且经由尤其是所述类型的能够径向轴向运动的联轴器13联接到轨道轮16上。轨道轮16又转动刚性地联接到轮轴15上，该轮轴在其第二轴向端部上转动刚性地承载因此同样受驱动的另外的轨道轮16。
在驱动功率流中的两个机组之间的一个、多个或所有驱动连接中可以使用具有两个联轴器半部的联轴器，这两个联轴器半部分别具有根据本发明的联轴器齿部，例如具有一对联轴器齿部，如其在图1和图2中所示。示意性地，在联轴器空心轴14与联接到轨道轮16上的能够径向轴向运动的联轴器13之间可以示例性地看到这样的联轴器齿部3。

Claims (17)

1.一种能够径向轴向运动的联轴器，其具有两个联轴器部件，所述联轴器部件转动刚性地或转动弹性地彼此联接并在径向方向和轴向方向上能够相对彼此至少有限地运动，
其中，两个联轴器部件分别具有用于抗相对转动地联接轴的联轴器半部，所述联轴器半部
1.1具有法兰(1)，所述法兰在轴向的端侧(2)上承载联轴器齿部(3)，其中，
1.2所述联轴器齿部(3)实施为平面齿部，所述平面齿部具有多个并排地定位的、分别通过齿槽(6)分开的齿(5)，所述齿具有呈梯形的横截面和平坦的齿侧(5.1)，以及
1.3分别在两个齿侧(5.1)之间布置有在所述联轴器半部的轴向的端侧(2)上定位的面式的齿顶(5.2)；
1.4其中，所述齿顶(5.2)在所述齿侧(5.1)之间沿着各自的齿顶中线(5.3)延伸，所述齿顶中线沿径向方向朝所述联轴器半部的旋转轴线(4)指向，
其特征在于，
1.5在一个联轴器半部中，法兰拧紧部沿联轴器半部的轴向方向恰好延伸穿过每个齿顶(5.2)或者沿联轴器半部的轴向方向恰好穿过每个齿顶(5.2)引入有用于法兰拧紧部的孔，并且
1.6在另一个联轴器半部中，法兰拧紧部沿联轴器半部的轴向方向恰好延伸穿过每个齿槽(6)或者沿联轴器半部的轴向方向恰好穿过每个齿槽(6)引入有用于法兰拧紧部的孔。
2.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度随着半径增加而变大。
3.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度并且所述齿侧(5.1)的宽度随着半径增加而变大。
4.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度关于半径是恒定的。
5.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度并且所述齿侧(5.1)的宽度关于半径是恒定的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿槽(6)的宽度随着半径增加而变大。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿槽(6)的宽度关于半径是恒定的。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿(5)在所述联轴器半部的圆周上均匀地分布。
9.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度关于半径是恒定的，而所述齿槽(6)的宽度随着半径增加而变大，其中，一个齿(5)的所述齿顶(5.2)和所述齿侧(5.1)关于该齿(5)的齿顶中线(5.3)镜像对称地实施。
10.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度并且所述齿侧(5.1)的宽度关于半径是恒定的，而所述齿槽(6)的宽度随着半径增加而变大，其中，一个齿(5)的所述齿顶(5.2)和所述齿侧(5.1)关于该齿(5)的齿顶中线(5.3)镜像对称地实施。
11.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度随着半径增加而变大，并且所述齿槽(6)的宽度关于半径是恒定的，其中，一个齿(5)的所述齿顶(5.2)和所述齿侧(5.1)关于该齿(5)的齿顶中线(5.3)镜像对称地实施。
12.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度并且所述齿侧(5.1)的宽度随着半径增加而变大，并且所述齿槽(6)的宽度关于半径是恒定的，其中，一个齿(5)的所述齿顶(5.2)和所述齿侧(5.1)关于该齿(5)的齿顶中线(5.3)镜像对称地实施。
13.根据权利要求1至5及9至12中任一项所述的联轴器，其特征在于，在至少一个联轴器半部上，所有齿顶(5.2)具有相同的形状并且/或者所有齿槽(6)具有相同的形状。
14.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于，
在一个联轴器部件的联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度关于半径是恒定的，而所述齿槽(6)的宽度随着半径增加而变大，其中，一个齿(5)的所述齿顶(5.2)和所述齿侧(5.1)关于该齿(5)的齿顶中线(5.3)镜像对称地实施；
而在另一个联轴器部件的联轴器半部上，所述齿顶(5.2)的宽度随着半径增加而变大，并且所述齿槽(6)的宽度关于半径是恒定的，其中，一个齿(5)的所述齿顶(5.2)和所述齿侧(5.1)关于该齿(5)的齿顶中线(5.3)镜像对称地实施，
其中，这两个联轴器部件彼此拧紧。
15.根据权利要求14所述的联轴器，其特征在于，在所述一个联轴器部件的联轴器半部上，所述齿侧(5.1)的宽度关于半径是恒定的；而在所述另一个联轴器部件的联轴器半部上，所述齿侧(5.1)的宽度随着半径增加而变大。
16.根据权利要求14或15所述的联轴器，其特征在于，所述两个联轴器部件借助法兰拧紧部彼此拧紧。
17.一种用于轨道车辆的驱动系，所述驱动系具有至少一个驱动马达(10)、在驱动功率流中连在所述驱动马达(10)后面的传动装置(11)和至少一个受驱动的或静止不动的轮轴(15)，所述轮轴承载至少一个或两个轨道轮(16)，其中，所述轮轴(15)相对于所述传动装置(11)在弹动的情况下以能运动的方式受支承，并且所述传动装置(11)具有传动装置输出轴(12)，所述传动装置输出轴经由围绕所述轮轴(15)的联轴器空心轴(14)传递转矩地联接到所述轮轴(15)或所述轨道轮(16)上，其中，在所述传动装置输出轴(12)与所述联轴器空心轴(14)之间的驱动连接中和/或在所述联轴器空心轴(14)与所述轮轴(15)或所述轨道轮(16)之间的驱动连接中设置有能够径向轴向运动的联轴器(13)，
其特征在于，
在所述传动装置输出轴(12)的输出侧、所述能够径向轴向运动的联轴器(13)的驱动侧、所述能够径向轴向运动的联轴器(13)的输出侧、所述联轴器空心轴(14)的驱动侧、所述联轴器空心轴(14)的输出侧和/或所述轮轴(15)的或所述轨道轮(16)的驱动侧上设置有根据权利要求1至16中任一项所述的联轴器。
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