CZ294681B6 - Spojka pro přenos točivého momentu - Google Patents

Abstract

Spojka pro přenos točivého momentu mezi hnacím a hnaným hřídelem je provedená tak, aby umožnila úhlový a/nebo radiální a/nebo osový posuv mezi dvěma hřídeli, a uspořádána ze dvou hlav (2), kde každá hlava je opatřena vnějším ozubením (3) souměrně vyklenutým podle roviny (4) souměrnosti kolmé na osu (5) otáčení hlavy (2), a ze spojkové objímky (7), která je opatřena vnitřním ozubením (8) umožňujícím v součinnosti s každým vnějším ozubením přenos točivého momentu mezi hřídeli, a může se podélně po hřídelích posouvat. Součástí spojky jsou vymezovací prostředky (9), které jsou umístěny v prstencovém prostoru (10) mezi stěnou (11) s vnějším ozubením (3) a základnou (12) alespoň jedné hlavy (2), a tvoří je prstencová zarážka (15) připevněná k hlavě (2) na úrovni roviny (4) souměrnosti a doraz (16, 17) pro tuto zarážku, provedený alespoň z jedné strany zarážky (15). Doraz (16, 17) je proveden ve tvaru prstence, jehož průměr je stejný jako průměr prstencové zarážky (15), a je umístěn kolmo k ose (18) spojkové objímky (7), ke které je připevněn.ŕ

Description

Vynález se týká spojky pro přenos točivého momentu z hnacího hřídele na hnaný hřídel. Uspořádání spojky podle vynálezu umožní přenos točivého momentu v případě úhlového a/nebo radiálního a/nebo osového posuvu mezi oběma hřídeli. Spojka je uspořádána ze dvou hlav a každá hlava je opatřena vnějším ozubením, které je vzhledem k rovině kolmé na osu otáčení hlavy, tj. k tzv. rovině souměrnosti, vyklenuto symetricky. Jedna hlava je připevněna na hnací hřídel a druhá hlava na hnaný hřídel. Spojka je dále opatřena spojkovou objímkou s vnitřním ozubením, které v součinnosti s každým vnějším ozubením umožní přenos točivého momentu mezi hřídeli, přičemž spojková objímka se může podélně po hřídelích posouvat. Součástí spojky jsou také vymezovací prostředky určující délku posuvu spojkové objímky vzhledem k alespoň jedné hlavě.

Dosavadní stav techniky

U dosud užívaných spojek tohoto typu se vyskytují závažné nedostatky, které výrazně omezují jejich životnost a/nebo v důsledku většího objemu nutných oprav zvyšují v porovnání s pořizovací cenou náklady na jejich provoz.

U některých známých spojek je vymezení polohy spojkových objímek vzhledem k hlavám prováděno pomocí pružin. Pružiny narušují povrch styčných ploch v kritických místech spojky, což ovlivňuje životnost spojek mj. i tím, že zde dochází ke znečištění mazadla, které se k těmto plochám přivádí. Pružiny mohou navíc způsobit nevyvážení a škodlivé vibrace nejen spojky, ale také mechanických součástí připojených ke spojce nebo spojených prostřednictvím spojky. Tento stav se zhorší v případě poškození nebo opotřebení pružin. Další problém vzniká v souvislosti s vlastní frekvencí netlumených osových vibrací způsobených pohybem hmoty a pružin, které mohou vyvolat takové tlaky v ose otáčení, které budou škodlivé nejen pro samotnou spojku, ale také pro připojená zařízení. Celkové prostorové uspořádání spojek se systémem pružin navíc neumožní dovolený posuv a osové vychýlení spojovaných součástí.

U jiných známých spojek se poloha spojkové objímky vymezuje pomocí zarážek. Ukázalo se však, že jejich obvyklá poloha v těchto spojkách způsobí v případě vychýlení os poměrně značný radiální posuv mezi zarážkou (zarážkami) spojkové objímky a zarážkou (zarážkami) hlavy, resp. hlav. Tím dochází k poškození povrchu styčných ploch, k jejich odírání a rovněž i v tomto případě ke značnému opotřebení a nežádoucímu znečištění mazadla. Kromě toho je u takových spojek prostor pro mazadlo omezen a není uspořádán tak, aby mazadlo občas v průběhu otáčení a zejména při zastavení spojky snadno nepřetékalo.

Podstata vynálezu

Vynález do značné míry výše uvedené nedostatky odstraňuje tím, že především nahrazuje dosavadní systém pružin, navrhuje nový způsob činnosti spojky výše uvedeného typu a výhodnější uspořádání vymezovacích prostředků.

Spojka podle vynálezu je uspořádána tak, že alespoň jedna hlava je opatřena prstencovým prostorem, který je soustředný s osou otáčení hlavy a je umístěn téměř souběžně s touto osou mezi stěnou hlavy opatřenou vnějším ozubením a základnou hlavy určenou k připevnění na příslušný hřídel, přičemž uvedená stěna s ozubením a základna hlavy je spojena jádrem a prstencový prostor je alespoň z jedné boční strany otevřen.

- 1 CZ 294681 B6

V prstencovém prostoru jsou umístěny prostředky pro vymezení posuvu. Tyto prostředky jsou uspořádány z prstencové zarážky, která je umístěna v hlavě spojky na úrovni roviny souměrnosti kolmé k ose otáčení hlavy, a alespoň z jednoho dorazu pro tuto zarážku, který je umístěn alespoň z jedné strany prstencové zarážky (vzhledem ke směru její osy otáčení), je proveden ve tvaru prstence přibližně stejného průměru jako je průměr zarážky a je umístěn kolmo k podélné ose spojkové objímky, ke které je připevněn např. vhodným nosným článkem.

Značné opotřebení výše popsaných známých spojek je ovlivněno jejich netěsností, která způsobí únik maziva a vstup nečistot do spojky. Netěsnost vzniká jednak v důsledku značných odstředivých sil působících na těsnicí prvky, které tak ztrácejí svoji účinnost, a jednak opotřebováním těsnicích prvků, což také souvisí s jejich obvyklým umístěním.

Vynález navrhuje řešení, kterým lze zabránit ztrátě účinnosti těsnicích prvků a jejich opotřebování. Těsnicí prvky ve spojce podle vynálezu nejsou vystaveny posuvu v radiálním směru.

Za tím účelem je ve spojce podle vynálezu umístěn mezi základnu hlavy a nosný článek těsnicí prstenec, a to nejlépe na úrovni roviny souměrnosti. Nosný článek je kromě jiného opatřen postranicí pro uzavření příslušného okraje spojkové objímky, který slouží jako otvor pro průchod hlavy a/nebo příslušného hřídele.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn na výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje průřez v ose spojky podle vynálezu v režimu jejího rozběhu, kdy osy hřídelů se kryjí, a obr. 2 průřez v ose téže spojky v režimu maximálně dovoleného osového vychýlení.

Příklady provedení vynálezu

Spojka 1 podle vynálezu (obr. 1) je typem řady zubových spojek a je uspořádána ze dvou hlav 2, z nichž jedna je usazena na hnacím hřídeli a druhá na hnaném hřídeli. Hřídele jsou na výkresu znázorněny přerušovanou čarou. Hlavy jsou opatřeny známými hydraulickými prostředky, které usnadňují jejich nasazení a sejmutí z hřídele. Každá hlava 2 je opatřena vnějším ozubením 3, které je souměrně vyklenuté podle roviny 4 kolmé k ose otáčení 5 hlavy 2. Rovinou 4 se zde rozumí rovina souměrnosti. V příkladu znázorněném na výkresu jsou obě hlavy 2 stejné, vyjma případně jejich vnitřního opracování, a jsou usazeny symetricky zrcadlově podle roviny 6, která je kolmá na jejich osy otáčení 5 v případě, kdy se tyto osy kryjí. V režimu rozběhu spojky tedy osa otáčení probíhá uprostřed mezi hlavami 2.

Součástí spojky 1 je spojková objímka 7 opatřená vnitřním ozubením 8, které je případně podélně přerušované a obvykle je přímé. Vnitřní ozubení v součinnosti s vnějším ozubením 3 každé hlavy 2 převádí točivý moment z jedné hlavy 2 na druhou. Spojková objímka 7 se může podélně posouvat po obou vnějších ozubeních 3 a tím umožnit úhlový a/nebo radiální a/nebo osový posuv mezi oběma hlavami 2 a tedy mezi oběma hřídeli, na kterých jsou hlavy připevněny.

Spojka podle vynálezu je dále opatřena vymezovacími prostředky 7, které určují délku jejího podélného posuvu vzhledem k hlavám 2.

Podle vynálezu je alespoň jedna hlava 2 (na výkrese obě hlavy) opatřena prstencovým prostorem 10, který je soustředný s osou 5 otáčení hlavy 2 a je vytvořen téměř souběžně s touto osou 5 mezi stěnou 11 hlavy 2 s vnějším ozubením 3 a základnou 12 hlavy 2 určenou k připevnění na příslušný hřídel. Stěnu 11 se základnou 12 spojuje jádro 13. Prstencový prostor 10 je alespoň z jedné boční strany hlavy 2 otevřen. Na výkrese se jedná o boční stranu 14A.

-2CZ 294681 B6

V prstencovém prostoru 10 jsou podle vynálezu umístěny vymezovací prostředky 9. Sestávají z prstencové zarážky 15 a alespoň jednoho dorazu 16, 17 pro tuto zarážku. Prstencová zarážka 15 je připevněna k hlavě 2 kolmo k ose 5 jejího otáčení a je umístěna prakticky na úrovni roviny 4 souměrnosti ozubení 3 příslušné hlavy 2. Alespoň jeden doraz 16 nebo 17 pro zarážku 15 je proveden z jedné strany prstencové zarážky 15 (vzhledem ke směru příslušné osy otáčení). Doraz 16, 17 je proveden ve tvaru prstence, je umístěn kolmo na podélnou osu 18 spojkové objímky 7 a jeho průměr je stejný jako průměr prstencové zarážky j_5. Doraz 16, 17 je připevněn ke spojkové objímce 7.

Jak je znázorněno na obr. 1, doraz 16 je například součástí postranice 19 připevněné k vnější straně 20 spojkové objímky 7. Doraz 17 může být například proveden (způsob není znázorněn) na jednom nebo dvou nosných ramenech (nejsou znázorněna), která volně prochází jedním nebo dvěma otvory 21 v jádru 13 hlavy 2 a jsou připevněna například k disku 22 spojkové objímky 7.

Doraz, resp. dorazy 16, 17, mohou být provedeny ve tvaru spojitého nebo přerušeného prstence.

K omezení posuvu spojkové objímky 7 v obou směrech postačí například buď oba dorazy 16 nebo oba dorazy 17 na obou hlavách 2.

Doraz nebo více dorazů 16, 17, nebo především prstencová zarážka 15, mohou být provedeny z kovu a případně pokryty tlumicí hmotou, např. pryží nebo syntetickým materiálem pro omezení hluku a přímého narážení kovu na kov. V příkladu znázorněném na výkresu je zarážka 15 provedena z odolného a tlumicího materiálu, který je odborníkům dobře známý, a dorazy J_6, 17 jsou provedeny z kovu. Vzhledem k poloze vymezovacích prostředků 9 na úrovni roviny souměrnosti 4 mezi ozubením 3,8 a osou 5 otáčení dochází mezi prstencovou zarážkou 15 a dorazem 16, 17 při jejich kontaktu pouze k valivému posuvu a nikoli radiálnímu, což výrazně omezí jejich vzájemný obrus a opotřebování.

Je výhodné, aby po obou stranách prstencové zarážky 15 jedné nebo případně obou hlav 2 byl pro tuto zarážku jeden doraz 16 a jeden doraz 17. Oba dorazy 16, 17 budou umístěny v téže linii proti sobě na vzdálenost požadovaného posuvu.

V upřednostňovaném provedení je jádro 13 vzdáleno od roviny 4 souměrnosti a je provedeno na boční straně 14B hlavy 2 ve směru k druhé hlavě 2. Prstencová zarážka 15 je připevněna na stěnu 11 a umístěna od základny 12 hlavy 2 ve stanovené radiální vzdálenosti. Doraz, (popřípadě oba dorazy) 16, 17 pro tuto prstencovou zarážkou 15, je umístěn na nosném článku 25, který je vložen mezi prstencovou zarážku 15 a základnu 12 hlavy a je připevněn ke spojkové objímce 7, nejlépe k jejímu vnějšímu okraji 20.

Ke snadnému nasazení může být kovová prstencová zarážka 15 proříznuta, případně může být pružná, aby bylo možné její dva konce oddálit a vsunout ji podél nosného článku 25 mezi dva dorazy 16, 17 provedené na tomto článku.

Prstencová zarážka 15 může být ovšem provedena z jakéhokoli snímatelného dílu nebo dílů, například ze dvou poloprstenců připevněných na stěnu nebo do stěny 11 pomocí segmentové zarážky 26.

Prstencovou zarážkou 15 může být nepřerušený prstenec. Pro její snadné připevnění na stěnu 11 bude v takovém případě nutné, aby jeden ze dvou dorazů 16 nebo 17 byl demontovatelný a bylo tedy možné po jeho vyjmutí z nosného článku 25 prstencovou zarážku 15 přes tento nosný článek přesunout.

Alespoň vnitřní strana steny nosného prvku 25 mezi oběma dorazy 16 a 17 je výhodně podle podélné osy 18 spojkové objímky 7 válcovitá.

-3 CZ 294681 B6

Utěsnění spojky 1 může být zajištěno těsnicím kroužkem 27, jehož provedení je znázorněno na obr. 1. Těsnicí kroužek je umístěn mezi základnou 12 a nosným článkem 25, nejvhodněji na úrovni roviny 4 souměrnosti. V takovém případě nebude vystaven prakticky žádnému radiálnímu posuvu při vychýlení os 5 otáčení a při podélnému posuvu v ose 18. Jestliže nosný článek 25 bude navíc opatřen postranicí 19 (obr. 1), která uzavře vnější okraj 20 příslušné spojkové objímky 7, sloužící jako otvor pro vložení hlavy 2 a/nebo příslušného hřídele s hlavou 2, vznikne tímto vhodným uspořádáním spojky dostatečně velká komora, ze které nebude unikat mazivo, přičemž se tak zachová jeho dostatečná rezerva i při nečinnosti spojky, zejména v prostoru obou ozubení 3 a 8. Kromě toho do spojky neproniknou nečistoty z vnějšího prostředí.

Vynález není omezen výše uvedenými příklady provedení, které lze různě upravit, aniž by byl překročen jeho rámec a dotčeny tím patentové nároky.

Je možné použít jiné známé těsnicí kroužky nebo několik jiných typů kroužků vsazených do hlavy 2, nebo případně do nosnému dílu 25 tak, aby například hrana jednoho kroužku zabránila úniku maziva a hrana druhého kroužku zabránila vniknutí nečistot.

Je třeba také upozornit na zvláštní tvar vnějšího okraje základny 12 hlavy, který v tomto provedení umožní vychýlení os hřídelí, které je znázorněno na obr. 2, aniž by došlo ke kontaktu mezi nosným dílem 25 a základnou 12 hlavy.

Na výkrese jsou také zakresleny kryty 28, které mohou být připevněny na hlavy 2, aby zabránily vnikání prachu, vody a jiných nečistot vířících se např. pod vozidlem, do otvorů pro průchod hlav a/nebo hřídelů.

Spojková objímka 7 může být uspořádána ze dvou téměř stejných poloobjímek 7A a 7B, které budou spolu spojeny tak, aby bylo možné je demontovat.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (5)

1. Spojka pro přenos točivého momentu mezi hnacím a hnaným hřídelem, která je uspořádaná ze dvou hlav (2), každá hlava je opatřena vnějším ozubením (3) souměrně vyklenutým podle roviny souměrnosti kolmé k ose (5) otáčení hlavy (2), přičemž jedna hlava je připevněna na hnací a druhá na hnaný hřídel, ze spojkové objímky (7), která je opatřena vnitřním ozubením (8) umožňujícím v součinnosti s každým vnějším ozubením převod točivého momentu mezi hřídeli, a která se může podélně po hřídelích posouvat, a dále z vymezovacích prostředků (9), které vymezí podélný posuv spojkové objímky (7) vzhledem k alespoň jedné hlavě (2), vyznačující se tím, že alespoň jedna hlava (2) je opatřena prstencovým prostorem (10), který je soustředný s osou (5) otáčení hlavy (2) a je vytvořen souběžně s touto osou (5) mezi stěnou (11) hlavy s vnějším ozubením (3), základnou (12) určenou pro připevnění hlavy na příslušný hřídel a jádrem (13), které spojuje stěnu (11) se základnou (12), přičemž prstencový prostor (10) je alespoň z jedné boční strany (14A) hlavy otevřen, a že v kruhovém prostoru (10) jsou umístěny vymezovací prostředky (9), které tvoří jednak prstencová zarážka (15) upevněná v hlavě (2) kolmo k ose jejího otáčení a umístěná na úrovni roviny (4) souměrnosti, a jednak doraz (16, 17) pro tuto zarážku (15), který má tvar prstence téměř stejného průměru jako prstencová zarážka (15), je umístěn kolmo k podélné ose (18) spojkové objímky (7) a je k této objímce připevněn.

2. Spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že po obou stranách prstencové zarážky (15) je pro tuto zarážku proveden jeden doraz (16, 17) a vzdálenost mezi proti sobě umístěnými dorazy se stanoví podle potřebné délky posuvu.

-4CZ 294681 B6

3. Spojka podle nároku 2, vyznačující se tím, že jádro (13) je vzdáleno od roviny (4) souměrnosti a je provedeno na boční straně (14B) hlavy (2), ve směru k druhé hlavě (2), prstencová zarážka (15) je upevněna ve stěně (11) s ozubením (3) a je v radiálním směru oddálena od základny (12) hlavy, a doraz (16, 17), popřípadě oba dorazy (16, 17) pro prstencovou zarážku (15), jsou provedeny na nosném článku (25), který je vložen mezi prstencovou zarážku (15) a základnu (12) hlavy a je připevněn ke spojkové objímce (7), nejlépe k jejímu vnějšímu okraji (20).

4. Spojka podle nároku 3, vyznačující se tím, že alespoň jedna strana stěny nosného článku (25) má mezi oběma dorazy (16, 17) pro prstencovou zarážku (15) podle podélné osy (18) spojkové objímky (7) válcovitý tvar.

5. Spojka podle kteréhokoli z nároků 3 nebo 4, vyznačující se tím, že mezi základnou (12) a nosným článkem (25) je umístěn těsnicí kroužek (27), a to nejlépe na úrovni roviny (4) souměrnosti, a že nosný článek (25) je opatřen postranicí (19) pro uzavření příslušného okraje (20) spojkové objímky (7), který je otvorem pro vsunutí hlavy (2) a/nebo příslušného hřídele.