DE10104620A1

DE10104620A1 - Kupplung

Info

Publication number: DE10104620A1
Application number: DE2001104620
Authority: DE
Inventors: Ulrich Lendl; Guido Bredenfeld
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-08

Abstract

Es wird eine Kupplung (1) zum Verbinden von zwei zueinander beabstandeten und wenigstens annähernd koaxial angeordneten drehbaren Bauteilen (2, 3) einer Pumpe, insbesondere einer Zahnradpumpe, beschrieben. Die Kupplung (1) weist ein längliches Kupplungsteil (4) auf, welches zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) mit seinen Endbereichen (6, 7) jeweils in einer Aussparung (10, 11) eines der Bauteile (2, 3) angeordnet ist und jeweils eine formschlüssige Wirkverbindung mit einem Bauteil (2, 3) ausbildet. Eine Außenfläche (5) des Kupplungsteils (4) und Innenflächen (12, 13) der Aussparungen (10, 11) der Bauteile (2, 3) sind derart ausgestaltet, daß bei einem radialen Achsversatz der Bauteile (2, 3) zueinander und dabei auftretenden Kippbewegungen des Kupplungsteils (4) die Außenfläche (5) des Kupplungsteils (4) und die Innenflächen (12, 13) der Aussparungen (10, 11) im Bereich der Öffnungen der Aussparungen (10, 11) zueinander beabstandet sind (Figur 1).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Kupplung gemäß der im Oberbe griff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.

Derartige Kupplungen finden in der Praxis im Branchenbe reich der Baumaschinen, z. B. bei Minibaggern, und den in diesen eingesetzten Mehrfach-Zahnradpumpen Anwendung. Zur Einsparung von Bauraum werden die Zahnradpumpen hier mit sehr kurzen Baulängen ausgeführt, wobei die Kupplungen als sogenannte Steck-Zahnkupplungen in Verbindung mit hohlge bohrten, innenverzahnten Zahnrädern und dünnen Zwischen platten ausgebildet sind.

Die aus der Praxis bekannten Kupplungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß die über die Steck-Zahnkupplungen gekop pelten Pumpenteile bei ungünstig aufeinanderfallenden Tole ranzlagen und/oder durch eine fehlerhafte Verstiftung und/oder durch ein sogenanntes "Wellenwandern" aufgrund ho her Betriebsdrücke einen radialen Achsversatz aufweisen können, der eine Kippbewegung eines Kupplungsteiles bzw. der Steck-Zahnkupplung bewirkt.

Eine solche Kippbewegung führt dazu, daß das Kupplungsteil im Bereich des Öffnungsdurchmessers der innenverzahnten Zahnräder zum Anliegen kommt. Dies hat eine stark herabge setzte Lebensdauer des Kupplungsverbandes zur Folge, da bei solchen sogenannten "Kantenläufern" durch im Betrieb bzw. während des Drehens der Zahnräder auftretende Lastwechsel und auf das Kupplungsteil einwirkende Zwangskräfte Bela stungen auftreten, die innerhalb kürzester Zeit zum Brechen der Zahnkupplungen führen können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kupplung zum Verbinden von zwei zuein ander beabstandet und wenigstens annähernd koaxial angeord neten drehbaren Bauteilen einer Kupplung gemäß den Merkma len des Patentanspruches 1 weist den Vorteil auf, daß auf grund einer besonderen Gestaltung einer Außenfläche des Kupplungsteiles und der Innenflächen der Aussparungen der Bauteile die bei einem radialen Achsversatz der Bauteile zueinander auftretenden Kippbewegungen des Kupplungsteiles nicht zu einer Herabsetzung der Lebensdauer der Kupplung führen.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Oberfläche des Kupp lungsteils und die Innenflächen der Aussparungen im Bereich der Öffnungen der Aussparungen auch bei auftretenden Kipp bewegungen des Kupplungsteils zueinander beabstandet sind. Eine Berührung bzw. Anlage zwischen der Außenfläche des Kupplungsteils und den Innenflächen der Aussparungen, die zu einem Brechen des Kupplungsteiles führen kann, wird so mit in vorteilhafter Weise vermieden.

Bei einer besonderen, vorteilhaften Ausführungsart der Er findung kann es vorgesehen sein, daß die Außenfläche des Kupplungsteils in den Endbereichen des Kupplungsteils eine im wesentlichen ballige Kontur aufweist und das Kupplungs teil in einem Zwischenbereich mit einer Einschnürung ausge bildet ist. Dadurch wird eine Berührung zwischen der Ober fläche des Kupplungsteils und den Innenflächen der Ausspa rungen im Bereich der Öffnungen der Aussparungen bei einer Kippbewegung des Kupplungsteiles ausgeschlossen, und das sogenannte "Kantenlaufen", welches im Betrieb der Pumpe zu einer Beschädigung des Kupplungsteiles führen würde, wird unterbunden.

Alternativ hierzu kann es in einer weiteren Ausführung der Erfindung auch vorgesehen sein, daß die Aussparungen im Be reich ihrer dem Kupplungsteil zugewandten Öffnungen eine trichterförmige Aufweitung aufweisen, wodurch ebenfalls in vorteilhafter Weise eine Berührung zwischen der Außenfläche des Kupplungsteils und den Innenflächen der Aussparungen bei einem radialen Achsversatz der Bauteile zueinander und einer damit einhergehenden Kippbewegung des Kupplungsteiles vermieden wird.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Ge genstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeich nung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfin dungsgemäßen Kupplung dargestellt, welche in der folgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung mit einem ballige Endbereiche aufweisenden Kupp lungskörper;

Fig. 2 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Kupplung und einem zylindrischen Kupplungskörper und trich terförmigen Aufnehmungen für diesen; und

Fig. 3 eine weitere schematische, ausschnittsweise Dar stellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungs gemäßen Kupplung, welche eine Kombination der Gestaltungs merkmale nach Fig. 1 und Fig. 2 aufweist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt eine Kupplung 1 zum Verbinden von zwei zueinander beabstandet angeordneten drehbaren Bauteilen 2, 3 einer nicht näher dargestellten Pumpe. Bei der Pumpe han delt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine sehr kurz bauende Mehrfach-Zahnradpumpe, welche vorzugsweise bei Baumaschinen, insbesondere bei Minibaggern, einge setzt wird.

Die beiden Bauteile 2, 3 sind als hohlgebohrte, innenver zahnte Zahnräder 2, 3 ausgebildet und weisen einen gewis sen, insbesondere bei hohen Betriebsdrücken der Zahnradpum pe radialen Achsversatz zueinander auf, der eine Kippbewe gung eines zwischen den beiden Zahnrädern 2, 3 angeordne ten, länglichen Kupplungsteiles 4 bewirkt. Das Kupplungs teil 4 ist als Drehkörper mit variierendem Querschnitt aus gebildet, wobei dessen Außenfläche 5 in Endbereichen 6, 7 des Kupplungsteils 4 eine ballige Kontur aufweist. Weiter ist das Kupplungsteil 4 in einem Zwischenbereich 8 mit ei ner Einschnürung ausgebildet. Mit seinen Endbereichen 6, 7 ist dieses Kupplungsteil 4 in Aussparungen 10, 11 der Zahn räder 2, 3 angeordnet, wobei an Innenflächen 12, 13 der Aussparungen 10, 11 jeweils eine Innenverzahnung vorgesehen ist.

Darüber hinaus ist das Kupplungsteil 4 an seiner Außenflä che mit einer in axialer Richtung des Kupplungsteils 4 ver laufenden Verzahnung 9 versehen, welche jeweils in eine In nenverzahnung der Zahnräder 2, 3 eingreift. Über die Ver zahnung 9 des Kupplungsteils 4 und die Innenverzahnungen der Zahnräder 2, 3 wird zwischen dem Kupplungsteil 4 und den beiden Zahnrädern 2, 3 jeweils eine formschlüssige, drehfeste Verbindung hergestellt. Die formschlüssige Ver bindung ist dabei derart ausgestaltet, daß das Kupplungs teil 4 bei einem radialen Achsversatz der beiden Zahnräder 2, 3 zueinander eine Kippbewegung ausführen kann. Zusätz lich ist im Bereich zwischen den beiden Zahnrädern 2, 3 eine das Kupplungsteil 4 umfassende Zwischenplatte 16 ange ordnet.

Aufgrund der balligen Verzahnungsgeometrie des Kupplungs teiles 4 an seinen Endbereichen 6, 7 und der Einschnürung im Zwischenbereich 8 des Kupplungsteils 4 sind die Außen fläche 5 des Kupplungsteiles 4 und die Innenflächen 12, 13 auch bei einem radialen Achsversatz der Zahnräder 2, 3 zu einander und einer dabei auftretenden Kippbewegung des Kupplungsteiles 4 im Bereich der Öffnungen der Aussparungen 10, 11 zueinander beabstandet. Durch die ballige Verzah nungsgeometrie in den Endbereichen 6, 7 in Verbindung mit einer Außenkontur des Kupplungsteiles 4, welcher einer hy perboloidartigen Fläche 2. Ordnung entspricht, wird eine Berührung im Bereich der Vorderkante der Aussparungen 10, 11 vermieden. Damit ist selbst bei einem radialen Achsver satz der Zahnräder 2, 3 eine einwandfreie Kraftübertragung von dem Zahnrad 2 über das Kupplungsteil 4 auf das Zahnrad 3 bzw. von dem Zahnrad 3 auf das Zahnrad 2 durchführbar, da die besondere Formgebung des Kupplungsteiles 4 bzw. der Zahnwelle einen Schräglauf des Kupplungsteiles 4 zuläßt und das sogenannte Kantenlaufen wie bei den aus der Praxis be kannten Kupplungen nicht mehr auftritt.

In der Fig. 2, in welcher aus Gründen der Übersichtlich keit für funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszei chen wie in Fig. 1 Verwendung finden, ist eine weitere Ausführungsform der Kupplung 1 dargestellt, wobei das Kupp lungsteil 4 hier eine zylindrische Form aufweist. Die Aus sparungen 10, 11 der Zahnräder 2, 3 weisen im Bereich ihrer dem Kupplungsteil 4 zugewandten Öffnungen jeweils eine trichterförmige Aufweitung bzw. Abfasung 14, 15 auf. Mit den trichterförmigen Aufweitungen 14, 15 ist gewährleistet, daß die Außenfläche 5 des Kupplungsteiles 4 und die Innen flächen 12, 13 der Aussparungen 10, 11 im Bereich der Öff nungen der Aussparungen 10, 11 auch zueinander beabstandet angeordnet sind, wenn ein radialer Achsversatz der Zahnrä der 2, 3 zueinander und eine dadurch verursachte Kippbewe gung des Kupplungsteiles 4 vorliegt. Auf diese Weise wird eine Beschädigung des Kupplungsteiles 4 aufgrund eines Kan tenlaufens vermieden wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Kupplung 1 dargestellt, welche eine Kombination der Ausführungsformen aus Fig. 1 und Fig. 2 darstellt. Dabei weist das Kupp lungsteil 4 die in Fig. 1 dargestellte ballige Verzah nungsgeometrie in Verbindung mit einer hyperboloidartigen Außenkontur auf. Die Aussparungen 10, 11 der Zahnräder 2, 3 sind im Bereich ihrer dem Kupplungsteil 4 zugewandten Öff nungen mit der in Fig. 2 dargestellten trichterförmigen Aufweitung 14, 15 ausgebildet. Diese kombinierte Ausfüh rungsform bietet den Vorteil, daß selbst bei einem größeren radialen Achsversatz der Zahnräder 2, 3 zueinander die Au ßenfläche 5 des Kupplungsteiles 4 und die Innenflächen 12, 13 der Aussparungen 10, 11 im Bereich der Öffnungen der Aussparungen 10, 11 zueinander beabstandet sind.

Die Kombination des hyperboloidartigen Kupplungsteiles 4 und der trichterförmigen Aufweitungen 14, 15 bietet weiter den Vorteil, daß eine Wandstärke der Zahnräder im Bereich der Öffnungen der Aussparungen 10, 11 nicht über ein kriti sches Maß hinaus reduziert werden muß, und die Einschnürung des Zwischenbereiches 8 des Kupplungsteiles 4 nicht unter halb eines kritischen Durchmessers verringert werden muß, um relativ große Auslenkungen bzw. einen großen radialen Achsversatz der Zahnräder 2, 3 zueinander und eine daraus resultierende Kippbewegung ausgleichen zu können. Auch bei einer großen Auslenkung des Kupplungsteiles 4 aus einem koaxialen Verband mit den Zahnrädern 2, 3 ist hier eine Be rührung zwischen der Außenfläche 5 des Kupplungsteiles 4 und den Innenflächen 12, 13 der Aussparungen 10, 11 im Be reich ihrer Öffnungen auszuschließen.

Claims

1. Kupplung (1) zum Verbinden von zwei zueinander beabstan det und wenigstens annähernd koaxial angeordneten dreh baren Bauteilen (2, 3) einer Pumpe, insbesondere einer Zahnradpumpe, mit einem länglichen Kupplungsteil (4), welches zwischen den beiden Bauteilen (2, 3) derart vor gesehen ist, daß es mit seinen Endbereichen (6, 7) je weils in einer Aussparung (10, 11) eines der Bauteile (2, 3) angeordnet ist und jeweils eine formschlüssige Wirkverbindung mit einem Bauteil (2, 3) ausbildet, da durch gekennzeichnet, daß eine Außenfläche (5) des Kupp lungsteils (4) und Innenflächen (12, 13) der Aussparun gen (10, 11) der Bauteile (2, 3) derart ausgestaltet sind, daß bei einem radialen Achsversatz der Bauteile (2, 3) zueinander und einer dabei auftretenden Kippbewe gung des Kupplungsteils (4) die Außenfläche (5) des Kupplungsteils (4) und die Innenflächen (12, 13) der Aussparungen (10, 11) im Bereich der Öffnungen der Aus sparungen (10, 11) zueinander beabstandet sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (5) des Kupplungsteils (4) in den Endbe reichen (6, 7) des Kupplungsteils (4) eine im wesentli chen ballige Kontur aufweist und das Kupplungsteil (4) in einem Zwischenbereich (8) mit einer Einschnürung aus gebildet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (10, 11) im Bereich ihrer dem Kupp lungsteil (4) zugewandten Öffnungen eine trichterförmige Aufweitung (14, 15) aufweisen.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (5) des Kupplungsteils (4) in den Endbe reichen (6, 7) des Kupplungsteils (4) eine im wesentli chen ballige Kontur aufweist und die Aussparungen (10, 11) im Bereich ihrer dem Kupplungsteil (4) zugewandten Öffnungen eine trichterförmige Aufweitung (14, 15) auf weisen.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die formschlüssigen Wirkverbindungen zwischen dem Kupplungsteil (4) und den Bauteilen (2, 3) jeweils über eine Verzahnung (9) ausgeführt sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß im Bereich zwischen den beiden Bautei len (2, 3) eine das Kupplungsteil (4) umfassende Zwi schenplatte (16) vorgesehen ist.