DE102006029678A1

DE102006029678A1 - Zahngelenkspindel eines Walzwerksantriebs

Info

Publication number: DE102006029678A1
Application number: DE200610029678
Authority: DE
Inventors: Hans Höretzauer; Ake Fick
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahngelenkspindel (1) eines Walzwerksantriebs, die zwei Wellenteile (2, 3) aufweist, die relativ zueinander um einen Kippwinkel (alpha) geschwenkt werden können, wobei die Drehmomentübertragung von dem einen Wellenteil (2, 3) auf das andere mittels zweier Verzahnungen (4, 5) erfolgt, von denen jeweils eine mit einem Wellenteil (2, 3) verbunden ist und die miteinander kämmen, und wobei der Raum der Verzahnungen (4, 5) durch mindestens ein Dichtungselement (6) abgedichtet ist. Um eine verbesserte Dichtungswirkung sicherzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Dichtungselement (6) zwei Dichtungsteile (7, 8) aufweist, von denen jeweils eines mit einem Wellenteil (2, 3) verbunden ist, wobei die Dichtungsteile (7, 8) an ihrer einander zugewandten Seite jeweils einen sphärischen konvexen (9) bzw. sphärisch konkaven (10) Abschnitt aufweisen, zwischen denen ein Spalt (11) verbleibt, und wobei in dem Spalt (11) mindestens zwei ringförmige Dichtungen (12, 13) beabstandet voneinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahngelenkspindel eines Walzwerksantriebs, die zwei Wellenteile aufweist, die relativ zueinander um einen Kippwinkel geschwenkt werden können, wobei die Drehmomentübertragung von dem einen Wellenteil auf das andere mittels zweier Verzahnungen erfolgt, von denen jeweils eine mit einem Wellenteil verbunden ist und die miteinander kämmen, und wobei der Raum der Verzahnungen durch mindestens ein Dichtungselement abgedichtet ist.
Eine Zahngelenkspindel der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der DE 38 11 790 A1 bekannt. Damit bei einem Walzwerksantrieb ein gewisser Ausgleich von Kippwinkeln zwischen zusammenwirkenden Wellenteilen möglich ist, werden die erwähnten Verzahnungen eingesetzt, die zumeist bogenförmig ausgebildet sind, so dass ein Winkelausgleich zwischen den Wellenteilen erfolgen kann.
Der Raum der Verzahnungen muss dabei abgedichtet werden. Dies gilt einmal aus dem Grunde, weil Schmierstoff aus dem Bereich der Verzahnungen nicht austreten soll. Andererseits soll auch verhindert werden, dass Schmutz von außen in den Bereich der Verzahnungen eindringt.
Bekannt ist es daher, den Raum der Verzahnungen durch Dichtelemente in Form von O-Ringen abzudichten. Ferner wurden auch schon Gleitringdichtungen zur Abdichtung eingesetzt.
Es hat sich herausgestellt, dass die Dichtwirkung der vorbekannten Dichtsysteme nicht ausreichend sind. Es wurde beobachtet, dass es zu Austritt von Schmierfett aus dem Inneren der Verzahnungen kommt, so dass es – abgesehen von damit einher gehenden Umweltproblemen – zu einem erhöhten Verbrauch an Schmierstoff kommt. Weiterhin kann auch der Eintritt von Schmutz nicht gänzlich verhindert werden kann. Aufgrund dessen tritt in der Zahngelenkspindel ein nennenswerter Verschleiß auf, der sich nachteilig auswirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Zahngelenkspindel der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine verbesserte Dichtwirkung sichergestellt ist. Damit soll sowohl der Austritt von Schmiermittel aus der Spindel als auch der Eintritt von Verschmutzungen verhindert bzw. vermindert werden.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement zwei Dichtungsteile aufweist, von denen jeweils eines mit einem Wellenteil verbunden ist, wobei die Dichtungsteile an ihrer einander zugewandten Seite jeweils einen sphärisch konvexen bzw. sphärisch konkaven Abschnitt aufweisen, zwischen denen ein Spalt verbleibt, und wobei in dem Spalt mindestens zwei ringförmige Dichtungen beabstandet voneinander angeordnet sind.
Damit wird eine sehr zuverlässige Dichtwirkung erreicht, die die erfindungsgemäße Aufgabe erfüllt.
Bevorzugt sind die Verzahnungen im Radialschnitt bogenförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des Bogens auf der entsprechenden Achse des Wellenteils liegt. Die Dichtwirkung wird optimiert, wenn der Mittelpunkt des sphärisch konvexen bzw. sphärisch konkaven Abschnitts der Dichtungsteile mit dem Mittelpunkt des Bogens der Verzahnungen identisch ist. Bei Kippbewegungen zwischen den Wellenteilen bleiben die geometrischen Verhältnisse im Dichtungsbereich dann unverändert, was die Wirksamkeit der Dichtung verbessert.
In einem der beiden Dichtungsteile kann mindestens eine ringnutförmige Ausnehmung zur Aufnahme einer Dichtung angeordnet sein. Die mindestens eine ringnutförmige Ausnehmung weist dabei bevorzugt im Radialschnitt eine Rechteckform auf.
Bevorzugt sind zwei ringnutförmige Ausnehmungen entlang des im Radialschnitt sichtbaren Bogens der Dichtungsteile beabstandet voneinander angeordnet.
Besonders bevorzugt weisen die Dichtungen im Radialschnitt eine V-förmige Kontur auf. Dabei kann weiter vorgesehen werden, dass die Zusammentreffstellen der beiden Schenkel der V-förmigen Kontur der beiden Dichtungen einander zugewandt sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Dichtungen so ausgebildet sind, dass die beiden Schenkel der V-förmigen Kontur eine Andruckkraft normal zur Oberfläche der sphärisch konvexen bzw. sphärisch konkaven Abschnitte erzeugen. Damit eine hinreichende Anpresskraft der Dichtung sichergestellt wird, sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, dass in die Dichtung ein Federelement integriert ist, das die beiden Schenkel der V-förmigen Kontur voneinander weg spreizt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein relativ harter Werkstoff für die Dichtung eingesetzt wird, der eine gewisse Andruckkraft benötigt, um gut zu dichten.
Die Dichtung hat vorzugsweise mindestens eine Dichtlippe, die aus Kunststoff besteht. Das Material der Dichtung kann so gewählt werden, dass über alle denkbaren Temperaturbereiche eine hinreichende Dichtwirkung gewährleistet ist. Bei Temperaturen bis 85°C hat sich besonders Polyurethan, TPE oder UHMWPE bewährt, darüber Polytetraflouräthylen (PTFE).
Die V-förmige Ausgestaltung der Dichtungen stellen in besonders vorteilhafter Weise sicher, dass es zu einem hohen Verschleißschutz kommt, so dass die Dichtungs- und Trägerelemente sowie deren Beschichtungen zuverlässig geschützt werden.
Der Austritt von Schmierstoff aus dem Zahngelenk wird durch die weiter innen liegende V-förmige Dichtung verhindert. Die weiter außen liegende V-förmige Dichtung verhindert den Eintritt von Verunreinigungen in den Bereich der Verzahnungen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch eine Zahngelenkspindel, die zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Wellenteilen dient,
2 die Darstellung gemäß 1 beim Vorliegen eines Kippwinkels in einer ersten Drehrichtung,
3 die Darstellung gemäß 1 beim Vorliegen eines Kippwinkels in einer zur ersten Richtung entgegen gesetzten Drehrichtung,
4 ein Dichtungsteil des Dichtungselements der Zahngelenkspindel,
5 das andere Dichtungsteil des Dichtungselements der Zahngelenkspindel und
6 einen Teil des Dichtungsteils gemäß 4 in vergrößerter Darstellung.
In 1 ist eine Zahngelenkspindel 1 eines Walzwerksantriebs zu sehen, die zwei Wellenteile 2 und 3 aufweist, wobei ein Drehmoment von einem Wellenteil auf das andere zu übertragen ist. Zur Übertragung des Drehmoments werden zwei Verzahnungen 4 und 5 eingesetzt, die miteinander kämmen. Die Verzahnung 4 ist drehfest mit dem Wellenteil 2 verbunden, entsprechend ist die Verzahnung 5 drehfest mit dem Wellenteil 3 verbunden. Die Verzahnungen 4, 5 sind bogenförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt M des Bogens auf der Achse der Wellenteile 2 bzw. 3 liegt (s. 2 und 3).
Wie in den 2 und 3 gesehen werden kann, sind in beide Drehrichtungen Kippwinkel α zwischen den Wellenteilen 2, 3 möglich, die von den Verzahnungen 4, 5 ausgeglichen werden können.
Damit der innere Raum der Verzahnungen 4, 5 abgedichtet ist, ist mindestens ein Dichtungselement 6 vorhanden. Dieses weist zwei Dichtungsteile 7 und 8 auf, die in den 4 bis 6 näher dargestellt sind. Wesentlich ist, dass beide Dichtungsteile 7, 8 an den Flächen, an denen sie sich gegenüberliegen, sphärische Abschnitte 9, 10 aufweisen. Das Dichtungsteil 7 hat einen sphärisch konvexen Abschnitt 9, der passend zu dem sphärisch konkaven Abschnitt 10 des Dichtungsteils 8 ausgebildet ist. Im montierten Zustand liegen sich die sphärischen Abschnitte 9 und 10 so gegenüber, dass sich im Radialschnitt ein Spalt 11 ergibt, der über dem Verlauf der sich gegenüber liegenden Flächen 9, 10 konstant ist.
Der Mittelpunkt M der sphärischen Abschnitte 9 und 10 ist identisch mit demjenigen der Verzahnungen 4, 5.
Zur Herstellung der Abdichtung weist eines der beiden Dichtungsteile 7, 8, im Ausführungsbeispiel das Dichtungsteil 8, zwei ringnutförmige Ausnehmungen 14 und 15 auf, in die jeweils eine Dichtung 12 und 13 eingesetzt ist.
Die Dichtungen 12, 13 sind im Radialschnitt V-förmig ausgebildet. Die beiden Zusammentreffstellen 16 und 17 der beiden Schenkel der V-förmigen Kontur sind einander zugewandt ausgerichtet, wie es in 6 gesehen werden kann. Damit im montierten Zustand der dem Dichtungsteil 7 zugewandte Schenkel der V-förmigen Kontur, an dem eine Dichtlippe 19 angeordnet ist, mit Vorspannung an dem sphärisch konvexen Abschnitt 9 anliegt, ist ein Federelement 18, z. B. bestehend aus Federstahl, in die ringförmige Dichtung 12, 13 eingesetzt. Das Federelement 18 spreizt die beiden Schenkel, so dass eine hinreichende Anpresskraft vorliegt, mit der die Dichtlippe 19 angedrückt wird.
Bei einer relativen Kippbewegung der beiden Wellenteile 2, 3 um den Kippwinkel α fahren die Dichtlippen 19 auf der konvexen Fläche 9 entlang. Durch die Wahl desselben Mittelpunkts M für die Bögen der Verzahnungen und die sphärischen Flächen bleiben die geometrischen Verhältnisse, die für die Wirkung der Dichtung wesentlich sind, über den Kippwinkel α konstant bzw. unverändert.

1: Zahngelenkspindel
2: Wellenteil
3: Wellenteil
4: Verzahnung
5: Verzahnung
6: Dichtungselement
7: Dichtungsteil
8: Dichtungsteil
9: sphärisch konvexer Abschnitt
10: sphärisch konkaver Abschnitt
11: Spalt
12: Dichtung
13: Dichtung
14: ringnutförmige Ausnehmung
15: ringnutförmige Ausnehmung
16: Zusammentreffstelle
17: Zusammentreffstelle
18: Federelement
19: Dichtlippe
α: Kippwinkel
M: Kreismittelpunkt

Claims

Zahngelenkspindel (1) eines Walzwerksantriebs, die zwei Wellenteile (2, 3) aufweist, die relativ zueinander um einen Kippwinkel (α) geschwenkt werden können, wobei die Drehmomentübertragung von dem einen Wellenteil (2, 3) auf das andere mittels zweier Verzahnungen (4, 5) erfolgt, von denen jeweils eine mit einem Wellenteil (2, 3) verbunden ist und die miteinander kämmen, und wobei der Raum der Verzahnungen (4, 5) durch mindestens ein Dichtungselement (6) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (6) zwei Dichtungsteile (7, 8) aufweist, von denen jeweils eines mit einem Wellenteil (2, 3) verbunden ist, wobei die Dichtungsteile (7, 8) an ihrer einander zugewandten Seite jeweils einen sphärisch konvexen (9) bzw. sphärisch konkaven (10) Abschnitt aufweisen, zwischen denen ein Spalt (11) verbleibt, und wobei in dem Spalt (11) mindestens zwei ringförmige Dichtungen (12, 13) beabstandet voneinander angeordnet sind.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungen (4, 5) im Radialschnitt bogenförmig ausgebildet sind, wobei der Mittelpunkt (M) des Bogens auf der entsprechenden Achse des Wellenteils (2, 3) liegt.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (M) des sphärisch konvexen (9) bzw. sphärisch konkaven (10) Abschnitts der Dichtungsteile (7, 8) mit dem Mittelpunkt (M) des Bogens der Verzahnungen (4, 5) identisch ist.
Zahngelenkspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der beiden Dichtungsteile (7, 8) mindestens eine ringnutförmige Ausnehmung (14, 15) zur Aufnahme einer Dichtung (12, 13) angeordnet ist.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine ringnutförmige Ausnehmung (14, 15) im Radialschnitt eine Rechteckform aufweist.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei ringnutförmige Ausnehmungen (14, 15) entlang des im Radialschnitt sichtbaren Bogens der Dichtungsteile (7, 8) beabstandet voneinander angeordnet sind.
Zahngelenkspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (12, 13) im Radialschnitt eine V-förmige Kontur aufweisen.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammentreffstellen (16, 17) der beiden Schenkel der V-förmigen Kontur der beiden Dichtungen (12, 13) einander zugewandt sind.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (12, 13) so ausgebildet sind, dass die beiden Schenkel der V-förmigen Kontur eine Andruckkraft normal zur Oberfläche der sphärisch konvexen (9) bzw. sphärisch konkaven (10) Abschnitte erzeugen.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Dichtung (12, 13) ein Federelement (18) integriert ist, das die beiden Schenkel der V-förmigen Kontur voneinander weg spreizt.
Zahngelenkspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (12, 13) mindestens eine Dichtlippe (19) aufweist, die aus Kunststoff besteht.
Zahngelenkspindel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polytetraflouräthylen (PTFE) ist.