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Die
Erfindung betrifft eine Wellenverbindung mit einem elastischen Kupplungselement.
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Aus
der
DE 10 2005
029 741 A1 ist eine Wellenverbindung mit einem elastischen
Kupplungselement bekannt. Bei dieser Wellenverbindung ist an einem
ersten Wellenende über eine Längsverzahnung ein
erster Flansch angeordnet, wobei dieser erste Flansch ein elastisches,
als Hardyscheibe ausgebildetes Kupplungselement trägt.
Das elastische Kupplungselement seinerseits ist mit einem zweiten Flansch
verdrehfest verbunden, welcher an das zweite Wellenende angeschlossen
ist. Ferner weist die bekannte Wellenverbindung eine Zentriervorrichtung
auf, welche auch die Montage erleichtert.
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Zur
Herstellung der zuvor beschriebenen Wellenverbindung wird das elastische
Kupplungselement mit einem der beiden Flansche verbunden und zusammen
mit diesem ausgewuchtet. Danach erfolgt der Anschluss des anderen
Flansches an dem elastischen Kupplungselement.
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Die
Konstruktion der Wellenverbindung und die damit einhergehende Herstellung
der Wellenverbindung haben den Nachteil, dass Restunwuchten in der
Wellenverbindung verbleiben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die Unwuchten einer Wellenverbindung weiter zu reduzieren.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 11.
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Gemäß der
Erfindung ist bei einer Wellenverbindung mit einem elastischen Kupplungselement nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass ein erster Flansch
der Wellenverbindung über eine erste Stirnverzahnung an
das erste Wellenende angeschlossen ist. Der Anschluss des Flansches
an das erste Wellenende über eine erste Stirnverzahnung
erlaubt es, den ersten Flansch mit dem Kupplungselement und dem
zweiten Flansch zu einem Modul zu verbinden, die gemeinsam ausgewuchtet werden
können. Dadurch werden die Unwuchten durch eine Wellenverbindung
reduziert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Flansch an
einem Flanschelement ausgebildet, welches mindestens eine weitere
Funktionskontur aufweist. Dadurch wird eine geringe Anzahl zu montierender
Bauteile erreicht und es werden darüber hinaus die Unwuchten
weiter reduziert, indem diese gemeinsam als Modul ausgewuchtet werden.
Dies gilt insbesondere, wenn – wie gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – die
erste Stirnverzahnung eine erste und eine zweite Verzahnungsstruktur aufweist,
wobei die erste Verzahnungsstruktur als Funktionskontur an dem ersten
Flanschelement ausgebildet ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite
Verzahnungsstruktur der Stirnverzahnung an einer Stirnverzahnungshülse
ausgebildet, die vorzugsweise über eine Längsverzahnung
an das erste Wellenende angeschlossen ist. Dies erleichtert den
Aufbau der Wellenverbindung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Stirnverzahnungshülse als
Widerlager für einen inneren Lagerring ausgebildet, wodurch
die Anzahl der zum Aufbau einer Wellenverbindung erforderlichen
Bauteile gering gehalten wird.
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Gemäß einer
weiteren, alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite
Verzahnungsstruktur der Stirnverzahnung an dem ersten Wellenende
ausgebildet. Dadurch lässt sich eine sehr kleine Bauform
der Wellenverbindung erreichen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Flanschelement
als weitere Funktionskontur ein erstes Teil einer Zentriervorrichtung
ausgebildet. Ferner ist gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung an dem zweiten Flansch ein zweites Teil
einer Zentriervorrichtung ausgebildet. Durch die vorgenannte bevorzugte
Ausgestaltung lässt sich das Auswuchten erleichtern und
im Ergebnis eine besonders gut ausgewuchtete Wellenverbindung zur
Verfügung stellen. Dies gilt insbesondere, wenn – wie
gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen – die Zentriervorrichtung einen
Zentrierstift und eine Zentrierhülse umfasst.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite
Flansch einstückig mit dem zweiten Wellenende ausgebildet.
Dies erlaubt den Aufbau eines eine erfindungsgemäße Wellenverbindung
aufweisenden Aggregates mit wenigen Teilen.
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Die
Vorteile der Erfindung zeigen sich auch bei einem Verfahren zur
Herstellung einer Wellenverbindung mit einem elastischen Kupplungselement. Daher
wird auch für ein Verfahren, bei dem zunächst das
elastische Kupplungselement mit dem ersten und zweiten Flansch verdrehfest
mit einem Modul verbunden wird, wonach dann das Modul ausgewuchtet
wird, wonach dann ein Anschluss des Moduls an das erste Wellenende
erfolgt, Schutz beansprucht. Hinsichtlich der Wirkungsweisen und
Vorteile wird auf die Beschreibung der Wellenverbindung verwiesen
und ausdrücklich Bezug genommen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei
zeigen:
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1 Eine
besonders bevorzugte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Wellenverbindung in einem Schnitt und
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2 eine
zweite besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Wellenverbindung in einem Schnitt.
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Die
in 1 gezeigte besonders bevorzugte erste Ausführungsform
einer Wellenverbindung 100 verbindet ein erstes Wellenende 102 mit
einem zweiten Wellenende 104. Das erste Wellenende 102 gehört
zu einer Getriebewelle 106, die über ein Kegelrollenlager 108 in
einem Getriebegehäuse 110 gelagert ist. Das zweite
Wellenende 104 gehört zu einer Brennkraftmaschinen-Ausgangswelle 112 bzw.
zu einer Gelenkwelle (Transmissionswelle).
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Die
Wellenverbindung 100 umfasst einen ersten Flansch 114 und
einen zweiten Flansch 116, zwischen denen ein als Hardyscheibe
ausgebildetes, elastisches Kupplungselement 118 angeordnet
ist.
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Der
erste Flansch 114 ist an einem Flanschelement 120 ausgebildet,
welches als zweite Funktionskontur 122 eine erste Verzahnungsstruktur 124 und
als dritte Funktionskontur einen Zentrierstift 126 einer
Zentriervorrichtung 128 aufweist.
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Die
erste Verzahnungsstruktur 124 wirkt mit einer zweiten Verzahnungsstruktur 130 zusammen, wobei
die zweite Verzahnungsstruktur 130 an einer Stirnverzahnungshülse 132 ausgebildet
ist, welche als Widerlager für einen inneren Lagerring 134 des Kegelrollenlagers 108 ausgebildet
ist. Die Stirnverzahnungshülse 132 ist an dem
ersten Wellenende 102 mit einer Mutter 136 gesichert,
wobei mit der Mutter 136 und der Stirnverzahnungshülse 132 auch das
Kegelrollenlager 108 einstellbar ist.
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Die
erste Verzahnungsstruktur 124 und die zweite Verzahnungsstruktur 130 bilden
gemeinsam eine erste Stirnverzahnung 138, welche eine Momentübertragung
von dem Flanschelement 120 auf das erste Wellenende 102 ermöglicht
und gleichzeitig eine Zentrierung der beiden genannten Elemente
bezüglich einer Längsachse 140 gewährleistet.
Mittels eines hülsenartig ausgebildeten Zugelementes 142, welches
auf die Stirnverzahnungshülse 132 aufgeschraubt
ist, werden die erste Verzahnungsstruktur 124 und die zweite
Verzahnungsstruktur 130 in gegenseitiger Anlage gehalten.
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Das
Flanschelement 120 weist eine sternförmige Struktur
auf, an der drei bzw. vier erste Finger 144 in einem Winkelabstand
von 120° bzw. 90° zueinander angeordnet sind.
Die ersten Finger 144 weisen erste Schraubenaufnahmen 146 auf,
in welche jeweils eine Sechskantschraube 148 eingreift,
die durch das elastische Kupplungselement 118 hindurch
greift und so das elastische Kupplungselement 118 mit dem
Flanschelement 120 verdrehfest verbindet.
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Der
zweite Flansch 116, welcher einstückig mit dem
zweiten Wellenende 104 ausgebildet ist, weist eine dem
ersten Flansch 114 ähnliche, sternartige Struktur
mit drei bzw. vier zweiten Fingern 150 auf, wobei in diesen
Fingern 150 zweite Schraubenaufnahmen 152 für
Sechskantschrauben 154 ausgebildet sind. In montiertem
Zustand liegen die zweiten Finger 150, die in einem Winkelabstand
von 120° bzw. 90° zueinander angeordnet sind,
jedoch 60° bzw. 45° in Umfangsrichtung versetzt
zu den ersten Fingern 144.
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Die
gezeigte Wellenverbindung 100 erlaubt es, in einem erfindungsgemäßen
Verfahren eine Wellenverbindung herzustellen, in dem zunächst
das elastische Kupplungselement 118 mit dem ersten und
dem zweiten Flansch verdrehfest zu einem Modul 156 verbunden
wird, wonach dann das Modul 156 ausgewuchtet wird, und
wonach dann ein Anschluss des Moduls 156 an das erste Wellenende 102 erfolgt. Dabei
ist es unerheblich, in welcher Reihenfolge das elastische Kupplungselement 118 mit
dem ersten und dem zweiten Flansch 114, 116 verdrehfest
verbunden wird. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Reduzierung der Restunwucht dadurch erreicht, dass beide
Flansche 114, 116 zusammen mit dem elastischen
Kupplungselement 118 ausgewuchtet werden, wobei nicht unerheblich
ist, dass die Flansche 114, 116 und das elastische
Kupplungselement 118 wegen ihrer radialen Erstreckung hinsichtlich
von Unwuchten auch den größten Einflussfaktor
darstellen.
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Die
in 2 gezeigte zweite besonders bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Wellenverbindung 200 entspricht
in ihren wesentlichen Elementen der Wellenverbindung 100 gemäß der
ersten Ausführungsform. Daher sind für Teile und Elemente,
die Teilen und Elementen der ersten Ausführungsform gleichen,
Bezugszeichen verwendet worden, die gegenüber der ersten
Ausführungsform um 100 erhöht sind. Auf
die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich
Bezug genommen und verwiesen.
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Die
Wellenverbindung 200 verbindet wiederum ein erstes Wellenende 202 mit
einem zweiten Wellenende 204, wobei das erste Wellenende 202 Teil
einer Getriebewelle 206 ist. Die Getriebewelle 206 ist
wiederum mittels eines Kegelrollenlagers 208 in einem Getriebegehäuse 210 gelagert.
Das zweite Wellenende 204 ist einstückig mit einer Brennkraftmaschinen-Ausgangswelle 212 bzw.
mit einer Gelenkwelle (Transmissionswelle) verbunden.
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In 2 sind
ferner ein erster Flansch 214, ein zweiter Flansch 216,
ein elastisches Kupplungselement 218, ein Flanschelement 220,
eine zweite Funktionskontur 222, eine erste Verzahnungsstruktur 224,
ein Zentrierstift 226, eine Zentriervorrichtung 228,
eine zweite Verzahnungsstruktur 230, ein innerer Lagerring 234,
eine Mutter 236, eine erste Stirnverzahnung 238,
eine Längsachse 240, ein Zugelement 242,
erste Finger 244, erste Schraubenaufnahmen 246,
eine Sechskantschraube 248, zweite Finger 250,
zweite Schraubenaufnahmen 252 und Sechskantschrauben 254 gezeigt.
Die Gesamtheit aus zweitem Wellenende 204 mit etwaig angeschlossenen
Aggregatteilen, zweitem Flansch 216, elastischem Kupplungselement 218 und
erstem Flansch 214 einschließlich Verschraubung
wird wiederum als Modul 256 bezeichnet.
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Die
zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Wellenverbindung 200 unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Wellenverbindung 100 durch die Gestaltung des Flanschelementes 220.
Bei der zweiten Ausführungsform befindet sich die erste
Verzahnungsstruktur 224 an einem zentralen Zapfen 260 des
Flanschelementes 220, und die dazu passende zweite Verzahnungsstruktur 230 ist
nicht an einer Stirnverzahnungshülse ausgebildet, sondern
sie ist an der Stirnseite des ersten Wellenendes 202 ausgebildet.
Diese Ausgestaltung erlaubt eine kleine Bauform, indem nämlich
das Zugelement 242 direkt auf das erste Wellenende 202 aufgeschraubt
wird. Dementsprechend wirkt bei der zweiten Ausführungsform auch
die Mutter 236 nicht über eine Stirnverzahnungshülse,
sondern über einen Ring 262 auf den inneren Lagerring 234.
Hinsichtlich der Gestaltung der weiteren Elemente wird auf die erste
Ausführungsform verwiesen und auf diese Bezug genommen.
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- 100
- Wellenverbindung
- 102
- erstes
Wellenende
- 104
- zweites
Wellenende
- 106
- Getriebewelle
- 108
- Kegelrollenlager
- 110
- Getriebegehäuse
- 112
- Brennkraftmaschinen-Ausgangswelle
- 114
- erster
Flansch
- 116
- zweiter
Flansch
- 118
- elastisches
Kupplungselement
- 120
- Flanschelement
- 122
- zweite
Funktionskontur
- 124
- erste
Verzahnungsstruktur
- 126
- Zentrierstift
- 128
- Zentriervorrichtung
- 130
- zweite
Verzahnungsstruktur
- 132
- Stirnverzahnungshülse
- 134
- Lagerring
- 136
- Mutter
- 138
- erste
Stirnverzahnung
- 140
- Längsachse
- 142
- Zugelement
- 144
- erste
Finger
- 146
- erste
Schraubenaufnahmen
- 148
- Sechskantschraube
- 150
- zweite
Finger
- 152
- zweite
Schraubenaufnahmen
- 154
- Sechskantschraube
- 156
- Modul
- 200
- Wellenverbindung
- 202
- erstes
Wellenende
- 204
- zweites
Wellenende
- 206
- Getriebewelle
- 208
- Kegelrollenlager
- 210
- Getriebegehäuse
- 212
- Brennkraftmaschinen-Ausgangswelle
- 214
- erster
Flansch
- 216
- zweiter
Flansch
- 218
- elastisches
Kupplungselement
- 220
- Flanschelement
- 222
- zweite
Funktionskontur
- 224
- erste
Verzahnungsstruktur
- 226
- Zentrierstift
- 228
- Zentriervorrichtung
- 230
- zweite
Verzahnungsstruktur
- 234
- Lagerring
- 236
- Mutter
- 238
- erste
Stirnverzahnung
- 240
- Längsachse
- 242
- Zugelement
- 244
- erste
Finger
- 246
- erste
Schraubenaufnahmen
- 248
- Sechskantschraube
- 250
- zweite
Finger
- 252
- zweite
Schraubenaufnahmen
- 254
- Sechskantschraube
- 256
- Modul
- 260
- zentraler
Zapfen
- 262
- Ring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005029741
A1 [0002]