DE102010026963B4

DE102010026963B4 - Kupplungsanordnung und Getriebe mit einer Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102010026963B4
Application number: DE102010026963.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kasper; Oliver Bühn; Miki Tegeltija
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2030-07-13
Also published as: DE102010026963A1

Abstract

Kupplungsanordnung, aufweisend einen Wellenabschnitt, auf den eine Kupplungshülse (1) aufgesteckt und formschlüssig verbunden ist, wobei die Kupplungshülse (1) formschlüssig mit einem Hohlwellenabschnitt, insbesondere eines Nabenteils (3), verbunden ist, wobei die formschlüssige Verbindung zwischen Kupplungshülse (1) und Hohlwellenabschnitt axial beabstandet ist von der formschlüsssigen Verbindung zwischen Kupplungshülse (1) und Wellenabschnitt wobei zur formschlüssigen Verbindung zwischen Hohlwellenabschnitt und Kupplungshülse (1) an dem Hohlwellenabschnitt axial hervorstehenden Klauen (10) ausgebildet sind, die im Eingriff sind mit am Kupplungsteil ausgebildeten Klauen (4), insbesondere radial nach außen verlaufenden, sternförmig ausgebildeten Klauen (4) wobei die Kupplungshülse (1) an einem ihrer axialen Endbereiche mittels eines Bodens geschlossen ausgebildet ist und die Klauen (4) der Kupplungshülse (1) am anderen axialen Endbereich ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung und Getriebe mit einer Kupplungsanordnung.
Es ist bekannt, bei Kupplungen ein Kunststoffteil zwischen den formschlüssigen Verbindungsbereich einer eintreibenden mit einer abtreibenden Kupplungswelle anzuordnen, so dass das Kunststoffteil dämpfend wirksam ist.
Aus der EP 0 773 381 A2 ist ein Kupplungsfederelement bekannt.
Aus der EP 0 990 809 A1 ist ein Kupplungssystem bekannt, bei dem eine Kupplungshülse auf einen Wellenabschnitt aufgesteckt und formschlüssig verbunden ist, wobei die Kupplungshülse formschlüssig mit einem Nabenteil verbunden ist.
Aus der DE 693 25 864 T2 ist die Verbindung einer Welle in einer Bohrung bekannt.
Aus der EP 0 919 740 A1 ist eine Kupplung zwischen einer Antriebswelle und einer Motorwelle bekannt.
Aus der US 3 487 903 A ist eine Kupplung mit Keil bekannt.
Aus der DE 697 16 155 T2 ist eine Struktur zur Befestigung eines Laufrads auf einer drehbaren Welle bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung einfach herstellbar weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Kupplungsanordnung nach den in Anspruch 1 und bei dem Getriebe mit einer Kupplungsanordnung nach den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Kupplungsanordnung sind, dass sie einen Wellenabschnitt aufweist, auf den eine Kupplungshülse aufgesteckt und formschlüssig verbunden ist,
wobei die Kupplungshülse formschlüssig mit einem Hohlwellenabschnitt, insbesondere eines Nabenteils, verbunden ist,
Als axiale Richtung wird die Richtung der Wellenachse bezeichnet.
Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Fertigung durch bloßes Aufstecken einer Kupplungshülse ausführbar ist. Außerdem ist eine axial kompakte Bauweise ermöglicht. Die Kupplung besteht aus einer eintreibenden Welle und eine abtreibenden Welle, wobei nur eine Hülse vorzusehen ist, so dass eine formschlüssige Drehmomentübertragung ermöglicht wird. Mittels des Formschlusses ist ein hohes Drehmoment im Vergleich zu einer Kraftschlüssigen Verbindung ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist die formschlüssige Verbindung zwischen Kupplungshülse und Hohlwellenabschnitt axial beabstandet von der formschlüsssigen Verbindung zwischen Kupplungshülse und Wellenabschnitt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Drehmomentübertragung in verschiedenen Bereichen ermöglicht ist und somit der radiale Bauraum gering ist. Denn im ersten formschlüssigen Verbindungsbereich ist eine sich radial erstreckende Passfederverbindung einsetzbar und somit im anderen axialen Abschnitt die zweite formschlüssige Verbindung, wobei die zweite Verbindung radial sich weniger erstreckt als bei Anordnung der beiden Verbindungen im gleichen axialen Bereich.
Erfindungsgemäß sind zur formschlüssigen Verbindung zwischen Hohlwellenabschnitt und Kupplungshülse an dem Hohlwellenabschnitt axial hervorstehenden Klauen ausgebildet, die im Eingriff sind mit am Kupplungsteil ausgebildeten Klauen, insbesondere radial nach außen verlaufenden, sternförmig ausgebildeten Klauen. Von Vorteil ist dabei, dass diese Drehmomentübertragung axial viel weniger Länge benötigt für dasselbe Drehmoment im Vergleich zu der ersten Verbindung, insbesondere Passfederverbindung.
Erfindungsgemäß Ausgestaltung ist die Kupplungshülse an einem ihrer axialen Endbereiche mittels eines Bodens geschlossen ausgebildet und die Klauen der Kupplungshülse sind am anderen axialen Endbereich ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass somit eine topfartige Ausformung der Kupplungshülse erreicht ist und somit ein einfaches Überstülpen der Kupplungshülse auf die Vollwelle ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wellenabschnitt ein Vollwellenabschnitt und/oder der Hohlwellenabschnitt ist ein Wellenabschnitt einer Welle, der auch eine Verzahnung aufweist oder mit einer solchen in Verbindung steht. Von Vorteil ist dabei, dass der Hohlwellenabschnitt direkt als eintreibende Welle eines Getriebes verwendbar ist und der Vollwellenabschnitt Teil einer Rotorwelle eines Elektromotors.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist als formschlüssige Verbindung zwischen Wellenabschnitt und Kupplungshülse eine Passfederverbindung vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil ein Umformteil, insbesondere ein Blech-Umformteil, insbesondere wobei das Kupplungsteil ein Stanz-Biegeteil und/oder ein Tiefziehteil ist oder ein Kunststoffteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und eine hohe Standzeit erreichbar ist. Trotzdem bleibt das Urformteil lange elastisch dämpfend wirksam.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Vollwellenabschnitt und/oder der Hohlwellenabschnitt aus Stahl gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass große Tragfähigkeit erreichbar ist und somit hohe Drehmomente übertragbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kupplungshülse einen axial verlaufenden, nach radial außen weisenden Nutvorsprung auf zur Aufnahme der Passfeder der Passfederverbindung und Drehmomentübertragung von der Passfeder an die Kupplungshülse. Von Vorteil ist dabei, dass zwischen Wellenabschnitt und Kupplungshülse eine Passfeder vorsehbar ist und somit eine formschlüssige Verbindung herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil zwischen einer den Wellenabschnitt aufweisenden Rotorwelle eines Elektromotors und einer den Hohlwellenabschnitt aufweisenden eintreibenden Welle des Getriebes angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Bedämpfung von Torsions-Schwingungen erreichbar ist. Außerdem ist eine mehrteilige Kupplung in einfacher Weise herstellbar.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Kupplungshülse 1 in Schrägansicht aus einer ersten Blickrichtung dargestellt.
In der 2 ist die Kupplungshülse 1 in Schrägansicht aus einer anderen Blickrichtung dargestellt.
In der 3 ist eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Kupplung in Explosionsdarstellung in Schrägansicht aus einer ersten Blickrichtung gezeigt.
In der 4 ist die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Kupplung in Explosionsdarstellung in Schrägansicht aus einer anderen Blickrichtung gezeigt.
In der 5 ist die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Kupplung in zusammengefügtem Zustand in Schrägansicht gezeigt.
In der 6 ist die Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt.
In der 7 ist der zur 6 gehörige Querschnitt gezeigt.
Wie in 1 gezeigt, weist die Kupplungshülse 1 einen zylindrischen Abschnitt 6 auf, der topfartig ausgebildet ist und an dem ein sich axial erstreckender Nutvorsprung 5 ausgebildet ist. Der Nutvorsprung verläuft also in Achsrichtung, also parallel zur Achse des Zylinders. Der Nutvorsprung 5 erhebt sich nach außen, so dass von innen eine Passfeder sich an die Wandung des Nutvorsprungs anschmiegen kann. Der zylindrische Abschnitt 6 ist ansonsten im Wesentlichen einem Hohlzylinder entsprechend ausgeführt, wobei die Wandstärke gering ist. An seinem einen axialen Endbereich ist der Hohlzylinder verschlossen, also einem Topfboden entsprechend.
Am anderen axialen Endbereich sind am zylindrischen Abschnitt 6 Klauen 4 der Kupplungshülse 1 ausgebildet, die sich sternförmig nach radial außen erstrecken.
Wie in 3 gezeigt, wird die Kupplungshülse 1 mit ihrem zylindrischen Abschnitt 6 auf eine Vollwelle 2 aufgesteckt, welche eine Passfedernut aufweist, in der eine Passfeder 7 angeordnet ist, so dass diese sich wiederum an die Innenseite der Wandung im Bereich des Nutvorsprungs 5 anschmiegt.
Die Vollwelle 2 weist zum Aufstecken der Kupplungshülse einen glatten zylindrischen Abschnitt 8 auf, der an seinem axialen Ende von einer Stufe 9 begrenzt ist, an die die Kupplungshülse 1 in Anschlag bringbar ist beim Aufstecken, so dass also die Kupplungshülse 1 axial begrenzt wird durch die Stufe 9. Die Stufe 9 der Welle dient also als axialer Anschlag für die Kupplungshülse 1.
Auf die Kupplungshülse 1 wird ein Nabenteil aufgesteckt, das in 3 als Hohlwellenabschnitt einer Welle 3 ausgeführt ist, die auch einen verzahnten Abschnitt 11 und einen Lagersitz 12 aufweist. An ihrem der Kupplungshülse 1 zugewandten axialen Endbereich weist die Welle Klauen 10 auf, die in Eingriff bringbar sind mit den Klauen 4 der Kupplungshülse 1. Somit ist in Umfangsrichtung zwischen den Klauen 4 der Kupplungshülse 1 und den Klauen 10 der Weile 3 Drehmoment übertragbar.
Das Nabenteil ist somit als eintreibende Welle eines Getriebes verwendbar, wobei der verzahnte Abschnitt 11 direkt auf der Welle aufgebracht ist. Statt dieser einstöckigen Vorsehung eines verzahnten Abschnittes ist auch ein Verzahnungsteil mittels Passfeder oder kraftschlüssig verbindbar.
Die Kupplungshülse ist vorzugsweise als Blechteil hergestellt, insbesondere mittels Tiefziehen, Stanzen und/oder Biegen.
Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 6 und 7 gezeigt, ist eine ähnliche Welle-Nabe-Kupplung als separates Bauteil fertigbar.
Dabei ist das Nabenteil über ein erstes Lager 70 in einem Kupplungsgehäuseteil 73 gelagert, das an seinem vom Lager 71 abgewandten axialen Ende durch einen axialen Anschlag im Kupplungsgehäuseteil 73 begrenzt ist. Außerdem ist das Nabenteil über ein zweites Lager 71 in dem Kupplungsgehäuseteil 73 gelagert, wobei das Lager an seinem vom Lager 70 abgewandten axialen Ende durch einen axialen Anschlag im Flanschteil 72 begrenzt ist.
Dabei dient der Außenring des Lagers 71 zur Zentrierung des Flanschteils 72 im Kupplungsgehäuseteil 73, wobei das Flanschteil 72 mittels Verbindungsschrauben 75 am Kupplungsgehäuseteil 73 verbunden ist. Dabei sind die Verbindungsschrauben 75 axial ausgerichtet.
Axial außerhalb des Lagers 70 ist ein Wellendichtring 74 angeordnet, so dass das innere der Kupplung abgedichtet ist gegenüber der äußeren Umgebung. Mittels der am Kupplungsgehäuseteil 73 anbringbaren Schrauben 76 ist eine weitere Komponente, beispielsweise ein Getriebe, verbindbar.
Am Flanschteil 72 ist auch eine Zentrierung 77 angeordnet, mit welcher ein Gehäuseteil einer Vorrichtung, beispielsweise ein Motor, zentrierbar ist am Flanschteil 72 und mittels Schrauben, die in den Bohrungen 78 angeordnet sind, anschließbar ist.
Der Hohlwellenabschnitt des Nabenteils weist wiederum Klauen 10 auf, die im Eingriff stehen mit den Klauen 4 der Kupplungshülse 1, die wiederum auf einen Vollwellenabschnitt aufgesteckt und mittels Passfederverbindung drehfest verbunden ist.
Bei allen Ausführungsbeispielen ist wichtig, dass die der Wellenabschnitt der Welle axial tief in den Hohlwellenabschnitt des Nabenteils einführbar ist. Somit ist eine große axiale Verbindungslänge erreichbar. In 7 überdeckt der axiale Einsteckbereich sogar das ganze Lager 71 in axialer Richtung. Somit ist für die gesamte Vorrichtung mit eintriebsseitigen und/oder abtriebsseitigen angeschlossenen Geräten eine axial kompakte, also kurze, Bauweise erreichbar.
Außerdem sind temperaturabhängige Längenveränderungen der Welle einfach ausgleichbar, indem die Welle 2 im Nabenteil 3 nicht bis auf Anschlag eingesteckt wird.
Beim Zusammenfügen, also bei der Montage, ist ein erleichtertes Fertigen ermöglicht, da die Klauen 4 in die in Umfangsrichtung zwischen den Klauen 10 angeordneten Nuten einschnappen, insbesondere wenn beim Einstecken die Klauen 4 an der Stirnseite der Klauen 10 anschlagen und danach in Umfangsrichtung verdreht werden, wobei das Anlegen einer kleinen Axialkraft genügt.
Durch die Fertigung der Kupplungshülse 1 als Blech-Umformteil ist eine kostengünstige Ausführung ermöglicht. Bei Ausführung aus Edelstahl ist auch eine hohe Standzeit und geringe Korrosionsanfälligkeit erreichbar.
Die Welle und das Nabenteil sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist statt der Vollwelle 2 ein Vollwellenabschnitt einer Welle oder eine Hohlwelle verwendet. Dabei bleibt aber der außenzylindrische Wellenabschnitt funktionsgleich zur Vollwelle gemäß den beschriebenen Figuren.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungshülse
2: Vollwelle
3: Nabenteil
4: Klauen der Kupplungshülse 1
5: Nutvorsprung
6: zylindrischer Abschnitt
7: Passfeder
8: zylindrischer Abschnitt
9: Stufe
10: Klauen
11: Verzahnung
12: Lagersitz
70: Lager
71: Lager
72: Flanschteil
73: Kupplungsgehäuseteil
74: Wellendichtring
75: Verbindungsschraube
76: Schraube
77: Zentrierung
78: Bohrung

Claims

Kupplungsanordnung, aufweisend einen Wellenabschnitt, auf den eine Kupplungshülse (1) aufgesteckt und formschlüssig verbunden ist, wobei die Kupplungshülse (1) formschlüssig mit einem Hohlwellenabschnitt, insbesondere eines Nabenteils (3), verbunden ist, wobei die formschlüssige Verbindung zwischen Kupplungshülse (1) und Hohlwellenabschnitt axial beabstandet ist von der formschlüsssigen Verbindung zwischen Kupplungshülse (1) und Wellenabschnitt wobei zur formschlüssigen Verbindung zwischen Hohlwellenabschnitt und Kupplungshülse (1) an dem Hohlwellenabschnitt axial hervorstehenden Klauen (10) ausgebildet sind, die im Eingriff sind mit am Kupplungsteil ausgebildeten Klauen (4), insbesondere radial nach außen verlaufenden, sternförmig ausgebildeten Klauen (4) wobei die Kupplungshülse (1) an einem ihrer axialen Endbereiche mittels eines Bodens geschlossen ausgebildet ist und die Klauen (4) der Kupplungshülse (1) am anderen axialen Endbereich ausgebildet sind.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt ein Vollwellenabschnitt ist und/oder der Hohlwellenabschnitt ein Wellenabschnitt einer Welle ist, der auch eine Verzahnung aufweist oder mit einer solchen in Verbindung steht.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als formschlüssige Verbindung zwischen Wellenabschnitt und Kupplungshülse (1) eine Passfederverbindung (7) vorgesehen ist.
Kupplungsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (1) ein Umformteil, insbesondere ein Blech-Umformteil, ist, insbesondere wobei das Kupplungsteil ein Stanz-Biegeteil und/oder ein Tiefziehteil ist oder ein Kunststoffteil.
Kupplungsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt, insbesondere Vollwellenabschnitt und/oder der Hohlwellenabschnitt aus Stahl gefertigt ist.
Kupplungsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshülse (1) einen axial verlaufenden, nach radial außen weisenden Nutvorsprung aufweist zur Aufnahme der Passfeder der Passfederverbindung und Drehmomentübertragung von der Passfeder an die Kupplungshülse (1).
Getriebe mit einer Kupplungsanordnung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (1) zwischen einer den Wellenabschnitt aufweisenden Rotorwelle eines Elektromotors und einer den Hohlwellenabschnitt aufweisenden eintreibenden Welle des Getriebes angeordnet ist.