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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschluss zweier koaxial drehbarer Anschlussteile. Eine solche Vorrichtung wird als Antrieb und/oder Getriebe benötigt, um einen der beiden koaxial drehbaren Anschlussteile anzutreiben. Dies kann eine Welle in einem Gehäuse sein oder auch anderer drehbare Anschlussteile, wobei das äußere Anschlussteil gegenüber dem inneren Anschlussteil feststeht und das innere Anschlussteil durch die Vorrichtung drehbar angetrieben werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der Vorrichtung aus
DE 10 2009 057 422.0 dar.
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Solche Antriebe und/oder Getriebe gibt es häufig in der Industrie, beispielsweise in der
EP 1 150 039 B3 . Diese Druckschrift zeigt eine Vorrichtung zur verdrehbaren Kupplung zweier koaxialer Anschlusselemente, wobei diese Anschlusselemente durch Wälzlager drehbar miteinander verbunden sind. Über ein Gehäuse kann dann ein entsprechender Antrieb auf das Äußere der Anschlusselemente einwirken, um es gegenüber dem inneren Anschlusselement anzutreiben. Das innere Anschlusselement ist hierbei das feststehende Anschlusselement. Weiterhin ist ein Gehäuse vorgesehen, welches das äußere Anschlusselement ggf. mit dem Antrieb zusammen ummantelt, wobei das angetriebene und drehbare äußere Anschlusselement mindestens zu einer Seite an ein entsprechendes Anschlusssteil anschließbar ist.
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Nachteilig bei dieser Art von Vorrichtung ist es jedoch, dass je nach Anwendungsfall Kippmomente durch die angeschlossenen Anschlussteile auftreten können, die hier lediglich durch die Wälzlager in einer Ebene aufgenommen werden können. Ebenfalls ist es nachteilig bei dieser Art von Vorrichtungen, dass ein Gehäuse mindestens bereichsweise um das äußere Anschlusselement und/oder einem entsprechenden Antrieb konzipiert werden muss, welches den drehbaren äußeren Anschlussteil nicht behindert. Dies ist in der Praxis oft schwer zu realisieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Anschluss der koaxial drehbaren Anschlussteile zur Verfügung zu stellen, um die auftretenden Kippmomente im Betrieb der Vorrichtung gut aufnehmen können und im Hinblick auf die auftretenden Kippmomente eine größtmögliche Lebensdauer der Vorrichtung zu gewährleisten. Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Gehäuse um die Vorrichtung kostengünstig und einfach zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, nämlich mit einem ersten und zweiten Getriebeelement, wobei das erste Getriebeelement das außenliegende Getriebeelement darstellt und das zweite Getriebeelement das innenliegende. Beide Getriebeelemente sind durch Wälzlager drehbar miteinander verbunden. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Gehäuse gleichzeitig das erste Getriebeelement, d. h. das außenliegende erste Getriebeelement ist das feststehende Getriebeelement und das innenliegende zweite Getriebeelement ist das im Verhältnis zum ersten Getriebeelement drehbare Getriebeelement. Außerdem sind die Wälzlager zwischen dem ersten und dem zweiten Getriebeelement so angeordnet, dass sie nicht auf einer Ebene mit einem ins erste Getriebeelement und somit ins Gehäuse integriertem Antriebselement angeordnet sind. Durch diese Anordnung können größere Kraftaufnahmen auch bei Kippmomenten durch entsprechende Anschlussteile gewährleistet werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anschluss zweier koaxialer drehbarer Anschlussteile besitzt also die besagten zwei Getriebeelemente, nämlich ein erstes und ein zweites Getriebeelement, welche durch Wälzlager gekoppelt sind und drehbar gelagert sind. Beide Getriebeelemente weisen Verbindungsmittel auf, mit welchen entsprechende Anschlussteile mit den beiden Getriebeelementen verbindbar sind. Bei dieser Verbindung sind Schraubverbindungen genauso denkbar wie beispielsweise Schweißverbindungen.
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Ebenso ist ein Gehäuse vorgesehen, in welchem mindestens ein Teil der beiden Getriebeelemente gelagert sind, wobei diese Lagerung so erfolgt, dass das drehbare zweite Getriebeelement freiliegt, um durch den Anschluss an entsprechende Anschlusselemente eine Drehung zu ermöglichen.
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An dem zweiten innenliegenden Getriebeelement sind Eingriffsmittel vorgesehen, durch welches das zweite innenliegende Getriebeelement angetrieben werden kann. Diese Eingriffsmittel können beispielsweise Zähne darstellen, die durch ein geeignetes Antriebselement angetrieben werden können. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel befinden sich die Zähne am Außenradius des zweiten Getriebeelementes und zeigen somit in Richtung des ersten Getriebeelementes. Da das erste Getriebeelement gleichzeitig das Gehäuse bildet, kann in dem Gehäuse ein geeignetes Antriebselement aufgenommen sein, welches im Eingriff mit den Eingriffsmitteln steht und so das zweite Getriebeelement antreiben kann. Ein geeignetes Antriebselement ist beispielsweise ein Schneckenantrieb. Denkbar ist jedoch auch ein Zahnradantrieb oder auch ein magnetisch wirksamer Antrieb, wie beispielsweise ein Linearantrieb.
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Dadurch, dass die Eingriffsmittel am Außenradius des zweiten innenliegenden Getriebeteils angeordnet sind, können die Wälzlager nicht auf einer Höhe mit den Eingriffsmitteln und/oder dem Antriebselement sich befinden und sollen sie auch gar nicht, da sich durch diese Anordnung wieder das Problem der unzureichenden Kippmomentaufnahme, wie oben beschrieben, darstellt. Vielmehr ist es so, dass die Wälzlager sich nicht auf einer Ebene mit dem Antriebselement und/oder den Eingriffsmitteln befinden, sondern oder oberhalb und/oder unterhalb dieser. Mit dieser Anordnung und dem mechanischen Aufbau des ersten und zweiten Getriebeelements kann eine optimale Kraftverteilung gewährleistet werden, die auch bei Kippmomenten eine lange Lebenszeit der Vorrichtung garantieren.
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Das Antriebselement, welches aus einem oder mehreren Antrieben bestehen kann, wird in das Gehäuse und somit dem ersten Getriebeelement integriert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Antriebselement aus einer Antriebswelle mit Wellenlagern, wobei die Antriebswelle durch mindestens einen Antriebsadapter aus dem Gehäuse und somit dem ersten Getriebeelement herausgeführt ist. Durch diese Herausführung kann beispielsweise ein Motor durch den Antriebsadapter an die Antriebswelle angeschlossen werden, wodurch es möglich ist, das Antriebselement extern von außerhalb der Vorrichtung anzutreiben. Ebenso ist es möglich, einen geeigneten Motor mit in das Gehäuse und somit dem ersten Getriebeelement zu integrieren. In diesem Fall müssen lediglich Anschlüsse vorgesehen sein, um den oder die Motoren elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch anzutreiben.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird je nach Bauweise auf der Unter- oder auf der Oberseite der Vorrichtung eine Druckplatte vorgesehen, welche die Last des zweiten Getriebeelementes aufnimmt. Durch geeignete Mittel lagert das zweite Getriebeelement drehbar auf der Druckplatte. Mit Hilfe der Druckplatte und der Kombination mit der Anordnung der Wälzlager, wie oben beschrieben, ist eine optimale Kraftverteilung innerhalb der Vorrichtung gewährleistet, welche wiederum eine lange Lebensdauer der Vorrichtung gewährleistet und Schutz vor den oben genannten Kippmomenten bietet.
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Diese Kraftverteilung kann je nach mechanischer Anordnung und Geometrie der beiden Getriebeteile noch dadurch gesteigert werden, dass mindestens einige der Wälzlager auf der Höhe der Oberkante der Druckplatte angeordnet sind, also der Seite, die zum zweiten Getriebeelement hinzeigt. Dadurch haben die Wälzlager beim Auftreten von Kippmomenten die kleinste Kraft aufzunehmen. Die Wälzlager sind jedoch nicht auf eine Position in der Vorrichtung beschränkt. Vielmehr können auch einige Wälzlager auf der Höhe der Oberkante der Druckplatte angeordnet sein und andere Wälzlager auf einer anderen Höhe. Auch hier gilt es jedoch zu beachten, dass die Wälzlager nicht auf der Höhe der Eingriffsmittel und/oder des Antriebselements sich befinden. Sinnvoll ist dieser Aufbau mit unterschiedlichen Höhen der Wälzlager bei Getriebeteilen, die so geformt sind, dass sie in unterschiedlichen Höhen unterschiedliche Radien aufweisen, wobei es wichtig ist, dass, um zu gewährleisten, das zweite Getriebeelement in das erste Getriebeelement aufnehmbar ist, der Radius des ersten Getriebeteils zumindest bereichsweise größer ist als der Radius des zweiten Getriebeteils.
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In dem oben genannten Fall eines Ausführungsbeispiels mit unterschiedlichen Radien auf unterschiedlichen Höhen ist ebenfalls denkbar, dass nicht nur Wälzlager am Außenradius des zweiten Getriebeteils und somit am Innenradius des ersten Getriebeteils vorgesehen sind, sondern auch Wälzlager vorgesehen sein können, die nicht radialen Kräften, sondern Kräften in senkrechter Richtung auf die Vorrichtung, beispielsweise in Richtung der Druckplatte, entgegenwirken.
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Das Gehäuse und somit das erste Getriebeteil kann so ausgestaltet sein, dass es zu drei Seiten geschlossen ist und nur in Richtung des zweiten Getriebeelements geöffnet, um ein Eingriff in die Eingriffsmittel am zweiten Getriebeelement zu gewährleisten. Es kann jedoch auch ein in weniger als drei Richtungen geschlossenes Gehäuse vorgesehen sein. Die zu drei Richtungen geschlossene Variante bietet jedoch größtmöglichen Schutz gegen das Eindringen von Schmutz in die Vorrichtung. Zum Schutz von Eindringen von Schmutz können weiterhin noch Dichtungen vorgesehen sein, die zwischen dem ersten und dem zweiten Getriebeteil wirken. Solche Dichtungen können elastisch oder starr sein und aus Kunststoff, Metall und/oder Gummi bestehen.
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Diese Dichtungen können als Einzel- und/oder Doppeldichtung ausgeführt sein. Zur Optimierung des Schutzes gegen Eindringen von Schmutz können auch verschiedene Arten von Dichtungen kombiniert werden. Die Geometrie der Vorrichtung und ihr Einsatzgebiet geben dabei Form und Beschaffenheit der Dichtungen an. So könnte beispielsweise im Bereich der Druckplatte eine andere Dichtung mit höherer Belastbarkeit als an dem Rand gegenüber der Druckplatte erforderlich sein.
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Um die Lebensdauer der Vorrichtung weiterhin zu erhöhen, ist am Antriebselement mindestens eine Exzenterfeineinstellung vorgesehen, um bei Abnutzung des Antriebselements durch längere Betriebsdauer einen optimalen Eingriff des Antriebselements mit den Eingriffsmitteln dauerhaft zu gewährleisten. Mit den Exzenterfeineinstellungen kann die Position der Antriebswelle in den Wellenlagern in einem gewissen Bereich verändert werden. Ebenso ist die Verlängerung der Lebensdauer einer Vorspannvorrichtung vorgesehen, durch welche die Spannung des Antriebselements zu den Eingriffsmitteln hergestellt werden kann, um das Spiel zwischen dem Antriebselement und den Eingriffsmitteln zu verringern und bei längerer Betriebsdauer die mechanische Abnutzung des Antriebselementes zu verringern. Außerdem ist, bevorzugterweise am ersten Geräteteil 1, mindestens eine Ablaufbohrung 15 in der Vorrichtung vorgesehen, aus welchem Kondenswasser auslaufen kann, welches sich bei Betrieb der Vorrichtung bilden kann.
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Um die Vorrichtung mit geeigneten Mitteln steuern bzw. überwachen zu können, können Sensoren in die Vorrichtung integriert werden, welche zum Anschluss von geeigneten Steuer- bzw. Überwachungsmitteln aus der Vorrichtung herausgeführt sind. Diese Sensoren können im ersten und/oder zweiten Getriebeelement integriert sein. Durch die Integrierung im ersten Getriebeelement ist ebenfalls die Integrierung im Gehäuse gewährleistet. Denkbar sind auch Sensoren, welche im Antriebselement integriert sind.
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Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen sowie der Beschreibung dazu. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit integrierten Sensoren und angeschlossenen Steuer- bzw. Überwachungsmitteln,
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2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Zähnen als Eingriffsmittel und einem Schneckenantrieb als Antriebselement,
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3 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 2,
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4 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit unterschiedlichen Radien auf unterschiedlichen Höhen des ersten und zweiten Getriebeelementes.
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5 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 4,
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6 Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus 4 und 5,
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7 Detailaufnahme eines Bereichs des Schnittes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 5,
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8 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Druckplatte,
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9 Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Druckplatte,
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10 Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 9,
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11 Detailansicht des Schnittes durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung von 10,
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12 eine weitere Detailansicht des Schnittes durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus 10.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht. Die gleiche Ausführungsform ist in 2 als Draufsicht zu sehen. Das Gehäuse 18 bildet hier das erste Getriebeelement, in welchem das zweite Getriebeelement 5 zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Das zweite Getriebeelement 5 weist hierbei in unterschiedlicher Höhe unterschiedliche Radien 3 auf, so dass in 1 der oberste Teil des zweiten Getriebeelementes 5 auf dem Gehäuse 18 und somit auf dem ersten Getriebeelement 1 aufliegt.
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In das Gehäuse integriert ist ein Antriebselement mit einer Antriebswelle 4, die in Wellenlagern 9 gehalten wird. Diese Integration des Antriebselements in das Gehäuse 18 und somit dem ersten Getriebeelement 1 kann einstückig erfolgen oder, wie in 1 gezeigt, durch geeignete Befestigungsmittel. Die Antriebswelle 4 ist durch mindestens einen Antriebsadapter 10 aus dem Gehäuse 18 und somit dem ersten Getriebeteil 1 herausgeführt.
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Ebenfalls in 1 gezeigt, sind Sensoren 16, die in der Vorrichtung vorgesehen sind, um geeignete Steuer- bzw. Überwachungsmittel 17 an die Vorrichtung anzuschließen. Zum Anschluss der geeigneten Steuer- bzw. Überwachungsmittel 17 sind die Anschlüsse der Sensoren 16 aus der Vorrichtung herausgeführt.
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In der Draufsicht der 2 ist deutlich zu erkennen, dass das zweite Getriebeelement 5 über Eingriffsmittel verfügt, über welche die Drehbewegung auf das zweite Getriebeelement 5 übertragen werden kann. Die geeigneten Eingriffsmittel sind hier als Zähne dargestellt, welche am Außenrahmen des zweiten Getriebeelementes 5 angeordnet sind. Ein entsprechendes Betriebselement ist in das Gehäuse 18 und somit in das erste Getriebeelement 1 integriert und in dieser Ausführungsform als Schneckenantrieb ausgebildet. Das Antriebselement weist eine Antriebswelle 4 mit Wellenlagern 9 auf, wobei die Antriebswelle 4 durch mindestens einen Antriebsadapter 10 aus dem Gehäuse 18 und somit ersten Getriebeelement 1 herausgeführt ist und somit kontaktierbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel muss also ein Motor über den Antriebsadapter 10 an das Antriebselement angeschlossen werden, so dass die Antriebswelle 4 angetrieben wird, dadurch dreht sich der Schneckenantrieb, welcher durch den Eingriff mit den Eingriffsmitteln am zweiten Getriebeelement 5 das zweite Getriebeelement 5 in eine Drehbewegung versetzt. Ebenfalls zu sehen in dieser Figur sind geeignete Verbindungsmittel an dem ersten 1 und an dem zweiten Getriebeelement 5, wodurch zwei Anschlussteile mit den beiden Getriebeelementen verbindbar sind. In der 2 sind diese Verbindungsmittel als Löcher für Schraubverbindungen dargestellt.
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Ebenfalls zu sehen ist am Antriebselement eine Vorspanneinrichtung, über welche eine Spannung des Antriebselementes auf die Eingriffsmittel eingestellt werden kann, um Abnutzungen der Eingriffsmittel und/oder des Antriebselementes zu verhindern. Außerdem sind Exzenterfeinstellungen 7, 8 vorgesehen, über welche die Lage der Antriebswelle 4 verändert werden kann, um selbst bei mechanischen Abnutzungen des Antriebsmittels sowie der Eingriffsmittel diesen entgegenzuwirken.
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Durch den Schnitt C in der Draufsicht von 2, zu sehen in 3, sind außerdem Wälzlager 11 zu erkennen, wodurch das Gehäuse 18 und somit das erste Getriebeelement 1 drehbar mit dem zweiten Getriebeelement verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wälzlager an unterschiedlichen Positionen angebracht, wobei berücksichtigt werden muss, dass die Position der Wälzlager nicht auf einer Ebene des Antriebselements und/oder den Eingriffsmitteln sein darf, um die Drehbewegung des zweiten Getriebeelementes 5 nicht zu behindern und eine optimale Kraftübertragung zu gewährleisten. Somit sind in diesem Ausführungsbeispiel in zwei Ebenen Wälzlager angeordnet, nämlich in einer oberen Ebene, um die Auflagekräfte des zweiten Getriebeelementes 5 durch die unterschiedlichen Radien 3 aufzunehmen und in einer unteren Ebene, um die Haltekraft des Gehäuses 18 und somit dem ersten Getriebeteil 1 aufzunehmen. Die Kräfte sind in 3 durch F1 und F2 dargestellt.
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In 4 ist ebenfalls eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu erkennen, wobei das zweite Getriebeelement 5 unterschiedliche Radien 3 aufweist. Somit ist auch in diesem Ausführungsbeispiel genau wir in dem Ausführungsbeispiel von 2 zu sehen, dass der obere Teil des zweiten Getriebeelementes 5 auf dem ersten Getriebeelement 1 und somit dem Gehäuse 18 aufliegt. In diesem Ausführungsbeispiel hat das zweite Getriebeteil 5 jedoch an dem aufliegenden Radius 3 eine Ummantelung 12, die den oberen Teil des Gehäuses 18 und somit den ersten Getriebeteil 1 umgreift.
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5 zeigt dazu die Anordnung der Wälzlager, um bei einer solchen Ausführungsform eine optimale Kraftaufnahme, auch bei auftretenden Kippmomenten, zu gewährleisten. Die Wälzlager sind hier in drei Ebenen angeordnet, nämlich unterhalb der Ebene der Eingriffsmittel des zweiten Anschlusselementes 5 (Kraft F1, zu sehen in 3), oberhalb der Ebene der Eingriffsmittel (F2 der 3) und zusätzlich zwischen der äußeren Oberkante des Gehäuses 18 und somit dem ersten Getriebeelement 1 und der überstehenden Ummantelung 12, um Radialkräften entgegenzuwirken.
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6 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Ausführungsform aus 4 und 5, wobei durch den oberen Radius 3 des zweiten Getriebeelementes 5 in dieser Draufsicht lediglich eine Ebene zu erkennen ist. Der Schnitt A durch 6 wird in 5 dargestellt.
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Eine Detailvergrößerung F der 5 ist in 7 dargestellt. Hier sind noch einmal deutlich die Positionen der Wälzlager 11 eingezeichnet.
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Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung findet sich in den 8 bis 12 wieder, wobei 8 die Seitenansicht, 9 die Draufsicht und 10 bis 12 den Schnitt C durch 9 zeigen. In diesem Ausführungsbeispiel ist noch einmal eine mögliche Positionierung des zweiten Getriebeelementes 5 im ersten Getriebeelement 1 und somit im Gehäuse 18 zu erkennen. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit nur einer Ebene vom Wälzlager, wobei zum Schutz vor Eindringen von Schmutz Dichtungen 13, 14 gezeigt sind. Diese Dichtungen befinden sich auf unterschiedlichen Ebenen innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich oberhalb der Ebene der Eingriffsmittel und unterhalb der Ebene der Eingriffsmittel. Die Dichtungen 13, zu sehen in 11 oberhalb der Ebene der Eingriffsmittel, dichtet die erfindungsgemäße Vorrichtung in Richtung des Anschlusses der Anschlusselemente ab, wobei die Dichtungen 14 unterhalb der Ebene der Eingriffsmittel die Vorrichtung in Richtung der Druckplatte 2 abdichten. Mindestens eine Ablaufbohrung 15 ist ebenfalls zu sehen, um Kondenswasser, welches sich bei Betrieb der Vorrichtung bilden kann, abzuleiten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele dieser Beschreibung beschränkt, sondern es sind vielmehr noch weitere Merkmale denkbar. So könnten beispielsweise Magnete vorgesehen sein, die durch ihre Magnetkräfte die Druckplatte 2 unterstützen. Außerdem können die Wälzlager 11 an anderen Stellen als in den Ausführungsbeispielen gezeigten Stellen angebracht sein und die Ablaufbohrung 15 könnte an anderen Stellen angebracht sein, als am ersten Getriebeteil 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Getriebeelement
- 2
- Druckplatte
- 3
- Radien des zweiten Getriebeteils 5
- 4
- Antriebswelle
- 5
- zweites Getriebeelement
- 6
- Vorspanneinrichtung
- 7
- Exzenterfeineinstellung
- 8
- Exzenterfeinstellung
- 9
- Wellenlager
- 10
- Antriebsadapter
- 11
- Wälzlager
- 12
- Ummantelung
- 13
- Dichtung
- 14
- Dichtung
- 15
- Ablaufbohrung
- 16
- Sensoren
- 17
- Steuer- und Überwachungsmittel
- 18
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009057422 [0001]
- EP 1150039 B3 [0002]
