-
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung mit mindestens einer Kupplungsscheibe, die eine Nabe umfasst, die durch eine formschlüssige Verbindung mit einer Welle verbunden ist.
-
Aus der deutschen Patentschrift
DE 31 47 237 C2 ist eine Kupplungsscheibe mit einer Nabe bekannt, die durch eine Kerbverzahnung drehfest auf einer angetriebenen Welle aufgebracht ist. Die Kerbverzahnung stellt eine formschlüssige Verbindung dar, die eine Drehmomentübertragung von der angetriebenen Welle auf die Kupplungsscheibe ermöglicht, und umgekehrt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplungsanordnung mit mindestens einer Kupplungsscheibe, die eine Nabe umfasst, die durch eine formschlüssige Verbindung mit einer Welle verbunden ist, insbesondere im Hinblick auf das übertragbare Drehmoment und/oder eine im Betrieb auftretende Kerbwirkung, zu verbessern.
-
Die Aufgabe ist bei einer Kupplungsanordnung mit mindestens einer Kupplungsscheibe, die eine Nabe umfasst, die durch eine formschlüssige Verbindung mit einer Welle verbunden ist, dadurch gelöst, dass die formschlüssige Verbindung als Polygonverbindung ausgeführt ist. Polygonverbindungen sind an sich bekannt, zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2011 006 285 A1 . In dieser Offenlegungsschrift ist ein Planetenträger mit mindestens einer Seitenscheibe offenbart, die einen Nabenabschnitt aufweist, welcher einen Teil einer Formschlussverbindung bildet, die als Polygonverbindung ausgebildet ist. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Anwendung der Polygonverbindung in einer Kupplungsanordnung insbesondere dann vorteilhaft sein kann, wenn nicht ausreichend Bauraum zur Verfügung steht, weil die Kupplungsanordnung zum Beispiel nicht nur eine Kupplungsscheibe, sondern, zum Beispiel im Rahmen einer Doppelkupplungsanordnung, zwei Kupplungsscheiben umfasst. Durch die Polygonverbindung ergeben sich vorteilhafte Möglichkeiten bei einer Standardisierung von Profilen hinsichtlich einer Vereinheitlichung der Wellengeometrien. Dadurch wird die Realisierung eines Baukastensystems für mehrere Drehmomentanwendungen mit unterschiedlichen Durchmessern je nach Belastungsfall erleichtert. Darüber hinaus kann eine benötigte Nabenlänge verkürzt werden, da durch die Polygonverbindung der Einfluss der Flächenpressung geringer wird.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung ein regelmäßiges Polygonprofil aufweist. Das hat sich insbesondere im Hinblick auf im Betrieb auftretende Unwuchten als vorteilhaft erwiesen.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polygonprofil im Wesentlichen die Gestalt eines Vierecks aufweist. Das Viereck hat vorteilhaft konkave Seitenlinien und abgerundete Ecken.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polygonprofil die Form P4C aufweist. Dabei handelt es sich um eine genormte Polygonform, insbesondere gemäß der DIN 32711.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polygonprofil im Wesentlichen die Gestalt eines Dreiecks aufweist. Das Dreieck hat vorteilhaft konkave Seitenlinien und abgerundete Ecken.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polygonprofil die Form P3G aufweist. Dabei handelt es sich um eine genormte Polygonform, insbesondere gemäß der DIN 32711.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Polygonverbindung eine Übermaßpassung aufweist. Durch das sich daraus ergebende Spiel zwischen Welle und Nabe wird die Darstellung einer axialen Verschiebbarkeit zwischen Welle und Nabe vereinfacht.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Polygonverbindung eine verlagerte Verzahnung aufweist. Je nach Anwendung kann es sich, zum Beispiel aus Bauraumgründen, als vorteilhaft erweisen, wenn die Verzahnung innerhalb eines Nabenbundes ausgebildet ist. Der Begriff Verzahnung bezieht sich auf die sich in Eingriff befindlichen Eckbereiche der Polygonverbindung zwischen Welle und Nabe.
-
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungsscheibe für eine vorab beschriebene Kupplungsanordnung. Die Kupplungsscheibe ist separat handelbar.
-
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Welle für eine vorab beschriebene Kupplungsanordnung. Die Welle ist separat handelbar.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit einem P3G-Polygonprofil;
-
2 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäße Kupplungsscheibe mit einem P4C-Polygonprofil;
-
3 das Polygonprofil aus 2 mit einer Welle und vier durch Ellipsen angedeuteten Kontaktbereichen;
-
4 einen vergrößerten Ausschnitt aus 3 in einem lastfreien Zustand;
-
5 den gleichen Ausschnitt wie in 4 unter Last;
-
6 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung im Längsschnitt und
-
7 die Kupplungsanordnung aus 6 in einer perspektivischen Schnittdarstellung.
-
In den 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele 1; 11 einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe vereinfacht dargestellt. Die Kupplungsscheibe 1; 11 umfasst ein zentrales Durchgangsloch 3; 13. Das zentrale Durchgangsloch 3; 13 dient zur Aufnahme eines Wellenabschnitts einer angetriebenen Welle (in den 1 und 2 nicht dargestellt). Zur Drehmomentübertragung ist das zentrale Durchgangsloch 3; 13 mit einem Polygonprofil 5; 15 versehen.
-
In 1 ist das Polygonprofil 5 als P3G-Polygonprofil ausgeführt. In 2 ist das Polygonprofil 15 als P4C-Polygonprofil ausgeführt. Die Begriffe P3G-Polygonprofil und P4C-Polygonprofil beziehen sich auf die deutsche Industrienorm DIN 32711.
-
In 3 ist eine Welle 20 in dem zentralen Durchgangsloch 13 mit dem Polygonprofil 15 aus 2 dargestellt. Ein Spiel zwischen der Welle 20 und dem zentralen Durchgangsloch 13 mit dem Polygonprofil 15 ist vergrößert dargestellt.
-
Die Welle 20 hat ein Polygonprofil 25, das zur Darstellung einer Formschlussverbindung zwischen der Welle 20 und der Kupplungsscheibe (11 in 2) dient. Die dargestellte Übermaßpassung zwischen der Welle 20 und dem zentralen Durchgangsloch 13 ermöglicht eine axiale Verschiebbarkeit zwischen der Welle 20 und der Kupplungsscheibe.
-
Die erfindungsgemäße Polygonverbindung ermöglicht gegenüber herkömmlichen Kerbverzahnungen auf kleineren Wellendurchmessern eine hohe Drehmomentübertragung. Darüber hinaus liefert die Polygonverbindung den Vorteil einer weitaus geringeren Kerbwirkung.
-
Durch die geometrischen Randbedingungen kann die Wandstärke bei den Polygonprofilen ebenfalls größer gestaltet werden. Dadurch kann die Lebensdauer der Kupplungsanordnung verlängert werden.
-
Das in den 2 und 3 dargestellte P4C-Polygonprofil ermöglicht darüber hinaus eine axiale Verschiebbarkeit zwischen Welle und Nabe. In 3 sind durch insgesamt vier Ellipsen 31 bis 34 Kontaktbereiche zwischen der Welle 20 und der Nabe beziehungsweise dem Durchgangsloch 13 in der Kupplungsscheibe 11 angedeutet.
-
In 4 sind durch zwei Linien 41, 42 die Nabe und die Welle angedeutet. Durch Pfeile 44 und 45 ist angedeutet, dass im lastfreien Zustand ein Spiel zwischen der Welle 42 und der Nabe 41 vorhanden ist, das auch als Passungsluft bezeichnet wird.
-
In 5 ist durch eine Linie 51 angedeutet, dass die Welle unter Last in einem Kontaktbereich 52 in Kontakt mit der Nabe kommt. Durch die Linien 41, 42 ist in 5 angedeutet, dass außerhalb des Kontaktbereichs 52 noch Luft zwischen der Welle und der Nabe vorhanden ist.
-
In den 6 und 7 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung mit einer Kupplungsscheibe 71 in verschiedenen Schnitten vereinfacht dargestellt. Die Kupplungsscheibe 71 umfasst eine Kupplungsnabe 72 mit einem Polygonprofil 5, das, wie in 1 als P3G-Polygonprofil ausgeführt ist.
-
Ein Kupplungsflansch 73 der Kupplungsscheibe 71 ist relativ zu der Kupplungsnabe 72 axial verschiebbar. Eine Welle 74 ist mit einem Polygonprofil 75 versehen, das komplementär zu dem Polygonprofil 5 der Kupplungsnabe 72 ist.
-
Die Passung zwischen der Welle 74 und der Kupplungsnabe 72 ist so gewählt, dass die Kupplungsnabe 72 auf der Welle 74 festsitzt. Die axiale Verschiebbarkeit wird durch den axial verschiebbaren Kupplungsflansch 73 ermöglicht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kupplungsscheibe
- 3
- zentrales Durchgangsloch
- 5
- Polygonprofil
- 11
- Kupplungsscheibe
- 13
- zentrales Durchgangsloch
- 15
- Polygonprofil
- 20
- Welle
- 25
- Polygonprofil
- 31
- Ellipse
- 32
- Ellipse
- 33
- Ellipse
- 34
- Ellipse
- 41
- Linie
- 42
- Linie
- 44
- Pfeil
- 45
- Pfeil
- 51
- Linie
- 52
- Kontaktbereich
- 71
- Kupplungsscheibe
- 72
- Kupplungsnabe
- 73
- Kupplungsflansch
- 74
- Welle
- 75
- Polygonprofil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3147237 C2 [0002]
- DE 102011006285 A1 [0004]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN 32711 [0007]
- DIN 32711 [0009]
- DIN 32711 [0023]
