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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Antriebstechnik und der Fahrzeugtechnik und betrifft ein Kupplungssystem für Antriebe. Das Kupplungssystem kann beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.
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Kupplungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie dienen zur Übertragung von Drehmomenten von einer Welle auf eine andere. Solche Kupplungen können beispielsweise starre oder elastische Kupplungen bzw. schaltbare oder nichtschaltbare Kupplungen sein. Auch dienen Kupplungen zu einer starren, drehstarren, elastischen, drehelastischen und/oder beweglichen Verbindung zweier Wellen, wobei durch die Kupplungen Drehmomentstöße und/oder Winkelfehler zwischen den Wellen ausgeglichen werden können.
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Derartige Kupplungen werden unter anderem in Antriebssträngen von Fahrzeugen, wie PKW, LKW, Nutzfahrzeugen, Bussen oder auch Schienenfahrzeugen eingesetzt. Sie sind dabei in den Triebverbindungen zwischen einem Antriebsaggregat, beispielsweise einem Motor, und einer Arbeitsmaschine direkt integriert oder können in eine solche Verbindung geschaltet werden.
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Aus dem Stand der Technik sind bei der Ausgestaltung von Kupplungen verschiedene Lösungen bekannt.
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Aus der WO 2013 / 041 082 A1 ist eine Kupplung mit Kupplungsring auf zwei Kupplungsteilen bekannt, wobei die Kupplungsteile jeweils einen Stern mit Sternarmen und daran befindlichen Sternarmstirnbereichen aufweisen, wobei die beiden Sterne sich gegenüberliegend und axial zueinander winkelversetzt angeordnet und die Sternarmstirnbereiche mit jeweils mindestens einer Gewindebohrung für Verschraubungen versehen sind, wobei zum Kupplungsring mehrere zur Achse des Kupplungsrings gerichtete, ringumlaufend angeordnete Befestigungselemente mit jeweils mindestens einer ausschließlich radial zur Ringachse gerichteten, durchgängigen Bohrung gehören, wobei die durchgängigen Bohrungen für mindestens eine ausschließlich radial gerichtete Verschraubung zur Befestigung der Befestigungselemente an den radial zur Ringachse gerichteten Gewindebohrungen der sternwechselseitig befindlichen Sternarmstirnbereiche vorhanden sind, die Befestigungselemente des Kupplungsrings jeweils eine axial verlaufende zur Ringachse gerichtete Fläche aufweisen, die jeweils mit einer axial verlaufenden Fläche der Sternarmstirnbereiche im Montagefall korrespondiert. Zwischen den ringumlaufend benachbart angeordneten Befestigungselementen ist jeweils ein elastisches Federelement vorhanden, das an den jeweils benachbarten Befestigungselementen in einem Vulkanisierungsvorgang anvulkanisiert befestigt ist, wobei die ringumlaufend abwechselnde Anordnung der Befestigungselemente und der elastischen Federelemente einen in einem Vulkanisierungsvorgang hergestellten Kupplungsring ausbildet, der als Ganzes auf die beiden axial versetzten Sternarmstirnbereiche aufschraubbar ist, so dass der Kupplungsring einen elastischen, ungeteilt ausgebildeten Kupplungsring darstellt und eine einheitliche tangentiale Vorspannungserzeugung gestattet, wobei sich die tangential Vorspannungserzeugung auf die zwei sich axial zueinander winkelversetzt gegenüberliegende Sterne der zwei Kupplungsteile bezieht.
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Bekannt aus der
EP 2 325 510 A2 ist eine Kupplung, insbesondere Keilpaketkupplung, mit einem im Wesentlichen ringförmigen Kupplungskörper, welcher aus einer Vielzahl einzelner gummielastischer Segmente gebildet ist, in welche Befestigungsglieder mit Befestigungsbohrungen zur Anordnung an einem antreibenden und einem angetriebenen Maschinenbauteil sowie elastizitätsverringernde Elemente einvulkanisiert sind, wobei Segmente mittels scharnierartiger Verbindungselemente aneinander festgelegt sind und einen einstückigen, radial aufweitbaren, im Wesentlichen ringförmigen Kupplungskörper bilden.
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Aus der
DE 10 2008 018 349 A1 ist eine drehelastische Kupplung mit einem Innenring und einem den Innenring in Umfangsrichtung unter Ausbildung eines Ringspaltes umschließenden Außenring bekannt, wobei in den Ringspalt ein Elastomer eingebracht ist, das am Innenring und am Außenring anvulkanisiert oder angeklebt ist und den Ringspalt im Wesentlichen oder vollständig ausfüllt. Der Ringspalt weist in Umfangsrichtung der Kupplung gesehen eine Mäanderform auf, sodass die radial nach außen gerichteten Vorsprünge des Innenrings sich mit radial nach innen gerichteten Vorsprüngen des Außenrings hinterschneiden. In Umfangsrichtung der Kupplung ist beidseitig der Vorsprünge des Innenrings und beidseitig der Vorsprünge des Außenrings jeweils eine Entlastungsöffnung in das Elastomer eingebracht.
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Nachteilig ist, dass bei den bekannten Kupplungen entweder über ungenügende Torsionssteifigkeit und Dämpfungseigenschaften oder eine ungenügende axiale und/oder winkelige Verlagerbarkeit zwischen Antriebs- und Abtriebsseite bereitgestellt wird. Zudem ist nachteilig, dass bekannte Lösungen nicht flexibel auf sich ändernde Einsatzbedingungen angepasst werden können und in der Herstellung, Wartung und Instandsetzung zeit- und kostenintensiv sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungssystem für Antriebe bereitzustellen, dass eine hohe Radialsteifigkeit aufweist und gleichzeitig eine verbesserte axiale und winklige Verlagerbarkeit ermöglicht, wobei ebenfalls elastische Eigenschaften insbesondere in torsionaler und radialer Richtung vorliegen sollen, was zu einer Verbesserung der Einsatzeigenschaften führt. Der vorliegenden Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungssystem bereitzustellen, das flexibel auf sich ändernde Einsatzbedingungen angepasst werden kann und in der Herstellung, Wartung und Instandsetzung zeit- und kostengünstig ist.
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Die Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen enthaltenen Merkmalen gelöst, wobei die Erfindung auch Kombinationen der einzelnen abhängigen Patentansprüche im Sinne einer UND-Verknüpfung einschließt, solange sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
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Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe mit einem Kupplungssystem für Antriebe, enthaltend mindestens ein einen Winkelversatz ausgleichendes Kupplungselement und mindestens ein Torsionsschwingungen und Stöße dämpfendes elastisches Kupplungselement, die miteinander lösbar verbunden sind, wobei das elastische Kupplungselement aus mindestens einem Segment ringförmig ausgebildet ist, wobei das mindestens eine Segment mindestens ein elastisches Verbindungselement aufweist, über das eine elastische Verbindung zwischen einer Antriebs- und Abtriebsseite herstellbar ist, und wobei das einen Winkelversatz ausgleichende Kupplungselement und das Torsionsschwingungen und Stöße dämpfende elastische Kupplungselement auf der Antriebsseite oder Abtriebsseite des Kupplungssystems montierbar ist.
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Vorteilhafterweise ist das elastische Kupplungselement aus mehreren Segmenten ringförmig ausgebildet.
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Ebenfalls vorteilhafterweise ist das einen Winkelversatz ausgleichende Kupplungselement eine Ringscheibenkupplung, Lamellenkupplung, Membrankupplung, Zahnkupplung, Keilpaketkupplung, Keilpaketringkupplung oder Laschenkupplung.
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Erfindungsgemäß weist das Segment mindestens ein ausgebildetes Buchsenträgerelement auf, in das ein Buchsenelement eingepresst ist, wobei das Buchsenelement eine innere und eine äußere Buchse aufweist, die durch das elastische Verbindungselement stoff-, kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind, und wobei ein Anschlusselement angeordnet ist, dass mit dem einen Winkelversatz ausgleichenden Kupplungselement kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist, wobei das Anschlusselement Mittel zum form-, stoff- und/oder kraftschlüssigen Verbinden mit dem Buchsenelement aufweist.
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Auch vorteilhaft ist es, wenn das Mittel zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden ein zylindrisch oder konisch ausgebildetes Zapfenelement ist, wobei besonders vorteilhaft ist, wenn das elastische Verbindungselement ein Elastomer ist, dass an die innere und äußere Buchse anvulkanisiert ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Segmente mit einem ab- oder antriebsseitigen ringförmig ausgebildeten Flansch kraft-, stoff- und/oder formschlüssig verbunden, wobei besonders vorteilhaft die Segmente mit dem ab- oder antriebsseitigen Flansch (9) und/oder das Anschlusselement mit dem einen Winkelversatz ausgleichenden Kupplungselement (1) über eine Verzahnung in Eingriff stehen.
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Ebenfalls vorteilhafterweise sind die Segmente des Torsionsschwingungen und Stöße dämpfenden elastischen Kupplungselementes als geschlossener Ring oder voneinander beabstandet angeordnet.
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Und auch vorteilhafterweise ist das Torsionsschwingungen und Stöße dämpfende elastische Kupplungselement aus mehreren Segmenten mit jeweils einem Innensegment und mindestens einem Außensegment gebildet, die im eingebauten Zustand als geschlossener Ring oder ringförmig und voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Innen- und Außensegmente jeweils durch ein elastisches Verbindungselement verbunden sind, wobei besonders vorteilhaft das elastische Verbindungselement in radialer Richtung gleichförmig wellenartig oder sternförmig und/oder in Umfangsrichtung kegelförmig ausgebildet ist.
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Auch ist es dabei vorteilhaft, wenn das oder die Außensegmente und/oder das oder die Innensegmente zweiteilig als erstes Außensegmentteil oder erstes Innensegmentteil und als zweites Außensegmentteil oder zweites Innensegmentteil durch einen radial angeordneten Spalt ausgebildet sind, der sich radial vom elastischen Verbindungselement zum Außenumfang des Außensegmentes durch das gesamte Außensegment und/oder radial vom elastischen Verbindungselement zum Innenumfang des Innensegmentes durch das gesamte Innensegment erstreckt, wobei besonders vorteilhaft Kaverne im elastischen Verbindungselement ausgebildet ist, die sich vom radial angeordneten Spalt mindestens teilweise in das elastische Verbindungselement erstreckt. Dabei erstreckt sich ganz besonders vorteilhaft die Kaverne vollständig durch das elastische Verbindungselement bis zum Außenumfang des Innensegment.
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Auch vorteilhafterweise sind Mittel zum Vorspannen des Torsionsschwingungen und Stöße dämpfenden elastischen Kupplungselementes vorhanden, wobei besonders vorteilhaft zum Vorspannen des Torsionsschwingungen und Stöße dämpfenden elastischen Kupplungselementes in einem durch den Spalt getrennten ersten Außensegmentteil und/oder ersten Innensegmentteil mindestens zwei Gewindebohrungen vorhanden sind, und in dem zweiten gegenüberliegenden zweiten Außensegmentteil und/oder zweiten Innensegmentteil mindestens zwei axial fluchtende Durchgangsbohrungen zur Aufnahme des Vorspannmittels vorhanden sind, das in die Gewindebohrung formschlüssig eingreift und dadurch eine gleichmäßige Vorspannung des elastischen Kupplungselementes durch gleichmäßige Verringerung der Spaltbreite des Spaltes realisierbar ist.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals ein Kupplungssystem für Antriebe bereitgestellt, dass eine hohe Radialsteifigkeit aufweist und gleichzeitig eine verbesserte axiale und winklige Verlagerbarkeit ermöglicht, wobei ebenfalls elastische Eigenschaften insbesondere in torsionaler und radialer Richtung vorliegen, was zu einer Verbesserung der Einsatzeigenschaften führt. Zudem wird ein Kupplungssystem bereitgestellt, das flexibel auf sich ändernde Einsatzbedingungen angepasst werden kann und in der Herstellung, Wartung und Instandsetzung zeit- und kostengünstig ist.
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Erreicht wird dies durch ein Kupplungssystem für Antriebe, das mindestens ein einen Winkel- und Axialversatz ausgleichendes Kupplungselement und ein mindestens Torsionsschwingungen und Stöße dämpfendes elastisches Kupplungselement kombiniert. Während das einen Winkel- und Axialversatz ausgleichende Kupplungselement, dass vorteilhafterweise eine Ringscheibenkupplung, Lamellenkupplung, Zahnkupplung, Membrankupplung, Keilpaketkupplung, Keilpaketringkupplung oder Laschenkupplung sein kann, insbesondere den Winkelversatz zwischen beispielsweise einem mit einem Drehgestell gekoppelten Getriebe oder Antrieb und dem Kupplungssystem ausgleicht, werden mit dem mindestens Torsionsschwingungen und Stöße dämpfenden elastischen Kupplungselement auftretende Torsionsschwingungen und Stöße, beispielsweise eines Radsatzes eines Schienenfahrzeuges bei der Übertragung von Drehmomenten auf eine Abtriebsseite, gedämpft.
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Zudem werden mit der Einbringung eines elastischen Verbindungselementes in das Torsionsschwingungen und Stöße dämpfende elastische Kupplungselement die dynamischen Eigenschaften eines Antriebes gezielt angepasst. Insofern wird ein neues Kupplungssystem für Antriebe bereitgestellt, mit dem gleichermaßen ein multifunktionales Korrektiv für unerwünschte Stöße, auftretenden Winkelversatz bei gleichzeitig verbesserter Dämpfung von Radial- und Torsionsschwingungen ermöglicht wird.
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Das mindestens Torsionsschwingungen und Stöße dämpfende elastische Kupplungselement ist erfindungsgemäß aus einem oder auch mehreren Segmenten im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei das oder die Segmente mindestens ein elastisches Verbindungselement aufweisen, über das eine elastische Verbindung zwischen einer Antriebs- und Abtriebsseite herstellbar ist.
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Das mindestens Torsionsschwingungen und Stöße dämpfende elastische Kupplungselement kann vorteilhafterweise aus einem oder mehreren Innensegmenten und/oder einem oder mehreren Außensegmenten ausgebildet sein, die im eingebauten Zustand einen im Wesentlichen zusammengesetzten Segmentring bilden. Hierbei können die Außen- und Innensegmente zu einem geschlossenen Segmentring angeordnet sein. Möglich ist aber auch, dass die Segmente voneinander beabstandet angeordnet sind, wodurch ein insbesondere kostengünstiges und materialsparendes elastisches Kupplungselement bereitgestellt. Die Anzahl der beabstandet angeordneten Segmente kann zwischen 2 und 8 gewählt sein.
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Unter einem eingebauten Zustand soll im Rahmen der Erfindung verstanden werden, dass die einzelnen Segmente mindestens mit dem erfindungsgemäßen einen Winkelversatz ausgleichenden Kupplungselement über eine lösbare Verbindung verbunden sind und dadurch ein im Wesentlichen zusammengesetzter geschlossener oder beabstandeter Segmentring ausgebildet ist. Ein eingebauter Zustand kann aber auch dann vorliegen, wenn die einzelnen Segmente mit einem an- oder abtriebsseitigen Flansch verbunden sind und dadurch ein im Wesentlichen zusammengesetzter geschlossener Segmentring ausgebildet ist, ohne dass das einen Winkelversatz ausgleichende Kupplungselement mit dem Torsionsschwingungen und Stöße dämpfenden elastischen Kupplungselement verbunden ist.
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Jedes der Segmente des elastischen Kupplungselementes besteht aus einem Innensegment, bei dem Mittel zum lösbaren Verbinden mit einem Antriebselement oder einem Abtriebelement vorhanden sind.
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Als Antriebselement wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise ein Getriebe oder ein Direktantrieb eines Motors angesehen.
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Als Abtriebselement wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Radsatzwelle angesehen.
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Jedes Außensegment des elastischen Kupplungselementes ist mindestens einteilig ausgebildet und mit jeweils einem Innensegment über ein elastisches Verbindungselement verbunden.
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Die elastische Verbindung von Innensegment und Außensegment des elastischen Kupplungselementes kann derart ausgeführt sein, dass an der radial zueinander gerichteten Außenfläche des Innensegments und der radial zueinander gerichteten Innenfläche des Außensegments ein elastisches Verbindungselement anvulkanisiert ist. Durch das Anvulkanisieren des elastischen Verbindungselementes an die radial zueinander gerichtete Außenfläche des Innensegments und die radial zueinander gerichtete Innenfläche des Außensegments wird eine dauerhafte und elastische Verbindung von Innen- und Außensegment erreicht. Das elastische Verbindungselement ermöglicht es, auf auftretende Torsionsschwingungen und Stöße dämpfend einzuwirken und zudem eine verbesserte Übertragung von Drehmomenten auf das beispielsweise abtriebsseitig angeordnete, einen Winkelversatz ausgleichende Kupplungselement und weiter beispielsweise auf eine Radsatzwelle zu gewährleisten.
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Von besonderem Vorteil ist es, dass erfindungsgemäß das mindestens einen Winkelversatz ausgleichende Kupplungselement und das Torsionsschwingungen und Stöße dämpfende elastische Kupplungselement auf der Antriebsseite oder Abtriebsseite des Kupplungssystems montierbar ist. So ist es möglich, dass das elastische Kupplungselement mit einem Antriebselement und das einen Winkelversatz ausgleichende Kupplungselement mit einem Abtriebselement verbunden sind. Möglich ist aber auch, dass das elastische Kupplungselement mit einem Abtriebselement und das einen Winkelversatz ausgleichende Kupplungselement mit einem Antriebselement verbunden sind. Durch die einfache Wechselmöglichkeit von An- und Abtriebsseite innerhalb des Kupplungssystems kann in einfacher Weise das Kupplungssystem individuell auf den gewünschten Einsatz abgestimmt und variabel in unterschiedlichen Schienen- oder Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
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Erfindungswesentlich ist, dass das Torsionsschwingungen sowie die Stöße dämpfende elastische Kupplungselement ein elastisches Verbindungselement aufweist.
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Im Rahmen der Erfindung soll unter einem elastischen Verbindungselement ein Element verstanden werden, dass im Bereich eines Segmentes des elastischen Kupplungselementes angeordnet ist, über das Torsionsschwingungen und Stöße gedämpft werden.
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Das elastische Verbindungselement ist dabei ein ausgebildetes Buchsenelement, das in einem speziellen Buchsenträgerelement angeordnet ist. Möglich ist aber auch, dass das elastische Verbindungselement einzig ein elastisches Material, beispielsweise ein Elastomer, ist.
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Bei der zuvor genannten vorteilhaften Ausgestaltung des elastischen Verbindungselementes weist das Segment des elastischen Kupplungselementes mindestens einen ausgebildeten Bereich auf, der als Buchsenträgerelement bezeichnet ist und in dem ein Buchsenelement, bestehend aus einer äußeren und einer inneren Buchse, eingepresst ist. Die äußere und innere Buchse ist durch ein anvulkanisiertes elastomeres Material miteinander verbunden. Das Buchsenträgerelement ist somit ein Bestandteil eines Segmentes.
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Der Vorteil eines Segmentes mit Buchsenträgerelement und eingepresstem Buchsenelement besteht darin, dass im Fall des Verschleißes in einfacher Weise und zudem kostengünstig das elastisches Kupplungselement vom Winkelversatz ausgleichenden Kupplungselement getrennt, das Buchsenelement aus dem Buchsenträgerelement entfernt und durch ein neues Buchsenelement ersetzt wird. Die Segmente des elastischen Kupplungselementes können nach dem Austausch des Buchsenelementes wiederverwendet werden.
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Vorteilhafterweise sind in jedem Segment mindestens zwei Buchsenträgerelemente mit jeweils einem Buchsenelement vorgesehen.
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Besondere technische Vorteile bietet die Ausführung des elastischen Kupplungselementes mit Segmenten, die speziell ausgebildete Buchsenträgerelemente vorsehen, in denen Buchsenelemente eingepresst sind.
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Die Buchsenelemente sind bereits vorgespannt, sodass ein zusätzlicher Arbeitsgang zum Vorspannen des Kupplungssystems entfällt.
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Bei dieser vorteilhaften Ausführung weist das elastische Kupplungselement ein Anschlusselement auf, dass mit dem einen Winkelversatz ausgleichenden Kupplungselement kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist. Das Anschlusselement weist Mittel zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden mit dem Buchsenelement auf, über die im Zusammenwirken mit dem Buchsenelement die dämpfenden Eigenschaften des elastischen Kupplungselementes erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mittel zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden zylindrisch oder konisch ausgebildete Zapfenelemente sind, die mit den Buchsenelementen verbunden sind. Zur axialen Sicherung der Buchsenelemente mit den ausgebildeten Zapfenelementen kann vorteilhafterweise eine zusätzliche Verschraubung vorgesehen sein, die in eine, im Zapfenelement vorgesehene, Gewindebohrung eingreift.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung stehen die Segmente mit dem ab- oder antriebsseitigen Flansch und/oder das Anschlusselement mit dem einen Winkelversatz ausgleichenden Kupplungselement über eine Verzahnung in Eingriff, um eine sichere formschlüssige Verbindung der Segmente und/oder des Anschlusselementes bereitzustellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Torsionsschwingungen und Stöße dämpfende elastische Kupplungselement aus mehreren Segmenten mit jeweils einem Innensegment und mindestens einem Außensegment gebildet, die im eingebauten Zustand als geschlossener Ring oder ringförmig und voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Innen- und Außensegmente sind dabei über elastische Verbindungselemente verbunden und in radialer Richtung gleichförmig wellenartig oder auch sternförmig ausgebildet und in Umfangsrichtung kegelförmig ausgebildet.
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Möglich ist hierbei, dass das oder die Außensegmente und/oder das oder die Innensegmente des elastischen Kupplungselementes zweiteilig ausgebildet sind. Durch einen angeordneten Spalt, der sich radial vom elastischen Verbindungselement zum Außenumfang des Außensegmentes und/oder zum Innenumfang des Innensegmentes durch das gesamte Außensegment und/oder Innensegment erstreckt, werden ein erstes und zweites Außensegmentteil und/oder ein erstes und zweites Innensegmentteil bereitgestellt. Der Spalt ist derart ausgebildet, dass eine gleichmäßige Spaltbreite durch den gesamten umlaufenden Spalt realisiert ist, wobei die Spaltbreite beim Vorspannen des Kupplungssystems verringerbar ist.
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Der besondere technische Vorteil einer zweiteiligen Ausführung des Außensegmentes und/oder Innensegmentes besteht darin, dass in einer besonders einfachen Weise das Kupplungssystem vorgespannt werden kann. Die Erzeugung einer Vorspannung in das Kupplungssystem kann derart realisiert werden, indem der radial angeordnete Spalt des zweigeteilten Außensegments und/oder Innensegmentes durch Vorspannmittel verringert wird. Die Vorspannung des elastischen Verbindungselementes führt zu einer Einbringung einer Druckspannung und bewirkt, dass Zugspannungen verringert werden. Dadurch wird eine verbesserte Lebensdauer des elastischen Verbindungselementes ermöglicht.
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Zur Erzeugung der Vorspannung besteht die Möglichkeit, dass im ersten Außensegmentteil und/oder Innensegmentteil des elastischen Kupplungselementes mindestens zwei Gewindebohrungen und im zweiten gegenüberliegenden Außensegmentteil und/oder Innensegmentteil mindestens zwei axial fluchtende Durchgangsbohrungen zur jeweiligen Aufnahme eines Vorspannmittels vorhanden sind. Das Vorspannmittel, beispielsweise eine Schraube, kann in die Gewindebohrung formschlüssig eingreifen und dadurch eine gleichmäßige Vorspannung des zweiten elastischen Kupplungselementes durch Verringerung der Spaltbreite realisiert werden.
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In einer besonders zeit- und kostensparenden Ausführung kann die Vorspannung des elastischen Kupplungselementes durch die gleichzeitige Befestigung einer Flanschverschraubung mit dem elastischen Kupplungselement, beispielsweise auf der Abtriebsseite des Kupplungssystems, realisiert sein. Dabei ist ein Flansch, in den beispielsweise eine Radsatzwelle eingepresst ist, mittels Schrauben an der abtriebsseitigen Stirnfläche mit dem elastischen Kupplungselement lösbar verbunden und dadurch gleichzeitig die Verschraubung mit dem elastischen Kupplungselement und die Vorspannung im Kupplungssystem beim Festziehen der Schraubverbindung realisiert. Damit kann in nur einem Arbeitsgang bei der Montage des Kupplungssystems die Verbindung von Abtriebsseite und beispielsweise dem elastischen Kupplungselement und die gleichzeitige Vorspannung des Kupplungssystems erfolgen, was wesentlich zu einer Kosten- und Zeitersparnis bei der Montage und Demontage des Kupplungssystems führt.
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Bei der zweiteiligen Ausführung des jeweiligen Außensegmentes und/oder Innensegmentes ist es von Vorteil, wenn in radialer Fortführung des im Außensegment und/oder Innensegment vorgesehenen radial angeordneten Spaltes mindestens teilweise eine Kaverne im elastischen Verbindungselement ausgebildet ist, die sich besonders vorteilhaft vollständig durch das elastische Verbindungselement vertikal erstreckt.
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Durch die Ausbildung einer Kaverne im elastischen Verbindungselement wird erreicht, dass sich das elastische Material des Verbindungselementes beim Vorspannen des zweiten elastischen Kupplungselementes ausdehnen und in die Kaverne expandieren und ausweichen kann.
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Mit dem erfindungsgemäßen Kupplungssystem für Antriebe werden zusammenfassend besondere Vorteile und technische Wirkungen gegenüber dem Stand der Technik erreicht. Diese bestehen darin, dass das Kupplungssystem
- - individuell und flexibel auf sich verändernde Einsatzbedingungen durch eine Kombination von mindestens einem den Winkelversatz ausgleichenden Kupplungselement und einem auftretende Torsionsschwingungen und Stöße dämpfenden elastischen Kupplungselement angepasst werden kann,
- - eine radiale Abstützung des Antriebes über das Kupplungssystem erfolgt,
- - Torsion, Stoß und Axial- und Winkelversatz in nur einem Kupplungssystem verbessert übertragen, gedämpft und ausgeglichen werden,
- - zeitsparend und kostensparend in einfacher Weise hergestellt, montiert und demontiert werden kann,
- - in einfacher Weise ein Vorspannen des Kupplungssystems über das elastische Kupplungselement zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften ermöglicht wird beziehungsweise beim Einsatz von Segmenten mit Buchsenträgerelementen und Buchsenelementen das zeit- und kostenaufwendige Vorspannen des Kupplungssystems entfällt,
- - eine kostengünstige Wartung und Instandsetzung durch den modularen Aufbau des Kupplungssystems bereitgestellt werden, da nur wenige Elemente des Kupplungssystems ausgetauscht werden brauchen, deren Instandsetzung in einfacher Weise realisiert werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung des Kupplungssystems mit elastischem Kupplungselement, Laschenkupplung und Buchsenträgerelement,
- 2 eine schematische Darstellung des Kupplungssystems mit elastischem Kupplungselement und Laschenkupplung,
- 3 eine Detailansicht der Verbindung von Winkelversatz ausgleichendem und elastischem Kupplungselement,
- 4 eine schematische Darstellung eines Kupplungssystems mit Laschenkupplung und Innensegmenten und zweiteilig ausgebildetem Außensegment, und
- 5 eine Draufsicht auf eine Stirnfläche eines Segmentes mit Innensegment, elastischem Verbindungselement und Au ßensegm ent.
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Ausführungsbeispiel 1
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Die 1 bis 3 zeigen eine Ausführung des Kupplungssystems, umfassend ein den Winkelversatz ausgleichendes Kupplungselement 1 in Form einer Laschenkupplung und ein Torsionsschwingungen und den Stoß dämpfendes elastisches Kupplungselement 2, das in Umfangsrichtung aus 3 einzelnen Segmenten 11 zusammengesetzt ist. Jedes Segment des elastischen Kupplungselementes weist zwei Buchsenträgerelemente 19 auf, in denen jeweils ein Buchsenelement 20 mit einer inneren und äußeren Buchse eingepresst ist, wobei die innere und äußere Buchse durch ein elastisches Verbindungselement 6 dauerhaft anvulkanisert ist. Die dauerhafte Verbindung von innerer Buchse, elastischem Verbindungselement und äußerer Buchse ist durch Vulkanisation eines Elastomers hergestellt.
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Zudem weist das Kupplungssystem drei segmentierte Anschlusselemente 8 auf, die über Schraubverbindungen 22 sowie einer Stirnverzahnung mit dem abtriebsseitigen Flansch 3 der Laschenkupplung 1 verbunden sind. Jedes Anschlusselement 8 weist zwei konisch ausgebildete Zapfenelemente 23 auf, die mit den zwei Buchsenelementen 19 des Anschlusselementes 8 formschlüssig verbunden sind. Zur axialen Sicherung der Verbindung von Buchsenelement 19 mit dem konisch ausgebildeten Zapfenelement 23 ist ein Schraubenverbindung 22 vorgesehen, die in ein vorgesehenes axiales Innengewinde des Zapfenelementes 23 eingreift.
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Zur Montage des Kupplungssystems wird das vorbereitete elastische Kupplungselement 2, bestehend aus antriebsseitigem Flansch 9, den daran befestigten Segmenten 11 und dem über die Buchsenelemente 20 und den Zapfenelementen 23 verbundenen Anschlusselelement 8 am abtriebsseitigen Flansch 3 mit den vorgesehenen Schraubverbindungen 22 befestigt.
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Eine Radsatzwelle 4 ist über den abtriebsseitigen Flansch 3 mit der Laschenkupplung 1 verbunden. Ein Getriebe ist über die antriebsseitige Flanschverbindung 9 mit dem elastischen Kupplungselement 2 verbunden, wobei die Flanschverbindung 9 mit den Segmenten 11 eine Stirnverzahnung aufweist.
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Zur Instandsetzung verschlissener Buchsenelemente 20 werden die Schraubverbindungen 22 gelöst und die elastische Kupplung 2 mit den Segmenten 11 und dem Anschlusselement 8 entnommen und die Buchsenelemente 20 aus den Buchsenträgerelementen 19 entfernt und ausgetauscht.
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Ausführungsbeispiel 2
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4 zeigt ein Kupplungssystem umfassend ein den Winkelversatz ausgleichendes erstes Kupplungselement 1 in Form einer Laschenkupplung und ein Torsionsschwingungen und den Stoß dämpfendes elastisches zweites Kupplungselement 2, das in Umfangsrichtung aus 4 einzelnen Segmenten 11 als geschlossener Segmentring zusammengesetzt ist. Jedes Segment 11 des zweiten Kupplungselementes 2 weist ein einteilig ausgebildetes Innensegment 12 und ein zweiteilig ausgebildetes Außensegment 13, 2a, 2b auf, wobei das Innensegment 12 mit dem Außensegment 13 durch ein elastisches und wellenartig ausgebildetes Verbindungselement 6 aus Naturkautschuk mittels Vulkanisation mit den radial zueinander gerichtete Außenfläche 15 des Innensegments 12 und die radial zueinander gerichtete Innenfläche 16 des Außensegmentes 13 miteinander verbunden ist.
Die Laschenkupplung 1 ist mit dem elastischen zweiten Kupplungselement 2 über mehrere Schraubverbindungen 22 lösbar verbunden, wobei zwischen der Laschenkupplung 1 und dem elastischen zweiten Kupplungselement 2 ein Anschlusselement 8 zur formschlüssigen und kraftschlüssigen Aufnahme der Laschenkupplung 1 angeordnet ist. Die jeweilige Schraubverbindung zur Verbindung der Laschenkupplung 1 und dem elastischen zweiten Kupplungselement erstreckt sich durch eine Durchgangsbohrung im Anschlusselement 8 bis jeweils in das zweiteilig ausgeführte Außensegment 2a und 2b und greift in ein Innengewinde des antriebsseitig angeordneten zweiten Außensegmentteiles 2b formschlüssig ein. Antriebsseitig ist das elastische zweite Kupplungselement 2 mit einem Getriebe über eine lösbare Schraubverbindung mit den Innensegmenten 12 des elastischen zweiten Kupplungselementes axial und lösbar verbunden. Die Verbindung von elastischem zweiten Kupplungselement und Getriebe ist über eine Flanschverschraubung hergestellt.
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5 zeigt ein Segment 11 des elastischen zweiten Kupplungselementes 2 in axialer Ansicht, wobei das elastische Kupplungselement 2 aus insgesamt 4 einzelnen Segmenten 11 zusammengesetzt ist, die im eingebauten Zustand einen Segmentring bilden. Das Segment 11 ist aus einem Innensegment 12 und einem Außensegment 13 gebildet, wobei das Innensegment 12 und das Außensegment 13 ausschließlich über das elastische Verbindungselement 6 und die radial zueinander gerichtete Außenfläche 15 des Innensegments 12 und die radial zueinander gerichtete Innenfläche 16 des Außensegmentes 13 miteinander verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Winkelversatz ausgleichendes Kupplungselement
- 2
- Elastisches Kupplungselement
- 2a
- erstes Außensegmentteil
- 2b
- zweites Außensegmentteil
- 3
- Abtriebsseitiger Flansch
- 4
- Nabe
- 5
- Kaverne
- 6
- Elastisches Verbindungselement
- 7
- Spalt
- 8
- Anschlusselement
- 9
- Antriebsseitiger Flansch
- 10
- Innensegmentverschraubung
- 11
- Segment
- 12
- Innensegment
- 13
- Außensegment
- 14
- Vorspannmittel
- 15
- radial zueinander gerichtete Außenfläche des Innensegments
- 16
- radial zueinander gerichtete Innenfläche des Außensegment
- 17
- Innenumfang des Innensegmentes
- 18
- Außenumfang des Außensegmentes
- 19
- Buchsenträgerelement
- 20
- Buchsenelement
- 21
- Zentraler Bolzen
- 22
- Schraubverbindung
- 23
- Zapfenelement
