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Die
Erfindung betrifft ein Doppelzahnelement zur Verwendung in einer
Klauenkupplung mit zwei Zähnen
und mindestens einem Verbindungssteg zur Verbindung der Zähne, wobei
der Verbindungssteg an den Endbereichen der Zähne ansetzt und der Steg beabstandet
von der innenseitigen Zahnflanke am Zahn ansetzt, so daß eine Aussparung
zwischen dem Steg und dem Zahn gebildet ist.
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Klauenkupplungen
und darin eingesetzte Doppelzahnelemente sind aus dem deutschen
Gebrauchsmuster
DE
298 06 632 U1 bekannt. Ein Doppelzahnelement der eingangs
genannten Art ist in der
EP
1 617 095 A1 offenbart.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Doppelzahnelement der
eingangs genannten Art zu schaffen, das Belastungen gut abfedert
und gleichzeitig eine besonders hohe Stabilität aufweist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt mit einem Doppelzahnelement mit den Merkmalen
des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Bei
einem Doppelzahnelement zur Verwendung in einer Klauenkupplung mit
zwei Zähnen
und mindestens einem Verbindungssteg zur Verbindung der Zähne, wobei
der Verbindungssteg an den Endbereich der Zähnen ansetzt und der Steg beabstandet
von der innenseitigen Zahnflanke am Zahn ansetzt, so daß eine Aussparung
zwischen dem Steg und dem Zahn gebildet ist, ist erfindungswesentlich vorgesehen,
daß die
Aussparung derart dimensioniert ist, daß die Länge der Aussparung, also die
Länge parallel
zum Verbindungssteg, größer ist
als die Höhe
der Aussparung, also der Abstand zwischen Verbindungssteg und Zahn.
Dadurch wird bei Belastungen, bei ungewollten, kurzzeitigen Überlastungen oder
Stößen ein
Einschneiden an der Zahnspitze über
die konkave Nockenform der Nabe vermieden. Auch Verschleißerscheinungen
durch eventuelle Montagefehler und Kantenpressungen am Zahn durch
die Kupplungsnocke bei Verlagerungen werden reduziert. Dies wird
erreicht bei einer flachen Bauform und voller Materialstärke des
Verbindungsstegs, so daß die
Stabilität
in vollem Umfang erhalten bleibt.
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Bevorzugt
weist die Klauenkupplung zwei Verbindungsstege, nämlich einen
oberen Verbindungssteg und einen unteren Verbindungssteg auf. Dadurch
ist eine besonders stabile Ausgestaltung gegeben. Alternativ kann
der Verbindungssteg im oberen Bereich durch zwei Klemmelemente,
die im Gegensatz zum Verbindungssteg in der Mitte eine Unterbrechung
aufweisen, ausgebildet sein. In einer Weiterbildung der Erfindung
setzen die Verbindungsstege jeweils an den oberen und an den unteren
Endbereichen an, so daß insgesamt
vier Aussparungen zwischen den Verbindungsstegen und den Zähnen gebildet
sind. Bevorzugt ist der Verbindungssteg ausschließlich in
einem mittleren Bereich des Zahns mit diesem verbunden. Der untere
Verbindungssteg und der Zahn bilden dabei einen Absatz an der Außenfläche aus.
Weiterhin weist auch der obere Verbindungssteg und der Zahn bevorzugt
einen Absatz an der Außenfläche auf.
Durch die Anbindung des Stegs im mittleren Bereich des Zahns entstehen
innenseitig Aussparungen und außenseitig
Absätze.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Länge der
oberen Aussparung größer als
die Länge
der unteren Aussparung. Bevorzugt ist bei der oberen Aussparung
das Verhältnis von
Länge zu
Höhe größer als
1,5, bevorzugt zwischen 1,5 und 2,0. Bei der unteren Aussparung
ist das Verhältnis
von Länge
zur Höhe
bevorzugt zwischen 1,01 und 1,5, bevorzugt in der Größenordnung zwischen
1,2 und 1,3. Die obere Aussparung weist dabei bevorzugt eine Länge von
etwa 7 mm auf, während
die untere Aussparung bevorzugt eine Länge von etwa 6 mm aufweist.
Die Höhe
der Aussparung ist bevorzugt kleiner als 5 mm.
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Außerdem wird
unabhängig
Schutz und auch als Weiterentwicklung der obengenannten Ausführungsform
ein Doppelzahnelement zur Verwendung in einer Klauenkupplung mit
zwei Zähnen
und einen oberen Verbindungssteg und einem unteren Verbindungssteg
beansprucht, wobei der obere Verbindungssteg einen nach unten gerichteten
Vorsprung aufweist. Die weitere genaue Ausgestaltung dieses Vorsprungs
ist insbesondere auch im Zusammenhang mit 3 beschrieben.
Durch diesen Vorsprung wird eine Vorspannung und ein besonders guter
Sitz des Doppelzahnelementes auf einer Klaue einer zugeordneten
Klauenkupplung erreicht. Besonders wirksam ist dieser Sitz bzw.
diese Vorspannung in Kombination mit einem auf dem unteren Verbindungssteg
angeordneten Vorsprung, der nach oben gerichtet ist.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Klauenkupplung zur Übertragung
eines Drehmoments mit zwei Kupplungshälften, die mit ihren Klauen
jeweils in einen Zwischenraum der gegenüberliegenden Kupplungshälfte eingreifen,
wobei zwischen den Klauen der Kupplungshälften elastische Zähne angeordnet
sind, wobei jeweils zwei Zähne
jeweils als ein Doppelzahnelement ausgebildet sind und dabei die
Doppelzahnelemente entsprechend den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Doppelzahnelementen
ausgebildet sind.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
weiter erläutert.
Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
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1:
eine perspektivische Ansicht zweier Kupplungshälften mit vier darin eingesetzten
Doppelzahnelementen in einer auseinandergezogenen Darstellung;
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2:
ein Doppelzahnelement in perspektivischer Ansicht;
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3:
ein Doppelzahnelement in Seitenansicht;
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4:
einen Schnitt durch einen Zahn eines Doppelzahnelementes entlang
der Linie B-B in 3;
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5:
einen Schnitt entlang der Linie A-A in 4;
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6:
einen Schnitt entlang der Linie C-C in 3; und
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7:
einen Schnitt entlang der Linie E-E in 4.
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In 1 ist
eine Kupplung in einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht
dargestellt. Die beiden kongruenten Kupplungshälften 1 und 2 sind
innenseitig mit konkav ausgebildeten Klauen 3 versehen.
Diese sind, wie dargestellt, in Umfangsrichtung versetzt zueinander,
so daß die
Klauen 3 jeweils in einen Zwischenraum 4 der gegenüberliegenden
Kupplungshälfte
eingreifen. Zwischen den Klauen 3 verbleibt ein Raum, in
den ein Zahn, entweder als Einzelzahn, als Doppelzahn oder als Teil
eines Zahnkranzes eingelegt werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind vier Doppelzahnelemente 4 mit jeweils zwei Zähnen 10,
einem oberen bzw. äußeren Verbindungssteg 20 und
einem unteren bzw. inneren Verbindungssteg 30 vorgesehen.
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In 2 ist
ein solches Doppelzahnelement 4 in perspektivischer Ansicht
dargestellt. Die Zähne 10 weisen
eine spezielle Zahnform auf. Man spricht hier auch von einem Evolventenzahn.
Die mittige Fläche
des Zahns, die etwa 1/3 der Zahnbreite einnimmt, bildet dabei eine
gerade Bogenform, so daß damit
eine schließende
Flächenanlage
zu den Klauen 3 der Kupplungshälften 1 und 2 erreicht
wird. Die Zähne 10 weisen
weiterhin im Außenbereich
bzw. an den nach außen
gerichteten Seitenflächen,
die nicht in Kontakt mit den Klauen sind, Ausnehmungen in Form einer
Eindellung auf. Dies ermöglicht
bei einer Pressung des Zahns eine Materialverschiebung nach außen bzw.
in die Ausnehmung, ohne daß es
zu einem Materialüberstand
kommt. Gut zu erkennen sind auch die Abstandswarzen 22 und 32.
Die unteren Abstandswarzen 32 sind im Bereich des unteren
Verbindungsstegs 30 zentral unterhalb des jeweiligen Zahns 10 angeordnet.
Die oberen Abstandswarzen 22 sind an der oberen Kante der
Zähne 10 angeordnet.
Die unteren Abstandswarzen 32 und die oberen Abstandswarzen 22 unterscheiden
sich in der Höhe und
Größe. Die
großen
Abstandswarzen 32 am unteren oder inneren Verbindungssteg 30 dienen
als Montagehilfe, zur Montagefehlerreduzierung und zur zentralen
Führung
des Doppelzahns. Diese größeren Abstandswarzen 32 dienen
auch zur mittleren Lagefixierung. Die im Durchmesser und in der
Höhe kleineren
Abstandswarzen 22 am Zahnkopf dienen dazu, eine erhöhte Schräglage durch
eine ungenaue Zwangsführung
oder Montage zu vermeiden. Insgesamt kann durch diese Zähne auch
eine optische Prüfung
erfolgen ob fehlerhafte Zwangskräfte
vorliegen. Der äußere Rand
der Seitenfläche
der Zähne 10,
der sich um die Ausnehmung 11 herum erstreckt, und die äußere Seitenfläche des
unteren Verbindungsstegs 30 sind in einer Ebene ausgebildet.
Demgegenüber
ist der obere Verbindungssteg 20 gegenüber dieser Ebene zurückversetzt,
da der äußere Verbindungssteg 20 sich
nur über
einen Teil, ungefähr
1/3, der Zahnbreite erstreckt.
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In 3 ist
das Doppelzahnelement 4 in Seitenansicht dargestellt. Gleiche
Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der obere Verbindungssteg 20 weist
in der Mitte einen nach unten gerichteten Vorsprung 21 auf.
Dieser bildet eine spezielle Abstützung zur Erzeugung einer Vorspannung
des oberen Verbindungsstegs 20 und damit des Doppelzahnelements
auf der Klaue 3. Die Breite dieses Vorsprungs 21 entspricht
etwa dem Abstand zwischen den beiden Zähnen an der schmalsten Stelle, der
in der Fig. mit 14 gekennzeichnet ist. Zwischen dem Steg 20 und
den Zähnen 10 sind
Aussparungen 24 vorhanden. Die Aussparung hat eine bestimmte Länge, die
in der Fig. mit 25 gekennzeichnet ist, und eine Höhe, die
dem Abstand zwischen dem Zahn und dem oberen Verbindungssteg 20 entspricht
und in der Fig. mit 26 gekennzeichnet ist. Die Länge 25 der Aussparung 24 ist
größer als
die Höhe 26 der
Aussparung 24. Im Außenbereich
befindet sich zwischen dem Zahn 10 und dem Verbindungssteg 20 jeweils ein
Absatz 27. Umgekehrt ist im unteren Bereich, also angrenzend
an den unteren oder inneren Verbindungssteg 30 jeweils
ebenfalls eine Aussparung 34 vorhanden, wobei die Länge der
Aussparung 35 größer ist
als die Höhe
der Aussparung 36. Weiterhin befindet sich im Außenbereich
des Zahns, also im Übergangsbereich
von dem inneren oder unteren Verbindungssteg 30 zur äußeren Flanke
des Zahns 10 ein Absatz 38. Dieser ist auf beiden
Seiten des Doppelzahnelements in symmetrischer Form vorgesehen.
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In 4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3 dargestellt.
In diesem Schnitt durch einen Zahn 10 ist das Vollmaterial
als Schraffur angedeutet. Die seitlichen Ausnehmungen 11 sind
in dieser Darstellung gut zu erkennen. Diese Ausnehmungen sind muldenartig
und erstrecken sich im tiefsten Punkt über etwa 10 % der Gesamttiefe
des Zahnes. Gut zu erkennen ist hier auch, daß die unteren Abstandswarzen 32 länger sind
und einen größeren Durchmesser
haben als die oberen Abstandswarzen 22. Ebenfalls ist hier
gut erkennbar, daß der obere
Verbindungssteg 20 aus zwei Bereichen zusammengesetzt ist,
nämlich
einem unteren, etwas breiterem Bereich 28 und einem mittig
darauf aufsetzenden mehr, als 50 % der Breite des unteren Bereichs 28 einnehmenden,
oberen Bereichs 29.
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In 5 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A aus 4 wiedergegeben.
Hier ist insbesondere die ballige Zahnform mit den Außenflächen 12 und
Innenflächen 12 der
Zähne 10 zu
erkennen. Diese sind auch in 2 dargestellt.
Der hier gezeigte Schnitt läuft
durch das mittlere Drittel, so wie es auch in 2 zu
erkennen ist. Weiterhin ist der auch in den 2 und 3 zu
erkennende untere Verbindungssteg mit dem Vorsprung 37 zu
erwähnen,
der dem oberen Vorsprung 21 genau gegenüberliegt. In Kombination bewirken
die Vorsprünge 21 und 37 eine
besonders gute Abstützung
und Führung
des Doppelzahnelements 4 in der Klauenkupplung.
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In 6 ist
ein Schnitt entlang der Linie C-C in 3 dargestellt.
Dieser Schnitt verläuft
entlang des Vorsprungs 37 auf dem unteren oder inneren Verbindungssteg 30.
Der Vorsprung 37 ist bogenförmig in der Mitte erhöht. An den
Enden der beiden Seiten ist die Höhe des Vorsprungs durch die
Bogenform bzw. den Radius verkleinert, um eine einfache und schnellere
Führung
und Steckmontage der Kupplungsnabe zu ermöglichen.
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In 7 ist
ein Schnitt entlang der Linie E-E aus 4 dargestellt.
Es ist insbesondere auch die mittlere Anlagefläche der balligen Außenzahnfläche zu erkennen.
Diese erstreckt sich im mittleren Bereich über etwa 1/3 gerade und ist
dort mit 12 gekennzeichnet. Die beiden äußeren Bereiche sind mit 13 gekennzeichnet
und ballig und an den Außenseiten
in einem Radius abgeflacht ausgebildet.