DE2648069A1

DE2648069A1 - Zahnkupplung

Info

Publication number: DE2648069A1
Application number: DE19762648069
Authority: DE
Inventors: Geoffrey James Lack
Original assignee: W H Allen Sons & Co Ltd
Current assignee: W H Allen Sons & Co Ltd
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1976-10-23
Publication date: 1977-05-05
Also published as: GB1514345A; JPS5260358A; FR2328882A1; NL7611779A; SE7611737L

Description

W.H. Allen Sons Meine Akte: 5921/76

& Company Limited

Atlas Works, Pershore,

Worcestershire

(England)

ZAHNKUPPLUNG

(Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden britischen Anmeldung Nr. 43 666/75 vom 23. Oktober 1975 in Anspruch genommen.)

Die Erfindung betrifft eine Zahnkupplung für die Kupplung von zwei Maschinenteilen, aus wenigstens zwei Kupplungsteilen mit einem flachen, in seiner Ebene biegsamen und an seinem inneren oder äußeren Umfang durch Festlegung an einem Maschinenteil gegen Winkelverlagerungen gesicherten Ringkörper.

Die Zahnkupplung dient zur Verringerung der übertragenen Querkräfte und zur Verhinderung von ReibungsSchluß zwischen den miteinander gekoppelten Maschinenteilen. Die Kupplung ist geeignet zur Verbindung umlaufender Wellen, feststehender Wellen oder Maschinenteile (wie z.B. Torsionsglieder) oder intermittierend umlaufender Maschinenteile. Die Zahnkupplung nimmt dabei kleinere Fluchtungsfehler zwischen den miteinander gekoppelten Maschinenteilen auf.

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Umlaufende Wellen können bekanntlich vermittels einer Zahnkupplung miteinander verbunden werden, wenn keine Winkelabweichungen, d.h. Fluchtungsfehler zwischen den beiden Wellen vorhanden sind. Bei bekannten Zahnkupplungen steht ein mit der einen Welle verbundener Zahnring in Eingriff mit einem an der anderen Welle befestigten Innenzahnkranz. Eine solche Kupplung gestattet zwar gegenseitige axiale Verlagerungen der beiden Maschinenteile zueinander, unterliegt jedoch bei Winkelfluchtungsfehlern einem Reibungsschluß.

Bei Vorhandensein von Winkelfluchtungsfehlern ist auch bereits bekannt, sogenannte Turboflex-Kupplungen zu verwenden. Diese Kupplungen bestehen aus mehreren nebeneinander angeordneten und jeweils abwechselnd mit den beiden Wellen verbundenen dünnen Metallscheiben. Kupplungen dieser Art sind beispielsweise in der britischen Patentschrift 923 141 beschrieben. Derartige Kupplungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie wegen der Zahl ihrer unterschiedlichen Bestandteile und der verhältnismäßig komplizierten Anbringung der Befestigungsbolzen schwierig im Zusammenbau sind. Außerdem gestatten sie keine größere Axialverlagerung, es sei denn, die umlaufenden Wellen sind durch eine durch die Mitte der Kupplung durchgeführte biegsame Welle miteinander verbunden. Damit wird jedoch der Aufbau der Kupplung noch wesentlich verwickelter.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Zahnkupplung von verhältnismäßig einfachem Aufbau, welche sowohl Winkel- als auch Axialbewegungen zwischen zwei Maschinenteilen wie z.B. Wellen aufnimmt.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Zahnkupplung der eingangs genannten Ausführung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper mit dem anderen Kupplungsteil über in gegenseitigem Eingriff stehende

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Zahnkränze an dem anderen Kupplungsteil und an jeweils dem Außen- oder Innenumfang des Ringkörpers in der Weise verbunden ist, daß keine relative Winkelbewegung zwischen dem Ringkörper und dem anderen Kupplungsteil möglich ist.

Der hier verwendete Ausdruck "Zahnkranz" wird dabei in weitterem Sinne benutzt und umfaßt gezahnte Verbindungen jeder Art zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Kupplungsteilen. Diese "Zahnkränze" sind zwar vorzugsweise zahnradartig ausgebildet, können jedoch auch in Art von Keilwellenverbindungen ausgebildet sein, d.h. sollen alle Zahnverbindungen umfassen, welche gegenseitige Drehbewegungen zwischen einem Ringkörper und mit diesem in Eingriff stehenden Teilen verhindern.

Entsprechend einer ersten Ausführungsform kann der Ringkörper an Innen- und Außenumfang jeweils einen Zahnkranz aufweisen, wobei der eine Zahnkranz mit einem Außenzahnkranz an dem einen Kupplungsteil, und der andere Zahnkranz mit einem Innenzahnkranz an dem anderen Kupplungsteil in Eingriff steht.

Entsprechend einer zweiten Ausführungsform kann der Ringkörper aus einem mit dem einen Ende des einen Kupplungsteils starr verbundenen Ringflansch mit einem Außenzahnkranz bestehen, welcher in Eingriff mit einem Innenzahnkranz an dem anderen Kupplungsteil steht.

Entsprechend einer dritten Ausführungsform kann der Ringkörper an seinem Außenumfang fest mit einem Flansch des einen Kupplungsteils verbunden sein und an seinem Innenumfang einen Innenzahnkranz aufweisen, der in Eingriff mit einem Außenzahnkranz an dem anderen Kupplungsteil steht.

Entsprechend einer vierten Ausführungsform schließlich kann der Ringkörper aus zwei an ihrem Außenumfang starr mitein-

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ander verbundenen und an ihrem Innenumfang jeweils einen Innenzahnkranz aufweisenden Ringen bestehen, wobei die beiden Innenzahnkränze in Eingriff mit jeweils einem Außenzahnkranz an beiden Kupplungsteilen stehen.

Vorzugsweise weist der Ringkörper wesentlich größere Radialais Axialabmessungen auf. Weiterhin sind vorzugsweise die in gegenseitigem Eingriff -miteinander stehenden Zahnkränze für axiale Gleitbewegung zwischen Ringkörper und dem entsprechenden Kupplungsteil ausgelegt. Dementsprechend kann bei der ersten Ausführungsform der Ringkörper in bezug auf einen Zahnkranz in seiner axialen Lage festgelegt sein. Für bestimmte Anwendungsfälle kann der Ringkörper auch in bezug auf beide Zahnkränze festgelegt sein.

Die Zahnkupplung kann auf unterschiedliche, bekannte Weise geschmiert werden. So kann sie beispielsweise von einem Gehäuse umgeben sein, das mit Fett geölt ist. Andererseits kann die Kupplung auch in einem ölbad laufen -oder direkt oder indirekt wie z.B. durch Sprühöl geschmiert werden, was in jedem Falle dem jeweiligen Anwendungszweck überlassen ist.

Die Zahnkupplung gestattet die gegenseitige Verbindung zwischen zwei Maschinenteilen, von denen der eine mit einem einen Kupplungsteil, und der andere mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden ist, wobei der Ringkörper entsprechend den vier vorgenannten Ausführungsformen aus einem gleichzeitig mit beiden Kupplungsteilen in Eingriff stehenden Zahnring bestehen kann.

Die erfindungsgemäße Zahnkupplung ist im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren ist:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnkupplung,

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Fig. 1a ein Längsschnitt durch eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3 ein Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform,

Fig. 4 ein Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform,

Fig. 5 und 6 jeweils eine Längsschnittdarstellung praktischer AnwendungsSituationen für die Ausführungsform nach Fig. 1.

Figur 1 zeigt einen ersten Kupplungsteil 1 und einen zweiten Kupplungsteil 2, wobei der erste Kupplungsteil 1 einen Ringflansch 3 größeren Durchmessers aufweist. Der Ringflansch 3 ist an seiner Innenseite mit einem Innenzahnkranz 4 versehen. Der Kupplungsteil 2 trägt an seinem Außenumfang einen Außenzahnkranz 5. Bei dieser Ausführungsform weisen beide Kupplungsteile 1 und 2 eine zylindrische Formgebung auf.

Ein auch als Zahnring zu bezeichnender Ringkörper 6 ist sowohl an seinem Außen- als auch an seinem Innenumfang jeweils mit einer Zahnung versehen, wobei der Außenzahnkranz 7 in Eingriff mit dem Innenzahnkranz 4 des Kupplungsteils 1, und der Innenzahnkranz 8 in Eingriff mit dem Außenzahnkranz 5 des zweiten Kupplungsteils 2 steht. Bei dieser Ausführungsform ist der Ringkörper 6 in seiner axialen Lage in bezug auf den ersten Kupplungsteil 1 durch zwei Federringe 9 und festgelegt.

In Fig. 1a ist eine abgeänderte Ausführungsform des Ringkörpers 6 dargestellt, welcher hier aus drei nebeneinander angeordneten, jedoch nicht miteinander verbundenen Ringscheiben 6¹ zusammengesetzt ist. Mit einem solchen zusammengesetzten

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Aufbau weist die Zahnkupplung eine höhere Flexibilität auf. Der Ringkörper 6 kann innerhalb praktischer Grenzen aus einer beliebigen Anzahl von Ringscheiben 6' zusammengesetzt sein. Je mehr Ringscheiben verwendet werden, um so höher ist die Flexibilität der Zahnkupplung. Die Ringscheiben 6' werden durch Federringe 9, 10 in ihrer Lage gehalten.

Zur Beschreibung der in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen werden wiederum die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, wobei zu letzteren jedoch jeweils 200, 300 bzw. 400 addiert ist. Der Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist sehr ähnlich der von Fig. 1, wobei jedoch der Ringkörper 206 in einem Stück mit dem zweiten Kupplungsteil 202 ausgebildet ist. Der Ringkörper 206 weist in diesem Falle nur an seinem Außenumfang einen Außenzahnkranz 207 auf. Dieser Zahnkranz steht in Eingriff mit einem Innenzahnkranz 2 04 des ersten Kupplungsteils 201.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform setzt sich der Ringkörper aus zwei Ringen 306 und 312 zusammen, die an ihrem Außenumfang vermittels Bolzen 311 miteinander verschraubt sind. Beide Ringe weisen an ihrem Innenumfang jeweils einen Innenzahnkranz 308 auf, und diese Innenzahnkränze 308 kämmen jeweils mit einem Außenzahnkranz 305 an den Kupplungsteilen 301 und 302.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 weist der erste Kupplungsteil 401 einen Flansch 403 auf, an welchem der"Ringkörper 406 vermittels Bolzen 411 am Außenumfang von Flansch und Ringkörper befestigt ist. Der Innenumfang des Ringkörpers weist einen Innenzahnkranz 408 auf, der in Eingriff steht mit einem entsprechenden Außenzahnkranz 405 an dem zweiten Kupplungsteil 402.

Die in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Teile der Zahnkupplung können in .beliebiger Weise miteinander verbunden

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sein. So kann beispielsweise der Ringkörper 206, statt in einem Stück mit dem Kupplungsteil 202 ausgebildet zu sein, auch mit diesem verschweißt oder durch Bolzen an diesem verschraubt sein. In entsprechender Weise können natürlich auch die Bolzen 311 und 411 durch Schweißnähte ersetzt werden.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Zahnkupplung ist besonders geeignet für Anwendungen, bei denen mit Fluchtungsfehlern geringerer Größe zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Maschinenteilen zu rechnen ist. Wenn derartige Fluchtungsfehler beispielsweise zwischen zwei umlaufenden Wellen auftreten, verbiegt sich der Ringkörper 6 entsprechend der Darstellung in Fig. 5 in seiner eigenen Ebene, und bei Drehung der Wellen läuft diese Biegung um den Ringkörper herum. Gegenseitige Axialverlagerungen werden in entsprechender Weise aufgenommen, wie in Fig. 6 veranschaulicht ist. Aus diesem Grunde muß das Verhältnis von Dicke zu Breite des Ringkörpers 6 auf den erforderlichen Flexibilitätsgrad abgestellt sein.

Wie weiterhin aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, verbiegt sich der Ringkörper bei Auftreten von Winkelfluchtungsfehlern um seinen Umfang herum, jedoch kaum in Radialrichtung. Wenn die Nabe oder der mittlere Teil des Ringkörpers festgelegt ist, tritt eine Biegung sowohl in Radial- als auch in Umfangsrichtung auf, so daß dementsprechend empfehlenswert sein kann, den Ringkörper in Radialrichtung in unterschiedlicher Dicke auszubilden. Im allgemeinen ist die Dicke des Ringkörpers im Nabenbereich durch die an den Zähnen angreifenden Beanspruchungskräfte vorgegeben.

Für die Ausführungsform nach Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Zahnkranz 8 bei Auftreten eines derartigen Fluchtungsfehlers dazu neigt, sich axial in bezug auf den am Kupplungsteil 2 befindlichen Zahnkranz 5 zu verlagern. Wenn der Fluchtungs-

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fehler oder die Axialversetzung nur geringfügig ist, verlagern sich lediglich die Zähne des Zahnkranzes 8 des Ringkörpers gegen die Zähne des Zahnkranzes 5 am Kupplungsteil, und entsprechend verlagern sich die Zähne des Zahnkranzes 7 gegen die Zähne des Zahnkranzes 4. Bei größeren Winkelabweichungen kommt es jedoch zu einer gegenseitigen Gleitbewegung der Zahnkränze. Wenn der Axialabstand zwischen den beiden miteinander in Eingriff stehenden Zahnkranzbereichen nur klein ist, reicht die Axialkraft nicht dazu aus, die Reibung zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Zahnkränzen zu überwinden, so daß Naben- als auch Außenumfangsbereich des Ringkörpers zurückgehalten werden und sich dieser in der in Fig. 6 dargestellten Weise verbiegt.

Ein typisches Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäß vorgeschlagene Zahnkupplung ist die Verbindung einer auf einem Fundament oder dgl. befestigten Antriebsmaschine mit einer auf einem getrennten Fundament oder dgl. angeordneten angetriebenen Maschine. Die Abtriebswelle der Antriebsmaschine wird dabei vermittels der vorgeschlagenen Zahnkupplung mit einer Zwischenwelle verbunden, welche andererseits über eine weitere Zahnkupplung mit der Antriebswelle der angetriebenen Maschine verbunden wird. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Lagerung des Reaktionsglieds eines epizyklischen Zahnradgetriebes. In diesem Falle wäre das ringförmige Reaktionsglied des Zahnradgetriebes mit einem Außenzahnkranz versehen, wohingegen das Getriebegehäuse einen Innenzahnkranz aufweisen würde. Damit läßt sich eine stabile Halterung für das Reaktionsglied im Drehsinn erreichen, wobei die Halterung eine gewisse Flexibilität in Achsenrichtung des Zahnradgetriebes aufweist und Winkelfluchtungsfehler zwischen Reaktionsglied und Getriebegehäuse aufnimmt.

- Patentansprüche: -

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Leerseite

Claims

Patentansprüche :

( 1.( Zahnkupplung für die Kupplung von zwei Maschinenteilen, ' aus wenigstens zwei Kupplungsteilen mit einem flachen, in seiner Ebene biegsamen und an seinem inneren oder äußeren Umfang durch Festlegung an einem Kupplungsteil gegen Winkelverlagerungen gesicherten Ringkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (6, 6¹; 206; 306, 312; 406) mit dem anderen Kupplungsteil (1, 201, 301, 402) über in gegenseitigem Eingriff stehende Zahnkränze (4, 204, 305, 405; 7, 207, 308, 408) an dem anderen Kupplungsteil und an jeweils dem Außen- oder Innenumfang des Ringkörpers in der Weise befestigt ist, daß keine relative Winkelbewegung zwischen dem Ringkörper und dem anderen Kupplungsteil möglich ist.
2. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ringkörper (6) aus mehreren nebeneinander angeordneten Ringscheiben (6¹) zusammengesetzt ist.
3. Zahnkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (6) an Innen- und Außenumfang jeweils einen Zahnkranz (8, 7) aufweist, der eine Zahnkranz (8) mit einem Außenzahnkranz (5) an dem einen Kupplungsteil (2), und der andere Zahnkranz (7) mit einem Innenzahnkranz (4) an dem anderen Kupplungsteil (1) in Eingriff steht.
4. Zahnkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper aus einem mit dem Ende des einen Kupplungsteils (202) starr verbundenen Ringflansch (206) mit einem Außenzahnkranz (207) besteht, welcher in Eingriff mit einem Innenzahnkranz (204) an dem anderen Kupplungsteil (201) steht.

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5. Zahnkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (406) an seinem Außenumfang fest mit einem Flansch (403) des einen Kupplungsteils (401) verbunden ist und an seinem Innenumfang einen Innenzahnkranz (408) aufweist, der in Eingriff mit einem Außenzahnkranz (405) an dem anderen Kupplungsteil (402) steht.
6. Zahnkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper aus zwei an ihrem Außenumfang starr miteinander verbundenen und an ihrem Innenumfang jeweils einen Innenzahnkranz (308) aufweisenden Ringen (306, 312) besteht und die beiden Innenzahnkränze in Eingriff mit jeweils einem Außenzahnkranz (305) an beiden Kupplungsteilen (301, 302) stehen.
7. Zahnkupplung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper wesentlich größere Radial- als Axialabmessung aufweist.
8. Zahnkupplung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in gegenseitigem Eingriff stehenden Zahnkränze für axiale Gleitbewegung zwischen Ringkörper und dem entsprechenden Kupplungsteil ausgelegt sind.
9. Zahnkupplung nach den Ansprüchen 3 und 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (6) in bezug auf einen Zahnkranz (4) in seiner axialen Lage festgelegt ist (9, 10).
10. Zahnkupplung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper aus einem gleichzeitig mit beiden Kupplungsteilen (1, 2; 201, 201; 301, 302; 401, 402) in Eingriff stehenden Zahnring (6, 206; 306, 312; 406) besteht.

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