DE3447900A1

DE3447900A1 - Winkelbewegliche, axial fixierte bogenzahnkupplung

Info

Publication number: DE3447900A1
Application number: DE19843447900
Authority: DE
Inventors: Jürgen Bohmann; Wilhelm Fr. Dipl.-Ing. 5810 Witten Schäfer
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-08-14
Also published as: NL8503297A; DE3447900C2

Description

Die Erfindung betrifft eine winkelbewegliche, axial-fixierte
Bogenzahnkupplung, insbesondere für Schiffsantriebe, mit an der einen Gelenkwellennabe angeordnetem Kugelkopf und an der anderen Gelenkwellennabe angeordneten Gleitlagern, in denen der Kugelkopf gelagert ist.
Aus DE-AS 13 02 725 ist eine gelenkige Zahnkupplung bekannt, mit einem kugelförmigen Kopf an einer Gelenkwellennabe und an der anderen Gelenkwelle angeordneten Ring mit Gleitlager, in denen der Kugelkopf gelagert ist. Der Kugelkopf weist eine Außenverzahnung auf, die mit der Innenverzahnung des Ringes kämmt.
Nachteil dieser Anordnung ist die relativ geringe Drehmomentenübertragung mittels der einen relativ kleinen Durchmesser aufweisenden Verzahnungselemente. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Zahnkupplung ist die kinematische Uberbestimmung der beiden Lagersitze und der Verzahnung. Bei exzentrischer Verlagerung der Kugel - sei es durch thermische Veränderungen, Fertigungsungenauigkeiten oder einseitige Abnutzung - wird erhöhter Verschleiß eintreten.
Die Anordnung der Verzahnung an der Kugel mit einer Kammer, die von den Gleitlagern begrenzt wird, hat den Nachteil, daß bei Einsatz von Schmiermitteln nur eine Schmiersorte für Verzahnung und Lagerung einsetzbar ist.
Aus DE-AS 12 96 894 ist zwar eine Zahnkupplung mit einer innenverzahnten Hülse bekannt, die mit zwei an den Kopfenden der Gelenkwellen angeordneten Zahnrädern kämmt, diese Zahnkupplung ist aber axial nicht fixiert und damit zur Übertragung von Zug- und Druck(Schub)kräften nicht geeignet.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine instandhaltungsfreundliche, den zu übertragenden Kräften angepaßte Zahnkupplung zu schaffen, die fertigungstechnisch einfach herstellbar ist und während des Betriebes übliche Bauteilveränderungen verschleißfrei ausgleicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Kopfbereich beider Gelenkwellennaben Außenverzahnungen angeordnet sind, deren Außenverzahnungen mit Innenverzahnungen einer gemeinsamen Hülse kämmen und die Verzahnungen den gleichen Mittelpunkt aufweisen wie die Gleitlager.
Der Einsatz einer von den Gelenkwellennaben unabhängigen Hülse hat den Vorteil, daß kinematisch die Zug- und Druck(Schub)kräfte von der Drehmomentenübertragung getrennt sind. Die Verzahnung ist damit von den auf den Kugelkopf wirkenden Kräften unabhängig, so daß keine Zwangskräfte auf die Verzahnung wirken. Eine örtliche Uberbeanspruchung eines Zahnes oder eines Zahnradbereiches wird dadurch vermieden mit positiven Auswirkungen auf den Verschleiß. Durch die Trennung des Kraftflusses wird auch erreicht, daß sich ein Fehler an einem Element - z. B. durch Fertigungsfehler - nicht auf andere Elemente negativ auswirkt.
Durch den gemeinsamen Mittelpunkt von Kugel, Lager und Verzahnung wird weiterhin erreicht, daß unabhängig von der Winkelstellung der Wellen zueinander, die miteinander kämmenden Zähne der Zahnräder und der Hülse eine gleichbleibend große Kontaktfläche haben. Dabei bewirkt der gemeinsame Mittelpunkt eine Selbstzentrierung der Kupplung. Die Hülse wird zusätzlich noch mittels einer Scheibe in zentraler Stellung gehalten.
Durch die Durchführung der Befestigung des Zug-Kugeldrucklagers zentrisch durch den Kugelkopf ist in vorteilhafter Weise die Verzahnung der mit dem Kugelkopf versehenen Wellennabe frei gestaltbar.
In fertigungsfreundlicher Art ist ein Zahnrad vorgesehen, das an der Wellennabe lösbar befestigt ist. Dieses Zahnrad ist in seiner Grundform symmetrisch zu dem Zahnrad, das an der Wellennabe befestigt ist, an der die Kugelkopflagerung angeordnet ist. Die Zahnräder sind in ihrem Durchmesser bezogen auf die zu übertragenden Drehmomente anforderungsgerecht anpaßbar.
Der Aufbau der Kugel ist so gestaltet, daß die Auflageflächen den zu erwartenden Kräften gerecht werden und dabei in instandhaltungsfreundlicher Weise den Anforderungen des Einsatzes von Normlagern erlauben. So ist das Drucklager zur Aufnahme der Druckkräfte größer als das Drucklager zur Aufnahme der Zugkräfte.
Der von der Hülse, den Zahnrädern und den Kugelkopf umschlossene Raum wird durch eine Dichtung von dem Raum getrennt, der vom Kugelkopf und der kugelkopflosen Wellennabe gebildet wird. Diese Trennung der Räume hat den Vorteil, daß angepaßte Schmiermittel für die Verzahnung sowie für die Kugelkopflagerung eingesetzt werden können.
Die Wellennaben sind in ihrer Baulänge sehr kurz gehalten und an ihrem Fußende jeweils mit einem Flansch versehen. Durch diese kompakte Bauweise ist ein einfacher Wechsel der kompletten Kupplung möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung (Fig. 1) dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 Schnitt einer Kupplungshälfte Die Fig. 1 zeigt eine Zahnkupplung bestehend aus den Bauteilen Hülse 10, Wellennabe 20 mit Hakenbuchse und Wellennabe 30 mit Kugelkopf. Die Wellennabe 30 besitzt an ihrem Fußende einen Flansch 31. An ihrem Kopfende ist ein Zahnrad 32 angeordnet, das durch den Haltebolzen 33 mit der Wellennabe verbunden ist. Am Kopf der Wellennabe 30 ist außerdem der Kugelkopf 36 vorgesehen, der mittels des Befestigungsflansches 38 durch die Befestigungsschrauben 37 kraftschlüssig gehalten wird. Auf der dem Flansch 31 zugewandten Seite des Kugelkopfes 36 befindet sich das Zug-Kugelhaubenlager 35, das senkrecht zur Hauptachse den Kugelkopf 36 ringförmig umfaßt. Parallel zu dem Zug-Kugelhaubenlager 35 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Kugel 36 das Druck-Kugelhaubenlager 34 angeordnet. Zwischen beiden Lagern befindet sich im Bereich des größten Durchmessers der Kugel der Zentrierungsring 39.
Das Zug-Kugelhaubenlager 35 ist in dem Zug-Kugeldrucklager 25 gelagert. Das Zug-Kugeldrucklager 25 wird formschlüssig von der Hakenbuchse 26 gehalten, die mittels Zugschrauben 27 an der Wellennabe 20 befestigt ist. Das Druck-Kugelhaubenlager 34 ist in dem Druck-Kugeldrucklager 24 gelagert. Am Kopf der Wellennabe 20 ist das Zahnrad 22 angeordnet, das über den Haltebolzen 23 mit der Wellennabe lösbar verbunden ist. Der den Kugelkopf 36 zugewandte Bereich des Zahnrades 22 besitzt eine Ausdrehung zur Aufnahme der Kugelkopfdichtung 28. Die Kugelkopfdichtung 28 trennt die Kugelschmierkammer 42, die gebildet wird durch die Kugel 36 und den Kopf der Wellennabe 20 von der Hülsenschmierkammer 41, der gebildet wird durch die Zahnräder 22 und 32 sowie die Hülse 10. Am Fuß der Wellennabe 20 ist der Flansch 21 vorgesehen.
Die Hülse 10 weist die Innenverzahnung 11 auf, die mit den Verzahnungen der Zahnräder 22 und 32 kämmt. An dem Kopfende der Hülse 10 sind senkrecht zur Hauptachse die Deckel 12 vorgesehen, an der den Wellennaben zugewandten Innenseite der Deckel sind Eindrehungen zur Aufnahme der Hülsendichtung 13 angeordnet. Senkrecht zur Hauptachse ist in der Mitte der Hülse 10 die Zentrierscheibe 14 lösbar befestigt. Die Zentrierscheibe 14 hat eine ringförmige Gestalt und umfaßt den Kugelkopf 36. Ein axiales Versetzen der Zentrierscheibe 14 und damit der Hülse 10 wird durch den Zentrierring 39 verhindert.
Die Radien R1 der Zug-Kugel lagerung 25, 35, R2 der Druck-Kugellagerung 24, 34, R3 des Bogenzahnrades 22 und R4 des Bogenzahnrades 32 weisen einen gemeinsamen auf der Kupplungshauptachse sich befindenden Mittelpunkt auf.
Bezugszeichenliste 10 Hülse 11 Innenverzahnung 12 Deckel 13 Hülsendichtung 14 Zentrierscheibe 20 Wellennabe mit Hakenbuchse 21 Flansch 22 Zahnrad 23 Haltebolzen 24 Druck-Kugeldrucklager 25 Zug-Kugeldrucklager 26 Hakenbuchse 27 Zugschraube 28 Kugelkopf-Dichtung 30 Wellennabe mit Kugelkopf 31 Flansch 32 Zahnrad 33 Haltebolzen 34 Druck-Kugelhaubenlager 35 Zug-Kugelhaubenlager 36 Kugelkopf 37 Befestigungsschrauben 38 Befestigungsflansch 39 Zentrierungsring 40 Kammern 41 Hülsenschmierkammer 42 Kugel schmierkammer R1 Radius der Zug-Kugel lagerung 25, 35 R2 Radius der Druck-Kugellagerung 24, 34 R3 Radius des Bogenzahnrades 22 R4 Radius des Bogenzahnrades 32 - Leerseite -

Claims

Winkelbewegliche, axial fixierte Bogenzahnkupplung Patentansprüche 1. Winkelbewegliche, axial fixierte Bogenzahnkupplung, insbesondere für Schiffsantriebe, mit an der einen Gelenkwellennabe angeordnetem Kugelkopf und an der anderen Gelenkwellennabe angeordneten Gleitlagern, in denen der Kugelkopf gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Köpfen beider Gelenkwellennaben (20, 30) Außenverzahnungen (22, 32) angeordnet sind, daß die Außenverzahnungen (22, 32) mit Innenverzahnungen (11) einer gemeinsamen Hülse (10) kämmen und daß die Verzahnungen (11, 22, 32) den gleichen Mittelpunkt aufweisen wie die Gleitlager (24, 25, 34, 35).
2. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Zugkraftübertragung vorgesehene Drucklager (25) über zentrisch durch den Kugelkopf (36) geführte Haltelemente (27) mit der Gelenkwellennabe (20) verbunden ist.
3. Zahnkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager (25) einen kleineren Radius aufweist, als das zur Ubertragung der Druckkraft vorgesehene Drucklager (24).
4. Zahnkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kugelkopf (36) konzentrisch zur Gelenkwellennabe (20) eine Dichtung (28) vorgesehen ist, die sich an der mit dem Kugelkopf (36) versehenen Gelenkwelle (30) abstützt.
5. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) mindestens ein ihrer Zentrierung dienendes Element (14) aufweist.
6. Zahnkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Hülse (10) zentrierende Element (14) eine radial zur Hülse (10) angeordnete Scheibe ist, die sich an den Gelenkwellennaben (20, 30) abstützt.
7. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenverzahnungen (22, 32) an Stirnzahnrädern vorgesehen sind.
8. Zahnkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnzahnräder (22, 32) an den jeweiligen Gelenkwellen (20, 30) lösbar befestigt sind.
9. Zahnkupplung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse an ihren den Gelenkwellennaben (20, 30) zugewandten Flächen Dichtungen (13) besitzt.