RU2657081C2

RU2657081C2 - Полумуфта для предусмотренного без возможности проворота присоединения вала

Info

Publication number: RU2657081C2
Application number: RU2016112124A
Authority: RU
Inventors: Франк ШТАРБАТТИ; Штефан КОК; Михаэль ЛОВАГ
Original assignee: Фойт Патент Гмбх
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2018-06-08
Also published as: CN105593098A; CN105593098B; WO2015049191A1; RU2016112124A; EP3052365A1; EP3052365B1; DE102013219958A1

Abstract

Изобретение относится к трансмиссиям для рельсовых транспортных средств. Радиально-аксиально подвижная муфта состоит из двух частей. Части присоединены крутильно-упруго и имеют по одной полумуфте для присоединения вала. Муфта содержит фланец (1), имеющей торцевой зубчатый венец (3). Венец (3) выполнен в виде плоского венца с множеством позиционированных рядом друг с другом, отделенных соответствующим межзубным промежутком (6) зубьев (5) с трапецеидальным поперечным сечением и плоскими боковыми сторонами (5.1) зубьев. Между каждыми двумя боковыми сторонами (5.1) зубьев расположена позиционированная на аксиальной торцевой стороне полумуфты плоская головка (5.2) зуба. В одной полумуфте в ее аксиальном направлении через точно каждую головку (5.2) зуба проходит фланцевое резьбовое соединение или выполнено отверстие для фланцевого резьбового соединения. В другой полумуфте в ее аксиальном направлении через точно каждый межзубный промежуток (6) проходит фланцевое резьбовое соединение или выполнено отверстие для фланцевого резьбового соединения. Достигается увеличение предельно допустимой нагрузки. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится в целом к полумуфте для предусмотренного без возможности проворота присоединения вала согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и, более того, к радиально-аксиально подвижной муфте согласно ограничительной части пункта 9 формулы изобретения, а также к трансмиссии для рельсового транспортного средства согласно ограничительной части пункта 10 формулы изобретения.

Например, в трансмиссиях для рельсовых транспортных средств, как они относятся к настоящему изобретению согласно одному варианту осуществления, передающие крутящий момент соединения осуществляются посредством свинченных друг с другом фланцев, которые входят друг в друга с передачей крутящего момента через торцевые зубчатые венцы муфты. Чтобы по отношению к известным торцевым зубчатым венцам, полученным методом циклопаллоид фирмы Klingelnberg, и торцевым коническим зубчатым венцам типа «Хирт» можно было использовать более экономичные решения, традиционно обращаются к так называемым разнонаправленным зубчатым венцам. Такой разнонаправленный зубчатый венец имеет на проходящем по периферии фланце с торцевой стороны четыре группы зубьев, причем зубья внутри одной группы отделены друг от друга промежутками, имеют трапецеидальное поперечное сечение, а между боковыми сторонами зубьев расположены плоские головки зубьев, которые своей продольной протяженностью ориентированы вдоль средней линии головки зуба и параллельно друг другу. Соответствующие две группы зубьев позиционированы на фланце диаметрально друг относительно друга таким образом, что их головки зубьев попарно соосны друг другу и пересекают воображаемые соединительные линии зубьев двух групп. Однако недостатком в случае таких известных разнонаправленных зубчатых венцов является то, что во фланце возникают области с высокими локальными нагрузками, которые на практике могут приводить к образованию трещин.

Поэтому, в основу настоящего изобретения положена задача предложить полумуфту с торцевым зубчатым венцом для предназначенного без возможности проворота присоединения вала, которая по отношению к известному разнонаправленному зубчатому венцу имеет более высокую предельно допустимую нагрузку, но которая, однако, может быть изготовлена настолько же экономично.

Соответствующая изобретению задача решается с помощью полумуфты с признаками пункта 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах представлены предпочтительные и особенно целесообразные выполнения изобретения, а также аксиально-радиальная муфта и трансмиссия рельсового транспортного средства с по меньшей мере одной соответствующей полумуфтой.

Соответствующая изобретению полумуфта служит для исключающего возможность проворота присоединения вала. При этом полумуфта может представлять собой составную часть собственно вала или конструктивного элемента, к которому присоединен вал для передачи крутящего момента. В случае вала речь идет, в частности, о вращающемся вале, так что через полумуфту передается приводная мощность. Однако принципиально вал мог бы быть также предусмотрен в качестве стационарного вала, а полумуфта – соответственно для поддержки крутящего момента.

Соответствующая изобретению полумуфта имеет фланец, который на аксиальной торцевой стороне несет торцевой зубчатый венец муфты. При этом торцевой зубчатый венец муфты означает, что торцевой зубчатый венец посредством вхождения в соответственно зеркально выполненный торцевой зубчатый венец и таким образом посредством образования множества геометрически замыкающихся поднутрений передает крутящий момент. Торцевой зубчатый венец муфты выполнен в виде плоского зубчатого венца с множеством позиционированных рядом друг с другом, разделенных соответственно межзубными промежутками зубьев с трапецеидальным поперечным сечением и ровными боковыми сторонами зуба. Между каждыми двумя боковыми стенками зуба расположена позиционированная на аксиальной торцевой стороне полумуфты, плоская головка зуба. Упомянутое трапецеидальное поперечное сечение получается при сечении перпендикулярно протяженности головки зуба параллельно межзубным промежуткам.

В соответствии с изобретением головки зубьев проходят теперь между боковыми сторонами зубьев вдоль средних линий головок зубьев, которые ориентированы в радиальном направлении относительно оси вращения полумуфты. При этом под осью вращения должна пониматься либо ось симметрии в случае вращательно-симметричного торцевого зубчатого венца, либо в случае окружной полумуфты – ось поворота, посредством которой обращается полумуфта, которая совпадает с соответствующей осью симметрии. В соответствии с этим, в отличие от разнонаправленного зубчатого венца средние линии головок зубьев пересекаются не попарно, а все вместе в центре вращения, соответственно, в оси вращения.

Таким образом, согласно изобретению головки зубьев – также они могли бы называться как вершины зубьев – также проходят не попарно перпендикулярно друг другу, а в радиальном направлении полумуфты. Вследствие этого может достигаться существенно более благоприятное распределение нагрузки в полумуфте при вводе крутящего момента через зубчатый венец.

Первый вариант осуществления изобретения предусматривает, что ширина головок зубьев – то есть протяженность перпендикулярно средней оси головки зуба между боковыми сторонами зуба – и, в частности, боковые стороны зуба становятся больше с увеличивающимся радиусом, на котором они позиционированы. Согласно одному альтернативному варианту осуществления ширина головок зубьев и, в частности, боковых сторон зубьев является постоянной по радиусу полумуфты.

Вариант осуществления, который может комбинироваться особенно с постоянными по ширине головками зубьев и/или боковыми сторонами зубьев по радиусу, но также может применяться при соответственно варьируемых значениях ширины, предусматривает, что ширина межзубных промежутков становится больше с увеличивающимся радиусом полумуфты. Альтернативно, здесь также может быть предусмотрена постоянная ширина по радиусу.

Особенно благоприятно, если все зубья по периферии полумуфты распределены равномерно. Однако может приниматься во внимание также несимметричное распределение.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления все головки зубьев имеют идентичную форму и, в частности, идентичную площадь. Дополнительно или альтернативно все межзубные промежутки также могут иметь идентичную форму и, в частности, идентичную площадь. Также возможно, чтобы головки зубьев и межзубные промежутки имели одну и ту же форму.

Если предусмотрено фланцевое резьбовое соединение, то оно проходит предпочтительно через множество головок зубьев и/или межзубных промежутков. Например, в каждом межзубном промежутке может быть предусмотрено отверстие, в частности резьбовое отверстие, для фланцевого резьбового соединения. Дополнительно или альтернативно в каждой головке зуба предусмотрено отверстие, в частности резьбовое отверстие, для фланцевого резьбового соединения. В таком случае, муфта с двумя соответствующими полумуфтами может иметь одну полумуфту с таким отверстием в головках зубьев и одну полумуфту с отверстиями в промежутках между зубьями, чтобы обе эти полумуфты свинчивать друг с другом посредством фланцевого резьбового соединения.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления зубья выполнены зеркально симметрично вдоль оси симметрии, проходящей через среднюю линию головки зуба, в радиальном сечении перпендикулярно продольной оси, соответственно, оси поворота полумуфты и/или в сечении, которое проходит в направлении обегания через продольную ось, соответственно, ось поворота полумуфты. Таким образом, полумуфта, соответственно, муфта с двумя состыкованными полумуфтами может быть выполнена с возможностью одинакового нагружения в обоих направлениях поворота.

Особенно предпочтительно полумуфта с постоянной шириной головок зубьев и, в частности, боковых сторон зубьев по радиусу состыковывается, соответственно, комбинируется со второй полумуфтой с постоянной шириной межзубных промежутков по радиусу для формирования единой муфты.

Выполненный в соответствии с изобретением торцевой зубчатый венец для полумуфты является особенно пригодным для радиально-аксиально подвижной муфты. Такая радиально-аксиально подвижная муфта, которая также называется как двухплоскостная муфта, имеет две части муфты, которые без возможности проворота и крутильно-упруго присоединены друг к другу и по меньшей мере частично ограничены друг относительно друга в радиальном направлении и в аксиальном направлении. Согласно одному варианту осуществления изобретения теперь, по меньшей мере, одна из обеих частей муфты снабжена выполненным в соответствии с изобретением торцевым зубчатым венцом муфты, соответственно, включает в себя соответствующую изобретению полумуфту, так что посредством этого торцевого зубчатого венца муфты вращательный момент может вводиться в радиально-аксиально подвижную муфту или отводиться из нее.

Согласно одному варианту осуществления изобретение предусматривает трансмиссию для рельсового транспортного средства, причем под рельсовым транспортным средством должно пониматься любое связанное с рельсами транспортное средство. Рельсовое транспортное средство включает в себя, по меньшей мере, один приводной мотор, включенную после него в поток приводной мощности передачу и, по меньшей мере, одну приводную колесную ось с, по меньшей мере, одним или двумя колесами рельсового транспортного средства. Альтернативно, может непосредственно приводиться не колесная ось, а только упомянутое, по меньшей мере, одно колесо рельсового транспортного средства. В любом случае, колесная ось установлена подвижно относительно передачи (редуктора) в смысле упругого подвешивания, а сама передача имеет выходной вал, который через окружающий колесную ось полый вал муфты с возможностью передачи крутящего момента присоединен к колесной оси или к колесу рельсового транспортного средства, причем в приводном соединении между выходным валом передачи и полым валом муфты и/или в приводном соединении между полым валом муфты и колесной осью или колесом рельсового транспортного средства предусмотрена радиально-аксиально подвижная муфта. Передача крутящего момента между, по меньшей мере, двумя из этих названных элементов осуществляется с помощью выполненной в соответствии с изобретением полумуфты одного из элементов с торцевым зубчатым венцом муфты, который входит в соответственно ответно выполненный торцевой зубчатый венец согласованной полумуфты другого элемента. Так, например, на ведомой стороне выходного вала передачи может быть предусмотрена соответствующая полумуфта с торцевым зубчатым венцом, так что ведомая сторона выходного вала передачи образует соответствующую полумуфту, которая, как правило, находится в зацеплении с ответно выполненной полумуфтой последующего в потоке приводной мощности агрегата, в частности радиально-аксиально подвижной муфты.

В соответствии с изобретением приводная сторона и/или ведомая сторона одной из названных радиально-аксиально подвижных муфт в приводном соединении между передачей и упомянутым, по меньшей мере, одним колесом рельсового транспортного средства также может быть выполнена в виде соответствующей изобретению полумуфты. То же самое имеет место для приводной стороны и ведомой стороны полого вала муфты, а также приводной стороны колесной оси или колеса рельсового транспортного средства.

Хотя изобретение здесь было описано посредством специальной трансмиссии для рельсового транспортного средства, оно также может применяться в по-другому выполненных рельсовых транспортных средствах, не связанных с рельсами (то есть не передвигающихся по рельсам) транспортных средствах или стационарных установках.

Далее изобретение будет примерно описано с помощью примеров осуществления.

На чертежах показано:

Фиг.1 - вариант осуществления соответствующей изобретению полумуфты в качестве составной части полого вала на его приводной стороне или ведомой стороне;

Фиг.2 – второй пример осуществления соответствующей изобретению полумуфты в качестве составной части так называемой муфтовой звезды радиально-аксиально подвижной муфты;

Фиг.3 – трансмиссия для рельсового транспортного средства, в которой выполненная в соответствии с изобретением полумуфта может применяться в одном или нескольких местах.

На фиг.1 представлен согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения полый вал, который на одном аксиальном конце имеет полумуфту с фланцем 1, который на своей аксиальной торцевой стороне 2 несет торцевой зубчатый венец 3 муфты. При этом полумуфта показана на виде сверху на ось 4 вращения и на виде сбоку вдоль оси 4 вращения.

Торцевой зубчатый венец 3 муфты имеет множество зубцов 5, которые равномерно распределены по всему периметру полумуфты, причем каждый зуб 5 окружается с обеих сторон межзубным промежутком 6. Каждый зуб 5 имеет две боковые стороны 5.1 и плоскую головку 5.2 зуба между боковыми сторонами 5.1 зуба.

Все головки 5.2 зубьев проходят между боковыми сторонами 5.1 зуба вдоль средней линии 5.3 головки зуба, которая ориентирована в радиальном направлении относительно оси 4 вращения, смотри примерно нанесенную штрихпунктирную линию на фиг.1.

В показанном примере осуществления, в каждой головке 5.1 зуба предусмотрено резьбовое отверстие 7 для фланцевого резьбового соединения.

В случае показанного на фиг.1 примера осуществления ширина головок 5.2 зубьев увеличивается по радиусу полумуфты. Ширина межзубных промежутков 6, напротив, является постоянной по радиусу полумуфты.

В случае примера осуществления согласно фиг.2 все оказывается наоборот. Здесь ширина головок 5.2 зубьев является постоянной по радиусу полумуфты, тогда как ширина межзубных промежутков 6 увеличивается с увеличивающимся радиусом полумуфты. В соответствии с этим, представленная на фиг.2 полумуфта вследствие своей зеркальной (обратной) формы торцевого зубчатого венца 3 муфты входит с геометрическим замыканием и прилегая по всей поверхности в торцевой зубчатый венец 3 муфты согласно фиг.1.

Соответственно, в случае примера осуществления согласно фиг.2 отверстия 8 для фланцевого резьбового соединения позиционированы в межзубных промежутках 6, так что винты могут вставляться через эти отверстия 8 и вкручиваться в резьбовые отверстия 7 согласно фиг.1.

Также, в случае торцевого зубчатого венца 3 муфты согласно фиг.2, средняя линия 5.3 головки зуба проходит в радиальном направлении полумуфты через ось 4 вращения.

В случае полумуфты согласно фиг.2 речь идет о составной части муфтовой звезды, которая представляет собой часть радиально-аксиально подвижной муфты. Для этого муфтовая звезда, которая, например, – как еще будет пояснено ниже посредством фиг.3 – может быть предусмотрена в трансмиссии для рельсового транспортного средства между передачей и приводным колесом, имеет несколько подключений 9 для рычагов (не представлены) или других элементов, которые позволяют передавать крутящий момент при компенсации аксиального или радиального зазора до второй (здесь не представленной) части муфты.

На фиг.3 примерно представлена трансмиссия для рельсового транспортного средства, которая имеет приводной мотор 10 и включенную после него в потоке приводной мощности передачу (редуктор) 11. Передача 11 имеет выходной вал 12 передачи, который через радиально-аксиально подвижную муфту 13, которая выполнена, в частности, согласно фиг.2, присоединен с возможностью передачи крутящего момента к полому валу 14 муфты. Полый вал 14 муфты окружает колесную ось 15 и через вторую радиально-аксиально подвижную муфту 13, в частности, названного типа, присоединен к колесу 16 рельсового транспортного средства. Колесо 16 рельсового транспортного средства, в свою очередь, жестко на кручение (без возможности проворота) присоединено к колесной оси 15, которая на своем втором аксиальном конце несет также жестко на кручение другое колесо 16 рельсового транспортного средства, которое таким образом также приводится в действие.

В одном, нескольких или всех этих приводных соединениях между двумя агрегатами в потоке приводной мощности может применяться муфта с двумя полумуфтами, каждая из которых имеет соответствующий изобретению торцевой зубчатый венец муфты, например, с парой торцевых зубчатых венцов, как они представлены на фиг.1 и 2. Схематично можно распознать, например, такой торцевой зубчатый венец 3 между полым валом 14 муфты и присоединенной к колесу 16 рельсового транспортного средства радиально-аксиально подвижной муфтой 13.

Claims

1. Радиально-аксиально подвижная муфта с двумя частями муфты, которые присоединены друг к другу без возможности проворота или крутильно-упруго и по меньшей мере ограничено подвижны друг относительно друга в радиальном направлении и в аксиальном направлении, причем обе указанные части муфты имеют по одной полумуфте для предусмотренного без возможности проворота присоединения вала, содержащей

фланец (1), который на своей аксиальной торцевой стороне (2) несет торцевой зубчатый венец (3) муфты, причем

торцевой зубчатый венец (3) муфты выполнен в виде плоского венца с множеством позиционированных рядом друг с другом, отделенных соответствующим межзубным промежутком (6) зубьев (5) с трапецеидальным поперечным сечением и ровными боковыми сторонами (5.1) зубьев, и

между каждыми двумя боковыми сторонами (5.1) зубьев расположена позиционированная на аксиальной торцевой стороне (2) полумуфты плоскостная головка (5.2) зуба,

причем головки (5.2) зубьев между боковыми сторонами (5.1) зубьев проходят вдоль соответствующей средней линии (5.3) головки зуба, причем указанные средние линии головок зубьев ориентированы в радиальном направлении относительно оси (4) вращения полумуфты,

отличающаяся тем, что

в одной полумуфте в ее аксиальном направлении через точно каждую головку (5.2) зуба, а в другой полумуфте в ее аксиальном направлении через точно каждый межзубный промежуток (6) проходит фланцевое резьбовое соединение или там выполнено отверстие для фланцевого резьбового соединения.

2. Муфта согласно п.1, отличающаяся тем, что на по меньшей мере одной полумуфте ширина головок (5.2) зубьев и, в частности, боковых сторон (5.1) зубьев становится больше с увеличивающимся радиусом.

3. Муфта согласно п.1, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты ширина головок (5.2) зубьев и, в частности, боковых сторон (5.1) зубьев является постоянной по радиусу.

4. Муфта согласно одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты ширина межзубных промежутков (6) становится больше с увеличивающимся радиусом.

5. Муфта согласно п.1 или 2, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты ширина межзубных промежутков (6) является постоянной по радиусу.

6. Муфта согласно одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты зубья (5) равномерно распределены по периметру полумуфты.

7. Муфта согласно п.4, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты зубья (5) равномерно распределены по периметру полумуфты.

8. Муфта согласно п.5, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты зубья (5) равномерно распределены по периметру полумуфты.

9. Муфта согласно одному из пп.1, 7 или 8, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты ширина головок (5.2) зубьев и, в частности, боковых сторон (5.1) зубьев является постоянной по радиусу, в то время как ширина межзубных промежутков (6) становится больше с увеличивающимся радиусом, причем головки (5.2) зубьев и боковые стороны (5.1) зуба (5) выполнены зеркально-симметрично по средней линии (5.3) головки зуба (5).

10. Муфта согласно п.6, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты ширина головок (5.2) зубьев и, в частности, боковых сторон (5.1) зубьев является постоянной по радиусу, в то время как ширина межзубных промежутков (6) становитя больше с увеличивающимся радиусом, причем головки (5.2) зубьев и боковые стороны (5.1) зуба (5) выполнены зеркально-симметрично по средней линии (5.3) головки зуба (5).

11. Муфта согласно одному из пп.1, 7 или 8, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты ширина головок (5.2) зубьев и, в частности, боковых сторон (5.1) зубьев становится больше с увеличивающимся радиусом, а ширина межзубных промежутков (6) является постоянной по радиусу, причем головки (5.2) зубьев и боковые стороны (5.1) зуба (5) выполнены зеркально-симметрично по средней линии (5.3) головки зуба (5).

12. Муфта согласно п.6, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты ширина головок (5.2) зубьев и, в частности, боковых сторон (5.1) зубьев становится больше с увеличивающимся радиусом, а ширина межзубных промежутков (6) является постоянной по радиусу, причем головки (5.2) зубьев и боковые стороны (5.1) зуба (5) выполнены зеркально-симметрично по средней линии (5.3) головки зуба (5).

13. Муфта согласно одному из пп.1-3, 7, 8, 10 или 12, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты все головки (5.2) зубьев имеют идентичную форму и/или все межзубные промежутки (6) имеют идентичную площадь.

14. Муфта согласно п.4, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты все головки (5.2) зубьев имеют идентичную форму и/или все межзубные промежутки (6) имеют идентичную площадь.

15. Муфта согласно п.5, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты все головки (5.2) зубьев имеют идентичную форму и/или все межзубные промежутки (6) имеют идентичную площадь.

16. Муфта согласно п.6, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты все головки (5.2) зубьев имеют идентичную форму и/или все межзубные промежутки (6) имеют идентичную площадь.

17. Муфта согласно п.9, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты все головки (5.2) зубьев имеют идентичную форму и/или все межзубные промежутки (6) имеют идентичную площадь.

18. Муфта согласно п.11, отличающаяся тем, что у по меньшей мере одной полумуфты все головки (5.2) зубьев имеют идентичную форму и/или все межзубные промежутки (6) имеют идентичную площадь.

19. Муфта согласно п.1, причем одна часть муфты имеет полумуфту согласно п.9 или 10, а другая часть муфты - полумуфту согласно п.11 или 12, причем обе части муфты свинчены друг с другом, в частности, посредством фланцевого резьбового соединения.

20. Трансмиссия для рельсового транспортного средства с по меньшей мере одним приводным мотором (10), включенной после приводного мотора (10) в потоке приводной мощности передачей (11) и по меньшей мере одной приводной или стационарной колесной осью (15), которая несет по меньшей мере одно или два колеса (16) рельсового транспортного средства, причем колесная ось (15) установлена подвижно относительно передачи (11) в смысле упругого подвешивания и передача (11) имеет выходной вал (12) передачи, который через окружающий колесную ось (15) полый вал (14) муфты присоединен с возможностью передачи крутящего моменты к колесной оси (15) или к колесу (16) рельсового транспортного средства, причем в приводном соединении между выходным валом (12) передачи и полым валом (14) муфты и/или в приводном соединении между полым валом (14) муфты и колесной осью (15) или колесом (16) рельсового транспортного средства предусмотрена радиально-аксиально подвижная муфта (13),

отличающаяся тем, что

на ведомой стороне выходного вала (12) передачи, приводной стороне радиально-аксиально подвижной муфты (13), ведомой стороне радиально-аксиально подвижной муфты (13), приводной стороне полого вала (14) муфты, ведомой стороне полого вала (14) муфты и/или приводной стороне колесной оси (15) или колеса (16) рельсового транспортного средства предусмотрена муфта согласно одному из пп.1-19.