WO2017005552A1 - Leicht wechselbares abtriebswerkzeug - Google Patents

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WO2017005552A1
WO2017005552A1 PCT/EP2016/065029 EP2016065029W WO2017005552A1 WO 2017005552 A1 WO2017005552 A1 WO 2017005552A1 EP 2016065029 W EP2016065029 W EP 2016065029W WO 2017005552 A1 WO2017005552 A1 WO 2017005552A1
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WO
WIPO (PCT)
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coupling
convex curvature
coupling element
shaft head
receiving profile
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/065029
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel THODEN
Original Assignee
Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
Application filed by Thyssenkrupp System Engineering Gmbh, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Publication of WO2017005552A1 publication Critical patent/WO2017005552A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/102—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via polygon shaped connections

Definitions

  • the invention relates to a coupling for a driven-side coupling of a test gear to a transmission tester.
  • the invention further relates to an output tool holder with double joint for a driven-side coupling with a transmission tester.
  • the invention relates to a transmission test facility and a use of a clutch.
  • Couplings are well known.
  • Transmission test benches require, in particular on the output side, a transmission of high torques.
  • An example of this are end-of-line transmission test stands for front-transverse transmission.
  • Advantage Zweekelenkkupplonne with a getrie- eliminated arranged all-steel multi-disc clutch are suitable in principle for a transmission of the usually occurring high torques.
  • Such Zweivelenkkupplungen have the disadvantage that they bring a lot of space, which would require in the arrangement of the all-steel multi-disc clutch on the transmission side either structural changes in the transmission itself or a distance of the all-steel clutch from the gearbox according to the existing components sufficient would have to be big.
  • the described invention is therefore based on the object to provide a clutch which ensures the necessary torque transmission at well-defined statics and at the same time avoids the disadvantages explained.
  • the coupling has:
  • the coupling is designed as an articulated coupling.
  • the first coupling element has a receiving profile for receiving a shaft head of the second coupling element,
  • An inner lateral surface of the receiving profile has a viewed from the axis of rotation D from parallel to the axis of rotation D extending convex curvature and
  • An outer circumferential surface of the shaft head has a viewed from the rotation axis D from perpendicular to the convex curvature of the receiving profile oriented convex curvature.
  • the convex curvature of the inner lateral surface of the receiving profile and / or the convex curvature of the outer lateral surface of the shaft head preferably have an elliptical profile.
  • the concept of the convex curvature of an inner circumferential surface of the receiving profile of the first coupling element, which comprises the receiving profile, is defined starting from the axis of rotation D of the coupling.
  • the inner circumferential surface which is arranged at a defined radial distance from the axis of rotation D or circumferentially about the axis of rotation D, inwardly arched toward the axis of rotation D.
  • the curvature of the inner circumferential surface of radially outside the inner lateral surface in the direction of the axis of rotation D which in this case is also a convex curvature, this curvature, however, from the point of view of the material of the body, namely the first coupling element, arched outwards.
  • the concept of the convex curvature of an outer circumferential surface of the shaft head is also defined starting from the axis of rotation D of the coupling.
  • the outer circumferential surface which is arranged at a defined radial distance from the axis of rotation D or circumferentially around the axis of rotation D, bulges outwardly away from the axis of rotation.
  • one, several or all of the elliptically convex bulges can be a circular convex bulge with a part of a circularly curved circumferential line in a section of the lateral surface and / or the elliptically concave indentations as a circular concave indentation with a part of a circularly curved peripheral line be provided in a section of the lateral surface.
  • a complementary to the receiving profile formed elliptical concave indentation and elliptically convex bulge of the lateral surface of the wave head is to be understood that an amount of Ellipsenradius the elliptically concave indentation of the receiving profile is substantially equal to an amount of Ellipsenradius the elliptically convex bulge of the outer surface of the wave head and in that an amount of an ellipse radius of the elliptically convex protrusion of the receiving profile is substantially equal to an amount of an ellipse radius of the elliptically concave protrusion of the wave head.
  • the substantially identical ellipse radii may in a specific embodiment have a distinction such that the shaft head located in the receiving profile is movable in a clearance fit in the receiving profile.
  • Substantially equal radii may have a radius deviation of less than 5%, preferably less than 1%, most preferably 0%.
  • the concept of the elliptically concave indentation and elliptically convex bulge of the lateral surface formed complementary to the receiving profile is to be understood as meaning that the corrugated head can be introduced into the receiving profile in such a manner that it can be introduced and executed so that there is a tight clearance fit.
  • the tight clearance can be performed for example as H7 / h6 fit.
  • the coupling described can be used to exchange a tool part having a shaft head. This can be advantageously used, for example, to compensate for a replacement of a test gear often unavoidable small deviations, for example in the axial offset.
  • the described clutch is relatively quiet operable, which is a prerequisite for an acoustic quality inspection.
  • the clutch described has a significantly higher life expectancy than, for example, common-rail clutches commonly used in vehicle transmissions.
  • the convex curvature of the inner circumferential surface of the receiving profile is oriented in the tangential direction and the convex curvature of the outer circumferential surface of the shaft head is oriented in the axial direction.
  • the convex curvature of the outer circumferential surface of the shaft head oriented in the axial direction and the convex curvature of the inner lateral surface of the receiving profile oriented in the tangential direction are designed such that a reversible insertion of the shaft head into the receiving profile is possible.
  • the intended for insertion and execution training can be done for example by appropriate selection of the corresponding part of the curved peripheral line and / or by appropriate choice of internal dimensions of the female profile and the outer dimensions of the shaft head.
  • An orientation in the tangential direction is to be understood as meaning that the corresponding partial circumferential line according to the above definition is present in a sectional plane which is oriented perpendicular to a designated axis of rotation of the shaft head.
  • a special embodiment of the coupling can be provided that a quotient between a radius of the oriented in the axial direction convex curvature of the wave head as a dividend and a radius of the tangentially oriented convex curvature of the receiving profile as a divisor a value between 1.5 and 3, 0 has.
  • the receiving profile is formed as a hexagon profile and the shaft head is formed as an external hexagonal profile.
  • An embodiment of the receiving profile as mecanicsechskantprofils and the shaft head as horrsechskantprofil have the advantage that on the one hand, an advantageous torque transmission and on the other hand by the comparatively small number of surfaces a comfortable insertion of the shaft head in the receiving profile is possible in which a jamming, especially in rota - toric operation, is usually avoided or not caused by design.
  • the shaft head and the receiving profile in complete coupling of the shaft head in the receiving profile for rotation about its axis of rotation a joint angle between 0.2 degrees and 2.0 degrees, preferably between 0.25 degrees and 0.75 degrees, allows.
  • the simultaneous avoidance of tilting when on the other hand good torque transmission in addition vibration-free rotation and statically defined position has proven to be accomplished in selected from these areas joint angles in an optimal manner.
  • one of the first coupling element or the second coupling element has a frontally arranged Ellipsoid- head projection with a circular cross-sectional area which can be inserted into a frontally formed Ellipsoidkopfaufnahmieferianaung the other of the first coupling element or the second coupling element and by means of a Retaining device can be locked for releasably connecting the first coupling element with the second coupling element.
  • a snap ring can be provided.
  • a snap ring is used as described in the standard DIN 71803.
  • one of the first coupling element or the second coupling element has a frontally-formed ellipsoidal calotte with a circular cross-sectional area into which a retaining device of the other of the first coupling element or of the insertable second coupling element and can be locked by means of retaining balls in cooperation with a retaining spring of the retaining device.
  • a possibility of a releasable connection of the first coupling element is accomplished with the second coupling element. Due to the brought about by the retaining device positive connection, this solution has a particularly advantageous type of locking result.
  • the restraint device is designed to be rotationally symmetrical.
  • a connection of the first coupling element with the second coupling element is thus possible at different angles and insertion takes place with very well betechnikstelligbarem finding the optimal and statically defined connection position.
  • a further, independent concept of the invention provides an output tool holder with a double joint which, for example and in particular for an output side coupling of a test piece drive is usable with a transmission tester.
  • the driven tool holder has a coupling according to one of the embodiments explained above, with the result that a close-coupled arrangement of the coupling can take place.
  • a power tool holder has a further coupling, which is suitable for placing on a bearing block near position and is preferably provided.
  • the further coupling may be, for example, a steel disk clutch.
  • a further, independent idea of the invention provides for a transmission test bench on which a test transmission is coupled by means of the illustrated output tool holder on the output side in a reversibly detachable and reconnectable manner.
  • a use of one of the clutches described on a near-drive side of a drive train may be provided, which is arranged between a test gear and a bearing block of a transmission test, wherein the clutch described is used together with another coupling, which is provided on a bearing block near side of the drive train ,
  • the clutch and the further clutch form a two-arm clutch for connecting the test gear to the transmission test bench.
  • the shaft head and / or the receiving profile can be made of a structural steel, hardened steel or a hardened steel, for example.
  • the shaft consists at least partially of 30CrNiMo8 (1.6580) and the receiving profile of 42CrMo4 (1.7225), respectively tempered steels according to DIN EN 10083-3.
  • FIG. 1 shows a power take-off tool holder with a double joint, one of the two joints being a clutch according to the invention arranged close to the transmission;
  • Fig. 2 arranged in a receiving profile of the coupling of Figure 1 wave head in a sectional view.
  • Fig. 3 arranged in a receiving profile of the coupling of Figure 1 shaft head in a sectional view.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of a connecting mechanism for connecting the receiving profile to the shaft head
  • FIG 5 shows a second embodiment of a connecting mechanism for connecting the receiving profile with the shaft head.
  • FIG. 1 shows an output tool holder 17 in a perspective oblique view, which has a coupling 1 and a second coupling 18. While the second clutch 18 is formed as a steel disc clutch, the coupling 1 according to the invention is designed as a joint coupling with a first coupling element 2 and a second coupling element 3.
  • the first coupling element 2 has a receiving profile 4 into which the second coupling element 3 having a shaft head 5 is introduced via the shaft head 5.
  • Fig. 2 is a fragmentary view of a section through the shaft of the second coupling element 3, so that the receiving profile 4 of the first coupling element 2 and the shaft head 5 is shown in an axial view.
  • the cut is in this case carried out in a sectional plane which is oriented perpendicular to the axis of rotation D of the tool holder 17.
  • the receiving profile 4 of the first coupling element 2 has an inner circumferential surface 20, which lying can be designed as mecanicsechskantprofil.
  • an outer circumferential surface 22 of the shaft head 5 may be formed as matterssechskantprofil.
  • the inner circumferential surface 20 of the female profile 4 forms on each flank of the hexagonal profile a convex curvature 6 viewed from the axis of rotation D.
  • This convex curvature 6 extends parallel to the axis of rotation D, that is, each convex flank of the receiving profile 4 is continued as a curved surface parallel to the axis of rotation D in the plane of the drawing.
  • FIG. 3 is an axial section along a part of the section line SS according to FIG. 2. It can be seen from FIG. 3 that the inner circumferential surface 20 of the receiving profile 4 has no curvature but runs parallel to the axis of rotation D.
  • the convex curvature 6 described in connection with FIG. 2 in the circumferential direction of the receiving profile 4 can not be seen in the view according to FIG. It can be seen from FIG. 3 that an outer circumferential surface 22 of the shaft head 5 has a convex curvature 7 viewed from the axis of rotation D.
  • the convex curvature 7 is oriented relative to the axis of rotation A perpendicular to the convex curvature 6 of the receiving profile 4, see Figure 2.
  • flanks of the hexagonal profile are provided in the present embodiment, on which the convex curvature 7 is formed is.
  • the shaft head 5 of the second coupling element 3 has an end face ellipsoidkopfmaking- device 11, which is formed in the illustrated embodiment as a ball head receiving device.
  • an ellipsoidal head projection 10 can be received and locked by means of a retaining device 12.
  • the ellipsoid head projection 10 designed as a ball head projection is located in the ellipsoid head receiving device 11 and is releasably locked with a retaining device 12 designed as a snap ring.
  • FIG. 5 shows a second possibility of a connection of the first coupling element 2 to the second coupling element 3.
  • the shaft head 5 of the second coupling element 3 has an ellipsoidal cup 13.
  • the Ellipsoidkalotte 13 has a circular cross-sectional area and is intended to receive a retaining device 14.
  • the retaining device 14 is arranged on the first coupling element and has a retaining spring 16, by means of which a spring force is effected, which brings about a releasable connection of the first coupling element 2 with the second coupling element 3 in cooperation with a retaining ball 15.
  • Fig. 5 the first coupling element 2 and the second coupling element 3 are shown in the interconnected state.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung (1) für ein abtriebseitiges Koppeln eines Prüfgetriebes an einen Getriebeprüfstand. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Abtriebswerkzeughalter, einen Getriebeprüfstand sowie eine Verwendung.

Description

Leicht wechselbares Abtriebswerkzeug
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für ein abtriebsseitiges Koppeln eines Prüfgetriebes an einem Getriebeprüfstand. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Abtriebswerkzeughalter mit Doppel- gelenk für eine abtriebsseitige Kopplung mit einem Getriebeprüfstand. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Getriebeprüfstand sowie eine Verwendung einer Kupplung.
Kupplungen sind allgemein bekannt. Getriebeprüfstände erfordern insbesondere auf der Abtriebsseite eine Übertragung hoher Drehmomente. Ein Beispiel hierfür sind End-of-line Getriebeprüfstände für Front-Quer-Getriebe. Für ein Übertragen von hohen Drehmomenten vorteilhafte Zweigelenkkupplungen mit einer getrie- beseitig angeordneten Ganzstahl-Lamellenkupplung sind prinzipiell für eine Übertragung der üblicherweise auftretenden hohen Drehmomente geeignet. Derartige Zweigelenkkupplungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie einen großen Platzbedarf mit sich bringen, wodurch bei Anordnung der Ganzstahl-Lamellenkupplung auf der Getriebeseite entweder konstruktive Änderungen des Getriebes an sich bedingen würde oder aber ein Abstand der Ganzstahllamellenkupplung von dem Getriebe entsprechend der vorhandenen Bauteile genügend groß sein müsste. Größere Abstände einer Kupplung, in dem beispielhaft beschriebenen Fall der Ganzstahl-Lamellenkupp- lung, führen jedoch nachteilhafte Eigenschaften herbei. Einer dieser Nachteile ist eine weniger präzise Definierbarkeit der Statik nach einem Wechsel eines die Kupplung aufweisenden Werkzeugs.
Der beschriebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kupplung zur Verfügung zu stellen, welche die nötige Drehmomentübertragung bei gut definierter Statik gewährleistet und die gleichzeitig die erläuterten Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird mit einer Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einem Abtriebswerkzeughalter mit den Merkmalen des Anspruchs 9, mit einem Getriebeprüfstand mit den Merk- malen des Anspruchs 9 sowie mit einer Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Es wird eine Kupplung für ein abtriebsseitiges Koppeln eines Prüfgetriebes an einen Getriebeprüfstand vorgeschlagen. Die Kupplung weist auf:
- ein erstes Kupplungselement, - ein zweites Kupplungselement.
Die Kupplung ist als Gelenkkupplung ausgebildet. Das erste Kupplungselement weist ein Aufnahmeprofil für eine Aufnahme eines Wellenkopfes des zweiten Kupplungselements auf,
- wobei eine Innenmantelfläche des Aufnahmeprofils eine von der Drehachse D aus betrachtet parallel zu der Drehachse D verlaufende konvexe Wölbung aufweist und
- wobei eine Außenmantelfläche des Wellenkopfes eine von der Drehachse D aus betrachtet senkrecht zu der konvexen Wölbung des Aufnahmeprofils orientierte konvexe Wölbung aufweist.
Bevorzugt weist die konvexe Wölbung der Innenmantelfläche des Aufnahmeprofils und/oder die konvexe Wölbung der Außenmantelfläche des Wellenkopfes einen elliptischen Verlauf auf. Der Begriff der konvexen Wölbung einer Innenmantelfläche des Aufnahmeprofils des ersten Kupplungselements, welches das Aufnahmeprofil umfasst, wird ausgehend von der Drehachse D der Kupplung definiert. Somit ist die Innenmantelfläche, die in einem definierten radialen Abstand zu der Drehachse D beziehungsweise umfänglich um die Drehachse D angeordnet ist, nach innen auf die Drehachse D zugewölbt. Alternativ hierzu kann man eine Betrachtung der Wölbung der Innenmantelfläche von radial außerhalb der Innenmantelfläche in Richtung der Drehachse D anstellen, wobei hierbei ebenfalls eine konvexe Wölbung vorliegt, diese Wölbung allerdings aus Sicht des Werkstoffs des Körpers, nämlich des ersten Kupplungselements, nach außen gewölbt ist. Der Begriff der konvexen Wölbung einer Außenmantelfläche des Wellenkopfes wird ebenfalls ausgehend von der Drehachse D der Kupplung definiert. Somit ist die Außenmantelfläche, die in einem definierten radialen Abstand zu der Drehachse D beziehungsweise umfänglich um die Drehachse D angeordnet ist, nach außen von der Drehachse weggewölbt. In einer speziellen Ausgestaltung kann eine, mehrere oder alle der elliptisch konvexen Auswölbungen als kreisrund konvexe Auswölbung mit einem Teil einer kreisrund gewölbten Umfangsli- nie in einem Schnitt der Mantelfläche und/oder der elliptisch konkaven Einstülpungen als kreisrund konkave Einstülpung mit einem Teil einer kreisrund gewölbten Umfangslinie in einem Schnitt der Mantelfläche vorgesehen sein. Eine komplementär zu dem Aufnahmeprofil ausgebildete elliptisch konkaven Einstülpung und elliptisch konvexen Auswölbung der Mantelfläche des Wellenkopfes ist dahingehend zu verstehen, dass ein Betrag eines Ellipsenradius der elliptisch konkaven Einstülpung des Aufnahmeprofils im Wesentlichen gleich einem Betrag eines Ellipsenradius der elliptisch konvexen Auswölbung der Mantelfläche des Wellenkopfes ist und dass ein Betrag eines Ellipsenradius der elliptisch konvexen Auswölbung des Aufnahmeprofils im Wesentlichen gleich einem Betrag eines Ellipsenradius der elliptisch konkaven Einstülpung des Wellenkopfes ist. Die im Wesentlichen gleichen Ellipsenradien können in einer speziellen Ausgestaltung eine Unterscheidung derart aufweisen, dass der in dem Aufnahmeprofil befindliche Wellenkopf in Spielpassung in dem Aufnahmeprofil beweglich ist. Im Wesentlichen gleiche Radien können eine Abweichung der Radien von weniger als 5 %, bevorzug von weniger als 1 %, besonders bevorzugt von 0 % aufweisen.
In einer speziellen Ausgestaltung ist der Begriff der komplementär zu dem Aufnahmeprofil ausgebildeten elliptisch konkaven Einstülpung und elliptisch konvexen Auswölbung der Mantelfläche dahingehend zu verstehen, dass der Wellenkopf in das Aufnahmeprofil derart einführbar und ausführbar ausgeformt ist, sodass eine enge Spielpassung vorliegt. Die enge Spielpassung kann beispielsweise als H7/h6-Passung ausgeführt sein.
Die beschriebene Kupplung kann genutzt werden, um ein einen Wellenkopf aufweisendes Werk- zeugteil auszutauschen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft genutzt werden, um bei einem Austausch eines Testgetriebes oft nicht vermeidbare geringe Abweichungen, beispielsweise im Achsversatz, ausgleichen zu können. Als weiterer Vorteil ist die erläuterte Kupplung vergleichsweise geräuscharm betreibbar, was eine Voraussetzung für eine akustische Qualitätsprüfung ist. Gleichzeitig weist die beschriebene Kupplung eine deutlich höhere Lebensdauererwartung auf als beispielsweise in Fahrzeuggetrieben üblicherweise genutzte Gleichlaufkupplungen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Kupplung ist beispielsweise vorgesehen, dass die konvexe Wölbung der Innenmantelfläche des Aufnahmeprofils in tangentialer Richtung orientiert ist und die konvexe Wölbung der Außenmantelfläche des Wellenkopfes in axialer Richtung orientiert ist.
Die in axialer Richtung orientierte konvexe Wölbung der Außenmantelfläche des Wellenkopfes und die in tangentialer Richtung orientierte konvexe Wölbung der Innenmantelfläche des Aufnahmeprofils sind dahingehend ausgebildet, dass ein reversibles Einführen des Wellenkopfes in das Aufnahmeprofil möglich ist. Die zum Einführen und Ausführen vorgesehene Ausbildung kann beispielsweise durch entsprechende Wahl des entsprechenden Teils der gewölbten Umfangslinie und/oder durch entsprechende Wahl von Innenmaßen des Aufnahmeprofils und von Außenmaßen des Wellenkopfes erfolgen.
Eine Orientierung in tangentialer Richtung ist hierbei dahingehend zu verstehen, dass die entsprechend teilweise Umfangslinie gemäß obiger Definition in einer Schnittebene vorliegt, die senkrecht zu einer vorgesehenen Drehachse des Wellenkopfes orientiert ist. In einer speziellen Ausbildung der Kupplung kann vorgesehen sein, dass ein Quotient zwischen einem Radius der in axialer Richtung orientierten konvexen Wölbung des Wellenkopfes als Dividend und einem Radius der in tangentialer Richtung orientierten konvexen Wölbung des Aufnahmeprofils als Divisor einen Wert zwischen 1,5 und 3,0 aufweist. Bei einem entsprechenden Verhältnis des Radius der in axialen Richtung ausgeformten Auswölbung zu der in tangentialer Rich- tung vorgesehenen Auswölbung hat sich erwiesen, dass eine vorteilhafte Übertragung auch von hohen Drehmomenten erfolgt, ohne dass ein Verkanten des Wellenkopfes in dem Aufnahmeprofil erfolgt.
In einer speziellen Ausbildung kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmeprofil als Innensechs- kantprofil und der Wellenkopf als Außensechskantprofil ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Aufnahmeprofils als Innensechskantprofils sowie des Wellenkopfes als Außensechskantprofil haben den Vorteil, dass einerseits eine vorteilhafte Drehmomentübertragung erfolgt und andererseits durch die vergleichsweise geringe Anzahl von Flächen ein komfortables Einführen des Wellenkopfes in das Aufnahmeprofil möglich ist, bei dem ein Verklemmen, insbesondere auch im rota- torischen Betrieb, in der Regel vermieden wird beziehungsweise konstruktionsbedingt nicht erfolgt.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass der Wellenkopf und das Aufnahmeprofil in vollständiger Kopplung des Wellenkopfes in dem Aufnahmeprofil für eine Dre- hung um seine Drehachse einen Gelenkwinkel zwischen 0,2 Grad und 2,0 Grad, bevorzugt zwischen 0,25 Grad und 0,75 Grad, zulässt. Die gleichzeitige Vermeidung von Verkantungen bei auf der anderen Seite guter Drehmomentübertragung bei darüber hinaus schwingungsfreiem Drehlauf und statisch definierter Position hat sich bei aus diesen Bereichen ausgewählten Gelenkwinkeln als in optimaler Weise bewerkstelligt erwiesen. In einer speziellen Ausbildung der Kupplung kann vorgesehen sein, dass eines des ersten Kupplungselements oder des zweiten Kupplungselements einen stirnseitig angeordneten Ellipsoid- kopfvorsprung mit einer kreisrunden Querschnittsfläche aufweist, der in eine stirnseitig ausgebildete Ellipsoidkopfaufnahmevertiefung des anderen des ersten Kupplungselements oder des zweiten Kupplungselements einführbar und mittels einer Rückhaltevorrichtung arretierbar ist zur lösbaren Verbindung des ersten Kupplungselements mit dem zweiten Kupplungselement.
Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung des Ellipsoidkopfvorsprungs als Kugelkopfvorsprung mit einer Ausbildung der Ellipsoidkopfaufnahmevertiefung als Kugelkopfaufnahmevorrichtung, welche in besonders vorteilhafter Weise eine einfache Verbindungsmöglichkeit unter vergleichsweise hoher Fehlertoleranz mit besonders leichter Herstellbarkeit und gutem Laufverhalten kombiniert.
Als Rückhaltevorrichtung kann beispielsweise ein Sprengring vorgesehen werden. Insbesondere kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, in der ein Sprengring gemäß Beschreibung in der Norm DIN 71803 genutzt wird.
In einer alternativen Lösung einer Verbindungsmöglichkeit des ersten Kupplungselements mit dem zweiten Kupplungselement kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eines des ersten Kupplungselements oder des zweiten Kupplungselements eine stirnseitig ausgebildete Ellipsoid- kalotte mit einer kreisrunden Querschnittsfläche aufweist, in die eine Rückhaltevorrichtung des anderen des ersten Kupplungselements oder des zweiten Kupplungselements einführbar und mittels Rückhaltekugeln in Zusammenwirkung mit einer Rückhaltefeder der Rückhaltevorrichtung arretierbar ist. Hierdurch wird eine Möglichkeit einer lösbaren Verbindung des ersten Kupplungs- elements mit dem zweiten Kupplungselement bewerkstelligt. Aufgrund des mittels der Rückhaltevorrichtung herbeigeführten Formschlusses hat diese Lösung eine besonders vorteilhafte Art der Arretierung zur Folge.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Rückhaltevorrichtung rotationssysmmetrisch aus- gebildet ist. Eine Verbindung des ersten Kupplungselements mit dem zweiten Kupplungselement ist somit bei unterschiedlichen Winkeln möglich und ein Einführen erfolgt bei sehr gut bewerkstelligbarem Auffinden der optimalen und statisch definierten Verbindungslage.
Ein weiterer, unabhängiger Gedanke der Erfindung sieht einen Abtriebswerkzeughalter mit Dop- pelgelenk vor, die beispielsweise und insbesondere für eine abtriebseite Kopplung eines Prüfge- triebes mit einem Getriebeprüfstand nutzbar ist. Der Abtriebswerkzeughalter weist eine Kupplung nach einer der eingangs erläuterten Ausbildungen auf mit dem Resultat, dass ein getriebenahes Anordnen der Kupplung erfolgen kann. Weiterhin weist ein derartiger Abtriebswerkzeughalter eine weitere Kupplung auf, die für ein Anordnen an einer lagerbocknahen Position geeignet ist und bevorzugt vorgesehen ist. Bei der weiteren Kupplung kann es sich beispielsweise eine Stahllamellenkupplung handeln.
Ein weiterer, unabhängiger Gedanke der Erfindung sieht einen Getriebeprüfstand vor, an dem ein Prüfgetriebe mittels des erläuterten Abtriebswerkzeughalters abtriebsseitig reversibel lösbar und wiederverbindbar gekoppelt ist.
Weiterhin kann eine Verwendung einer der beschriebenen Kupplungen an einer getriebenahen Seite eines Abtriebsstrangs vorgesehen sein, der zwischen einem Prüfgetriebe und einem Lagerbock eines Getriebeprüfstands angeordnet ist, wobei die beschriebene Kupplung gemeinsam mit einer weiteren Kupplung verwendet wird, die an einer lagerbocknahen Seite des Abtriebsstrangs vorgesehen ist. Die Kupplung und die weitere Kupplung bilden eine Zweigelenkkupplung zur Verbindung des Prüfgetriebes mit dem Getriebeprüfstand.
Der Wellenkopf und/oder das Aufnahmeprofil können beispielsweise aus einem Baustahl, Vergü- tungsstahl oder einem gehärteten Stahl hergestellt sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Welle wenigstens teilweise aus 30CrNiMo8 (1.6580) und das Aufnahmeprofil aus 42Cr- Mo4 (1.7225), jeweils Vergütungsstähle nach DIN EN 10083-3, besteht.
Auch ein Einsatz von Nitrierstählen gemäß DIN EN 10085 kann vorgesehen sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch den Figuren können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden. Der vorgeschlagene Gegenstand ist nur als Entwurf zur Formulierung der Erfindung aufzufassen, ohne diesen aber zu beschränken.
Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Figuren im Detail näher erläutert. Die Figuren und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkma- le sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind.
Die Figuren zeigen nachfolgend:
Fig. 1: Abtriebswerkzeughalter mit Doppelgelenk, wobei eines der beiden Gelenke eine getriebe- nah angeordnete erfindungsgemäße Kupplung ist;
Fig. 2: In einem Aufnahmeprofil der Kupplung der Fig. 1 angeordneter Wellenkopf in einer Schnittdarstellung; Fig. 3: In einem Aufnahmeprofil der Kupplung der Fig. 1 angeordneter Wellenkopf in einer Schnittdarstellung;
Fig. 4: erste Ausgestaltung eines Verbindungsmechanismus zur Verbindung des Aufnahmeprofils mit dem Wellenkopf;
Fig. 5: zweite Ausgestaltung eines Verbindungsmechanismus zur Verbindung des Aufnahmeprofils mit dem Wellenkopf.
Fig. 1 ist ein Abtriebswerkzeughalter 17 in einer perspektivischen Schrägansicht zu entnehmen, der eine Kupplung 1 und eine zweite Kupplung 18 aufweist. Während die zweite Kupplung 18 als eine Stahllamellenkupplung ausgebildet ist, ist die erfindungsgemäße Kupplung 1 als Gelenkkupplung mit einem ersten Kupplungselement 2 und einem zweiten Kupplungselement 3 ausgebildet. Das erste Kupplungselement 2 weist ein Aufnahmeprofil 4 auf, in welches das einen Wellenkopf 5 aufweisende zweite Kupplungselement 3 über den Wellenkopf 5 eingeführt ist.
Fig. 2 ist eine ausschnittweise Darstellung eines Schnitts durch die Welle des zweiten Kupplungselements 3, so dass das Aufnahmeprofil 4 des ersten Kupplungselements 2 und der Wellenkopf 5 in einer Axialansicht gezeigt ist. Der Schnitt ist hierbei in einer Schnittebene ausgeführt, die senkrecht zu der Drehachse D des Werkzeughalters 17 orientiert ist. Zu erkennen ist, dass das Aufnahmeprofil 4 des ersten Kupplungselements 2 eine Innenmantelfläche 20 aufweist, die vor- liegend als Innensechskantprofil ausgebildet sein kann. Entsprechend hierzu kann eine Außenmantelfläche 22 des Wellenkopfes 5 als Außensechskantprofil ausgebildet sein. Bei dem vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der Wellenkopf 5 und das Aufnahmeprofil 4 als Sechskantprofil gestaltet ist, bildet die Innenmantelfläche 20 des Aufnahmeprofils 4 auf jeder Flanke des Sechskantprofils eine von der Drehachse D aus betrachtet konvexe Wölbung 6 aus. Diese konvexe Wölbung 6 verläuft parallel zu der Drehachse D, das heißt jede konvex gewölbte Flanke des Aufnahmeprofils 4 setzt sich als gewölbte Fläche parallel zur Drehachse D in die Zeichnungsebene fort. Fig. 3 ist ein Axialschnitt entlang eines Teils der Schnittlinie S-S gemäß Fig. 2 zu entnehmen. Der Figur 3 ist zu entnehmen, dass die Innenmantelfläche 20 des Aufnahmeprofils 4 keine Wölbung aufweist, sondern parallel zu der Drehachse D verläuft. Die im Zusammenhang mit der Figur 2 beschriebene konvexe Wölbung 6 in Umfangsrichtung des Aufnahmeprofils 4 ist in der Ansicht gemäß Figur 3 nicht zu erkennen. Der Figur 3 ist zu entnehmen, dass eine Außenmantelfläche 22 des Wellenkopfes 5 eine von der Drehachse D aus betrachtet konvexe Wölbung 7 aufweist. Die konvexe Wölbung 7 ist bezogen auf die Drehachse A senkrecht zu der konvexen Wölbung 6 des Aufnahmeprofils 4 orientiert, vergleiche Figur 2. Auch auf der Außenmantelfläche 22 des Wellenkopfes 5 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Flanken des Sechskantprofils vorgesehen, auf den die konvexe Wölbung 7 ausgebildet ist.
Fig. 4 ist beispielhaft eine erste Möglichkeit einer Verbindung des ersten Kupplungselements 2 mit dem zweiten Kupplungselement 3 dargestellt. In der gezeigten Ausgestaltung weist der Wellenkopf 5 des zweiten Kupplungselements 3 eine stirnseitig ausgebildete Ellipsoidkopfaufnahme- vorrichtung 11 auf, die in der dargestellten Ausgestaltung als Kugelkopfaufnahmevorrichtung ausgeformt ist. In der Ellipsoidkopfaufnahmevorrichtung 11 ist ein Ellipsoidkopfvorsprung 10 aufnehmbar und mittels einer Rückhaltevorrichtung 12 arretierbar. In der Darstellung der Fig. 4 ist der als Kugelkopfvorsprung ausgebildete Ellipsoidkopfvorsprung 10 in der Ellipsoidkopfauf- nahmevorrichtung 11 befindlich und mit einer als Sprengring ausgebildeten Rückhaltevorrichtung 12 lösbar arretiert.
Fig. 5 ist beispielhaft eine zweite Möglichkeit einer Verbindung des ersten Kupplungselements 2 mit dem zweiten Kupplungselement 3 dargestellt. In der gezeigten Ausgestaltung weist der der Wellenkopf 5 des zweiten Kupplungselements 3 eine Ellipsoidkalotte 13 auf. Die Ellipsoidkalotte 13 weist eine kreisrunde Querschnittsfläche auf und ist vorgesehen, eine Rückhaltevorrichtung 14 aufzunehmen. Die Rückhaltevorrichtung 14 ist an dem ersten Kupplungselement angeordnet und weist eine Rückhaltefeder 16 auf, mittels welcher eine Federkraft bewirkt wird, die in Zusammenwirkung mit einer Rückhaltekugel 15 eine lösbare Verbindung des ersten Kupplungselements 2 mit dem zweiten Kupplungselement 3 herbeiführt. Fig. 5 sind das erste Kupplungselement 2 und das zweite Kupplungselement 3 im miteinander verbundenen Zustand dargestellt.
Eine Beispielrechnung unter Nutzung eines Radius der in axialer Richtung orientierten konvexen Wölbung des Wellenkopfes von 800 mm, einem Radius der in tangentialen Richtung orientierten konvexe Wölbung des Aufnahmeprofils von 400 mm, einer Spielpassung des Wellenkopfes in dem Aufnahmeprofil von H7/h6 hat unter angenommenem Drehmoment von 1200 Nm bei ange- nommenem Anfangshebelarm von 0,453 mm, angenommenem Elastizitätsmodul von 210 N/mm2, Querkontraktionszahl von 0,3 in einer Simulation einen Wert der Hertzschen Flächenpressung zwischen Innensechskantprofil des Aufnahmeprofils und Außensechskantprofil des Wellenkopfes von 414 N/mm2 ergeben. Der erhaltene Wert für die vorliegende Hertzsche Flächenpressung ist niedrig genug, um die Funktionstauglichkeit der Kupplung zu erwarten, sodass das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Kupplung nachgewiesen ist. Für die Beispielrechnung wurde beispielhaft eine Materialpaarung 30CrNiMo8 (1.6580) für den Wellenkopf und 42CrMo4 (1.7225) für das Aufnahmeprofil angenommen, jeweils Vergütungsstähle nach DIN EN 10083-3.

Claims

Patentansprüche
1. Kupplung (1) für ein abtriebsseitiges Koppeln eines Prüfgetriebes an einen Getriebeprüfstand und Antreiben des Prüfgetriebes um eine Drehachse D, wobei die Kupplung (1) aufweist:
- ein erstes Kupplungselement (2),
- ein zweites Kupplungselement (3),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplung als Gelenkkupplung ausgebildet ist und das erste Kupplungselement (2) ein Aufnahmeprofil (4) zur Aufnahme eines Wellenkopfes (5) des zweiten Kupplungselements (3) aufweist,
wobei eine Innenmantelfläche (20) des Aufnahmeprofils (4) eine von der Drehachse D aus betrachtet parallel zu der Drehachse D verlaufende konvexe Wölbung (6) aufweist und
wobei eine Außenmantelfläche (22) des Wellenkopfes (5) eine von der Drehachse D aus betrachtet senkrecht zu der konvexen Wölbung (6) des Aufnahmeprofils (4) orientierte konvexe Wölbung (7) aufweist.
2. Kupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Wölbung der Innenmantelfläche (20) des Aufnahmeprofils (4) und/oder die konvexe Wölbung (7) der Außenmantelfläche (22) des Wellenkopfes (5) einen elliptischen Verlauf aufweist.
3. Kupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Wölbung (6) der Innenmantelfläche (20) des Aufnahmeprofils (4) in tangentialer Richtung orientiert ist und die konvexe Wölbung (7) der Außenmantelfläche (22) des Wellenkopfes (5) in axialer Richtung orientiert ist.
4. Kupplung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Quotient zwischen einem Radius der in axialer Richtung orientierten konvexen Wölbung (7) des Wellenkopfes (5) als Dividend und einem Radius der in tangentialer Richtung orientierten konvexen Wölbung (8) des Aufnahmeprofils (4) als Divisor einen Wert zwischen 1,5 und 3,0 aufweist.
5. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeprofil (4) als Innensechskantprofil und der Wellenkopf (5) als Außensechskantprofil ausgebildet ist.
6. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenkopf (5) und das Aufnahmeprofil (4) bei vollständiger Kopplung des Wellen kopfes (5) mit dem Aufnahmeprofil (4) für eine Drehung um die Drehachse D einen Gelenkwinkel zwischen 0,2 Grad und 2,0 Grad, bevorzugt zwischen 0,25 Grad und 0,75 Grad, zulässt.
7. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Kupplungselemente (2, 3) einen stirnseitig angeordneten Ellipsoidkopfvor- sprung (10) mit einer kreisrunden Querschnittsfläche aufweist, der in eine stirnseitig ausgebildete Ellipsoidkopfaufnahmevertiefung (11) des anderen der beiden Kupplungselemente (3, 2) einführbar und mittels einer Rückhaltevorrichtung (12) arretierbar ist, zur lösbaren Verbindung des ersten Kupplungselements (2) mit dem zweiten Kupplungselement (3).
8. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Kupplungselemente (2, 3) eine stirnseitig ausgebildete Ellipsoidkalotte (13) mit einer kreisrunden Querschnittsfläche aufweist, in die eine Rückhaltevorrichtung (14) des anderen der beiden Kupplungselemente (3, 2) einführbar und mittels wenigstens einer Rückhaltekugel (15) in Zusammenwirkung mit einer Rückhaltefeder (16) der Rückhaltevorrichtung (14) arretierbar ist, zur lösbaren Verbindung des ersten Kupplungselements (2) mit dem zweiten Kupplungselement (3).
9. Abtriebswerkzeughalter (17) mit Doppelgelenk für eine abtriebsseite Kopplung eines Prüfgetriebes mit einem Getriebeprüfstand, wobei der Abtriebswerkzeughalter (17) eine Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für ein getriebenahes Anordnen aufweist, und der Abtriebswerkzeughalter (17) weiterhin eine weitere Kupplung (18), bevorzugt eine Stahllamellenkupplung, aufweist für ein lagerbocknahes Anordnen.
10. Getriebeprüfstand, an dem ein Prüfgetriebe mittels des Abtriebswerkzeughalters (17) nach Anspruch 9 abtriebsseitig reversibel lösbar und wiederverbindbar gekoppelt ist.
11. Verwendung einer Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an einer getriebenahen Seite eines Abtriebstrangs, der zwischen einem Prüfgetriebe und einem Lagerbock eines Getriebeprüfstands angeordnet ist, gemeinsam mit einer weiteren Kupplung (18) an einer lagerbocknahen Seite des Abtriebsstrangs zur Verbindung des Prüfgetriebes mit dem Getriebeprüfstand.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0098777A2 (de) * 1982-07-01 1984-01-18 The Bendix Corporation Kupplungseinheit für Antriebs- und getriebene Elemente
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EP2559607A1 (de) * 2010-04-13 2013-02-20 JTEKT Corporation Elektrische servolenkvorrichtung

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