DE1142473B

DE1142473B - Wellenkupplung fuer achsparallele und winklige Wellenverlagerungen

Info

Publication number: DE1142473B
Application number: DEM27785A
Authority: DE
Inventors: Fritz Haege
Original assignee: Maschinenfabrik Buckau R Wolf AG
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1955-07-25
Filing date: 1955-07-25
Publication date: 1963-01-17

Description

Wellenkupplung für achsparallele und winklige Wellenverlagerungen Die Erfindung betrifft Wellenkupplungen, die achsparallele und winklige Verlagerungen der Wellen zueinander zulassen und die aus einer Kupplungshülse mit je einer Innenverzahnung für die beiden Wellenenden und je einem auf den Wellenenden angeordneten Kupplungsglied bestehen, das mit einer Außenverzahnung in die zugeordnete Innenverzahnung der Kupplungshülse eingreift und sich mittels beiderseits der Außenverzahnung angeordneten Kugelflächen gegen entsprechende Hohlkugelflächen der Kupplungshülse abstützt.
Bei diesen bekannten Kupplungen können normale Parallelverzahnungen verwendet werden, die zum Ausgleich von Schrägstellungen der Kupplungshülse zu den Wellenenden mit geringem Spiel ineinandergreifen. Die Stützkräfte werden dabei nicht über die Verzahnung, sondern über die Kugelflächen der Naben auf die Hohlkugelflächen der Hülse übertragen, wobei die Kugelflächen gleichzeitig das in der Hülse befindliches zur sicheren Schmierung der Verzahnung dienende Öl am Herausfließen hindern. Durch das Spiel zwischen den Zähnen der Verzahnung ist bei hohen Drehzahlen der Öldruck infolge der Zentrifugalkraft größer als der Zahndruck, so daß sich stets zwischen den Zahnflanken ein Ölfilm befindet.
Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, bei Kupplungen, die sowohl Zug- als auch Druckkräfte übertragen sollen, die in axialer Richtung wirkenden Stöße elastisch abzufangen, ohne daß die dichtende Wirkung der Kugelflächen aufgehoben wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei den erfindungsgemäßen Wellenkupplungen der eingangs erwähnten Art die zur Führung dienenden Kugelflächen der Nabe als Ringe ausgebildet, wobei zwischen jedem Ring und zugehörige Nabe eine Druckfeder eingeschaltet ist.
Es ist bereits bekannt, zwischen den beiden Naben mit Außenverzahnung eine Druckfeder einzuschalten, um die Kugelfläche jeder Nabe an die zugehörige Kugelfläche der Hülse anzudrücken. Wenn achsparallel gerichtete Stöße elastisch aufgefangen werden sollen, würde der Dichtungsschluß verlorengehen.
Es ist ferner eine Wellenkupplung für achsparallele und winklige Verlagerungen der Wellen bekannt, bei der die Zähne der Verzahnung gewölbt sind, um so die Stützkräfte für die Kupplungshülse zu übertragen. Bei dieser Kupplung ist die Nabe gegen die Kupplungshülse durch je eine Feder in Achsrichtung abgestützt, durch die nur in axialer Richtung wirkende Stöße elastisch aufgefangen werden können. Hierbei tritt das Problem der Abdichtung nicht auf und kann auch mit den angegebenen Mitteln nicht gelöst werden.
Bei einer anderen elastischen Kupplung ist zwischen den beiden fest eingespannten, mit je einer Kupplungshülse mit Innenverzahnung versehenen Wellenenden eine Kuppelstange eingeschaltet, die an jedem Ende einen Nabenteil mit kugelförmiger Stützfläche und mit in eine Innenverzahnung der Kupplungshülsen eingreifenden Außenverzahnung trägt. Hierbei sind zwischen den Wellenenden und der Kuppelstange schwache Federn vorgesehen, um die herausnehmbare Kuppelstange in Betriebsstellung halten zu können. Die erforderliche Längsverschiebung wird auf dem einen Kuppelstangenende mittels eines doppelt verzahnten Nabenstückes und auf dem anderen Ende mittels eines die eine Hälfte der Hohlkugelfläche bildenden Stützringes bewirkt, der in der Kuppelhülse längsverschieblich gelagert ist. Diese Kupplung kann keine axialen Kräfte übertragen, und beim Verschieben des Stützringes wird die dichte Anlage der Kugelflächen aufgehoben.
Die Erfindung hat gegenüber den bekannten Kupplungen den Vorteil, daß sich die kugelförmigen Stützflächen der Kupplungsnabe bei axial gerichteten Zug-und Druckbeanspruchungen elastisch auf dem Kupplungsglied bewegen, ohne daß die dichtende Anlage der Kugelflächen aufgehoben wird, wobei die axialen Stöße gedämpft auf die andere Welle übertragen werden. Dies ist z. B. beim Antrieb von Zweiweggetrieben über Schnecken, die sich unter Zwischenschaltung der erfindungsgemäßen Kupplung gegeneinander abstützen, von Vorteil, wobei gleichzeitig Teilungsfehler in der Verzahnung, die zu einem einseitigen Kraftfluß führen könnten, aufgehoben werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
Abb.1 zeigt die obere Hälfte der Kupplung im Längsschnitt und die untere Hälfte in Seitenansicht; Abb. 2 zeigt in verkleinertem Maßstab die geteilte, mit einer Zwischenwelle verbundene Kupplung nach Abb. 1.
Jedes der zu kuppelnden Wellenenden 1 und 2 geht in einen abgesetzten Wellenzapfen 1 a bzw. 2 a über, auf den ein Kupplungsglied 3 bzw. 4 aufgeschoben ist. Die Kupplungsglieder 3, 4 werden von auf den Wellenbund 1 b bzw. 2 6 aufgeschraubten Ringmuttern 5 od. dgl., die mitSicherungsscheiben 6 gegen Lösen gesichert sind, auf den Wellenzapfen la, 2a gehalten und mittels Paßfedern 7 od. dgl. gegen Verdrehen gesichert.
Die Kupplungsglieder 3, 4 sind mit je einer Außenverzahnung 8 bzw. 9 versehen, zu deren beiden Seiten kugelförmige Stützflächen 10, 11 bzw. 12, 13 angeordnet sind. Diese Stützflächen sind auf den Kupplungsgliedern 3, 4 in axialer Richtung gleitend gelagert. Der Mittelpunkt M der die kugelförmigen Stützflächen 10, 11 bzw. 12, 13 umhüllenden Kugelfläche 14 bzw.15 liegt auf der Längsachse des Wellenendes 1 bzw. 2 in der Mittelebene der Außenverzahnung 8 bzw. 9. Der Radius der umhüllenden Kugelfläche 14 bzw. 15 ist gleich groß dem Radius des Teilkreises der Außenverzahnung 8 bzw. 9, so daß die umhüllende Kugelfläche 14 bzw. 15 den Teilkreis tangiert. Die Zahnköpfe und -füße der Außenverzahnungen 8, 9 haben um den Mittelpunkt M gekrümmte kugelförmige Oberflächen.
Die Außenverzahnungen 8, 9 stehen mit entsprechenden Innenverzahnungen 16, 17 im Eingriff, die in einer die Kupplungsglieder3, 4 überdeckenden, aus zwei gleichartigen Hälften 18a, 18b bestehenden Kupplungshülse vorgesehen sind. Die beiden Kupplungshülsenhälften 18a, 18b sind mit geeigneten Befestigungsmitteln 19, 20 aneinandergeflanscht. Beiderseits jeder Innenverzahnung 16 bzw. 17 sind in der Kupplungshülse kugelkalottenförmige Lagerflächen 21, 22 bzw. 23, 24 mittels geeigneter Befestigungsmittel 19, 20 bzw. 25 angebracht. An diesen Lagerflächen werden die gleitend auf den Kupplungsgliedern gelagerten kugelförmigen Stützflächen 10, 11 bzw. 12, 13 der Kupplungsglieder 3 bzw. 4 zur Aufnahme axialer Kräfte und zur Abstützung der Kupplungshülse 18 a, 18 b mittels Federn 26 angedrückt. Hier- ; durch werden axiale Stöße elastisch aufgefangen, so daß die Kupplung mit ihren nachgeschalteten Aggregaten, wie Getriebe, Generator, Turbine, Schiffsschraube usw. geschont wird. Zwischen den aneinandergeflanschten Kupplungshülsenhälften 18 a und 18 b befindet sich ein Distanzring 27 mit einer mit einem Stopfen 28 versehenen Einfüllöffnung 29, durch die das Schmiermittel für die Verzahnung in den Hohlraum der Kupplungshülse eingefüllt wird. Die Lagerflächen 22, 23 sind für den Durchtritt des Schmiermittels mit Bohrungen 22a, 23 a ausgestattet.
Zur Verwirklichung der Erfindung kann auch eine einteilige Kupplungshülse verwendet werden, in der die Lagerflächen 22, 23 und die Einfüllöffnung 29 zweckentsprechend anzubringen sind.
Die in der Abb.1 gezeigte Anordnung der Schmiermittelzuführung findet lediglich bei in horizontaler Lage ungeteilt eingebauten Kupplungen Verwendung. Wird die Kupplung dagegen vertikal, schräg oder in noch zu beschreibender Weise in horizontaler Lage geteilt eingebaut, so entfallen die Bohrungen 22a, 23a. In letzterem Fall ist jede der Kupplungshülsenhälften 18 a,18 b mit einer gesonderten Einfüllöffnung 29a (Abb.2) zu versehen. Bei vertikalem oder schrägem Einbau der Kupplung ist ein Übertritt des Schmiermittels von der höherliegenden Kupplungshülsenhälfte in die untere Hälfte zu unterbinden, weil das Schmiermittel sich dann in der unteren Hälfte ansammeln würde und keine ordnungsgemäße Schmierung der oberen Verzahnung gewährleistet wäre. Die an den kugelförmigen Stützflächen anliegenden kugelkalottenförmigen Lagerflächen stellen in allen Einbaulagen der Kupplung und bei allen Winkellagen, die die Kupplungsglieder zur Kupplungshülse einnehmen können, eine zuverlässige Abdichtung der schmiermittelgefüllten Kupplungshülse dar.
Das zu übertragende Drehmoment wird vom Wellenende 1 über das Kupplungsglied 3 und die im Eingriff befindlichen Verzahnungen 8, 16 auf die Kupplungshülsenhälfte 18a übertragen, um von dieser über die Kupplungshülsenhälfte 18b, die Verzahnungen 9, 17 und das Kupplungsglied 4 an das andere Wellenende 2 abgegeben zu werden. Das Drehmoment kann selbstverständlich in umgekehrter Reihenfolge vom Wellenende 2 kommend auf das Wellenende 1 übertragen werden. Die Kupplungshülse 18 a, 18 b stützt sich hierbei mittels der kugelkalottenförmigen Lagerflächen 21, 22, 23, 24 auf den kugelförmigen Stützflächen 10, 11, 12, 13 ab. Tritt nun zwischen den Wellenenden 1 und 2 eine winklige oder achsparallele Verlagerung auf, so erfolgt bei gegenseitigem Verschieben der Verzahnungen 8, 16 und( oder 9, 17 eine entsprechende Verlagerung der Kupplungshülsenlängsachse aus der Ebene einer oder auch beider Wellenlängsachsen. Diese Verlagerung stellt eine Schwenkbewegung der Kupplungshülse um einen oder auch beide Mittelpunkte M dar, wobei beim gegenseitigen Verschieben der Verzahnungen die Teilkreise der Außen- und Innenverzahnungen 8, 16 bzw. 9, 17 sich auf der die kugelförmigen Stützflächen 10, 11 bzw. 12, 13 umhüllenden Kugelfläche 14 bzw. 15 bewegen. Gleichzeitig wird mit den kugelförmigen, auf den Kupplungsgliedern 3, 4 in axialer Richtung gleitend gelagerten und mittels Federn26 abgestützten Stützflächen 10, 11, 12, 13, eine verklemmungsfreie Aufnahme und Überleitung axial gerichteter Kräfte ermöglicht. Das in der Abb. 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel hat die gleiche Wirkungsweise. Zur überbrückung der in axialem Abstand voneinanderliegenden Wellenenden 1, 2 ist zwischen den beiden Kupplungshülsenhälften 18a und 18b eine an ihren Enden mit ortsfesten Kupplungsflanschen30,31 ausgestattete Zwischenwelle 32 vorgesehen. Die Zwischenwelle 32 ist nicht gelagert und führt bei Verlagerungen der Wellenenden 1, 2 entsprechende Schwenkbewegungen um ihre Längsachse aus, bei denen die Kupplung in der zuvor beschriebenen Weise in Tätigkeit tritt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Wellenkupplung für achsparallele und winklige Verlagerungen der Wellen zueinander, bestehend aus einer Kupplungshülse mit je einer Innenverzahnung für die beiden Wellenenden, je einem auf den Wellenenden angeordneten Kupplungsglied, das mit einer Außenverzahnung in die zugeordnete Innenverzahnung der Kupplungshülse eingreift und sich mittels beiderseits der Außenverzahnung angeordneten Kugelflächen gegen entsprechende Hohlkugelflächen der Kupplungshülse abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Führung dienenden Kugelflächen (10, 11; 12,13) der Nabe (3; 4) als Ringe ausgebildet sind, die axial auf der Nabe verschiebbar sind, wobei zwischen jedem Ring und zugehöriger Nabe eine Druckfeder (26) eingeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 647 121; französische Patentschriften Nr. 895 859, 914 232; USA.-Patentschriften Nr. 1591398, 1770 744, 1942 973, 2 299 351, 2 455 870, 2 467 902, 2 592 309. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patentschrift Nr. 1004 438.