DE19529980A1 - Drive element to transmit torque - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Antriebselement zum Übertragen eines Drehmomentes.The invention relates to a drive element for transmission of a torque.
Derartige Antriebselemente sind beispielsweise Bestandteile von Kardanwellen. Hierbei ist das genannte Antriebselement zwischen zwei Kreuzköpfen angeordnet. Dabei umfaßt das Antriebselement ein hülsenförmiges Außenteil (Schiebehülse) die an den einen Kreuzkopf angeschlossen ist, ferner ein von der Schiebehülse konzentrisch umschlossenes Innenteil (Nabe) die an den anderen Kreuzkopf angeschlossen ist. Schiebehülse und Nabe sind miteinander drehfest, jedoch in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar, so daß Längenänderungen ausgeglichen werden können.Such drive elements are components, for example of cardan shafts. Here is the drive element mentioned arranged between two cross heads. This includes Drive element a sleeve-shaped outer part (Sliding sleeve) connected to the one cross head is also one of the sliding sleeve concentric enclosed inner part (hub) the other Cross head is connected. Sliding sleeve and hub are rotatable with each other, but relative in the axial direction slidable to each other, so that changes in length can be compensated.
Um die drehfeste Verbindung zwischen Schiebehülse und Nabe zu verwirklichen, gibt es mehrere Möglichkeiten. So können beispielsweise Rollenkupplungen vorgesehen werden (EP 0 552 801). Eine solche Rollenkupplung umfaßt zwei Hauptteile: der eine Hauptteil trägt eine Mehrzahl von Rollkörpern, deren Drehachsen im wesentlichen senkrecht zur Achsrichtung des Hauptteiles verlaufen und über den Umfang des Hauptteiles verteilt angeordnet sind, während der andere Hauptteil Führungsbahnen aufweist, die sich im wesentlichen in Achsrichtung dieses anderen Hauptteiles erstrecken und die dem Führen der Rollkörper dienen.The non-rotatable connection between the sliding sleeve and the hub there are several ways to achieve this. So can For example, roller couplings can be provided (EP 0 552 801). Such a roller clutch comprises two main parts: one main part carries a plurality of rolling elements, whose axes of rotation are substantially perpendicular to the axis direction of the main part and the extent of the Main part are distributed while the other Main part has guideways, which are essentially extend in the axial direction of this other main part and which serve to guide the rolling elements.
Statt einer Rollenkupplung kann man beispielsweise auch eine Verzahnung vorsehen, wobei die Nabe als Vielkeilwelle ausgebildet ist, und die Schiebehülse eine entsprechende Innenverzahnung aufweist. Hiermit wird zum einen eine drehfeste Verbindung hergestellt, zum anderen eine Verschiebung in axialer Richtung ermöglicht. For example, instead of a roller clutch provide a toothing, the hub being a splined shaft is formed, and the sliding sleeve a corresponding Has internal teeth. This is one non-rotatable connection established, the other one Displacement in the axial direction allows.
Bei Antriebssträngen dieser Art ist es häufig notwendig, eine Sicherheitskupplung einzubauen, die bei Überschreiten eines maximal zulässigen Torsionswertes zwei miteinander gekoppelte Teile eines Wellenstranges voneinander abkoppeln. Eine bekannte Sicherheitskupplung dient zum Verbinden einer Welle mit einer Nabe. Sie ist wie folgt aufgebaut: das eine dieser beiden Maschinenteile - Welle oder Nabe - enthält einen zylindrischen Expansionsspalt, der zur gemeinsamen Achse von Welle und Nabe koaxial angeordnet ist und der einen Truganschluß aufweist. Der Truganschluß ist durch ein Ventil absperrbar. Zum Zwecke des gegenseitigen Verspannens von Nabe und Welle wird der Expansionsspalt unter Druck gesetzt. Diese Druckverbindung vermag nur ein bestimmtes, maximales Drehmoment zu übertragen. Übersteigt das Drehmoment diesen Wert, so reicht die Druckverspannung zum Übertragen nicht mehr aus, so daß es zu einer Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Maschinenteilen - Welle und Nabe - kommt. Hierdurch wird das Ventil abgeschert, so daß der Expansionsspalt drucklos wird und die Drehmomentübertragung gänzlich unterbleibt, so daß keine Schäden an den beteiligten Bauteilen auftreten können.With this type of drive train, it is often necessary to to install a safety clutch that when exceeded a maximum permissible torsional value two with each other coupled parts of a shaft train from each other disconnect. A known safety clutch is used for Connect a shaft to a hub. It is as follows assembled: one of these two machine parts - shaft or hub - contains a cylindrical expansion gap, the coaxial to the common axis of the shaft and hub is arranged and has a Truganschluß. Of the Door connection can be shut off by a valve. For the purpose the mutual tensioning of the hub and shaft becomes the Expansion gap pressurized. This pressure connection can only withstand a certain maximum torque transfer. If the torque exceeds this value, then the compressive stress is no longer sufficient for transmission, so that there is a relative speed between the both machine parts - shaft and hub - comes. Hereby the valve is sheared off, so that the expansion gap is depressurized and the torque transmission completely is omitted so that no damage to those involved Components can occur.
Derartige Sicherheitskupplungen haben einen gewissen Raumbedarf, insbesondere in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Übertragung von Drehmoment. Der verfügbare Raum ist aber im allgemeinen begrenzt, vor allem bei Fahrzeugantrieben.Such safety clutches have a certain Space requirement, especially in the axial direction, d. H. in Direction of torque transmission. The available one But space is generally limited, especially with Vehicle drives.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebselement der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß es gleichzeitig eine Sicherheitskupplung enthält.The invention is based on the object Drive element of the type mentioned at the beginning design that it is a safety clutch at the same time contains.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by the features of claim 1 solved.
Demgemäß werden durch geschickte Anordnung in einem
einzigen Antriebselement alle Funktionen vereinigt, die
notwendig sind:
das Übertragen von Drehmoment
das Anpassen an Längenänderungen
das Unterbrechen des Drehmomentschlusses bei Auftreten
eines Störfalles.Accordingly, all functions that are necessary are combined by a clever arrangement in a single drive element:
the transmission of torque
adapting to changes in length
the interruption of the torque lock when an accident occurs.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen erläutert.The invention is explained with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, teilweise in einem Axialschnitt. Fig. 1 shows a first embodiment of the invention, partly in an axial section.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Gegenstand von Fig. 1 in der Schnittebene A-A. Fig. 2 shows a section through the object of Fig. 1 in the section plane AA.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Gegenstand in der Schnittebene B-B. Fig. 3 shows a section through the object in the section plane BB.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Gegenstand von Fig. 1 der Schnittebene Y-Y. Fig. 4 shows a section through the object of Fig. 1 of the section plane YY.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine Ausführungsform ähnlich dem Gegenstand der Fig. 1 bis 3. Figs. 5 to 7 show an embodiment similar to the subject matter of Fig. 1 to 3.
Fig. 8 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend den Fig. 1 und 5. Fig. 8 shows another possible embodiment in a representation corresponding to FIGS. 1 and 5.
Man erkennt aus den Fig. 1 bis 4 im einzelnen folgendes:The following can be seen in detail from FIGS. 1 to 4:
Fig. 1 zeigt eine Gelenkwelle mit einem ersten Kreuzkopf 1, einem zweiten Kreuzkopf 2 sowie einem Schiebeteil 3. Schiebeteil 3 umfaßt - radial von innen nach außen - die folgenden Bauteile: eine Welle 10 ist an Kreuzkopf 2 angeschlossen und mit diesem über eine Verschraubung 2.1 drehfest verbunden. Die Welle ist umschlossen von einer Nabe 20. Die Nabe ist umschlossen von einer Schiebehülse 30. Fig. 1 shows a hinge shaft having a first cross-head 1, a second cross-head 2 and a sliding part 3. Sliding part 3 comprises - radially from the inside out - the following components: a shaft 10 is connected to cross head 2 and connected to it in a rotationally fixed manner by means of a screw connection 2.1 . The shaft is enclosed by a hub 20 . The hub is enclosed by a sliding sleeve 30 .
Nabe 20 und Schiebehülse 30 sind drehfest verbunden mittels einer Rollenkupplung. Die Rollenkupplung umfaßt einerseits drei Rollkörper 21.1, 21.2 und 21.3, die der Nabe 20 zugeordnet sind, andererseits drei Führungsbahnen 31.1, 31.2 und 31.3, in denen die genannten Rollen laufen. Eine Rollenkupplung dieser Art nennt man auch "Tripode".Hub 20 and sliding sleeve 30 are rotatably connected by means of a roller clutch. The roller clutch comprises on the one hand three roller bodies 21.1 , 21.2 and 21.3 which are assigned to the hub 20 , on the other hand three guide tracks 31.1 , 31.2 and 31.3 in which the rollers mentioned run. A roller clutch of this type is also called a "tripode".
Aufgrund der Rollenkupplung sind Nabe 20 und Schiebehülse 30 einerseits drehfest miteinander verbunden, so daß ein Drehmomentenfluß von Nabe 20 auf Schiebehülse 30 übertragen werden kann, andererseits sind diese beiden Teile, Nabe 20 und Schiebehülse 30 - in Längsrichtung zueinander, d. h. in Richtung der Achse der Antriebseinheit - relativ zueinander verschiebbar.Because of the roller clutch, the hub 20 and the sliding sleeve 30 are on the one hand non-rotatably connected to one another so that a torque flow can be transmitted from the hub 20 to the sliding sleeve 30 , on the other hand these two parts, the hub 20 and the sliding sleeve 30 - in the longitudinal direction to one another, ie in the direction of the axis of the Drive unit - slidable relative to each other.
In die Antriebseinheit ist eine Sicherheitskupplung integriert. Diese umfaßt einen zylindrischen Expansionsspalt 11. Dieser verläuft konzentrisch zur Achse der Antriebseinheit. Er weist einen Druckanschluß 12 auf, sowie ein Ventil 13. Durch Beschicken des Druckanschlusses mit unter Druck stehendem Medium, beispielsweise mit Drucköl, erfolgt eine Verspannung zwischen Welle 10 und Nabe 20, und damit ein festes gegenseitiges Ankoppeln, so daß ein Drehmoment bis zu einem maximalen Wert übertragen werden kann.A safety clutch is integrated in the drive unit. This comprises a cylindrical expansion gap 11 . This runs concentrically to the axis of the drive unit. It has a pressure connection 12 and a valve 13 . By loading the pressure connection with medium under pressure, for example with pressure oil, there is a tension between shaft 10 and hub 20 , and thus a firm mutual coupling, so that a torque can be transmitted up to a maximum value.
Schiebehülse 30 weist ferner eine Gleitbuchse 32 auf, die eine Führung und Abdichtung gegen Nabe 20 herstellt.Sliding sleeve 30 also has a sliding bush 32 , which produces a guide and seal against hub 20 .
Die Rollenkupplung ist an sich aus EP 0 552 801 bekannt. Die Sicherheitskupplung ist an sich aus DE 29 23 902 C2 bekannt. The roller clutch is known per se from EP 0 552 801. The safety clutch is per se from DE 29 23 902 C2 known.
Diese beiden Elemente sind jedoch in geschickter Weise in Schiebeteil 3 zusammengefügt, so daß Schiebeteil 3 die Funktionen des Drehmomentübertragens, des Längenausgleichs sowie des Sicherheits-Abkoppelns in sich vereinigt.However, these two elements are skillfully assembled in sliding part 3 , so that sliding part 3 combines the functions of torque transmission, length compensation and safety decoupling.
Beim Normalbetrieb wird dem Expansionsspalt 11 über Ventil 13 und Druckanschluß 12 Druckmedium zugeführt. Hierdurch wird auf die dünne Hülse 14, die sich radial außerhalb des Expansionsspaltes 11 befindet, Druck ausgeübt, so daß sich diese dünne Hülse 14 gegen die Nabe 20 anpreßt, womit ein Reibschluß hergestellt ist. Über die Tripode wird Drehmoment von der Nabe 20 auf die Schiebehülse 30 übertragen, so daß ein durchgängiger Kraftschluß hergestellt ist.During normal operation, pressure medium is supplied to the expansion gap 11 via valve 13 and pressure connection 12 . As a result, pressure is exerted on the thin sleeve 14 , which is located radially outside of the expansion gap 11 , so that this thin sleeve 14 presses against the hub 20 , which creates a frictional connection. Torque is transmitted from the hub 20 to the sliding sleeve 30 via the tripode, so that a continuous frictional connection is produced.
Übersteigt das zu übertragende Drehmoment einen bestimmten maximalen Wert, so liegt ein Störfall vor. In diesem Falle reicht die Anpreßkraft der dünnen Hülse 14 nicht mehr aus, um den Reibschluß mit der Nabe 20 aufrechtzuerhalten. Es kommt zu einem gewissen Schlupf, und somit zu einer Relativgeschwindigkeit zwischen Welle 10 und Nabe 20. Dies führt zu einem Abscheren eines Teiles von Ventil 13, und damit zu einem Öffnen des Druckanschlusses 12. Der Druck aus Expansionsspalt 11 wird somit völlig entlassen, und es findet überhaupt keine Anpressung zwischen der dünnen Hülse 14 und der Nabe 20 mehr statt. Die Drehmomentübertragung unterbleibt, womit dafür gesorgt wird, daß Schäden an den beteiligten Bauteilen unterbleiben.If the torque to be transmitted exceeds a certain maximum value, there is an accident. In this case, the contact pressure of the thin sleeve 14 is no longer sufficient to maintain the frictional engagement with the hub 20 . There is a certain amount of slippage and thus a relative speed between shaft 10 and hub 20 . This leads to a shearing off of a part of valve 13 and thus to opening of the pressure connection 12 . The pressure from the expansion gap 11 is thus completely released, and there is no more contact between the thin sleeve 14 and the hub 20 . The torque transmission is omitted, which ensures that damage to the components involved is avoided.
Welle 10 läuft zwar weiterhin um, jedoch bleiben alle Bauteile radial außerhalb der Welle still stehen, nämlich die Nabe 20 mit Schiebehülse 30 und Gleitbuchse 32. Wichtig ist, daß insbesondere zwischen Gleitbuchse 32 und Nabe 20 keine Relativbewegung mehr stattfindet, so daß auch hier keine besondere Lagerung mehr notwendig ist. Although shaft 10 continues to rotate, all components remain stationary radially outside of the shaft, namely hub 20 with sliding sleeve 30 and sliding bush 32 . It is important that, in particular, no relative movement takes place between the sliding bush 32 and the hub 20 , so that no special mounting is necessary here either.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1 bis 4. Entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch hier sind wieder zwei Kreuzköpfe 1 und 2 sowie ein Schiebeteil 3 vorgesehen. Nabe 20 ist hierbei - im Gegensatz zur ersten Ausführungsform - mit einer dünnen Hülse 22 versehen. Diese befindet sich zwischen der dünnen Hülse 14 von Welle 10 und einer Außenhülse 15, die Bestandteil von Welle 10 ist. Statt des Gleitlagers 32 ist hier ein vollwertiges Lager erforderlich.The Fig. 5, 6 and 7 show a modified embodiment of the subject of Fig. 1 to 4. Corresponding components are given the same reference numerals. Again, two cross heads 1 and 2 and a sliding part 3 are provided. In contrast to the first embodiment, hub 20 is provided with a thin sleeve 22 . This is located between the thin sleeve 14 of shaft 10 and an outer sleeve 15 , which is part of shaft 10 . Instead of the plain bearing 32 , a full-fledged bearing is required here.
Kommt es hierbei zu einem Störfall, und wird der betreffende Nippel von Ventil 13 abgeschert, so bleiben die Welle 10, Nabe 20 und Schiebehülse 30 stehen, Nabe 15 hingegen läuft um. Es findet somit eine Relativgeschwindigkeit zwischen Schiebehülse 30 und Nabe 15 einerseits, und zwischen Nabe 15 und Nabe 20 andererseits statt.If a malfunction occurs and the relevant nipple is sheared off by valve 13 , the shaft 10 , hub 20 and sliding sleeve 30 stop, while hub 15 rotates. There is therefore a relative speed between the sliding sleeve 30 and the hub 15 on the one hand, and between the hub 15 and the hub 20 on the other hand.
Eine weitere mögliche Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei ist statt der Tripode eine Verzahnung vorgesehen. Schiebehülse 30 trägt diese Verzahnung 31. Man erkennt im übrigen wieder Abscherventil 13 und Expansionsspalt 11.Another possible embodiment is shown in FIG. 8. Here, a toothing is provided instead of the tripode. Sliding sleeve 30 carries this toothing 31 . You can also see the shear valve 13 and expansion gap 11 .
Claims (2)
- 1.1 ein hülsenförmiges Außenteil (Schiebehülse) umschließt konzentrisch ein Innenteil (Nabe),
- 1.2 Schiebehülse und Nabe sind miteinander drehfest, aber in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar,
- 1.3 die Nabe ist mit einer Welle drehfest verbindbar,
- 1.4 zur Verbindung zwischen Nabe und Welle enthält das eine dieser beiden Teile einen zylindrischen, koaxialen Expansionsspalt, der einen Druckanschluß aufweist,
- 1.5 der Druckanschluß ist durch ein Ventil absperrbar, das bei Auftreten einer Relativgeschwindigkeit zwischen Nabe und Welle abgeschert wird.
- 1.1 a sleeve-shaped outer part (sliding sleeve) concentrically surrounds an inner part (hub),
- 1.2 sliding sleeve and hub are non-rotatable with one another, but can be displaced in the axial direction relative to one another,
- 1.3 the hub can be rotatably connected to a shaft,
- 1.4 for the connection between the hub and the shaft, one of these two parts contains a cylindrical, coaxial expansion gap which has a pressure connection,
- 1.5 the pressure connection can be shut off by a valve which is sheared off when a relative speed occurs between the hub and the shaft.
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| ITTO960695A1 (en) | 1998-02-09 |
| FR2739908A1 (en) | 1997-04-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: J.M. VOITH GMBH & CO. BETEILIGUNGEN KG, 89522 HEID |
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| 8130 | Withdrawal |