DE102015007711A1 - Double toothed coupling for connecting a driven shaft to a driven shaft - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Doppelzahnkupplung zum Verbinden einer angetriebenen Welle mit einer getriebenen Welle, mit einer ersten Wellenaufnahme (12) zur Anbringung an einer angetriebenen Welle, mit einer zweiten Wellenaufnahme (14) zur Anbringung an einer getriebenen Welle und mit einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Verbindungsglied (10) zum Verbinden der ersten Wellenaufnahme (12) mit der zweiten Wellenaufnahme (14), wobei zwischen dem Verbindungsglied (10) und der Wellenaufnahme (12, 14) ein Ringraum (38, 39) ausgebildet ist, wobei im Ringraum (38, 39) eine am Verbindungsglied (10) angebrachte Innenverzahnung (34, 35) und eine dazu korrespondierende, in die Innenverzahnung (34, 35) eingreifende und über einen Steg (28, 29) an der Wellenaufnahme (12, 14) gehaltene Außenverzahnung (36, 37) untergebracht sind. Eine Doppelzahnkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine optimale Federsteifigkeit bei guten dynamischen Eigenschaften und einer möglichst langlebigen Ringraumdichtung hat, wird dadurch erreicht, dass der Ringraum (38, 39) mittels einer Ringraumdichtung (40, 41) abgedichtet ist, wobei die Ringraumdichtung (40, 41) als eine metallische Hülse ausgebildet ist, deren Wandstärke so gering gehalten ist, dass keine nennenswerten Federkräfte auf das Verbindungsglied (10) und/oder die Wellenaufnahme (12, 14) ausgeübt werden.The invention relates to a double-toothed coupling for connecting a driven shaft with a driven shaft, with a first shaft receptacle (12) for attachment to a driven shaft, with a second shaft receptacle (14) for attachment to a driven shaft and with a substantially hollow cylindrical connecting member (10) for connecting the first shaft receptacle (12) to the second shaft receptacle (14), wherein an annular space (38, 39) is formed between the connecting member (10) and the shaft receptacle (12, 14), wherein in the annular space (38, 39) has an inner toothing (34, 35) attached to the connecting member (10) and an outer toothing (36) which engages in the inner toothing (34, 35) and is held by a web (28, 29) on the shaft receptacle (12, 14) , 37) are housed. To create a double-toothed coupling of the type mentioned, which has an optimum spring stiffness with good dynamic properties and a long-lived annular seal, is achieved in that the annular space (38, 39) by means of an annular seal (40, 41) is sealed, wherein the annular space seal (40, 41) is formed as a metallic sleeve whose wall thickness is kept so low that no significant spring forces on the connecting member (10) and / or the shaft receiving (12, 14) are exercised.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelzahnkupplung zum Verbinden einer angetriebenen Welle mit einer getriebenen Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie sie häufig bei Schienenfahrzeugen eingesetzt wird.The present invention relates to a Doppelzahnkupplung for connecting a driven shaft with a driven shaft according to the preamble of claim 1, as is often used in rail vehicles.
Aus der
Insbesondere durch die Verschraubung des Verbindungsgliedes zwischen den Wellen benötigt eine solche Zahnkupplung mit einem knochenartigen Verbindungsglied viel Platz, der vor allem bei Niederflurfahrzeugen nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung steht.In particular, by the screwing of the connecting member between the waves requires such a toothed coupling with a bone-like link much space, which is not available, especially in low-floor vehicles to a sufficient extent.
Aufgrund der permanenten Bewegung der Gummidichtung und/oder der Feder unterliegen diese Bauteile einer Alterung und müssen in gewissen Abständen ausgetauscht werden, was bei einer Zahnkupplung mit einem knochenartigen Verbindungsglied sehr aufwendig ist.Due to the permanent movement of the rubber seal and / or the spring, these components are subject to aging and must be replaced at certain intervals, which is very expensive in a toothed coupling with a bone-like connecting member.
Zur Behebung dieser Nachteile ist in der
Des weiteren ist bei der Zahnkupplung gemäß
Durch die Verbindung von zwei Funktionen, hier der Dichtung und der Feder, in einem Bauteil, nämlich im Wellrohr, ist bei der Dimensionierung des Wellrohres immer ein Kompromiss zwischen Federsteifigkeit und Bauteilfestigkeit zu akzeptieren. Zum Einen müssen hohe Rückstellkräfte aus der Kupplung abgefangen werden, weshalb eine entsprechend groß ausgelegte Feder erforderlich ist mit der Folge, dass die Wandstärke des Wellrohres entsprechend dick ausgeführt ist. Zum Anderen führt eine dicke Wandstärke des Wellrohres aber zu einer hohen Materialbelastung bei jeder Bewegung des Wellrohres mit der Folge, dass das Material des Wellrohres schnell ermüdet und das Wellrohr in regelmäßigen Abständen oder im Falle des Verschleißes getauscht werden muss. Zudem erlaubt eine große Wandstärke des Wellrohres nur eine geringe Verlängerung der Wellen, da das starke, als Feder ausgebildete Wellrohr keine hohen Verlagerungen der Wellenenden zulässt. Außerdem müssen die dynamischen Eigenschaften der Feder, insbesondere deren Eigenfrequenz, so ausgelegt werden, dass ein Aufschaukeln der Kupplung und damit eine hohe Belastung des Wellrohres vermieden wird. Ein Wellrohr, bei dem all diesen Eigenschaften optimal ausgelegt sind gibt es nicht.By combining two functions, in this case the seal and the spring, in one component, namely in the corrugated pipe, a compromise between spring rigidity and component strength must always be accepted when dimensioning the corrugated pipe. On the one hand, high restoring forces must be absorbed by the coupling, which is why a correspondingly large-sized spring is required with the result that the wall thickness of the corrugated pipe is made correspondingly thick. On the other hand leads to a thick wall thickness of the corrugated tube but to a high material load with each movement of the corrugated tube, with the result that the material of the corrugated tube fatigued quickly and the corrugated tube must be replaced at regular intervals or in the event of wear. In addition, a large wall thickness of the corrugated pipe allows only a small extension of the waves, since the strong, designed as a spring corrugated pipe does not allow high displacements of the shaft ends. In addition, the dynamic properties of the spring, in particular their natural frequency, must be designed so that a rocking of the clutch and thus a high load on the corrugated pipe is avoided. A corrugated pipe in which all these properties are optimally designed does not exist.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Doppelzahnkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine optimale Federsteifigkeit bei guten dynamischen Eigenschaften und einer möglichst langlebigen Ringraumdichtung hat.On this basis, the present invention, the object of the invention to provide a double-toothed clutch of the type mentioned, which has an optimal spring stiffness with good dynamic properties and a durable as possible annular seal.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Doppelzahnkupplung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Doppelzahnkupplung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.As a technical solution to this problem, a double-toothed clutch of the type mentioned is proposed according to the invention with the features of claim 1. Advantageous developments of this double-toothed coupling can be found in the dependent claims.
Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Doppelzahnkupplung hat den Vorteil, dass durch die Trennung von Ringraumdichtung und Feder jedes dieser Bauteile auf die jeweiligen Bedürfnisse ausgelegt werden können, so dass eine langlebige und kostengünstige Ringraumdichtung gewählt werden kann und dass eine Feder mit optimalen dynamischen Eigenschaften eingesetzt werden kann.A trained according to this technical doctrine double-toothed coupling has the advantage that each of these components can be adapted to the respective needs by the separation of annulus seal and spring, so that a durable and cost-effective annulus seal can be selected and that a spring can be used with optimal dynamic properties can.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Verbindungselement eine Federaufnahme vorgesehen, die möglichst nah an der dem anderen Verbindungselement zugewandten Seite angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Feder, vorzugsweise die Schraubenfeder, in dem Bereich zwischen der Wellenaufnahme und der Federaufnahme, und nicht wie im Stand der Technik im Ringraum, angeordnet ist, so dass eine Trennung von Verzahnung und Feder erfolgt. Folglich braucht bei der Auslegung der Feder weniger Rücksicht auf die beengten Platzverhältnisse in Ringraum genommen werden. Daraus ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die Feder nun mit einem geringeren Durchmesser ausgelegt werden kann, so dass bei gleicher Verlagerungsfähigkeit der Kupplung die auftretenden Kräfte kleiner sind, wobei die Belastung der Feder und der gesamten Kupplung reduziert wird.In a preferred embodiment, a spring receptacle is provided on the connecting element, which is arranged as close as possible to the side facing the other connecting element. This has the advantage that the spring, preferably the helical spring, is arranged in the region between the shaft receptacle and the spring receptacle, and not in the annular space as in the prior art, so that a separation of toothing and spring takes place. Consequently, when designing the Spring less consideration for the cramped space in annulus be taken. This results in the further advantage that the spring can now be designed with a smaller diameter, so that the same displacement capacity of the clutch, the forces are smaller, the load on the spring and the entire clutch is reduced.
Ein weiterer Vorteil der kleineren Feder besteht darin, dass sich die Eigenfrequenz der Doppelzahnkupplung in die Anfahrphase des Antriebes verlagert, sodass die dabei eintretenden Materialbelastungen sehr viel geringer ausfallen.Another advantage of the smaller spring is that the natural frequency of the double-toothed clutch shifts to the start-up phase of the drive, so that the material loads occurring are much lower.
Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einer Anbringung der Federn quasi in Verlängerung der jeweiligen Welle günstigere geometrische Verhältnisse vorliegen, so dass die auftretenden Kräfte besser aufgefangen werden können.Yet another advantage is that with an attachment of the springs more or less in extension of the respective shaft more favorable geometric conditions are present, so that the forces occurring can be better absorbed.
Ein anderer Vorteil besteht darin, dass eine derart angeordnete Feder einfach und damit kostengünstig ausgetauscht werden kann.Another advantage is that such a spring arranged can be easily and therefore inexpensively replaced.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Feder einerseits an einer Nabe der Wellenaufnahme und andererseits an einer am Verbindungsglied gehaltenen Federaufnahme gehalten. Dies hat den Vorteil, das mehr Platz zur Verfügung steht und somit ein längerer Federweg realisiert werden kann.In a preferred development, the spring is held, on the one hand, on a hub of the shaft receptacle and, on the other hand, on a spring receptacle held on the connecting link. This has the advantage that more space is available and thus a longer spring travel can be realized.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Ringraumdichtung als eine metallene Hülse ausgeführt, die über keine nennenswerten Federkräfte verfügt. Dies hat den Vorteil, dass diese Hülse einerseits vergleichsweise dünnwandig ausgeführt werden kann und dass ein gut bewegliches, metallisches Material gewählt werden kann. Hierdurch wird die Ringraumdichtung sehr nachgiebig und damit langlebig, bei einer maximalen Verlagerung der Wellenenden.In a further preferred embodiment, the annular space seal is designed as a metal sleeve, which has no significant spring forces. This has the advantage that this sleeve on the one hand can be made relatively thin-walled and that a well-moving, metallic material can be selected. As a result, the annulus seal is very yielding and thus durable, with a maximum displacement of the shaft ends.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Ringraumdichtung mindestens zwei Mäander vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass vergleichsweise große Wege in axialer, als auch in abgewinkelter Richtung bei vergleichsweise geringer Materialverbiegung erreicht werden, so dass die Ringraumdichtung einer nur geringen Ermüdung unterliegt.In a preferred embodiment, at least two meanders are provided in the annular space seal. This has the advantage that comparatively large distances in the axial, as well as in the angled direction are achieved with comparatively little material bending, so that the annular space seal is subject to only slight fatigue.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Doppelzahnkupplung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigenFurther advantages of the double-toothed coupling according to the invention will become apparent from the accompanying drawings and the embodiments described below. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can be used individually or in any desired combinations with one another. The mentioned embodiments are not to be understood as an exhaustive list, but rather have exemplary character. Show it
In den
Das Verbindungsglied
Sowohl die erste Wellenaufnahme
Die erste, genauso wie die zweite Wellenaufnahme
In der hier dargestellten Ausführungsform ist die erste und die zweite Außenverzahnung
Diese erste, genauso wie die zweite Ringraumdichtung
In noch einer anderen Ausführungsformen können auch mehr oder weniger viele Mäander vorgesehen sein, es hat sich jedoch bewährt mindestens zwei Mäander vorzusehen, um der Ringraumdichtung eine angemessene Beweglichkeit zu verleihen.In still other embodiments, more or less meanders may be provided, however, it has been found useful to provide at least two meanders to provide the annulus seal with adequate mobility.
Die Ringraumdichtung
Die erste Ringraumdichtung
Wie insbesondere
Nahe der Schulter
An der Wellenaufnahme
Die Bezugszeichenliste ist ausdrücklich Bestandteil der Beschreibung.The list of reference numbers is expressly part of the description.
Bei der in
Bei der in
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4321986 C2 [0002] DE 4321986 C2 [0002]
- DE 19644884 C1 [0005, 0006] DE 19644884 C1 [0005, 0006]
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DE102015007711.2A DE102015007711A1 (en) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | Double toothed coupling for connecting a driven shaft to a driven shaft |
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DE102015007711.2A Withdrawn DE102015007711A1 (en) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | Double toothed coupling for connecting a driven shaft to a driven shaft |
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DE (1) | DE102015007711A1 (en) |
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