ЗУБЧАТАЯ МУФТА
GEAR CLUTCH

Изобретение относится к зубчатой муфте, которая включает в себя две соединенные полумуфты, при этом каждая полумуфта содержит, по меньшей мере, одну часть с наружными зубьями и одну часть с внутренними зубьями, которые в соответствующей полумуфте образуют выпуклое поводковое соединение, причем поводковое соединение оснащено, по меньшей мере, одним упругим уплотнительным элементом.
В связи с постоянным стремлением к созданию все более компактных конструкций приводных систем с одновременным повышением их удельной мощности, зубчатые муфты приобретают все большее значение. При передаче, посредством геометрического замыкания, крутящего момента и вращательного движения, они обеспечивают компенсацию относительно больших угловых, осевых и радиальных смещений. Постоянное повышение требований по мощности приводных систем, используемых, например, в ветросиловых установках, в приводах прокатных станов и тяговых электроприводах (трамваи и наземное метро, скоростные поезда) обусловливает необходимость создания зубчатых муфт с высокой удельной мощностью.
В DE 19644884 C1 описана зубчатая муфта 1 с двумя полумуфтами 27, 28, в которой обе полумуфты 27, 28 жестко соединены между собой посредством конусных винтов 23. На фиг. 1 представлена соединенная таким образом двойная зубчатая муфта 1, в которой обе полумуфты 27, 28 имеют корпус 2 муфты с двумя частями 5, 6 корпуса муфты, выполненными в виде двух втулок, и два, размещенных внутри корпуса 2 муфты, соединительных элемента 3, 4, выполненных в виде ступицы, при этом соединительные элементы 3, 4 образуют внутри корпуса 2 муфты внутренние зоны соединительных элементов 17, 65, между которыми расположена фланцевая зона 56.
Корпус муфты предпочтительно содержит две симметрично выполненные части 5, 6 корпуса муфты, которые посредством конусных винтов 23 закреплены на обращенных друг к другу фланцах 42, 43, размещенных на частях 5, 6 корпуса муфты, и содержат направленную радиально внутреннюю крышку 45, 46, которая уплотняет внутренние зоны соединительных элементов 17, 65.
Соединительные элементы 3, 4 по своей наружной окружности 7 имеют наружные зубчатые венцы 9, 10 с выпуклыми соединительными зубьями. Корпус 2 муфты по своей внутренней окружности 8 имеет внутренние зубчатые венцы 11, 12. Наружные зубчатые венцы 9, 10 соединительных элементов 3, 4 и внутренние зубчатые венцы 11, 12 корпуса 2 муфты образуют в частях 5, 6 корпуса муфты выпуклый поводковый зубчатый венец 13, 14, который уплотняется и защищается посредством уплотнительного элемента 18, 47, и в котором за счет относительного перемещения между соединительными элементами 3, 4 и частями 5, 6 корпуса муфты обеспечивается также относительное перемещение между внутренними зубчатыми венцами 11, 12 и наружными зубчатыми венцами 9, 10. Относительное перемещение имеет место в результате осевого и/или углового отклонения соединительных элементов 3, 4 относительно частей 5, 6 корпуса муфты.
Соответственно, на внутренних сторонах 19, 20 между корпусом 2 муфты и соединительным элементом 3, 4 предусмотрена имеющая форму кольцевого диска крышка 45, 46, которая закрывает поводковые зубчатые венцы13, 14 и соответствующие внутренние зоны соединительных элементов 17, 65. Ось корпуса муфты обозначена ссылочной позицией 59.
Между корпусом 2 муфты или частями 5, 6 корпуса муфты и каждым соединительным элементом 3, 4 размещена закрепленная на обоих соединительных элементах 3 и 5 и на частях корпуса муфты 4 и 6 и направленная по оси, гофрированная труба 18, 47, выполняющая функцию уплотнительного элемента, которая уплотняет соответствующий выпуклый поводковый зубчатый венец 13, 14 и придает пружинящие свойства корпусу 2 муфты в ее заданном положении.
Вместо гофрированных трубок 18, 47 для уплотнения поводкового соединения 13, 14 могут также использоваться другие упругие уплотнительные элементы.
В результате показанного на фиг. 2 взаимного отклонения соединительных элементов 3, 4 (ступиц) возникает относительное взаимное смещение частей 5, 6 корпуса муфты (втулок), которое представлено в виде угла смещения и отклонения δ между осями 15, 16 симметрии частей корпуса и осью 59 симметрии корпуса муфты.
Кроме того, обеспечивается компенсация осевого и радиального смещения. Жесткость конструкции обеспечивается за счет использования металлических материалов. При этом обеспечиваются хорошие демпфирующие характеристики традиционных зубчатых муфт.
Обычно зубчатые муфты изготавливаются из металла. Вследствие этого они обладают высокой жесткостью при кручении и очень незначительной демпфирующей способностью между обращенной к приводу зубчатой полумуфтой и обращенной от привода зубчатой полумуфтой. Высокая жесткость и низкая демпфирующая способность могут негативно влиять на вибрационные характеристики передачи в целом. В случае особо чувствительных приводов выдвигается требование по согласованию жесткости с частотой собственных колебаний привода, при этом должны быть сохранены размеры зоны установки муфты внутри приводной системы, то есть, во многих случаях не требуется высокая удельная мощность. Использование чисто упругих муфт, например клиновых или рычажных муфт невозможно, так как вследствие используемых материалов и требуемых характеристик по смещению они имеют значительно более низкую удельную мощность и поэтому должны иметь более значительные размеры для передачи крутящего момента и компенсации возникающих смещений.
Недостаток заключается также в том, что зубчатые муфты не могут обеспечить электрическую изоляцию между зубчатыми полумуфтами и приводом. Таким образом, при разработке конструкций муфт особое внимание должно быть уделено электрической изоляции муфт.
В WO 2013/041082 описано упругое цельное клиновое кольцо. Представленное на фиг. 3 клиновое кольцо 40 содержит, по меньшей мере, несколько направленных по оси колец, размещенных по окружности кольца и выполненных в виде клина металлических крепежных элементов 21 и 22 с направленным радиально относительно оси кольца сквозным отверстием 24, 25, при этом сквозные отверстия 24, 25 предусмотрены для, по меньшей мере, одного резьбового соединения, направленного радиально от наружной окружности кольца 37 к внутренней окружности кольца 36, предназначенного для закрепления крепежных элементов 21, 22 на двух подогнанных частях муфты, причем между расположенными по окружности соседними крепежными элементами 21 и 22 размещен способом вулканизации упругий резиновый пружинящий элемент 41, который способом вулканизации закреплен на соседних клиновидных металлических крепежных элементах 21 и 22, за счет чего по окружности кольца формируется изготовленное за одну операцию вулканизации клиновое кольцо с попеременно размещенными металлическими клинообразными крепежными элементами 21 и 22 и расположенными между ними упругими пружинящими элементами 41.
В основу изобретения положена задача создания зубчатой муфты, конструкция которой обеспечивает надежную компенсацию возникающих смещений, существенное снижение жесткости соединения (муфты), гашение вибрации и электрическую изоляцию.
Поставленная задача решена за счет признаков п. 1 формулы изобретения.
В зубчатой муфте с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами каждая полумуфта имеет, по меньшей мере, одну часть с наружными зубьями и одну часть с внутренними зубьями, которые образуют в соответствующей зубчатой полумуфте выпуклое поводковое соединение, причем каждое поводковое соединение оснащено, по меньшей мере, одним упругим уплотнительным элементом, при этом, согласно отличительной части п. 1 формулы изобретения, по меньшей мере, в одной зоне, в которой зубчатые полумуфты соединяются, и/или, по меньшей мере, в одной зоне части с внутренними зубьями и/или части с наружными зубьями, по меньшей мере, одной полумуфты, размещен, по меньшей мере, один упругий элемент.
В зависимости от конструкции зубчатой муфты и типа размещения упругого элемента он может иметь форму диска, кольца, цилиндра или клина.
В принципе части с внутренними зубьями представляют собой части муфты с внутренним зубчатым венцом, а части с наружными зубьями - части муфты с наружным зубчатым венцом.
В зубчатой муфте согласованные с зубчатыми полумуфтами части с внутренними зубьями выполнены в виде втулок, а согласованные части с наружными зубьями - в виде ступиц, при этом упругий элемент в соединительной зоне соединяется с первой частью с внутренними зубьями первой зубчатой полумуфты и со второй частью с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты.
В зубчатой муфте другого варианта осуществления, относящиеся к зубчатым полумуфтам части с внутренними зубьями могут быть выполнены в виде втулки, соединенной с участком ступицы без зубьев и имеющей внутренний зубчатый венец, а соответствующие части с наружными зубьями могут быть выполнены в виде части ступицы с наружным зубчатым венцом, причем упругий элемент в соединительной зоне соединяется с первой частью с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты и со второй частью с наружными зубьями второй зубчатой полумуфты.
При этом упругий элемент может быть выполнен в форме кольца и располагаться между втулкой и не имеющей зубьев частью ступицы.
Упругий элемент может быть установлен в следующих положениях частей с наружными зубьями и частей с внутренними зубьями зубчатых полумуфт:
- между первой частью с внутренними зубьями первой зубчатой полумуфты и второй частью с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты или
- между первой частью с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты и второй частью с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты или
- между первой частью с внутренними зубьями первой зубчатой полумуфты и второй частью с наружными зубьями второй зубчатой полумуфты или
- между второй частью с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты и первой частью с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты.
Упругий элемент может быть установлен в следующих других положениях частей с наружными зубьями и частей с внутренними зубьями зубчатых полумуфт:
- как элемент части с внутренними зубьями одной из зубчатых полумуфт и/или
- как элемент части с наружными зубьями одной из зубчатых полумуфт.
С упругим элементом могут быть согласованы, по меньшей мере, два металлических боковых элемент для удержания, при этом упругий элемент, размещенный между двумя боковыми элементами, получают в виде единого соединительного элемента путем вулканизации.
Содержащий упругий элемент упругий соединительный элемент может быть также закреплен между противолежащими внутренними сторонами зубчатых полумуфт и обеспечивать упругое соединение между обеими зубчатыми полумуфтами.
В случае исполнения упругого соединительного элемента в виде диска с двухсторонними дисковыми боковыми элементами, на боковых элементах могут быть предусмотрены резьбовые отверстия, при этом резьбовые отверстия для резьбового закрепления упругого соединительного элемента предусмотрены на внутренних противолежащих фланцах зубчатых полумуфт.
Упругий элемент может быть непосредственно закреплен на внутренней зубчатой части способом вулканизации и через соответствующий первый фланец первой зубчатой полумуфты жестко соединен со вторым фланцем второй зубчатой полумуфты.
Упругий соединительный элемент в виде резиновой втулки с заделанным способом вулканизации упругим элементом может быть размещен в осевом направлении между обеими, соединенными между собой, зубчатыми полумуфтами корпуса муфты, при этом упругий элемент выполняется в виде втулки способом вулканизации между соседними, аксиально направленными боковыми элементами.
В качестве соединительного элемента может быть также размещена соединительная муфта с клиновым кольцом, на котором попеременно размещены крепежные элементы, и между соседними крепежными элементами находятся выполненные в виде пружинящих элементов упругие элементы.
Соответствующие упругие элементы могут быть размещены способом вулканизации между соседними крепежными элементами.
Клинья (клиновые пакеты), которые вставляется с предварительным натягом посредством запрессовки между крепежными элементами, образованными на замыкающем контуре, могут образовывать замкнутое кольцо.
При этом выполненное в виде упругого соединительного элемента клиновое (пакетное) кольцо может быть выполнено в виде как замкнутого кольца, так и в виде кольца, составленного из сегментов.
Внутренние зубчатые части зубчатых полумуфт могут быть жестко соединены с крепежными элементами клинового кольца с чередованием крепежных элементов в радиальном резьбовом соединении по отношению к оси зубчатой муфты.
Упругий соединительный элемент может иметь, по меньшей мере, одно опорное место относительно частей с внутренними зубьями, при этом опорные места могут быть выполнены в виде подшипника скольжения или качения.
Между согласованными с частью с внутренними зубьями зубчатой полумуфты крепежным кольцом и согласованной с внутренней крышкой зубчатой полумуфты частью с внутренними зубьями может быть размещен, по меньшей мере, один упорный подшипник скольжения.
Между согласованной и свинченной с частью с внутренними зубьями соответствующей зубчатой полумуфты кольцевой втулкой и частью с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты может быть размещен, по меньшей мере, один радиальный подшипник скольжения.
Во фланцевой зоне вставленного упругого соединительного элемента может быть размещен, по меньшей мере, один согласованный с упругим соединительным элементом механический элемент предотвращения пробоя.
Элемент предотвращения пробоя может быть выполнен в виде пальца и подогнанной к нему сопряженной детали.
Предназначенный для поводкового соединения упругий уплотнительный элемент может быть выполнен в виде упругой металлической гофрированной трубы, упругого резинового элемента или упругого пластмассового элемента.
Упругий элемент может быть выполнен в виде электрического изолятора.
Упругий элемент может состоять из вулканизируемой резины.
Упругий элемент может быть выполнен кольцеобразно в виде диска между двумя металлическими дисковыми боковыми элементами или в виде вытянутого в осевом направлении цилиндрического кольца между двумя металлическими, вытянутыми в осевом направлении боковыми элементами или в виде клинообразно, направленного к оси зубчатой муфты, отформованного, а также подогнанного к напряжению между двумя выполненными в виде боковых элементов соседними крепежными элементами, упругого, подобного резине привулканизированного пружинящего элемента.
Усовершенствования и особые формы исполнения предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Более подробно изобретение поясняется посредством чертежей, на которых представлено:
- Фиг. 1 - схематический продольный разрез известной обычной зубчатой муфты в статическом состоянии, которая содержит зубчатые полумуфты, которые непосредственно жестко соединены между собой на внутренних сторонах соответствующего корпуса муфты,
- Фиг. 2 - схематический продольный разрез известной обычной зубчатой муфты согласно фиг.1 в динамическом состоянии, которая содержит зубчатые полумуфты, которые непосредственно жестко соединены между собой на внутренних сторонах соответствующего корпуса муфты для представления возникающих угловых, осевых и радиальных смещений
- Фиг. 3 - общий схематический вид известного клинового кольца,
- Фиг. 4 - схематический продольный разрез предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами и упругим соединительным элементом, который вставлен между внутренними сторонами корпуса соответствующей зубчатой полумуфты и направлен в радиальном направлении,
- Фиг. 4а - схематический продольный разрез предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты аналогично фиг.4 с жестко соединенными между собой непосредственно на внутренних сторонах соответствующего корпуса муфты зубчатыми полумуфтами в динамическом состоянии для представления возникающего углового смещения,
- Фиг. 5 - увеличенный продольный разрез упругого соединительного элемента согласно фиг. 4 с металлическими боковыми элементами и упругим элементом в форме диска, который способом двусторонней вулканизации размещен между металлическими боковыми элементами,
- Фиг. 6 - схематический продольный половинный разрез второй, предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами, причем упругий соединительный элемент в виде резиновой втулки с вулканизированным с обеих сторон упругим элементом в форме диска, размещенным между обеими соответствующими частями муфты, расположен в осевом направлении,
- Фиг. 7 - схематический продольный половинный разрез третьей, предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами, причем упругий соединительный элемент в виде клинового кольца между обеими зубчатыми полумуфтами расположен в радиальном направлении,
- Фиг. 8 - схематический продольный половинный разрез зубчатой муфты с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами, согласно фиг. 7, причем упругий соединительный элемент в виде клинового кольца в радиальном направлении размещен между обеими зубчатыми полумуфтами, при этом между крепежным кольцом, согласованным с первой втулкой первой зубчатой полумуфты, и внутренней крышкой на второй втулке, согласованной со второй зубчатой полумуфтой, размещен упорный подшипник скольжения,
- Фиг. 9 - схематический продольный половинный разрез зубчатой муфты с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами, согласно фиг. 7, причем упругий соединительный элемент в виде клинового кольца размещен в радиальном направлении между обеими зубчатыми полумуфтами, при этом между крепежным кольцом, согласованным с первой втулкой первой зубчатой полумуфты, и внутренней крышкой на второй втулке, согласованной со второй зубчатой полумуфтой, размещен радиальный подшипник скольжения,
- Фиг. 10 - схематический продольный половинный разрез первой предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами и упругим соединительным элементом, размещенным между внутренними стенками корпуса соответствующей зубчатой полумуфты, и несколькими механическими элементами предотвращения пробоя, размещенными во фланцевой зоне,
- Фиг. 11 - схематический продольный разрез зубчатой полумуфты с упругим соединительным элементом, содержащим упругий элемент, с частями с внутренними зубьями и частями с наружными зубьями, которые образуют поводковые соединения.
В последующем фиг. 4, фиг. 4а и фиг. 7 рассматриваются совместно, при этом в первую очередь производится обобщение всех существенных признаков предлагаемых, согласно изобретению, зубчатых муфт.
На фиг. 4, которая является базовой, представлен схематический продольный разрез первой зубчатой муфты 30 с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами 27, 28, при этом каждая из зубчатых полумуфт 27, 28 содержит, по меньшей мере, одну часть 3, 4 с наружными зубьями и одну часть 5, 6 с внутренними зубьями, которые образуют в соответствующей зубчатой полумуфте 27, 28 выпуклое поводковое соединение 13, 14, причем с поводковым соединением 13, 14 согласован, по меньшей мере, один уплотнительный элемент 18, 47.
Согласно изобретению, по меньшей мере в одной зоне 56, в которой зубчатые полумуфты 27, 28, согласно фиг. 4 или фиг. 7, 8, 9, соединены внутри зубчатой муфты 60, размещен в сегментированной форме, по меньшей мере, один упругий элемент 35 или определенное число упругих элементов 41.
Согласно изобретению, в представленной на фиг. 11 другой зубчатой муфте 80 в, по меньшей мере, одной зоне 81 части 71, 73 с внутренними зубьями и/или в зоне части 70, 72 с наружными зубьями с по меньшей мере одной зубчатой полумуфтой 27 или 28 согласован, по меньшей мере, один упругий элемент 35.
Существенным является то, что в описанных ниже более детально зубчатых муфтах 30, 50, 60, 80 предусмотрен, по меньшей мере, один упругий элемент 35 или 41, который в значительной мере демпфирует возникающие вибрации в зубчатых муфтах 30, 50, 60, 80 и модифицирует жесткость муфты.
В статическом состоянии, то есть, в состоянии покоя, согласно фиг. 4, ось 15 первой зубчатой полумуфты и ось 16 второй зубчатой полумуфты совпадают с осью 59 зубчатой муфты. В противоположность этому, в динамическом состоянии, согласно фиг. 4а, ось 15 первой зубчатой полумуфты и ось 16 второй зубчатой полумуфты не совпадают с осью 59 зубчатой муфты.
Упругий элемент 35, 41, в зависимости от типа его размещения внутри зубчатой муфты может быть выполнен в форме диска, кольца, цилиндра или клина.
В описанных ниже детально зубчатых муфтах 30, 50 части 5, 6 с внутренними зубьями, согласованные с зубчатыми полумуфтами 27, 28, выполнены в виде втулок, а согласованные части 3, 4 с наружными зубьями - в виде ступиц, при этом упругий элемент 35 в соединительной зоне 56 соединен с первой частью 5 с внутренними зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и со второй частью 6 с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты 28.
Части 5, 6 с внутренними зубьями представляют собой, в принципе, части муфты с внутренним зубчатым венцом, а части 3, 4 с наружными зубьями - части с наружным зубчатым венцом.
В другой зубчатой муфте 80, например, согласно фиг. 11, части 71, 72 с внутренними зубьями, согласованные с зубчатыми полумуфтами 27, 28, выполнены в виде втулки 74, 75, имеющей внутренний зубчатый венец и соединенной с не имеющей зубьев частью 76, 77 ступицы, а соответствующие части 70, 72 с наружными зубьями выполнены в виде части ступицы с наружным зубчатым венцом, при этом упругий элемент 35 в соединительной зоне 56 соединен с первой частью 70 с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и со второй частью 72 с наружными зубьями второй зубчатой полумуфты 28.
Упругий элемент 35 может быть также выполнен в форме кольца и размещаться между втулкой 74, 75 и не имеющей зубьев частью 76, 77 ступицы в зоне 81.
По меньшей мере, упругий элемент 35 может быть размещен в следующих положениях частей 3, 4, 70, 72 с наружными зубьями и частей 5, 6, 71, 73 с внутренними зубьями зубчатых полумуфт 27, 28:
- между первой частью 5, 71 с внутренними зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и второй частью 6, 73 с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты 28, как показано на примерах согласно фиг. 4 или фиг. 11, или
- между первой частью 3, 70 с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и второй частью 4, 72 с наружными зубьями второй зубчатой полумуфты 28 или
- между первой частью 5, 71 с внутренними зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и второй частью 4, 72 с наружными зубьями второй зубчатой полумуфты 28 или
- между второй частью 6, 73 с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты 28 и первой частью 3, 70 с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты 27.
Указанные конфигурации элементов зубчатого зацепления относятся к вариантам исполнения муфты согласно фиг. 4 и фиг. 11.
Далее, упругий элемент 35 может быть размещен в следующих положениях частей 5, 6, 71, 72 с внутренними зубьями и частей 3, 4, 70, 72 с наружными зубьями зубчатых полумуфт 27, 28:
- в качестве элемента части 5, 6, 71, 72 с внутренними зубьями одной из зубчатых полумуфт 27, 28 и/или
- в качестве элемента части 3, 4, 70, 72 с наружными зубьями одной из зубчатых полумуфт 27, 28.
С упругим элементом 35, 41 могут быть согласованы, по меньшей мере, два металлических боковых элемента 33, 34, 53, 54, 21, 22 для закрепления, при этом упругий элемент 35, 41 размещен между обоими боковыми элементами 33, 34; 53, 54; 21, 22 путем вулканизации, образуя с ними упругий соединительный элемент 29.
Упругий соединительный элемент 29 может быть закреплен между двумя противолежащими внутренними стенками 19, 20 зубчатых полумуфт 27, 28 и образовывать упругое соединение между обеими зубчатыми полумуфтами 17, 28.
В случае дискового исполнения упругого соединительного элемента 29 с двухсторонними дисковыми боковыми элементами 33, 34, в этих двухсторонних дисковых боковых элементах 33, 34 могут быть предусмотрены резьбовые отверстия 38, 39, при этом резьбовые отверстия 38, 39 для резьбовых соединений 31, 32 упругого соединительного элемента 29 выполнены на внутренних фланцах 42, 43 зубчатых полумуфт 27, 28.
Упругий элемент 35 может быть непосредственно закреплен на части 5, 6 с внутренними зубьями способом вулканизации и через соответствующий первый фланец 42 первой зубчатой полумуфты 27 жестко соединен со вторым фланцем 43 второй зубчатой полумуфты 28.
Упругий элемент 35 может быть также непосредственно закреплен путем вулканизации на части 3, 4 с наружными зубьями.
Упругий соединительный элемент 29 в виде резиновой втулки с заделанным способом вулканизации упругим элементом 35 может быть размещен в осевом направлении между обеими соединенными между собой зубчатыми полумуфтами 27, 28 корпуса 2 муфты, при этом упругий элемент 35 в виде втулки закреплен способом вулканизации между соседними, аксиально направленными боковыми элементами 53, 54.
В качестве упругого соединительного элемента может быть использована зубчатая муфта 60 с клиновым (пакетным) кольцом 40, с размещенными попеременно крепежными элементами 21, 22 и с расположенными между соседними крепежными элементами 21, 22 упругими элементами 41 между обеими зубчатыми полумуфтами 27, 28.
Упругие элементы 41 закреплены способом вулканизации между соседними крепежными элементами 21, 22 и выполнены, предпочтительно, в форме клиньев.
Пакеты клиньев, которые с предварительным натягом запрессовываются между крепежными элементами, формирующими замыкающий контур, образуют замкнутое кольцо.
Таким образом, выполненное в качестве упругого соединительного элемента 29 клиновое кольцо 40 может быть выполнено либо в виде замкнутого кольца, либо в виде сегментированного кольца.
Части 5, 6 с внутренними зубьями зубчатых полумуфт 27, 28 могут быть жестко соединены с крепежными элементами 21, 22 клинового кольца 40 в чередовании с крепежными элементами 21, 22 в радиальном свинчивании 55 с направлением к оси 59 зубчатой муфты.
Упругий соединительный элемент 29 может быть оснащен, по меньшей мере, одним опорным местом относительно части 5, 6 с внутренними зубьями, при этом опорные места 63, 68 выполнены в виде подшипников скольжения или подшипников качения.
Между согласованным с частью 5, 6 с внутренними зубьями 5,6 зубчатой полумуфты 27, 28 свинченным крепежным кольцом 57 и внутренней крышкой 46, 45 на согласованной с зубчатой полумуфтой 28, 17 части 6, 5 с внутренними зубьями может быть установлен, по меньшей мере, один упорный подшипник 68 скольжения.
Между согласованной с частью 5, 6 с внутренними зубьями соответствующей зубчатой полумуфты 27, 28 и свинченной кольцевой втулкой 62 и частью 6, 5 с внутренними зубьями другой зубчатой полумуфты 28 может быть размещен, по меньшей мере, один радиальный подшипник 63 скольжения.
Во фланцевой зоне 56 встроенного упругого соединительного элемента 29 может быть размещен, по меньшей мере, один механический элемент 64 предотвращения пробоя, согласованный с упругим соединительным элементом 29.
Элемент 64 предотвращения пробоя может состоять из пальца и сопряженной с ним детали.
Упругий уплотнительный элемент 18, 47 может быть выполнен либо в виде упругой металлической гофрированной трубы, либо упругого резинового элемента, либо пластмассового элемента.
Упругий элемент 35 может обладать изоляционными электрическими свойствами.
Упругий элемент 35 может состоять из вулканизируемой резины.
Упругий элемент 35 может быть выполнен в форме кольца или диска между двумя металлическими кольцевыми или дисковыми боковыми элементами 33, 34 или в виде вытянутого в осевом направлении цилиндрического кольца между двумя вытянутыми в осевом направлении боковыми элементами 53, 54 или в виде клинообразно направленного к оси 59 муфты и отформованного, а также приспособленного к напряжению между двумя выполненными в виде боковых элементов соседними крепежными элементами 21, 22, упругого, резиноподобного, привулканизированного пружинящего элемента 41.
Ниже приведено более детальное описание зубчатых муфт 30, 50, 60, 80 согласно фиг. 4-11:
На фиг. 4 показан предлагаемый, согласно изобретению, упругий элемент 35 между первой выполненной в форме части 5 с внутренними зубьями частью корпуса муфты первой зубчатой полумуфты 27 и второй выполненной в форме части 6 с внутренними зубьями частью корпуса муфты первой зубчатой полумуфты 28.
При этом представленный на фиг. 4 упругий элемент 35 размещен внутри упругого соединительного элемента 29, который между первой частью 5 с внутренними зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и второй частью 6 с внутренними зубьями второй зубчатой полумуфты 28 направлен в радиальном направлении к оси 59 муфты, причем встроенный упругий соединительный элемент 29 оснащен упругим элементом 35, который способом вулканизации закреплен внутри на стенках боковых элементов 33, 34.
Корпус 2 муфты предпочтительно состоит из выполненных в значительной мере частично симметрично частей 5, 6 корпуса муфты, которые посредством первого резьбового соединения 31 и второго резьбового соединения 32 закреплены на фланцах 42, 43, которые расположены на частях 5, 6 корпуса муфты и обращены друг к другу. Первый фланец 42 относится к первой зубчатой полумуфте 27, а второй фланец 43 - ко второй зубчатой полумуфте 28. Соответствующие части 5, 6 корпуса муфты оснащены радиально направленной уплотняющей соответственно внутреннюю зону 17, 65 частей муфты внутренней крышкой 45, 46 - первой внутренней крышкой 45 и второй внутренней крышкой 46.
На фиг. 4 представлены первая часть 5 корпуса муфты и вторая часть 6 корпуса муфты в виде втулок, а также первая часть 3 муфты и вторая часть 4 муфты в виде ступиц, при этом в первой ступице 3 может быть размещен первый вал 66, а во второй ступице 4 - второй вал 67.
Аналогично фиг. 1 и 2, части 3, 4 муфты имеют на свой наружной окружной области 7 наружный зубчатый венец 9, 10 с выпуклыми соединительными зубьями. Корпус 2 муфты на своей внутренней окружной области 8 имеет внутренний зубчатый венец 11, 12. Наружные зубчатые венцы 9, 10 частей 3, 4 муфты и внутренние зубчатые венцы 11, 12 корпуса 2 муфты образуют в частях 5, 6 корпуса муфты уплотненное и защищенное упругим уплотнительным элементом 18, 47 выпуклое поводковое зубчатое зацепление 13, 14, в котором в соответствии с относительным перемещением между частями 3, 4 муфты и частями 5, 6 корпуса муфты обеспечивается относительное взаимное перемещение внутренних зубчатых венцов 11, 12 и наружных зубчатых венцов 9, 10. Относительное перемещение возникает в результате осевого и/или углового отклонения частей 3, 4 муфты относительно частей 5, 6 корпуса муфты.
На внутренних стенках 19, 20 между корпусом 2 и частями 3, 4 муфты, соответственно, предусмотрена выполненная в форме диска защищающая поводковые зубчатые зацепления 13, 14 и соответствующее свободное пространство 17, 65 крышка 45, 46 - первая крышка 45 и вторая крышка 46.
Между корпусом 2 или частями 5, 6 корпуса муфты и каждой согласованной частью 3, 4 муфты может быть размещен закрепленной, с одной стороны, на обеих частях 3, 4 муфты и, с другой стороны, на частях 5, 6 корпуса муфты упругий уплотнительный элемент 18, 47 в виде аксиально направленной гофрированной трубы, которая уплотняет соответствующее выпуклое поводковое зубчатое зацепление 13, 14 и пружинно устанавливает заданное положение корпуса 2 муфты.
Первая гофрированная труба 18 и вторая гофрированная труба 47 выполнены из металлического материала.
Вместо гофрированных труб могут также использоваться другие упругие металлические уплотнительные элементы, обеспечивающие уплотнение поводкового соединения 13, 14.
На фиг. 4а представлен схематически продольный разрез предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты 30, аналогичной изображенной на фиг. 4, с жестко соединенными друг с другом непосредственно на внутренних стенках 19, 20 соответствующих частей 5, 6 корпуса муфты посредством кольцевого упругого соединительного элемента 29, включая упруги элемент 35, зубчатыми полумуфтами 27, 28 в динамическом состоянии для представления возникающего углового смещения с углом δ смещения.
Аналогично фиг. 2, посредством представленного на фиг.4 отклонения частей 3, 4 муфты (ступиц) задано относительное перемещение между частями (втулки) 5, 6 корпуса муфты, причем относительное перемещение показано посредством угла δ смещения/отклонения между осями 15, 16 вращения частей корпуса и осью 59 вращения корпуса муфты.
Таким образом, зубчатая муфта 30 обеспечивает компенсацию осевого и радиального, а также углового смещения. Правда жесткость имеется вследствие использования металлических материалов. Однако преимущество предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты 30 заключается в том, что посредством использования упругого элемента 35 в целом демпфируются возникающие колебания между зубчатыми полумуфтами 27, 28 по сравнению с зубчатой муфтой 1 из уровня техники без упругого элемента 35, при этом становиться возможной целенаправленная адаптация и электрическая изоляция.
В принципе зубчатые муфты состоят в значительной мере из металлических материалов.
Упругий соединительный элемент 29 с закрепленным способом вулканизации упругим элементом 35 может быть размещен в следующих положениях частей 3, 4 муфты и частей 5, 6 полумуфт 27, 28 муфты 30, а именно:
- между первой втулкой 5 первой зубчатой полумуфты 27 и второй втулкой 6 второй зубчатой полумуфты 28, как показано на фиг. 4, или
- между первой ступицей 3 первой зубчатой полумуфты 27 и второй ступицей 4 второй зубчатой полумуфты 28 или
- между первой втулкой 5 первой зубчатой полумуфты 27 и второй ступицей 4 второй зубчатой полумуфты 28 или
- между второй втулкой 6 второй зубчатой полумуфты 27 и первой ступицей 3 первой зубчатой полумуфты 27.
Три последние возможные положения ступиц 3, 4 и втулок 5, 6 не показаны на фигурах.
Упругий элемент 35 может быть выполнен в виде диска между двумя металлическими дискообразными боковыми элементами 33, 34 (фиг. 4, фиг. 4а, фиг. 5, фиг. 10) или в виде вытянутого по оси цилиндрического кольца между двумя металлическими, вытянутыми по оси, боковыми элементами 53, 54 (фиг. 6) или в виде клинообразно направленного к оси 59 муфты и отформованного, а также вставленного между двумя образованными в виде боковых элементов соседними крепежными элементами 21, 22, упругого резиноподобного привулканизированного пружинящего элемента 41 (фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9).
На фиг. 5 в увеличенном, по сравнению с фиг. 4, масштабе представлен продольный разрез упругого соединительного элемента 29 с двумя металлическими кольцевыми боковыми элементами 33, 34 - первым боковым элементом 33 и вторым боковым элементом 34 - и закрепленным посредством вулканизации между ними на обеих стенках дискообразным упругим элементом 35. На обоих боковых элементах 33, 34 по обеим сторонам предусмотрены резьбовые отверстия 38, 39 - первое резьбовое отверстие 38 и второе резьбовое отверстие 39 -, которые предусмотрены для резьбовых соединений 31 и 32 соединительного элемента 29 на фланцах 42, 43 частей 5 и 6 корпуса муфты.
На фиг. 6 представлен схематически продольный половинный разрез второй, предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты 50 с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами 27, 28, при этом упругий соединительный элемент 29 в виде резиновой втулки с встроенным, привулканизированным, цилиндрическим упругим элементом 35 размещен в осевом направлении между двумя жестко соединенными друг с другом зубчатыми полумуфтами 27, 28. Жесткое соединение достигается за счет резьбового соединения 49 в резьбовых отверстиях 48 между обоими фланцами 42, 43 частей 5 и 6 корпуса муфты. В этом случае встроенный упругий элемент 35 также закреплен способом вулканизации на аксиально направленном первом боковом элементе 53 - наружная часть фланцевой втулки - и на аксиально направленном втором боковом элементе 54 - внутренняя часть втулки.
Упругий элемент 35 может быть также закреплен на втулке 6 путем непосредственной вулканизации.
Аналогичное исполнение зубчатой муфты 50 с аксиально встроенным упругим элементом 35 может быть получено за счет его размещения в зоне первой зубчатой полумуфты 27 (не показано).
На фиг. 7 представлен схематически продольный половинный разрез третьей, предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты 60 с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами 27, 28, при этом упругий соединительный элемент 29 в виде упругой муфты с клиновым кольцом 40 размещен в осевом направлении между обеими зубчатыми полумуфтами 27, 28.
Ниже пояснены возможные варианты крепления клинового кольца 40, которое представляет упругий соединительный элемент 29.
Концевая часть 69 второй втулки 6 посредством радиального резьбового соединения 55 жестко соединена с крепежными элементами 21, 22 клинового кольца 40, которое представляет упругий соединительный элемент 29. Посредством осевых резьбовых соединений 51, 52 крепежные элементы 21, 22 закреплены на первом фланце 42 первой втулки 5. Между соседними крепежными элементами 21, 22 размещены вулканизированные в форме клина упругие пружинящие элементы 41, образованные в качестве упругих элементов 35.
Кроме того, крепежное кольцо 57, которое зажимает первую крышку 45, по меньшей мере, на первом фланце 42, посредством резьбового соединения 26 соединено с первым фланцем 42 первой втулки 5. Вторая крышка 46 посредством резьбового соединения 58 закреплена на торцовой стенке концевой части 69 второй втулки 6. Между крепежным кольцом 57 и привинченной второй крышкой 46 может находиться свободное пространство.
Указанные втулки 5 или 6 зубчатых полумуфт 27, 28 могут посредством чередующихся осевого резьбового соединения 51, 52 и радиального резьбового соединения 55 попеременно соединяться с крепежными элементами 21, 22, так что один из соседних крепежных элементов 21, 22 имеет резьбовое соединение 51, 52, а другой из соседних крепежных элементов 22, 21 имеет резьбовое соединение 55.
За счет этого имеет место не только представленное на фиг. 4-6 замкнутое материальное исполнение упругого элемента 35 по всему упругому соединительному элементу 29, но и обеспечивается возможность также сегментированного исполнения упругого элемента упругого соединительного элемента 29.
Для улучшения качества движения упругий соединительный элемент 29 может быть оснащен дополнительным опорным местом по отношению к частям 5, 6 корпуса муфты.
Для этого на фиг.8 показана третья зубчатая муфта 60 с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами 27, 28, представленная в продольном половинном разрезе, причем упругий соединительный элемент 29 в виде упругой муфты с клиновым кольцом 40 согласно фиг. 3 размещен в радиальном направлении между обеими зубчатыми полумуфтами 27, 28. Ниже приведено более детальное описание опорных мест для различных возможных вариантов крепления:
Между согласованным, свинченным с первой втулкой 5 первой зубчатой полумуфты 27 крепежным кольцом 57 и второй крышкой 46 на согласованной со второй зубчатой полумуфтой 28 второй втулке 6 устанавливается упорный подшипник 68 скольжения. Зажимающее первую крышку 45 крепежное кольцо 57 посредством резьбового соединения 26 соединяется с первым фланцем 42 первой втулки 5. Вторая крышка 46 закреплена на торцовой стенке концевой части 69 второй втулки 6 посредством резьбового соединения 58.
Концевая часть 69 соединена с крепежными элементами 21, 22 посредством радиального резьбового соединения 55. Крепежные элементы 21, 22 посредством осевых резьбовых соединений 51, 52 закреплены на фланце 42. Между соседними крепежными элементами 21, 22 расположены клиновидно вулканизированные упругие пружинящие элементы 41, которые выполнены в виде упругих элементов 35.
На фиг. 9 схематически представлена третья зубчатая муфта 60 с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами 27, 28 согласно фиг. 7, при этом упругий соединительный элемент 29 в виде клинового кольца 40 в радиальном направлении размещен между обеими зубчатыми полумуфтами 27, 28. Ниже более детально описано другое опорное место для одного из возможных вариантов закрепления:
Между согласованной и свинченной с первой втулкой 5 первой зубчатой полумуфты 27 кольцевой втулкой 62 и второй втулкой 6 на второй зубчатой полумуфте 28 размещен радиальный подшипник 63 скольжения. Кольцевая втулка 62 жестко соединена с кольцевым элементом 61, который посредством резьбового соединения 44 соединен с первой втулкой 5 первой зубчатой полумуфты 27. Вторая втулка 6 посредством концевой части 69, имеющей форму полого цилиндра, закрывает фланцевую зону 56. Радиальный подшипник 63 скольжения опирается с одной стороны на кольцевую втулку 62, а с другой стороны - на внутреннюю стенку концевой части 69. Концевая часть 69 посредством резьбового соединения 55 жестко соединена с крепежными элементами 21, 22. Крепежные элементы 21, 22 посредством осевых резьбовых соединений 51, 52 закреплены на первом фланце 42. Между соседними крепежными элементами 21, 22 расположены клиновидно привулканизированные упругие пружинящие элементы 41, которые образованы в качестве упругих элементов 35.
В принципе в качестве опорных мест может использоваться комбинация, по меньшей мере, одного упорного подшипника скольжения и, по меньшей мере, одного радиального подшипника скольжения.
На фиг. 10 схематически представлен продольный разрез первой предлагаемой, согласно изобретению, зубчатой муфты 30 согласно фиг. 4 с двумя соединенными зубчатыми полумуфтами 27, 28, с размещенным между внутренними стенками 19, 20 корпуса 2, 26 соответствующих зубчатых полумуфт 27, 28 упругим соединительным элементом 29, а также с несколькими механическими элементами 64 предотвращения пробоя, которые согласованы с упругим соединительным элементом 29 и размещены во фланцевой зоне 56.
На фиг. 11 схематически представлен продольный разрез зубчатой муфты 80 с упругим соединительным элементом 29 и двумя соединенными зубчатыми полумуфтами 27, 28, при этом каждая из зубчатых полумуфт 27, 28 имеет, по меньшей мере, одну часть 70, 72 с наружными зубьями и одну часть 71, 73 с внутренними зубьями, которые образуют в соответствующей зубчатой полумуфте 27, 28 выпуклое поводковое соединение 13, 14, при этом с поводковым соединением 13, 14 согласован, по меньшей мере, один упругий уплотнительный элемент 18, 47.
Согласно изобретению, в зоне 56, в которой соединяются зубчатые полумуфты 27, 28, размещен, по меньшей мере, один упругий элемент 35.
Согласно изобретению, в другой зубчатой муфте 80 (Фиг. 11) в зоне 81, которая на фиг. 11 обозначена позицией 81, части 71, 73 с внутренними зубьями и/или части 70, 72 с наружными зубьями размещен, по меньшей мере, один упругий элемент 35, причем соответствующая зона части 70, 72 с наружными зубьями не показана.
В зависимости от типа расположения упругого элемента 35 он может быть выполнен либо в форме диска, либо в форме кольца.
В зубчатой муфте 80 упругий элемент 35 размещен внутри упругого соединительного элемента 29 в соединительной зоне 56 с первой частью 70 с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и со второй частью 72 с наружными зубьями второй зубчатой полумуфты 28. Первая часть 70 с наружными зубьями имеет на свободном конце первый наружный зубчатый венец 9, а на другом свободном конце - первый фланец 42. Вторая часть 72 с наружными зубьями имеет на одном свободном конце второй наружный зубчатый венец 10, а на другом свободном конце - второй фланец 42. При этом упругий соединительный элемент 29 закреплен на обоих фланцах 42 и 43 соответствующей части 70, 72 с наружными зубьями. Первая часть 71 с внутренними зубьями состоит из свободной от зубьев части 76 ступицы и закрепленной на ней первой части 74 втулки, которая имеет первый внутренний зубчатый венец 11. Вторая часть 73 с внутренними зубьями состоит из свободной от зубьев части 77 ступицы и закрепленной на ней части 75 втулки, которая имеет второй внутренний зубчатый венец 12.
В этой зубчатой полумуфте также имеются поводковые соединения 13 и 14, которые уплотняются упругим резиновым кольцом 18, 47 в качестве упругих уплотнительных элементов.
Зона 81, в которой также может быть размещен кольцевой упругий элемент 35, расположена в области между резьбовыми соединениями 78, 79 свободных от зубьев частей 76,77 ступицы и частями 74, 75 втулки, которые имеют внутренний зубчатый венец 11, 12. Расположенный в зоне 81 упругий элемент 35 (не показан) также обеспечивает значительное демпфирование возникающих колебаний и электрическую изоляцию в зубчатой муфте 80.
В зубчатой муфте 80 (Фиг. 11), в которой согласованные с зубчатыми полумуфтами 27, 28 части 71, 73 с внутренними зубьями выполнены в виде соединенной со свободной от зубьев частью 76, 77 ступицы втулки 74, 75 с внутренним зубчатым венцом, а согласованные с зубчатыми полумуфтами 27, 28 части 70, 72 с наружными зубьями выполнены в виде имеющей наружный зубчатый венец части ступицы, упругий элемент 35 в соединительной зоне 56 соединяется с первой частью 70 с наружными зубьями первой зубчатой полумуфты 27 и со второй частью 72 с наружными зубьями второй зубчатой полумуфты 28.
Предлагаемые, согласно изобретению, зубчатые муфты 30, 50, 60 и 80 представляют собой существенное усовершенствование известной зубчатой муфты 1 согласно уровню техники и содержат по меньшей мере обе соединенные зубчатые полумуфты 27, 28, которые согласно уровню техники компенсируют смещения, а также размещенные между обеими зубчатыми полумуфтами 27, 28 упругие соединительные элементы 29 с соответствующими изобретению включенными упругими элементами 35, 41 для заданной модифицированной адаптации жесткости и далее в целом для демпфирования возникающих колебаний и для электрической изоляции внутри зубчатых муфт 30, 50, 60 и 80.
Перечень ссылочных позиций
1 Зубчатая муфта согласно уровню техники
2 Корпус муфты
3 Первая часть муфты / ступица
4 Вторая часть муфты / ступица
5 Первая часть корпуса муфты / втулка
6 Вторая часть корпуса муфты / втулка
7 Наружная окружная зона
8 Внутренняя окружная зона
9 Первый наружный зубчатый венец
10 Второй наружный зубчатый венец
11 Первый внутренний зубчатый венец
12 Второй внутренний зубчатый венец
13 Первое поводковое зубчатое зацепление
14 Второе поводковое зубчатое зацепление
15 Первая ось зубчатой полумуфты
16 Вторая ось зубчатой полумуфты
17 Первая внутренняя зона части муфты
18 Первый упругий уплотнительный элемент/первая гофрированная труба
19 Первая внутренняя стенка
20 Вторая внутренняя стенка
21 Первый крепежный элемент
22 Второй крепежный элемент
23 Установочный винт
24 Первое отверстие
25 Второе отверстие
26 Резьбовое соединение для крепежного кольца 57
27 Первая зубчатая полумуфта
28 Вторая зубчатая полумуфта
29 Упругий соединительный элемент
30 Первая соответствующая изобретению зубчатая муфта
31 Первый винт
32 Второй винт
33 Первый боковой элемент
34 Второй боковой элемент
35 Упругий элемент
36 Внутренняя зона кольца
37 Наружная зона кольца
38 Первое резьбовое отверстие
39 Второе резьбовое отверстие
40 Клиновое кольцо согласно уровню техники
41 Упругий элемент / упругий пружинящий элемент
42 Первый фланец
43 Второй фланец
44 Резьбовое соединение кольцевой части
45 Первая внутренняя крышка
46 Вторая внутренняя крышка
47 Второй упругий уплотнительный элемент/вторая гофрированная труба
48 Отверстие для установочного винта
49 Резьбовое соединение
50 Вторая соответствующая изобретению зубчатая муфта
51 Первое осевое резьбовое соединение
52 Второе осевое резьбовое соединение
53 Наружная часть фланцевой втулки / боковой элемент
54 Внутренняя часть втулки / боковой элемент
55 Радиальное резьбовое соединение
56 Фланцевая зона
57 Навинченное крепежное кольцо для первой внутренней крышки
58 Резьбовое соединение для второй внутренней крышки
59 Ось зубчатой муфты
60 Третья соответствующая изобретению зубчатая муфта
61 Кольцевая часть кольцевой втулки
62 Кольцевая втулка
63 Радиальный подшипник скольжения
64 Элемент предотвращения пробоя
65 Вторая внутренняя зона части муфты
66 Первый вал
67 Второй вал
68 Упорный подшипник скольжения
69 Концевая часть
70 Часть с наружными зубьями
71 Часть с внутренними зубьями
72 Часть с наружными зубьями
73 Часть с внутренними зубьями
74 Часть втулки с внутренним зубчатым венцом
75 Часть втулки с внутренним зубчатым венцом
76 Свободная от зубьев часть ступицы
77 Свободная от зубьев часть ступицы
78 Резьбовое соединение
79 Резьбовое соединение
80 Зубчатая муфта
81 Зона
δ Угол смещения зубчатых полумуфт.