DE7715013U1 - Kupplung zum starren Verbinden zweier gleichachsiger Maschinenteile und Verwendung einer solchen Kupplung bei Gelenkwellen - Google Patents

Description

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G 3516/21 Voith Transmit GmbH

Kennwort.· "Keilkupplung" Mülheim / Ruhr

Kupplung zum starren Verbinden zweier gleichachsiger Maschinenteile und Verwendung einer solchen Kupplung bei Gelenkwellen

Die Erfindung betrifft eine Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, und die Verwendung einer solchen Kupplung als Verbindungselement zwischen Teilen einer Gelenkwelle und/oder zwischen einer Gelenkwelle und einer daran anschließenden An- oder Abtriebswelle.

Zu den bekannten Kupplungen dieser Art gehören beispielsweise die Scheibenkupplungen. Dort sind die Kupplungshälften als Flansche ausgebildet, die durch Schrauben oder ähnliche Verbindungselemente miteinander verbunden werden. Dabei erfolgt die Drehmomentübertragung allein durch Reibschluß :inter Zugbeanspruchung der Schrauben. Dem übertragbaren Drehmoment sind hierbei Grenzen gesetzt, wenn unter beengten Platzverhältnissen die Flansche nicht beliebig groß ausgebildet werden können.

Daher sind vielerlei andere Kupplungen bekannt, in denen Maßnahmen getroffen sind, um das übertragbare Drehmoment zu erhöhen. Solche Maßnahmen sind z.B. die Verwendung von Faßschrauben, das Einlegen eines Querkeiles zwischen die Stirnflächen der Kupplungshälften, das Anbringen einer Stirnverzahnung (z.B. gemäß DT-PS 440 816), das Anordnen von radial gerichteten Kegelstiften in der Ebene der Stirnflächen (z.B. gemäß DT-AS 14 50 1βθ) od.dgl. Durch solche Maßnahmen wird die genannte Reibschlußverbindung durch eine Formschlußverbindung ergänzt oder ersetzt.

Solche Maßnahmen haben verschiedene Nachteile, wie z.B. hohe Fertigungskosten und/oder Empfindlichkeit gegen Stoßbeanspruchung.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung ¥

der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung derart §

auszubilden, daß sie bei einfacher, raumsparender Bauweise zum I

Übertragen hoher, vorzugsweise auch wechselnder Drehmomente ge- |

eignet ist. ! |

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung findet die Drehmomentübertra- ?

gung zumindest weitgehend durch Reibschluß statt. Dieser wird nun f

aber nicht wie bei den bekannten Scheibenkupplungen durch eine |

senkrecht zur Kupplungsachse liegende Reibfläche erzeugt, sondern |

durch die im Anspruch 1 erwähnten geneigten Seitenflächen der an |

der einen Kupp lungs st ims ei te angeordneten Rippen und deren Gegen- ]:

flächen. Dabei wird durch die Neigung dieser Seitenflächen die von ■

den Verbindungselementen (z.B. den Schrauben) aufgebrachte Spann- ;

kraft je Flächeneinheit beträchtlich erhöht, woraus die gewünschte i Steigerung des übertragbaren Drehmomentes resultiert.

Die Erhöhung der Spannkraft ist um so stärker, je kleiner der Neigungswinkel der Seitenflächen der Rippen ist; dies ist der Winkel \ zwischen den Seitenflächen und der Achsrichtung. Damit Selbsthem- ·, mung vermieden wird und die Kupplung somit leicht lösbar ist, wählt \ man für den Neigungswinkel vorzugsweise einen Wert zwischen 10 und I 20°. I

Durch die in die Nuten eingreifenden Rippen werden die Kupplungs- ■■ halften zugleich gegenseitig zentriert.

Vorzugsweise werden die Rippen mit trapezförmigem Querschnitt aus- | gebildet (Anspruch 2).

Gemäß einem wichtigen weiterführenden Gedanken der Erfindung können die Rippen in Form eines Plangewindes angeordnet sein. Hierdurch kann - wie bei einigen bekannten Kupplungen - die Kraftüber- ; tragung durch Reibschluß ergänzt werden durch eine Kraftübertra- I gung mittels Formschluß. Der besondere Vorteil des Vorschlages ί

gemäß Anspruch J5 besteht darin, daß ein solches Plangewinde mit außerordentlich geringem Aufwand in der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden kann. Dies gilt vor allem dann, wenn das Plangewinde gemäß Anspruch 4 eingängig ist. Wenn nämlich ein solches eingängiges Plangewinde vorzugsweise durch Drehen auf einer Drehbank in eine Kupplungshälfte eingearbeitet wird, so braucht auf Teilgenauigkeit nicht geachtet zu werden, wie dies bei mehrgängigen Gewinden und bei den bekannten Stirnverzahnungen, gleichgültig ob mit radialen oder spiraligen Zahnformen, erforderlich ist. Zweckmäßig wird die mittlere Dicke der Rippen - wie bei Schraubgewinden üblich - gleich der Hälfte der Gewindesteigung ausgeführt. Das bedeutet praktisch, daß auf beiden Kupplungshälften zueinander spiegelbildliche Plangewinde hergestellt werden müssen. D.h. beim Drehen auf der Drehbank muß das eine Gewinde steigend von innen und das andere Gewinde bei gleicher Drehrichtung steigend von außen eingearbeitet werden. Dadurch wird sichergestellt, daß die Plangewinde der beiden Kupplungsliälften ineinanderpassen. Ein derart ausgebildetes paariges Plangewinde kann als Spiral-Keilverbindung bezeichnet werden.

Ein gewisser Nachteil der Ausführung mit Plangewinde, insbesondere mit eingängigem Plangewinde, besteht darin, daß es nur eine einzige Drehwinkel-Stellung der beiden Kupplungshälften relativ zueinander gibt, in der die Kupplung zusammengebaut werden kann. Dies ist dann von Nachteil, wenn man die Kupplung als Schnell-Lösekupplung verwenden möchte, z.B. im Antrieb eines Walzwerkes. In diesem Fall ist das Einrücken der Kupplung erschwert; denn es ist dort sehr mühsam, die aneinander zu kuppelnden Antriebsteile gegenseitig zu verdrehen. Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, daß die Rippen gemäß Anspruch 5 als unter sich und zur Kupplung konzentrische Kreisringe ausgebildet werden. Auf Grund einer solchen rotationssymmetrischen Anordnung der Rippen können die beiden Kupplungsteile in jeder beliebigen Drehwinkel-Stellung ineinandergefügt werden. Diese Ausführung der erfindungsgemäßen Kupplung ist daher besonders gut a_.. Schnell-Lösekupplung geeignet, wobei die Verbindungselemente zweckmäßig als radial verschiebbare Spannbacken ausgebildet werden können (Anspruch 6), beispielsweise gemäß DT-PS 12 02 074.

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Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäße Kupplung bei Gelenkwellen zu verwenden, die zum Antrieb von Schwemaschinen, z.B. von Walzwerken, bestimmt sind. Dort kommt es darauf an, unter sehr beengten Platzverhältnissen besonders hohe Drehmomente zu übertragen. D.h. die Antriebsteile können dort im Durchmesser nicht größer als der kleinste vorkommende Walzendurchcesser ausgeführt werden. Schwierigkeiten bereiten dort auch die hohen Stoßbeanspruchungen .

Man versucht daher, in den für solche Einsatzfälle vorgesehenen Gelenkwellen alle kraftübertragenden Einzelglieder (z.B. die Wellenrohre und deren Längsverzahnungen, die Zapfenkreuze und die Gabelköpfe) auf gleiche Dauerfestigkeit zu optimieren. Die schwächsten Glieder in dieser Kette sind bei bekannten Gelenkwellen die Verbindungen zwischen den Gabelköpfen und den Wellenrohren (bisher als Schweißverbindung oder als Kupplung herkömmlicher Bauart ausgebildet) und die Verbindung zwischen der Gelenkwelle und dem von ihr anzutreibenden Maschinenteil (z.B. einem Walzenzapfen). We] den nun für diese Verbindungen Kupplungen gemäß der hier vorliegenden Erfindung eingesetzt, so gelingt es, auch diese Verbindungei auf die gleiche Dauerfestigkeit auszulegen wie die übrigen Glieder der Gelenkwelle; d.h. es kann nunmehr die Forderung nach einer Spannungsverbindung bei schwingender Belastung erfüllt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 die beiden Kupplungshälften einer sogenannten Spiralkeil-Kupplung, jeweils in Ansicht auf ihre Stirnflächen;

Fig. ]5 und 4 Teilquerschnitte nach den Linien

III-III und IV-IV der Fig. 1 bzw. Fig. 2;

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch das Kreuzzapfengelenk einer Gelenkwelle mit zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungen;

Fig. 6 und 7 eine sogenannte Kreiskeilkupplung, wobei Fig. 6 eine Ansicht auf die eine Kupplungshälfte in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 7 ist.

In den Figuren 1 bis 4 ist die eine Kuppiungshälfte einer sogenannten Spiralkeil-Kupplung rait IO und die andere Kupplungshälfte mit 20 bezeichnet. Die beiden Kupplungshälften 10, 20 haben Stirnflächen 11, 21, mit denen sie im zusammengebauten Zustand aneinanderstoßen. Die Stirnfläche 11 weist Rippen 12 auf, die ein Flan-Trapezgewinde bilden, das - in Fig. 1 gesehen - im Uhrzeigersinn von innen nach außen verläuft. Dementsprechend weist die Stirnfläche 21 Nuten 22 auf, die ebenfalls ein Plan-Trapezgewinde bilden, das - in Fig. 2 gesehen - im Uhrzeigersinn von außen nach innen verläuft. In den Kupplungshälften 10, 20 sind beispielsweise vier Schraubenlöcher 14 für Schrauben zum Verbinden der beiden Kupplungshälften vorgesehen.

Die in den Figuren 6 und 7 dargestellte sogenannte Kreiskeilkupplung umfaßt wiederum zwei Kupplungshälften 41 und 42. Auf der Stirnseite der einen Kupplungshälfte 41 sind wieder Rippen 43 vorgesehen, die aber nunmehr kreisförmig verlaufen und konzentrisch zur Kupplung angeordnet sind. Sie greifen in entsprechende Nuten der anderen Kupplungshälfte 42 ein. Zum gegenseitigen Verspannen der beiden Kupplungshälften sind wieder Schrauben 44 vorgesehen.

Die Figur 5 zeigt Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäßen Kupplungen am Beispiel einer Gelenkwelle. Von dieser ist in der Zeichnung nur eines der beiden Kreuzzapfengelenke 30 sichtbar. Dieses umfaßt einen ersten Gabelkopf 31 mit einem Anschlußflansch 32, der mit einer· anzutreibenden Welle 33 verbunden ist, ferner ein Kreuzstück 36 und einen zweiten Gabelkopf 37, der mit der einen Hälfte 39 einer Teleskopwelle verbunden ist. Diese Verbindung 38 ist gemäß der Erfindung als Spiralkeil-Kupplung gemäß den Figuren 1 bis 4 oder als Kreiskeil-Kupplung gemäß den Figuren 6 und 7 ausgebildet, anstatt einer bei bekannten Gelenkwellen an dieser Stelle in der Regel vorgesehenen Schweißverbindung.

Die Verbindung 34 zwischen dem Anschlußflansch 32 und der anzutreibenden Welle 33 ist ebenfalls als eine erfindungsgemäße Kupplung, vorzugsweise als Kreiskeil-Kupplung entsprechend den Figuren 6 und 7 ausgebildet. Bei Bedarf kann diese Kupplung 34 die Form einer Sehne11-Lösekupplung aufweisen; d.h. anstelle von Schrauben 35 werden gemäß DT-PS 12 02 074 radial verschiebbare Spannbacken vorgesehen.

Heidenheim, den II.O5.77 Sh/Srö

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Claims (2)

G 5521 GM Voith Transmit GmbH Kennvjort: "Keilkupplung" Mülheim/Ruhr Gebrauchsmusterhilfsanmeldung G 77 15 015.1 Schutzansprüche

1. Kupplung zum starren Verbinden zweier gleichachsiger und zum

Übertragen von Drehmoment geeigneter Maschinenteile, vorzugsweise zum Koppeln einer Gelenkkupplung an ein anschließendes Maschinenteil, mit zwei Kupplungshälften, die stirnseitig aneinanderstoßen und durch Verbindungselemente miteinander verspannbar sind, wobei auf der Stirnseite einer der Kupplungshälften geneigte Seitenflächen aufweisende Rippen vorgesehen sind, die etwa in Umfangsrichtung verlaufen und in entsprechende Nuten der anderen Kupplungshälfte eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4^) kreisringförmig und zur Kupplung konzentrisch angeordnet sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4]5) trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

J5· Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Schnell-Lösekupplung ausgebildet ist und - wie an sich

bekannt - als Verbindungselemente radial verschiebbare Spann-1
backen aufweist.

Heidenheim, den 26.09.78

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