SE518695C2 - Axelkoppling samt axelförband med en första axeldel, en andra axeldel och en axelkoppling - Google Patents

Description

518 695 En annan nackdel är att om kopplingen och axeldelen eller axeldelarna skall vara formbundet sammanlåsta både i vridled och i axiell led för att kunna ta upp både stora vridmoment och stora axiella krafter, behövs ofta en låsanordning med både minst en axialkil och minst en tvärkil.

Ytterligare en nackdel är att det ofta är svårt att åstadkomma tillräcklig klämkraft, dvs. tillräcklig friktion, mellan kopplingshylsan och axeldelen eller axeldelarna, speciellt vid skålkopplingar som har att överföra mycket stora vridmoment. I praktiken måste man därför låta låsanordningen överföra en del av det önskade vridmomentet.

En nackdel är också att killåsningar ofta uppvisar ett visst glapp i vridled, vilket ger ogynnsamma effekter vid reversering av vridmomentriktningen. Ännu ett problem är att anliggningsytorna mellan kopplingshylsan och axeldelen eller axeldelarna gärna angrips av s.k. fretting (passnings- eller nötningskorrosion).

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att åstadkomma en skålkopp- ling med en förbättrad låsanordning.

I enlighet med uppfinningen löses denna uppgift med den utformning av axelkopplingens låsanordning som är angiven i den kännetecknande delen av de självständiga patentkraven.

Vid axelkopplingen enligt uppfinningen ñnns således som låselement i läs- anordningen tjänande längsträckta kraftöverföringselement i sätet, vilka sträcker sig längs en linje löpande i sned vinkel mot ett mot kopplings- hylsans axellinje vinkelrätt plan och är utformade för att vara i formbundet ingrepp med komplementära kraftöverföringselement på den i sätet upp- tagna axeldelen. Kraftöverföringselernenten i sätet omfattar därvid en för- sta grupp av kraftöverföringselement och en andra grupp av kraftöverfö- 10 20 25 518 695 ringselement, och den närnnda sneda vinkeln är en annan i den första gruppen än i den andra.

Genom att kraftöverföringselementen ligger i en sned vinkel mot ett plan som är vinkelrätt mot kopplingshylsans axellinje och vinkeln inte är den- samma för alla kraftöverföringselement, kan kraftöverföringselementen överföra kraft både i vridled och i axiell led och formbundet sammanlåsa axeln eller axeldelarna med kopplingshylsan på sådant sätt, att axeldelen eller axeldelarria inte kan vrida sig eller röra sig axíellt i förhållande till kopplíngshylsan. Kraftöverföringselementen kan vidare vara anordnade över hela eller åtminstone en mycket stor del av sätesytan, varigenom de sammantagna kan överföra mycket stort vridmoment och mycket stor axial- kraft även om de har liten bredd och höjd.

För att det tillgängliga sätesutrymmet skall kunna utnyttjas väl är det lämpligt att den sneda vinkeln är densamma för alla kraftöverföringsele- ment i samma grupp.

I en föredragen utföringsform bildas kraftöverföringselementen i varje grupp av en gänga, varvid den ena gruppens gänga är en vänstergänga och den andra gruppens gänga är en högergänga. Gängan kan ha en eller flera in- gångar och är med fördel en trapetsgänga.

I denna föredragna utföringsform framställs kopplingshylsan lämpligen med en odelad hylsa som ämne. Sedan gängorna bildats på hylsans insida genom invändig gängskärning och behövliga urtag för spännelementen, vanligen hål för bultar, har tagits upp delas hylsan i ett diametralplan, så att två väsentligen lika kopplingsskålar erhålls.

Oavsett om kraftöverföringselementen bildas av gängor eller har andra for- mer är det givetvis nödvändigt att tillse att kraftöverföringselementen på axeldelen eller varje axeldel passar i båda grupperna av kraftöverförings- 10 15 20 25 518 695 element i det tillhörande sätet i ett och samma vridningsläge hos axeldelen i förhållande till kopplingshylsan.

En viktig egenskap hos kopplingen enligt uppfinningen är att överföringen av vridmoment eller axialkrafter i kopplingen inte till någon del sker med hjälp av ett friktionsförband utan helt och hållet medelst ett formlåst eller formbundet förband mellan kopplingshylsan och den eller de axeldelar som kopplingshylsan är hopspänd kring. Detta innebär att man utan risk för försämrad moment- eller axialkraftöverföringsförmåga kan applicera ett ytskyddande medel på de invändiga ytorna på kopplingsskålarna och de i kontakt med dessa kommande utvändiga ytorna på axeldelen eller axel- delarna för att förhindra eller motverka passnings- eller nötningskorrosion på dessa ytor och underlätta montering och demontering av kopplingen.

Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till de bifogade rit- ningarna, som visar en föredragen utföringsform som utföringsexempel.

Fig. 1 är en sidvy av en i enlighet med uppfinningen utförd axelkoppling monterad på två axeldelar för att förbinda dessa fast med varandra; Fig. 2 visar axelkopplingen i ñg. 1 uppifrån; Fig. 3 är en vy liknande ñg. l men visar kopplingen utan den övre kopp- lingsskålen; Fig. 4 är en vy uppifrån svarande mot ñg. 3.

Fig. 5 visar ett tvärsnitt genom kopplingen taget längs linjen V-V i fig.l, varvid den i sníttplanet liggande axeldelen är visad i ändvy; Fig. 6 visar ett diametralt snitt taget längs linjen VI-VI i Fig. 5, varvid dock de medelst kopplingshylsan sammanhållna axeldelarna är utelämnade; l0 20 518 695 Fig. 7 visar ett snitt taget längs linjen VII-VII i ñg. 5; Fig. 8 visar ett modifierat utförande av kopplingen i fig. 1.

Den i fig. 1-7 som ett utföringsexempel visade visade axelkopplingen år all- mänt betecknad med 10. Axelkopplingen 10 är avsedd att sammanhålla två axeldelar A1 och A2 som ligger i linje med varandra med de närbelägna än- darna liggande nära intill varandra.

Kopplingen 10 utgörs av två i stort sett lika, med avseende på ett tvärplan L "diagonalt" spegelsymmetriska kopplingsskålar 11 och 12 och ett antal spännelement i form av bultar 13, som sammanhåller kopplingsskälarna och håller dem hopspända kring kring axeldelarna A1 och A2 med dessas axellinjer Cl och C2 i huvudak sammanfallande med en för kopplingsskä- larna gemensam axellinje C3.

När kopplingsskälarna 11, 12 är hopspända såsom visas på ritningarna bil- dar de tillsammans en cirkulärcylindrisk kopplingshylsa som koncentriskt omger axeldelarna och förbinder dem orubbligt med varandra. Som är väl- känt vid skälkopplingar skall dimensioneringen av kopplingsskälarna 11, 12 vara sådan i förhållande till dimensionerna på axeldelarna Al, A2 att det finns åtminstone ett visst mellanrum mellan de mot varandra vända kantytorna 11A, 12A på kopplingsskälarna även när dessa är hårt hop- spända, se särskilt fig. 5.

Insidan på den av kopplingsskälarna 11, 12 bildade kopplingshylsan upp- visar två axiellt i linje med varandra liggande säten 14 och 15, som är i huvudsak cylindriska och centrerade på axellinjen C3 och som inrymmer ändpartierna av de på linje liggande axeldelarna A1 och A2.

Ytan på sätena 14 och 15 är inte helt slät utan uppvisar en invändig gänga 16 resp. 17, som är komplementär till, dvs. passar ihop med en utvändig gänga A3 resp. A4 på. axeldelarna A1 och A2. Gängorna är i det visade före- 10 20 25 518 695 dragna utförandet trapets- eller acme-gängor, se fig. 7. Gängorna är lämp- ligen utförda som standardiserade gängor.

I varje säte 14, 15 är gängan 16 resp. 17 indelad i två gängsektioner 16A, 16B resp. 17A, 17B som är åtskilda axiellt av ett litet mellanrum 16C resp.l7C. I den ena, inre gängsektionen 16A, 17A är gängan 16, 17 en högergänga medan gängan 16, 17 i den andra, yttre gängsektionen 16B, 17 B är en vänstergänga. Frånsett de motsatta stigningsriktningarna är gängorna i de bäda gängsektionerna i varje säte 14, 15 lika i det visade utförandet, men inom ramen för uppfinningen kan de även vara olika.

På motsvarande sätt är gängan A3 resp. A4 på axeldelarna Al och A2 indelad i två gängsektioner A3A, A3B resp. A4A, A4B med motsatta stig- ningsriktningar.

I varje säte 14, 15 bildar gängan i varje gängsektion ett flertal längsträckta làselement som sträcker sig längs en cylindrisk skruvlinje, dvs en linje som löper i sned vinkel, lika med gängans stigningsvinkel, mot ett plan som är vinkelrätt mot kopplíngshylsans axellinje C3, exempelvis planet L i ñg. 1.

Denna vinkel är angiven för ett läselement i vardera av gängsektionerna 16A och 16B och betecknad med +a resp. -a, där plus- och minustecknen svarar mot högergänga resp. vänstergänga. Varje làselement utgörs av det stycke av gängvallen som sträcker sig mellan kanterna 1 1A, 12A på kopplingsskålarna 11, 12. I det förstorade utsnittet i ñg. 4 och i ñg. 7 är läselementen i gängsektionerna 16A, 16B, dvs. sätet 14 för axeldelen Al, betecknade med 16D.

Làselementen i sätena 14, 15 utgör kraftöverföríngelement som kan sam- verka med komplementära, likaså som kraftöverföringselement tjänande làselement på det i respektive säte upptagna avsnittet av axeldelen A1, A2 för att överföra vridmoment och axialkraft mellan axeldelen och kopplingshylsan. 10 15 20 25 30 518 695 De komplementära låselementen bildas av gängvallen i gängorna A3 och A4 på axeldelarna A1 och A2. Varje komplementärt låselement utgörs av det stycke av den obrutna gängvallen i gängorna A3 och A4 med vilket ett lås- element i sätet 14, 15 är i ingrepp när kopplingsskålarna ll, 12 är hop- spända kring axeldelarna Al, A2. Varje låselement på axeldelarna motsva- ras sålunda av ett halvt gängvarv. l det förstorade utsnittet i fig. 4 och i ñg. 7 är låselementen i axeldelen Al betecknade med A3D.

Som visas i ñg. 7 har gängorna i det visade utföringsexemplet trapetsprofil.

Denna profil är med fördel en standardproñl, ex.vis en standardproñl med profilvinkeln 30°, dvs. en flanklutningsvinkel på 15°. Eftersom det alltid skall finnas ett visst spel mellan den ena gängans gängtopp och den andra gängans spårbotten och kopplingsskålarna 1 1, 12 inte omfattar en hel halvcirkel kommer kopplingsskålarna vid hopspänningen kring axeldelarna Al, A2 alltid att ansättas mot och förbindas glappfritt med axeldelarna.

Flanklutningsvinkeln medför också att hopspänningskraften från bultarna 13 åstadkommer en kraftig kilverkan och därmed en stor axialkraft mellan de mot varandra anliggande gängvallarna. Därigenom ger den av kopplings- skålarna ll, 12 bildade kopplingshylsan en orubblig förbindning av axelde- larna med varandra såväl i vridled som axiellt. Samtidigt säkerställs att de krafter som skall överföras mellan kopplingshylsan och axeldelarna fördelas över en stor yta utan att gängprofilen behöver vara hög och att det vridmo- ment och den axialkraft som kopplingen överför mellan axeldelarna fördelas väl över hela kopplingen. Materialet i kopplingsskålarna kan därigenom ut- nyttjas väl så att kopplingshylsans ytterdiameter kan minimeras. l den som exempel visade utföringsformen, som är avsedd för grova axel- delar, t.ex. fartygspropelleraxlar, är de bultar 13 som sammanhåller och hopspänner kopplingsskålarna ll, 12 pinnbultar som med den ena änden är inskruvade i den ena kopplingsskålen. De uppbär en mutter 13A som stöder mot den andra kopplingsskålen via en underläggbricka. 10 15 518 695 Muttern 13A är en mutter av det slag som marknadsförs under varumärket Superbolt® och beskrivs ex.vis i GB-2 156 935. Vid hopspänningen skruvas muttern 13A på pinnbulten13 på vanligt sätt till dess att den via under- läggsbrickan ansätts mot sin sätesyta på den tillhörande kopplingsskålen.

Därefter sträcks pinnbulten med hjälp av ex.vis 8 eller 12 mindre skruvar som är anordnade i en ring intill mutteromkretsen och går axiellt genom muttern. Via mellanläggsbrickan stöder de med sina spetsar mot sätesytan på kopplingsskålen. Dessa mindre skruvar har en skalle med sexkant- fattning för ett skruvningsverktyg. Med användning av en mutter av detta slag kan pinnbulten sträckas tillräckligt utan att det är nödvändigt att använda stora och utrymmeskrävande verktyg, vilket är betydelsefullt när kopplingen skall monteras på trånga och svåråtkomliga ställen.

Den i fig. 8 visade axelkopplingen 10' är modifierad i förhållande till kopp- lingen i ñg. 1-7 endast på så sätt att den halva del av varje kopplingsskål som ligger till höger om den vertikala punktstreckade linjen L i fig. 1 är ersatt med halvcirkulär fläns 1lB, l2B med bulthål, med vilken kopplings- skålarna 1 l', 12' kan bultas ihop med en rund fläns på en axeldel A22

Claims (17)

10 20 25 30 518 695 Patentkrav

1. Axelkoppling med ett par komplementära, särskiljbart sammansättbara kopplings- skålar (11,12), vilka sammansatta bildar en delad kopplingshylsa, som har minst ett en axellinje (C3) för kopplingshylsan omgivande säte (14) för en första axeldel (A1), som kopplingshylsan skall förbinda oroterbart med en andra axeldel (A2,A2') med axeldelarna centrerade på kopplingshylsans ax- ellinje, spännelement (13) för sammanhållning och hopspänning av kopplíngsskålarna (ll,12) kring den första axeldelen (Al), och en läsanordning (16 / A3) innefattande låselement för formbun- den låsning av den första axeldelen mot vridrörelse i förhållande till kopp- lingshylsan, kännetecknad av att kopplíngsskälarna (1l,12) uppvisar ett flertal i sätet (l4,l5) anordnade, sä- som nämnda läselement tjänande längsträckta kraftöverföringselement (l6D), som sträcker sig längs en linje löpande i sned vinkel mot ett mot kopplingshylsans axellinje (C3) vinkelrätt plan (ex.vis L) och är utformade för att vara i formbundet ingrepp med komplementära kraftöverförings- element (A3D) på den första axeldelen (A1), varvid kraftöverföringselemen- ten i sätet (14) omfattar en första grupp (16A) av kraftöverföringselement (l6D) och en andra grupp (16B) av kraftöverföringselement (l6D) och den nämnda sneda vinkeln (a) är en annan i den första gruppen än i den andra.

2. Axelkoppling enligt patentkrav 1, kännetecknad av att inom varje grupp (16A, 16B) är den nämnda sneda vinkeln (a) samma för samtliga kraftöverföringselement ( 16D) .

3. Axelkoppling enligt patentkrav 2, kännetecknad av att den nämnda sneda vinkeln (+a) för den första gruppen (16A) av kraftöverfö- ringselement (l6D) har samma absolutvärde som den nämnda sneda vin- lO 15 20 25 30 518 695 10 keln (-a) för den andra gruppen (16B) av kraftöverföringselement (16D) men annan riktning.

4. Axelkoppling enligt något av patentkrav 1-3, kännetecknad av att den första gruppen (16A) av kraftöverföringselement (16D) och den and- ra gruppen (16B) av kraftöverföringselement (16D) är spegelsymmetriskt lika.

5. Axelkoppling enligt något av patentkrav 1-4, kännetecknad av att den linje längs vilken kraftöverföringselementen (16D) sträcker sig är en skruvlinje eller en del av en sådan.

6. Axelkoppling enligt något av patentkrav 1-5, kännetecknad av att kraftöverföringselementen (16D) utgörs av åsar på sätesytan.

7. Axelkoppling enligt något av patentkrav l-6, kännetecknad av att kraftöverföringselementen (16D) omfattar delar av en gänga (16, 17).

8. Axelkoppling enligt patentkrav 7, kännetecknad av att gängan (16,17) är en trapetsgänga.

9. Axelkoppling enligt patentkrav 7 eller 8, kännetecknad av att gängan har flera ingångar.

10. Axelkoppling enligt något av patentkrav 1-9, kännetecknar! av att kopplingshylsan förutom sätet (14) för den första axeldelen (A1) har ett på axiellt avstånd från detta säte beläget andra säte (15) för den andra ax- eldelen (A2).

11. 1 1. Axelkoppling enligt något av patentkrav 1-9, kännetecknad av att kopplingshylsan har endast ett säte (14), nämligen sätet för den första axeldelen, och på avstånd från detta säte har en fläns (11B) för förbindning av kopplingshylsan med den andra axeldelen (A2'). 10 20 25 518 695 ll

12. Axelförband med en första axeldel (A1), en andra axeldel (A2,A2') och en axelkoppling för axíellt och i vridled stel förbindning av ax- eldelarna med varandra med axeldelarna på linje, vid vilket axelförband axelkopplingen har ett par komplementära, särskiljbart sammansättbara kopplings- skålar (11,12), vilka sammansatta bildar en delad kopplingshylsa, som har fästen (14,1 1B,12B) för axeldelarna, vilka fästen innefattar minst ett en ax- ellinje för kopplingshylsan omgivande säte (14) för den första axeldelen (A1), spännelement (13) för sammanhållning och hopspänning av kopplingsskålarna (1 1,12) kring den första axeldelen (Al), och en låsanordning (16 / A3) för formbunden låsning av den första axeldelen (A1) mot vridrörelse i förhållande till kopplingshylsan, kännetecknat av att kopplingsskålarna (1 1,12) uppvisar ett flertal i sätet (14) anord- nade, såsom nämnda låsanordning tjänande långsträckta kraftöverförings- element (l6D), som sträcker sig längs en linje löpande i sned vinkel (a) mot ett mot kopplingshylsans axellínje (C3) vinkelrätt plan (ex.vis L), att åtminstone den ena av axeldelarna (A1) uppvisar till kraft- överföringselementen (l6D) i sätet (14) komplementära kraftöverförings- element (ASD) anordnade att vara i formbundet ingrepp med kraftöverfö- ringselementen (l6D) i sätet, varvid både kraftöverföringselementen i sätet (14) och kraftöverföringselementen på den nämnda ena axeldelen (A1) om- fattar en första grupp (16A,A3A) av kraftöverföringselernent och en andra grupp (16B, A3B) av kraftöverföringselement och den nämnda sneda vin- keln (a) är en annan i den första gruppen än i den andra.

13. Axelförband enligt patentkrav 12, kännetecknat av att inom varje grupp (l6A, 16B) är den nämnda sneda vinkeln (a) samma för samtliga kraftöverföringselement ( 16D).

14. Axelförband enligt patentkrav 13, kännetecknat av att den för- sta gruppen (16A) av kraftöverföringselement (l6D) och den andra gruppen (16B) av kraftöverföringselement (l6D) är spegelsymmetriskt lika. 10 518 695 12

15. Axelförband enligt något av patentkrav 12-14, kännetecknat av att kraftöverföringselementen (16D) omfattar delar av en gänga (16,17).

16. Axelförband enligt något av patentkrav 12-15, kännetecknat av att kopplingshylsan förutom sätet (14) för den första axeldelen (A1) har ett på avstånd från detta säte beläget andra säte (15) för den andra axeldelen (A2).

17. Axelförband enligt något av patentkrav 12-15, kännetecknat av att kopplingshylsan har endast ett säte (14), nämligen sätet för den första axeldelen, och på avstånd frän detta säte har en fläns (1 1B) för förbíndníng av kopplingshylsan med den andra axeldelen (A2').