AT391356B

AT391356B - Loesbare kuppelvorrichtung

Info

Publication number: AT391356B
Application number: AT0089788A
Authority: AT
Original assignee: Gelenkwellenbau Gmbh
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1990-09-25
Also published as: IT8805183A0; SE8801389L; IT1220493B; JPS63318317A; SE468954B; FR2616862A1; US4923320A; SE8801389D0; FR2616862B1; DE3720281C2; ES2008471A6; GB2206181A; GB2206181B; GB8813968D0; ATA89788A; JPH0555730B2; DE3720281A1

Description

Nr. 391 356

Die Erfindung betrifft eine lösbare Kuppelvorrichtung zur reibschlüssigen Verbindung eines ersten Kupplungsteiles mit einem zweiten Kupplungsteil, mit einer Bohrung im ersten Kupplungsteil, in welche das als Spannelement ausgebildete zweite Kupplungsteil einsetzbar ist, das über eine in Kammern befindliche, unter Druck setzbare Flüssigkeit in Anlage zur Bohrungswandung des ersten Kupplungsteiles bringbar ist.

Es sind Kuppelvorrichtungen bekannt, bei denen zwischen den beiden zu kuppelnden Teilen ein Schlauch spiralförmig eingelegt ist. Durch Aufpumpen des Schlauches entsteht zwischen den beiden Kupplungsteilen eine drehfeste Verbindung.

Ein Nachteil einer solchen Ausbildung besteht darin, daß das zu übertragende Drehmoment voll von dem Schlauch weitergeleitet werden muß. Die Beanspruchungen sind für das gewählte Material hoch, so daß konstruktive Auslegungsgrenzen gegeben sind (US-PS 27 20 735).

Ferner ist aus der US-PS 44 28 737 eine Kuppelvorrichtung bekannt, die in Segmenten aufgebaut ist. Die Segmente weisen jeweils eine von ihren Stirnflächen ausgehende Ringausnehmung auf.

Jeweils zwei solcher Ringe werden miteinander dicht verschweißt, so daß ihre Ausnehmungen Ringkammem bilden. Von Nachteil bei dieser Ausbildung ist, daß das Spannelement zur Übertragung des Drehmomentes beitragen muß, wobei die Schweißnähte von dem zu übertragendenen Drehmoment beaufschlagt werden. Dies erfordert entweder entsprechende Radialabmessungen oder die Beanspruchungen können zu Undichtigkeiten im Bereich der Nähte führen.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kuppelvorrichtung zu schaffen, bei der bei Drehmomentübertragung das Auftreten von Leckagen aus den die Kammern für die Hydraulikflüssigkeit bildenden Bauteilen ausgeschlossen und damit eine sichere Spannung und Drehmomentübertragung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in die Bohrung des ersten Kupplungsteiles einsetzbare zweite Kupplungsteil aus einer Hülse mit einem einstückig angeformten Flansch besteht und der Flansch zur Befestigung eines treibenden oder getriebenen Bauteiles ausgebildet ist, daß in der Bohrung der Hülse ein Einsatz angeordnet ist, der endseitig mit je einem Bund an der Wandung der Bohrung abgedichet anliegt, und daß der zwischen den beiden Bunden befindliche Axialbereich des Einsatzes einen kleineren Außendurchmesser als die Bohrung der Hülse aufweist.

Der entstehende Ringraum zwischen dem Axialbereich des Einsatzes, d. h. dem abgesetzten Durchmesser im Bereich des Außendurchmessers und der zugehörigen Hülse, dient zur Aufnahme bzw. Beaufschlagung mit Hydraulikflüssigkeit. Die Hülse wird aufgeweitet und legt sich an die Wandung der Bohrung des ersten Kupplungsteiles an. Es wird also eine drehmomentmäßige Verbindung, d. h. eine reibschlüssige Verbindung zwischen der zylindrischen Außenfläche der Hülse und der Bohrungswandung des ersten Kupplungsteiles erzielt. Da die Hülse einstückig mit einem Flansch ausgebildet ist, der zur Einleitung oder Weiterleitung des Drehmomentes von einem treibenden bzw. an ein getriebenes Bauteil dient, und das erste Kupplungsteil selbst das treibende oder anzutreibende Bauteil bildet, ist eine unmittelbare Einleitung des Drehmomentes gegeben, so daß die Bereiche oder die Teile des Spannelementes, die vor allen Dingen dicht auszubilden sind, von jeglicher Drehmomentübertragung freigestellt sind. Im vorliegenden Falle wird also der Einsatz vom zu übertragenden Drehmoment nicht beaufschlagt. Hierdurch werden Leckagen vermieden. Ein Lösen der Kupplung ist also ausgeschlossen. Es kann als Einsatz ein Bolzen oder ein Rohr gewählt werden. Für den Fall, daß anstelle eines Bolzens ein Rohr eingesetzt wird, ist dieses so dick auszubilden, daß unter dem Hydraulikdruck keine bleibenden Verformungen an diesem auftreten. Es muß also in Hinsicht auf eine Verformung steifer ausgebildet sein als die Hülse, die sich unter dem Hydraulikdruck aufweiten soll.

Nach einer ersten alternativen Ausbildung ist vorgesehen, daß der Einsatz jeweils endseitig mit der Wandung der Bohrung des zweiten Kupplungsteiles dicht verschweißt ist. Die Schweißnaht selbst bleibt von jeder Drehmomentübertragung frei, so daß sie entsprechend schwach ausgebildet sein kann.

Es ist jedoch auch möglich, daß zwischen dem Einsatz einerseits und der Wandung der Bohrung des zweiten Kupplungsteiles andererseits eine Dichtung, insbesondere eine O-Ring-Dichtung eingesetzt ist. Bei einer solchen Ausbildung ist der Einsatz gegen axiale Verschiebung in der Bohrung des zweiten Kupplungsteiles durch zwei beidendig angebrachte Sicherungsringe gesichert Für den Fall, daß die Kuppelvorrichtung zusätzlich als Rutschkupplung eingesetzt werden soll, d. h. im Falle der Überlastung eine Relativbewegung der beiden miteinander zu kuppelnden Teile zugelassen werden soll, ist vorgesehen, daß die Hülse zusätzlich über Lager, insbesondere Wälzlager, in dem ersten Kupplungsteil angeordnet ist.

Zur Erzielung einer drehfesten Verbindung mit einem anzutreibenden oder getriebenen Bauteil ist vorgesehen, daß der Flansch, der der Hülse zugeordnet ist, mit umfangsverteilten Befestigungsbohrungen versehen ist Für den Aufbau des Hydraulikdruckes ist in der Regel nur eine kleine Kammer erforderlich. Bevorzugt ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Außendurchmesser des Axialbereiches zwischen 1 und 5 mm kleiner, als der zugehörige Teil der Bohrung der Hülse ist.

Es ist möglich, daß das antreibende oder getriebene Bauteil selbst das erste Kupplungsteil bildet. Alternativ kann jedoch, um eine separate Baueinheit zu erhalten, vorgesehen sein, daß der erste Kupplungsteil als dickwandige Hülse mit in einer Stirnfläche angebrachten Gewindebohrungen zur Befestigung eines treibenden oder getriebenen Bauteiles ausgebildet ist. Um eine gezielte Verformung des in die Bohrung des ersten -2-

Nr. 391 356

Kupplungsteiles ersetzbaren Bereiches der Hülse des zweiten Kupplungsteiles zu erreichen, ist vorgesehen, daß dieser Bereich dünnwandig ausgebildet ist. Die Auslegung der Wandstärke erfolgt nach dem zu übertragenden Drehmoment.

Soll die Kuppelvorrichtung gleichzeitig als Überlastsicherung dienen, ist vorgesehen, daß bei dem zweiten Kupplungsteil ein bei einer relativen Drehbewegung des ersten Kupplungsteils zum zweiten Kupplungsteil ansprechendes Druckentlastungsventil zugeordnet ist. Bei Ansprechen des Druckentlastungsventiles wird der Druck in der Kammer schlagartig abgebaut und die Hülse kann sich gegenüber dem ersten Kupplungsteil frei drehen.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Ventilteller über einen Schaltstift betätigbar ist

Verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Kuppelvorrichtung mit einem als Bolzen ausgebildeten Einsatz im Halbschnitt,

Fig. 2 eine Schnitt (A B) gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform mit einem dickwandigem Rohr als Einsatz,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt mit einem lose eingesetzten Bolzen als Einsatz,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine vierte Altemativausführung mit einem Druckentlastungsventil und

Fig. 6 einen Ausschnitt aus der Ausbildung gemäß Fig. 5 bei Stellung des Druckentlastungsventiles im Überlastungsfalle.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 besteht die Kuppelvorrichtung aus dem ersten Kupplungsteil (1), welches als dickwandige Hülse ausgebildet ist. In der einen Stirnfläche (13) der Kupplungshülse (1) sind umfangsverteilt Gewindebohrungen (14) angebracht. Mit diesen Gewindebohrungen (14) ist das erste Kupplungsteil (1) an ein treibendes oder getriebenes Bauteil anschließbar. Das erste Kupplungsteil (1) weist des weiteren eine Bohrung (3) auf, in welche das zweite Kupplungsteil (2) eingesetzt ist Das zweite Kupplungsteil (2) besteht aus einer Hülse (5), welche mit ihrer zylinderischen Außenfläche in der Bohrung (3) des ersten Kupplungsteiles (1) aufgenommen ist.

Einstückig mit der Hülse (5) ist ein Flansch (6) ausgebildet. Dieser Flansch (6) weist, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, umfangsverteilte Befestigungsbohrungen (12) zum Anschluß eines treibenden oder getriebenen Bauteiles auf. Die Hülse (5) besitzt ferner eine Bohrung (7). In diese Bohrung (7) ist ein Bolzen (8) eingesetzt. Der Bolzen (8) ist in seinem mittleren Bereich abgesetzt, d. h. er weist in diesem Bereich einen kleineren Durchmesser auf, als die Bohrung (7) der Hülse (5). Endseitig ist der Bolzen (8) mit zwei Bunden (9.10) versehen, welche an der Bohrungswandung der Bohrung (7) der Hülse (5) anliegen. Der abgesetzte Durchmesser, d. h. abgesetzte Axialbereich des Bolzens (8) ist in seinem Durchmesser etwa 1-5 mm kleiner bemessen, als die Bohrung (7) der Hülse (5). Der Zwischenraum ist als Kammer (4) zur Aufnahme von Druckflüssigkeit, insbesondere von Hydrauliköl, vorgesehen. Endseitig, d. h. in dem Bereich seiner beiden Bunde (9.10) ist der Bolzen (8) dicht über eine Schweißnaht (20) mit der Bohrung (7) der Hülse (5) verschweißt.

Im Flansch (6) ist eine radial verlaufende Bohrung als Füllkanal (19) vorgesehen. Der Füllkanal (19) ist durch ein Füllventil (18) verschlossen. Ferner ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, ein Druckbegrenzungsventil (35) vorgesehen, das über einen Kanal ebenfalls mit der Ölkammer (4) in Verbindung steht. Sollen zwei über die Kuppelvorrichtung miteinander in Eingriff zu bringende und für eine Drehmomentübertragung gedachte Bauteile, nämlich ein treibendes und ein getriebenes Bauteil in Wirkverbindung gebracht werden, so wird die Hülse (5) des zweiten Kupplungsteiles (2) axial in die Bohrung (3) des ersten Kupplungsteiles (1) eingeschoben. Anschließend wird Drucköl in die Ölkammer (4) über das Füllventil (18) eingepumpt. Da die Hülse (5) relativ dünnwandig ausgebildet ist, wird sie radial aufgeweitet und legt sich dabei an die Wandung der Bohrung (3) des ersten Kupplungsteiles (1) fest an. Es entsteht also zwischen der Hülse (5) einerseits und der Bohrungswandung der Bohrung (3) andererseits eine reibschlüssige Verbindung.

Das übertragbare Drehmoment ist von dem Druck in der Ölkammer (4) abhängig. Zur Einstellung des richtigen Druckes, bzw. des jeweils gewünschten Druckes ist das Druckbegrenzungsventil (35) vorgesehen, das beispielsweise über Paßscheiben einstellbar ist. Ist der eingestellte Druck erreicht, so hebt der Ventilkegel vom Dichtsitz ab. Zur Lösung der Verbindung, d. h. zum Abbau des Öldruckes, wird die Druckablaßschraube gelöst und nach Druckentlastung wieder angezogen.

Die Drehmomentübertragung erfolgt nur über die Hülse (5) auf das erste Kupplungsteil (1). Die Bauteile, die das Drehmoment zu übertragen haben, weisen also keine Dichtflächen auf. Insbesondere ist keine Weiterleitung des Drehmomentes über die Schweißnaht (20) vorhanden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gern. Fig. 3 ist der Einsatz als dickwandiges Rohr ausgebildet. Ansonsten entspricht die Ausbildung der nach Fig. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel gern. Fig. 4 schließlich ist als Einsatz ein Bolzen vorgesehen, dieser ist jedoch nur in die Bohrung (7) der Hülse lose eingesetzt. Hierzu sind im Bereich der beiden Bunde (9,10) Nuten vorhanden, in welche O-Ringdichtungen (36) eingesetzt sind. Der Bolzen (8) ist axial in der Bohrung (7) der Hülse (5) durch Sicherungsringe (23) gehalten.

Die Kuppelvorrichtung gemäß den Fig. 5 und 6 dient gleichzeitig als Überlastkupplung, d. h. im Falle der Überlastung erfolgt eine Freischaltung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einsatz (8) als Bolzen -3-

Claims

Nr. 391 356 ausgebildet und ebenfalls mit Bunden (9, 10) versehen, welche in der Bohrung (7) durch Schweißnähte (20) abgedichtet sind. Das zweite Kupplungsteil (2) ist ebenfalls mit seiner Hülse (5) in der Bohrung (3) des ersten Kupplungsteils aufgenommen, zusätzlich jedoch gegenüber diesem durch zueinander beabstandete Wälzlager (11) drehbar gehalten. Der Außenring der beiden Wälzlager (11) ist in einer entsprechenden Bohrung bzw. in einem Bohrungsabsatz des ersten Kupplungsteiles (1) aufgenommen. Der Innenring des in der Zeichnungsfigur 5 rechts dargestellten Wälzlagers (11) sitzt auf einer abgesetzten Zylinderfläche der Kupplungshülse (5) und ist auf der Kupplungshülse (5) gegen axiale Verschiebung durch einen Sicherungsring (23) gehalten. Der Außenring des Wälzlagers (11) wird über einen Deckel (21), welcher über Schrauben (31) am ersten Kupplungsteil (1) gesichert ist, in seiner Position gehalten. Das in der Zeichnungsfigur 5 links dargestellte zweite Wälzlager (11) sitzt ebenfalls auf einem zylinderischen Ansatz der Kupplungshülse (5) und in einer Bohrungsstufe des ersten Kupplungsteiles (1). An dem Innenring des Wälzlagers (11) liegt ein Distanzring (37) an, der sich mit seiner anderen Stirnfläche gegen eine Radialfläche des Flansches (6), der mit der Hülse (5) verbunden ist, abstützt. Schließlich ist dem Distanzring (37) noch eine Dichtung (22) zugeordnet, die zur Abdichtung des Wälzlagers (11) dient. Ein Auslaßkanal (28) ist mit der Ölkammer (4) verbunden. Ausgehend von der radialen Umfangsfläche des Flansches (6) erstreckt sich eine Bohrung, in welcher ein Druckentlastungsventil angeordnet ist. Dieses Druckentlastungsventil weist einen Ventilteller (16) in Form eines Dichtkegels auf, der mit seinem Kegelsitz den Auslaßkanal (28) verschließt. An den Ventilteller (16) schließt sich Führungsbund (32) an, welcher in einen Gewindeschaft (33) übergeht, der mit der Führungsbüchse (37) verschraubt ist. Die Führungsbüchse ist in einer Bohrung einer Verschlußschraube (29) gehalten. Zwischen der Stirnfläche der Führungbüchse (37) und dem Führungsbund (32) ist eine oder mehrere Tellerfedem (26) angeordnet, welche den Dichtkegel des Ventiltellers (16) in Anlage zum Auslaßkanal (28) halten. Der Bohrungsraum, in den der Auslaßkanal (28) nach Abheben des Dichtkegels des Ventiltellers (16) mündet, ist über eine Öffnung (27) mit der freien Atmosphäre verbunden. Beim Abheben des Dichtkegels des Ventiltellers (16) von dem Auslaßkanal (28) kann die Druckflüssigkeit aus der Ölkammer (4) schlagartig entweichen, so daß sich der Druck abbaut und keine reibschlüssige Verbindung zwischen der Außenfläche der Hülse (5) und der Wandung der Bohrung (3) des ersten Kupplungsteiles (1) besteht. Die Hülse (5) kann dann gegenüber dem ersten Kupplungsteil (1) frei drehen. Die Tellerfedem (26) sind so ausgebildet, daß nach Überschreiten eines bestimmten Hubes des Venültellers (16) diese in eine entlastete Position schnappen und in dieser Position verbleiben. Die Einstellung der Vorspannung der Tellerfedem (26) erfolgt über das Einschraubmaß der Verschlußschraube (29). Das Maß kann durch Paßscheiben (30) entsprechend gewählt werden. Der Führungsbund (32) des Ventiltellers (16) steht mit dem Kopf (34) eines .Schaltstiftes (17) in Kontakt. Der Schaltstift (17) wird über eine Feder in Anlage zum Führungsbund (32) gehalten. Der Schaft des Schaltstiftes (17) weist eine kegelige Spitze auf, welche in eine entsprechende Ausnehmung (25) in der Stirnfläche (24) des ersten Kupplungsteiles (1) bei eingeschalteter Position eingreift. Tritt, wie in Fig. 6 dargestellt, eine Überlastposition ein, erfolgt eine Relativbewegung des ersten Kupplungsteiles (1) zum zweiten Kupplungsteil (2), so daß sich also auch der Flansch (6) gegenüber der Stirnfläche (24) dreht. Dabei wird die kegelige Spitze des Schaltstiftes (17) aus der Ausnehmung (25) herausbewegt und über das Zusammenwirken seines Kopfes (34) mit dem Führungsbund (32) hebt der Dichtkegel des Ventiltellers (16) vom Auslaßkanal (28) ab und stellt eine Verbindung zwischen der Ölkammer (4) und der freien Atmosphäre über den Auslaßkanal (28) und die Öffnung (27) her. Infolge der Lagerung über Wälzlager (11) ist eine nahezu freie Drehung möglich. Wie in Fig. 6 dargestellt, verbleiben die Tellerfedern (26) in der neuen Rastposition. Ein Wiedereinschalten ist nur möglich, indem auf die radial aus der Verschlußschraube herausragende Führungsbüchse (37) ein Axialdruck ausgeübt wird. Dabei legt sich die Stirnfläche der Führungsbüchse (37) an den inneren Durchmesserbereich der Tellerfedem an und drückt diese über die Planlage hinaus, so daß diese wieder in ihre Ausgangsposition zurückspringen, d. h. das Ventil ist wieder geschlossen. Der Schaltstift (17) ist jedoch vorher mit der Ausnehmung in eine übereinstimmende Position zu bringen. Anschließend kann ein erneutes Verspannen durch Einbringen von Druck vorgenommen werden. Zuzüglich ist genauso wie bei dem anderen Ausführungsbeispiel ein Druckbegrenzungsventil (35) vorgesehen, das früher, also bei einem niedrigeren Druck anspricht, als der Druck, der zum Abheben des Ventiltellers (6) der Kammer erforderlich wäre. PATENTANSPRÜCHE 1. Lösbare Kuppelvorrichtung zur reibschlüssigen Verbindung eines ersten Kupplungsteils mit einem zweiten Kupplungsteil, mit einer Bohrung im ersten Kupplungslungsteil, in welche das als Spannelement ausgebildete zweite Kupplungsteil einsetzbar ist, das über eine in Kammern befindliche, unter Dmck setzbare Flüssigkeit in Anlage zur Bohrungswandung des Kupplungsteiles bringbar ist, und eine Hülse und einen Einsatz aufweist, der -4- Nr. 391 356 endseitig an der Wandung der Bohrung der Hülse abgedichtet anliegt, und die Kammer im zwischen den beiden Enden befindlichen Axialbereich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Bohrung des ersten Kupplungsteiles (1) einsetzbare zweite Kupplungsteil (2) aus einer Hülse (5) mit einem einstückig angeformten Flansch (6) besteht und der Flansch (6) zur Befestigung eines treibenden oder getriebenen Bauteiles ausgebildet ist, daß der in der Bohrung (7) der Hülse (5) angeordnete Einsatz (8) endseitig mit je einem Bund (9,10) ausgebildet ist und an der durchgehenden Wandung der Bohrung (7) der Hülse abgedichtet anliegt, und der zwischen den beiden Bunden (9,10) befindliche Axialbereich des Einsatzes (8) einen kleineren Durchmesser als die Bohrung (7) der Hülse (5) aufweist.
2. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (8) jeweils endseitig mit der Wandung der Bohrung (7) des zweiten Kupplungsteiles (2) dicht verschweißt ist.
3. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einsatz (8) einerseits und der Wandung der Bohrung (7) der Hülse (5) andererseits eine Dichtung (36), insbesondere eine O-Ring-Dichtung, eingesetzt ist.
4. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (8) in der Bohrung (7) der Hülse (5) durch Sicherungsringe (23) gegen axiale Verschiebung gesichert sind.
5. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) zusätzlich über Lager, insbesondere Wälzlager (11), in dem ersten Kupplungsteil (1) angeordnet ist.
6. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (8) als Bolzen oder dickwandiges Rohr ausgebildet ist.
7. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (6) mit umfangsverteilten Befestigungsbohrungen (12) versehen ist.
8. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Axialbereiches zwischen 1 und 5 mm kleiner, als der zugehörige Teil der Bohrung (7) der Hülse (5) ist.
9. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kupplungsteil (1) als dickwandige Hülse mit in einer Stirnfläche (13) angebrachten Gewindebohrungen (14) zur Befestigung eines treibenden oder getriebenen Bauteiles ausgebildet ist.
10. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Bohrung (3) des ersten Kupplungsteiles (1) einsetzbare Bereich der Hülse (5) des zweiten Kupplungsteiles (2) dünnwandig ausgebildet ist.
11. Kuppel Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Kupplungsteil (2) ein bei einer relativen Drehbewegung des ersten Kupplungsteiles (1) zum zweiten Kupplungsteil (2) ansprechendes Druckentlastungsventil (15) zugeordnet ist.
12. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (16) über einen Schaltstift (17) betätigbar ist. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -5-