DE102004018740A1

DE102004018740A1 - Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102004018740A1
Application number: DE102004018740A
Authority: DE
Inventors: Horst Wanek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-17
Filing date: 2004-04-17
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2024-04-18
Also published as: DE102004018740B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung mit einem treibenden und einem getriebenen Teil, welche von einem Kupplungsgehäuse (1) und einer Welle (6) gebildet werden und die kraftschlüssig über einander zugeordnete Reibflächen miteinander verbunden sind. Dabei wird der Reibschluss durch axial hintereinander geschaltete O-Ringe (3, 4) erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungseinrichtung zum lösbaren Verbinden einer Welle mit einer Rohrhülse. In der Technik kommt es häufig vor, dass eine Welle als antreibendes Teil mit einem angetriebenen Teil über eine Rohrhülse verbunden werden muss. Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei Geräten in der Feinwerktechnik ist es zur Vermeidung von Beschädigungen sinnvoll, wenn das Drehmoment durch eine Rutschkupplung zwischen dem treibenden Teil und dem getriebenen Teil begrenzt wird.
Auf den verschiedensten Gebieten der Technik gibt es daher eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen um eine Rutschkupplung zu realisieren.

Als Beispiel sei hier die DE 33 15 532 C2 genannt, in der eine einstellbare Kupplung für einen Betonmischer vorgeschlagen wird, bei der auf einem Ende einer Welle in einer Rohrhülse koaxial ein ringförmiger elastischer Anpresskörper vorgesehen ist, der im Innern einen Schlauch enthält, welcher durch Zuführen eines flüssigen Mediums mehr oder weniger aufgebläht wird, so dass sich der Anpressdruck an den Innenflächen der Rohrhülse variieren lässt.

In der DE 74 23 789 U wird eine Rutschkupplung für Fotokopiergeräte vorgeschlagen, die einander zugeordneten Reibflächen in einem abgedichteten Hohlraum anzuordnen, welcher mit einem besonderen Schmiermittel gefüllt ist. Der Hohlraum ist nach außen über Dichtungen, beispielsweise so genannte O-Ringe abgedichtet, die in Ausnehmungen der Welle angeordnet sind. Zur Drehmomentübertragung dienen Reibflächen bzw. Reiblamellen, die in dem mit Schmiermittel gefüllten Hohlraum einander zugeordnet sind und deren Reibkraft durch Kraftspeicher, bevorzugt vorgespannte Tellerfedern einstellbar ist.

Die O-Ringe haben ausschließlich die Funktion, den Durchgang der Welle zu dem schmiermittelgefüllten Hohlraum abzudichten.

Die als Beispiel aufgeführten Kupplungen deuten die Vielfalt der Lösungsmöglichkeiten und der unterschiedlichen Anwendungsgebiete für Kupplungen auf anschauliche Weise an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kupplung zu schaffen, die ein begrenztes Drehmoment übertragen kann und die einfach zu fertigen ist. Dabei soll sie robust im Betrieb sein, kleine Einbaumaße aufweisen, kostengünstig in der Herstellung und in großen Stückzahlen zu fertigen sein.

Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kupplung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Das mit derartigen Kupplungen übertragbare Drehmoment ist hinreichend konstant und weitgehend unabhängig von der Gebrauchsdauer, Drehgeschwindigkeit, Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit. Ruckgleiten wird zuverlässig vermieden. Querkräfte können in gewissen Grenzen aufgenommen und ausgeglichen werden. Ferner ist ein gewisser Ausgleich von Winkel- und/oder Fluchtungsfehlern möglich.

Mit Hilfe der Zeichnungen soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden. Die Zeichnungen sind rein schematisch und weder maßstäblich noch entsprechen sie exakt den Regeln der Technischen Zeichnungsnormen, sie sollen lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen. Dabei sind gleichartige oder gleichwirkende Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, wobei zur Unterscheidung in den Figuren die Figurennummerierung als Indexziffer den Bezugszeichen angehängt ist.
Es zeigt 1 mit
1a einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen;
1b einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen und gekuppelter Welle;
2 mit
2a einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit drei Reibelementen;
2b einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit drei Reibelementen und gekuppelter Welle;
3 mit
3a einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei variierten Reibelementen;
3b einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei variierten Reibelementen und gekuppelter Welle;
4 mit
4a einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei weiteren variierten Reibelementen;
4b einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei weiteren variierten Reibelementen und gekuppelter Welle und
5 mit
5a einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen und Wellenlagern;
5b einen Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen und gekuppelter Welle und Wellenlagern.
In 1a ist im Teilschnitt ein Kupplungsgehäuse 1 dargestellt, welches an einem der zu kuppelnden Geräte befestigt ist. Das Gerät ist in dieser und den folgenden Figuren nicht gezeigt, weil es zum Verständnis der Erfindung nicht beiträgt und im Übrigen beliebiger Art und Gestalt sein kann.
Das Kupplungsgehäuse 1 weist eine Hinterschneidung 2 auf, die zwei Reibelemente 3 und 4 in Form von O-Ringen aufnimmt. Die Reibelemente 3 und 4 sind in Materialauswahl und Abmessungen je nach gewünschter Reibeigenschaft auswählbar. D. h. durch die Materialauswahl kann über die Eigenschaft der O-Ringe die zu erzeugende Reibung an einer zu kuppelnden Welle 6 bestimmt werden.
In 1b ist in dem teilgeschnittenen Kupplungsgehäuse 1 neben den Reibelementen 3 und 4 eine Welle 6 eingezeichnet. Diese Welle 6 gehört zu dem anderen zu kuppelnden Gerät, welches in Analogie zu 1a ebenfalls nicht explizit dargestellt ist. Die als O-Ringe ausgebildeten Reibelemente 3 und 4 sind im weitesten Sinne elastisch und die Welle 6 wird unter einem bestimmbaren Kraftaufwand in das Kupplungsgehäuse 1 gegen den Klemmwiderstand der Reibelemente 3 und 4 eingeführt. Da die Elastizität der O-Ringe 3 und 4 fachbegrifflich in „Shorehärte" gemessen wird, ist die Shorehärte ein Parameter für die Größe des zu übertragenden Drehmoments. Ein weiterer Parameter sind die Abmessungen der O-Ringe 3 und 4 in Bezug auf das Innenmaß der Hinterschneidung 2 und den Durchmesser der Welle 6. Ein weiterer Parameter ist durch die Geometrie und Anzahl der Reibelemente bestimmbar, wie mit Hilfe der folgenden Figuren noch erläutert werden wird.
In 2a ist ein Kupplungsgehäuse 12 gezeigt, welches ebenfalls eine Hinterschneidung 22 aufweist. In der durch die Hinterschneidung 22 geschaffenen Aussparung sind – zur Erhöhung des Reibmoments gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 1 – drei Reibelemente 3, 4, 5 angeordnet. Für die Reibelemente 3, 4, 5 gilt auch hier wieder, dass sie als O-Ringe ausgebildet sind und dass ihre Shorehärte mitbestimmend für die Größe des zu übertragenden Drehmoments ist.
In 2b ist in die Anordnung gemäß 2a mit drei Reibelementen 3, 4, 5 eine Welle 62 in das Kupplungsgehäuse 12 eingeführt. Das übertragbare Drehmoment ist entsprechend größer, als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist in 3a ein Kupplungsgehäuse 13 mit Reibelementen 33 und 43 gezeigt, die in Hinterschneidungen 23 angebracht sind. Die Reibelemente 33 und 43 sind im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet und können in der Hinterschneidung 23 genau eingepasst sein. Darüber hinaus ist es fertigungstechnisch aber auch möglich, die Reibelemente 33 und 43 direkt in das Kupplungsgehäuse 13 mit einzuspritzen, wenn dieses im Spritzgussverfahren hergestellt wird.
In 3b ist zusätzlich wieder eine Welle 63 in dem Kupplungsgehäuse 13 dargestellt. Im Übrigen gilt das zu den bisherigen Ausführungsbeispielen Erläuterte auch bei dieser Figur. Es versteht sich, das analog zu der in 2 gezeigten Ausführungsform auch bei dieser Bauform drei oder mehrere Reibelemente vorgesehen werden können.
4 zeigt, dass auch die Geometrie der Reibelemente bezüglich ihrer an einer Welle 64 wirksamen Fläche anders ausgestaltet werden kann, als bisher beschrieben. Im Beispiel gemäß 4a sind zwei flache Ringe als Reibelement 34 und 44 in Hinterschneidungen 24 eingesetzt. Die kann wiederum bereits bei der Fertigung des Kupplungsgehäuses 14 oder nachträglich geschehen.
4b ist um eine zu kuppelnde Welle 64 ergänzt und es ist ersichtlich, dass die wirksame Reibfläche bei dieser Ausgestaltung der Reibelemente 34 und 44 größer ist, als bei den bisher beschriebenen Beispielen. Diese Maßnahme lässt erwarten, dass das zu übertragende Drehmoment größer sein kann, als bei den bisher vorgeschlagenen Lösungen. Eine Erhöhung der Anzahl der eingebauten Reibelemente ist auch hier möglich und führt zu einer weiteren Erhöhung des übertragbaren Drehmoments.
Eine weitere Variante der Erfindung ist in der 5 dargestellt, wobei 5a die Kupplung alleine und 5b die Kupplung mit integrierter Welle 65 zeigt. Das Kupplungsgehäuse 15 ist an einer seiner Stirnseiten geschlossen. Die offene Seite weist ein Stützlager 7 für die Welle 65 auf, die in 5b eingezeichnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel kann bei Präzisionsgeräten Anwendung finden, wenn die zu kuppelnde Welle 65 extra gelagert werden soll. Die Reibkräfte der Reibelemente 35 und 45 lassen sich ebenso einstellen, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen. Es liegt im Rahmen der Erfindung bei dieser Bauform auch an der geschlossenen Seite des Kupplungsgehäuses ein weiteres Lager für die Welle 65 vorzusehen, wenn die Anwendung dies erfordern sollte.
Ferner ist es möglich, die Anzahl der Reibelemente über die gezeigten Ausführungsbeispiele hinaus zu verändern oder auch die Geometrie der Reibelemente zu variieren. Es sind auch Kombinationen der gezeigten Bauformen möglich.

1: Kupplungsgehäuse
2: Hinterschneidung
3: Reibelement
4: Reibelement
5: Reibelement
6: Welle
7: Lager

Claims

Kupplungseinrichtung mit einem treibenden und einen getriebenen Teil, welche von einem Kupplungsgehäuse und einer Welle gebildet werden, und die kraftschlüssig über einander zugeordnete Reibflächen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens eine Reibfläche durch ein radial wirksames Reibelement (3, 4, 5) gebildet wird, das im Innern des Kupplungsgehäuses (1) angeordnet ist und die Welle (6) am Umfang mit definiertem Reibschluss umschließt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement durch wenigstens einen Ring (3, 4, 5) gebildet wird.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente durch mehrere handelsübliche O-Ringe (3, 4, 5; 32, 42, 52) gebildet werden, die in axialer Richtung nebeneinander liegend angeordnet sind.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente durch mehrere im Wesentlichen halbkreisförmige Ringe (33, 43) gebildet werden, die in axialer Richtung nebeneinander liegend angeordnet sind.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dass die Reibelemente durch mehrere abgeflachte Ringe (34, 44) gebildet werden, die in axialer Richtung nebeneinander liegend angeordnet sind.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (3, 4; 32, 42, 52; 33, 43; 34, 44; 35, 45) im Innern des Kupplungsgehäuses (1; 12; 13; 14; 15) in Hinterschneidungen (2; 22; 23; 24; 25) angeordnet sind.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (3, 4, 5) in die Hinterschneidungen (2; 22) eingesetzt sind.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibelemente (3, 4, 5) in die Hinterschneidungen (23; 24) eingespritzt sind.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgehäuse (15) auf einer Stirnseite offen ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgehäuse (1; 12; 13; 14) auf beiden Stirnseiten offen ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den nebeneinander liegenden Reibelementen (35, 45) in axialer Richtung wenigstens ein Lager (7) für die Welle (65) vor und/oder nachgeordnet ist.