DE10231995A1

DE10231995A1 - Ausgleichskupplung für Axialversatz

Info

Publication number: DE10231995A1
Application number: DE2002131995
Authority: DE
Inventors: Norbert Vogl; Christoph Dropmann
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine drehsteife verdrehspielfreie elastische Kupplung zur Drehmomentübertragung von einem treibenden (Antrieb) zu einem angetriebenen Maschinenteil (Abtrieb), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung axiale Verlagerungen ausgleichen kann und An- und Abtrieb direkt oder indirekt über die Antriebswelle radial zueinander zentriert (Fig. 1C).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur spielfreien Übertragung von Drehmomenten zwischen einem treibenden (Antrieb) und einem getriebenen Maschinenteil (Abtrieb), wobei die Kupplung in der Lage ist, Axialverlagerungen auszugleichen.
Nach dem Stand der Technik sind bisher spielfreie drehmomentübertragende Ausgleichskupplungen bekannt, die gleichzeitig folgende 3 Versatzarten verkraften:

1. Radialversatz zwischen An- und Abtrieb.
2. Winkelversatz zwischen An- und Abtrieb.
3. Axialversatz zwischen An- und Abtrieb.

Speziell bei Anwendungsfällen, bei denen die Maschinenteile mit hoher Präzision gefertigt sind, eine hohe Dynamik der Anlage gefordert wird, nur ein geringer Einbauraum zur Verfügung steht und ein enger Kostenrahmen einzuhalten ist, müsste die Kupplung idealer Weise folgende Merkmale aufweisen:

1. Ausgleichsmöglichkeit von z. B. wärmedehnungsbedingtem Axialversatz.
2. Radiale Zentrierung von An- und Abtrieb durch die Kupplung.
3. Äußerst geringe Außenabmessungen der Kupplung.
4. Spielfreier Aufbau der drehmomentübertragenden Teile sowie spielfreie Drehmomentübertragung zwischen Kupplung und Antrieb, bzw. Abtrieb.
5. Einfachster Aufbau einteilig oder aus nur wenigen Funktionsteilen.

Die Aufgabe der Erfindung wird also darin gesehen, eine Ausgleichskupplung zu schaffen, die bei einfachstem kompaktem Aufbau in der Lage ist, zwischen An- und Abtrieb Drehmomente spielfrei zu übertragen, Axialverlagerungen auszugleichen und gleichzeitig An- und Abtrieb radial zueinander zu zentrieren.

Bisher bekannte Kupplungen sind nicht in der Lage, alle diese Anforderungen gleichermaßen zu erfüllen:

1. Aufgrund der Möglichkeit, alle eingangs genannten Versatzarten auszugleichen, erfordern konventionelle Kupplungen große Einbauräume.
2. Kupplungen nach dem Stand der Technik wirken sich aufgrund ihrer Baugröße ungünstig auf die Dynamik der Gesamtanlage aus und sind teuer.
3. Durch die fehlende kupplungsinterne radiale Zentrierung müssen An- und Abtrieb durch geeignete Maßnahmen zueinander ausgerichtet werden.

Das der Erfindung zugrundegelegte Prinzip besteht nun darin, eine Kupplung zu schaffen, die für den Ausgleich von Axialversätzen ausgelegt ist, wie er in Maschinen und Anlagen z. B. durch Wärmedehnungen auftritt und ohne Kupplung zu entsprechenden Verspannungen und Schäden führt. Gleichzeitig wird mit der erfindungsgemäßen Kupplung bei kompakten Außenabmessungen eine radiale Zentrierung zwischen An- und Abtrieb erreicht und dadurch der erforderliche technische Aufwand reduziert. Somit wirkt sich die beschriebene Kupplung durch ihren kompakten Aufbau nur unwesentlich auf die Dynamik der gesamten Anlage aus.

Die Erfindung sieht eine verdrehspielfreie Kupplung zum Ausgleich von Axialverlagerungen vor, die vom Grundaufbauher ein- oder mehrteilig ausgeführt sein kann, und durch eine geeignete radiale Zentrierung eine Verbindung zwischen An- und Abtrieb herstellt.

Zur Erfüllung der axialen Ausgleichsfunktion ist die Kupplung mit einem geeigneten elastischen Element zwischen An- und Abtrieb ausgestattet. Die spielfreie Drehmomentübertragung zwischen An- und Abtrieb wird bei der erfindungsgemäßen Kupplung vorzugsweise durch Klemmnaben oder Klemmringe sichergestellt.

Nachfolgend werden anhand von 4 Blatt Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kupplung beschrieben. Es zeigen:
1 eine Komplettansicht einer einteiligen Kupplung, bei der eine geeignete Schlitzstruktur am Kupplungskörper als Ausgleichselement dient und die radiale Zentrierung über die montierte Welle erfolgt
1A einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 1
1B einen Quer-Schnitt durch die Schlitzstruktur der Kupplung aus 1
1C einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 1 mit montierter Welle
2 eine Komplettansicht einer einteiligen Kupplung, bei der geeignete Hinterdrehungen am Kupplungskörper eine Art Balg als Ausgleichselement bilden und die radiale Zentrierung ebenfalls über die montierte Welle erfolgt
2A einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 2
2B einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 2 mit montierter Welle
3 eine Komplettansicht einer mehrteiligen Kupplung, bei der eine geeignete Membran als Ausgleichselement dient und wiederum über die montierte Welle zentriert wird
3A einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 3
3B einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 3 mit montierter Welle
4 eine Komplettansicht einer mehrteiligen Kupplung, bei der ein geeigneter Metallbalg als Ausgleichselement dient und eine kupplungsinterne Zentrierung vorhanden ist.
4A einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 4
4B einen Längs-Schnitt durch die Kupplung aus 4 mit montierter Welle.
Die in 1 bis 1C dargestellte Kupplung ist im wesentlichen 1-teilig aufgebaut. Sie besteht aus dem Kupplungskörper (11), der auf der einen Seite (11A) als radial betätigte Klemmnabe (12) mit Klemmschraube (15) auf der Antriebswelle (18) festgeklemmt ist und auf der anderen Seite (11B) als axial verschiebliche Abtriebswelle (13) ausgebildet ist. Zum Ausgleich von Axialversätzen dient die in der Mitte des Kupplungskörpers (11) angeordnete Schlitzstruktur (14). Wie aus 1C ersichtlich ist, durchsetzt die Antriebswelle 18 die Teile 11A und 14 der Kupplung 11 und reicht bis in den Teil 11B = Abtriebswelle 13 hinein, wo im Bereich RZ eine radiale Zentrierung des Teils 11B = Abtriebswelle 13 am Außenumfang der Antriebswelle 18 erreicht wird. Teil 11B = Abtriebswelle 13 ist damit radial festgelegt aber zugleich axial verschieblich relativ zur Antriebswelle 18 ausgebildet.
Die radiale Zentrierung zwischen An- und Abtriebsseite wird bei der Montage durch Fügen der Welle (18) in Klemmnabe (12) und Abtriebswelle (13) sichergestellt.
In 2 bis 2B ist ein Ausführungsbeispiel der Kupplung dargestellt, das im wesentlichen 2-teilig ausgeführt ist.
Die Kupplung besteht aus dem Kupplungskörper (21), der am einen Ende einen mit axialen Schlitzen (26) versehenen rohrförmigen Klemmbereich (27) aufweist, der mittels eines radial darüber liegenden Klemmringes (22) und einer Klemmschraube (25) auf der Welle (28) geklemmt wird. Das andere Ende des Kupplungskörpers (21) ist wiederum als Abtriebswelle (23) ausgebildet.
Als axial elastisches Element zum Ausgleich von Verlagerungen dient die gedrehte Balgstruktur (24) in der Mitte des Kupplungskörpers.
Die radiale Zentrierung zwischen An- und Abtrieb wird auch hier bei der Montage durch die gleichermaßen in Klemmbereich (27) und Abtriebswelle (23) gefügte Welle (28) gewährleistet. Wie aus 2B ersichtlich, reicht auch in diesem Fall die Antriebswelle (28) bis in den axial verschieblichen (rechten) Teil = Abtriebswelle 23 hinein und bewirkt so dessen/deren radiale Zentrierung ähnlich wie in 1C.
In 3 bis 3B wird eine dritte Ausführungsform der Kupplung gezeigt, wobei der Kupplungskörper (31) 2-teilig aufgebaut ist. Er besteht aus der Abtriebswelle (33) und als in axialer Richtung elastisches Element aus einer 1- oder mehrwandigen Membran (34) mit einer als Klemmbereich (37) dienenden rohrförmigen axialen Erstreckung.
Über dem Klemmbereich (37) liegen Klemmring (32) und Klemmschraube (35), mit deren Hilfe der Klemmbereich (37) auf der Welle (38) reibschlüssig geklemmt wird.
Die radiale Zentrierung zwischen An- und Abtrieb wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine gleichermaßen in Klemmbereich (37) und Abtriebswelle (33) gefügte Welle (38) erzielt.
Die 4 bis 4B zeigen ein letztes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplung, das ebenfalls mehrteilig ausgeführt ist. Der Kupplungskörper (41) besteht aus einer radial betätigten Klemmnabe (42) mit Klemmschraube (45) und einer Abtriebswelle (43), die durch den axial elastischen ein- oder mehrlagig ausgeführten Metallbalg (44) verbunden sind.
Bei der beschriebenen Kupplung wird die radiale Zentrierung zwischen An- und Abtrieb nicht wie bei den bisher erläuterten Ausführungsformen durch Montage einer Welle, sondern durch geeignete ringförmige Zentriervorsprünge (49) an Klemmnabe (42) und Abtriebswelle (43) bewerkstelligt. Die Welle (48) hat in dieser Ausgestaltung zwischen Klemmnabe (42) und Abtriebswelle (43) keine Zentrierfunktion zu erfüllen.

Claims

Drehsteife verdrehspielfreie elastische Kupplung zur Verbindung von einem treibenden (Antrieb) und einem getriebenen Maschinenteil (Abtrieb), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung axiale Verlagerungen über drehsteife Elemente (14, 24, 34, 44) überträgt und zugleich eine radiale Zentrierung zwischen An- und Abtrieb sicherstellt, wobei die radiale Zentrierung bevorzugt durch die Antriebswelle (18, 28, 38) vorgenommen wird, wobei An- und Abtrieb vertauscht werden können.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Zentrierung (49) zwischen An- und Abtrieb direkt an den Kupplungsteilen (42 + 43) durch deren geeignete Gestaltung sichergestellt wird.
Kupplung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper einteilig ausgeführt ist.
Kupplung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der einteilige Kupplungskörper als Ausgleichselement eine geeignete Struktur aus radialen Schlitzen (14) aufweist.
Kupplung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einteilige Kupplungskörper als Ausgleichselement eine geeignete gedrehte Balgstruktur (24) aufweist.
Kupplung nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der einteilige Kupplungskörper mit einem Klemmring (22) auf der Welle befestigt bzw. geklemmt wird.
Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper aus 2 oder mehreren Teilen besteht (3 + 4).
Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches Ausgleichselement eine oder mehrere Membranen (34) dienen.
Kupplung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches Ausgleichselement ein ein- oder mehrwelliger Metallbalg (44) dient.
Kupplung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnabe (42) mittels Klemmschraube (45) direkt auf der Antriebswelle (48) geklemmt ist.
Kupplung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsseite mit Klemmring (32) und Klemmschraube (35) auf der Antriebswelle (38) geklemmt ist.