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Gleitkupplung für sich mit wechselnden Geschwindigkeiten drehende
gleichachsige Wellen Die Erfindung betrifft eine Gleitkupplung für sich mit wechselnden
Geschwindigkeiten drehende gleichachsige Wellen.
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Es sind bereits Gleitkupplungen für gleichachsige sich drehende Wellen
mit einem ersten, mit einer der beiden sich drehenden Wellen starr verbundenen und
mit wenigstens einem in einer etwa radialen Ebene liegenden, die Umfangskraft übertragenden
Glied versehenen Teil, einem zweiten mit der anderen sich drehenden Welle starr
verbundenen und mit einer entsprechenden Zahl von die radialen Glieder umfassenden
Ausnehmungen versehenen, die Umfangskraft übertragenden Teil, und zwischen den Gliedern
und den entsprechenden Wänden der Ausnehmungen angeordneten Wälzkörpern bekannt.
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Bei diesen bekannten Kupplungen ist es jedoch praktisch ausgeschlossen,
zu verhindern, daß bei geringen Geschwindigkeiten die beiden Kupplungshälften nicht
ein wenn auch kleines Spiel in der Umfangsrichtung aufweisen. Außerdem gestatten
sie nicht die Aufhebung des Spiels in der Umfangsrichtung, welches nach einer gewissen
Betriebszeit infolge der Abnutzung der miteinander in Berührung stehenden Teile
unvermeidlich ist. Zwar werden bei höheren Drehzahlen die Kugeln durch die Fliehkraft
in ständigem Eingriff mit den Übertragungsflanken gehalten, insbesondere wenn die
Zahnflanken in bekannter Weise entsprechend gekrümmt sind, so daß sich auch bei
geringer Abnutzung der Kugellaufflächen noch ein spielfreier Lauf ergibt. Dies gilt
aber nicht mehr bei geringen Drehzahlen, insbesondere wenn die Antriebswelle sich
bald in der einen, bald in der anderen Richtung zu drehen hat.
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Bei bestimmten Anwendungsgebieten, z. B. Kopierfräsmaschinen, ist
es jedoch unerläßlich, das Spiel vollständig aufheben zu können, insbesondere wenn
die Verstellungen der Wellen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit und Häufigkeit
erfolgen.
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Das Ziel der Erfindung liegt daher in der Herstellung einer derartigen
Kupplung, welche eine Verbindung der beiden Wellen auf Drehung ohne das geringste
Spiel in der Umfangsrichtung für den einen oder den anderen Drehsinn ergibt, und
bei welcher es möglich ist, durch eine einfache Nachstellung jederzeit die unvermeidlichen
von den Herstellungstoleranzen oder einer etwaigen Abnutzung der Kupplungsteile
herrührenden Abweichungen der Abmessungen so zu berichtigen, daß ein etwa entstandenes
Spiel in der Umfangsrichtung vollständig aufgeholt wird.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zum Ausgleich des
Spiels zwischen den die Umfangskraft übertragenden Gliedern bzw. dem Teil einstellbare
Mittel vorgesehen sind, durch die vermittels elastischer Verformung des zweiten
die Umfangskraft übertragenden Teils die Breite der Ausnehmungen in Umfangsrichtung
veränderbar ist.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise
erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in einem Längsschnitt längs der Linie I-I
der Fig.2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung, Fig. 2 einen Querschnitt
längs der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 eine andere Ausführung einer Einzelheit
der Fig. 1.
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In der Zeichnung sieht man bei 1 und 2 die Enden der beiden gleichachsigen
Wellen, welche so miteinander gekuppelt werden sollen, daß sie sowohl in der einen
als auch in der anderen Drehrichtung überhaupt kein gegenseitiges Spiel in der Umfangsrichtung
haben, aber axial um eine gewisseStrecke gegeneinander gleiten können. Dies wird
durch die nachstehend beschriebene Kupplung erreicht.
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Das Ende der Welle 1 hat eine besondere Form, es ist jedoch wohlverstanden,
daß diese Form auch einem auf die Welle 1 aufgesetzten Antriebsteil gegeben werden
kann. Bei dieser besonderen Form ist eine bestimmte Zahl, drei in dem dargestellten
Beispiel, radialer Längsrippen 3 vorhanden, welche z. B. aus gehärterem Stahl bestehen,
und deren Flächen parallel geschliffen sind.
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Die Antriebsrippen 3 liegen im Innern von zylindrischen geschliffenen
Ausnehmungen 4, welche
parallel zu der gemeinsamen Achse der Wellen
1 und 2 liegen und in einem Antriebsteil 5, z. B. ebenfalls aus gehärtetem Stahl
hergestellt sind. Die Mitte des Antriebsteils 5 ist ausgehöhlt und wird durch Abschnitte
eines Zylindermantels 6 begrenzt, welcher in die Ausnehmungen 4 mündet. Die Innenfläche
des Antriebsteils 5 bildet somit im Querschnitt (Fig. 2) eine Art Kleeblatt.
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Zwischen den Rippen 3 und der Oberfläche der Ausnehmungen 4 sind Wälzkörper
angeordnet, welche bei der dargestellten Ausführungsform durch Kugeln 7 gebildet
werden. Beispielsweise sind auf jeder Fläche der Rippen 3 drei Kugeln 7 dargestellt.
Diese Kugeln werden durch käfigförmige Teile 8 und 9 geführt, welche durch Niete
42, 43 an dem Antriebsteil befestigt sind.
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Die Käfigteile 8 und 9 haben übrigens nur die Aufgabe, die Kugeln
in der Längsrichtung zurückzuhalten und zu verhindern, daß sie aus ihren Ausnehmungen
austreten. Zwischen den Kugeln und den Käfigen ist Spiel vorhanden. Man stellt nämlich
fest, daß schon die Form der zylindrischen Ausnehmungen 4 und ihre Lage in bezug
auf die Antriebsrippen 3 zur Bestimmung der Lage der Kugeln in einer Querebene ausreichen.
Der Krümmungshalbmesser der zylindrischen Ausnehmungen 4 ist so gewählt, daß die
Kugeln zwar gehalten, aber nicht geklemmt werden. Es ist auch möglich, die Zylinderfläche
4 durch eine Fläche mit mehreren Krümmungshalbmessern zu ersetzen und z. B. Laufbahnen
für die Kugeln in Form von zwei Zylinderabschnitten herzustellen, deren Halbmesser
kleiner als der Halbmesser der in der Zeichnung dargestellten einzigen Zylinderfläche
4 sind.
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Es ist zu bemerken, daß die Ausnehmungen 4 nahe an der Außenfläche
des Antriebsteils 5 liegen. Diese Anordnung bezweckt, in diesem Teil Zonen geringeren
Widerstands zu schaffen, um die Breite der Ausnehmungen 4 durch Verformung dieses
Teils mehr oder weniger verkleinern zu können, so daß jedes Spiel in Umfangsrichtung
zwischen den Teilen 1 und 5, welche durch die zwischen ihnen angeordneten Kugeln
7 miteinander verbunden sind, aufgehoben werden kann, Man kann übrigens die Biegsamkeit
des Teils 5 dadurch vergrößern, daß man ihn z. B. mit Einschnitten 10 versieht.
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Zur Vornahme einer genauen Einstellung einer derartigen Verformung
sind in dem Antriebsteil 5 Längsnuten 12 vorgesehen, in welchen ohne Spiel Druckglieder
oder -rollen 13 untergebracht sind. Die Nuten 12 liegen in gleicher Entfernung von
den Zonen geringeren Widerstands des Antriebsteils 5. Die Rollen 13 durchdringen
Schlitze 14, welche die gleiche Breite wie die Nuten 12 haben und in einem Flansch
15 angebracht sind, welcher mit der Welle 2 z. B. durch einen Keil 16 und eine Madenschraube
17 fest verbunden ist. Der Antriebsteil s ist außen zylindrisch und ohne Spiel in
eine entsprechende Bohrung 18 des Flansches 15 eingesetzt. Er wird in dieser Bohrung
z. B. durch einen an sich bekannten Springring 19 gehalten und ist formschlüssig
mit dem Flansch 15 durch die Rollen 13 verbunden. Im Flansch 15 sind drei Schrauben
22 angebracht, gegen welche sich die Rollen 13 legen.
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Der Flansch 15 weist außen ein Gewinde 23 auf, auf welches ein Einstellring
24 aufgeschraubt wird, dessen Bohrung mit einer kegelstumpfförmigen Rampe 25 aus
gehärtetem und geschliffenem Stahl versehen ist, welche sich ebenfalls gegen die
Rollen 13 legt. Radiale, in dem Ring 24 angeordnete Bohrungen 26 gestatten, diesen
mittels eines Dorns oder eines Stiftschlüssels zu verdrehen. Der Ring 24 kann in
jeder gewünschten Stellung auf dem Flansch 15 mittels einer ebenfalls auf das Gewinde
23 des Flansches 15 aufgeschraubten Gegenmutter 28 gesichert werden.
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Eine in der Welle 1 vorgesehene und mit einem Schmiernippel
33 in Verbindung stehende Längsbohrung 32 gestattet die Versorgung der Kugeln
7 mit Schmiermittel, während ein auf den Flansch 15 aufgeschraubter Deckel 34 das
Eintreten von Fremdkörpern in das Innere der Kupplung verhindert.
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Die Kupplung arbeitet folgendermaßen: Wenn zunächst angenommen wird,
daß kein Spiel zwischen den Kugeln 7 und den Oberflächen der Rippen 3 und der Ausnehmungen
4 besteht, sind offenbar die Wellen 1 und 2 durch die Rippen 3, die Kugeln 7, die
Ausnehmungen 4 des Antriebsteils 5, die Rollen 13 und den Flansch 15 miteinander
verbunden. Die gegenseitige axiale Verschiebung der beiden Wellen 1 und 2 wird in
keiner Weise behindert, wobei sich die Rippen 3 längs der Ausnehmungen 4 unter einer
Rollbewegung der Kugeln 7 verstellen.
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Während des Zusammenbaus der Kupplung oder wenn infolge einer selbst
geringen Abnutzung ein kleines Spiel in der Umfangsrichtung entstanden ist, kann
das Spiel folgendermaßen aufgehoben werden: Die Gegenmutter 28 wird gelöst, und
der Ring 24 wird etwas mehr auf den Flansch 15 aufgeschraubt. Hierbei drückt die
kegelstumpfförmige Rampe 24 die Rollen 13 etwas gegen die Achse der Kupplung zurück,
da ja die Schrauben 22 im Flansch 15 nicht nachgeben. Dies bewirkt eine geringe
Verformung des Antriebsteils 5, welcher in den in der Nähe der durch die Achsen
der Ausnehmungen 4 gehenden Halbmesser liegenden Zonen geringeren Widerstands nachgibt,
so daß sich die mit den Kugeln in Berührung stehenden Wände einer jeden Ausnehmung
einander nähern. Man verdreht den Ring 24, bis das Spiel in der Umfangsrichtung
vollständig aufgehoben ist und zieht dann die Gegenmutter 28 wieder an.
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Die Schrauben 22 haben die Aufgabe, einen Einzelausgleich der etwaigen
bei der Herstellung oder durch die Abnutzung entstandenen Verschiedenheiten der
Teile der Kupplung zu ermöglichen. Wenn man nämlich eine dieser Schrauben 22 etwas
mehr anzieht, wird die mit dieser Schraube in Berührung stehende Rolle 13 gezwungen
etwas mehr auf die kegelstumpfförmige Rampe 25 des Einstellrings aufzulaufen, so
daß unter sonst gleichen Umständen die entsprechende Ausnehmung 4 etwas stärker
zusammengedrückt wird. Es ist somit eine allgemeine Regelung durch den drehbaren
Ring 24 und eine Einzelregelung durch die Schrauben 22 möglich.
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Die Kupplung arbeitet in beiden Drehrichtungen unter genau den gleichen
Bedingungen.
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In Fig.3 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher
die Rollen 13 durch prismatische Keile 13` (Fig. 3) ersetzt sind, welche in ähnlicher
Weise wie die Rollen 13 arbeiten. Derartige Keile werden vorzugsweise bei Kupplungen
verwendet, bei welchen die erforderlichen Verforrnungskräfte verhältnismäßig hohe
Werte erreichen.
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Wird auf die Einzelregelung durch die Schrauben 22 verzichtet, Legen
sich die Rollen 13 unmittelbar gegen den Boden 35 der Nuten 14 des Flansches 15.