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Zerlegbare Gelenkkupplung Die Erfindung betrifft eine Drehmomente
übertragende. zerlegbare Gelenkkupplung zur Verbindung zweier gelagerter Wellenenden
mit zwei gleichartigen Kupplungsteilen und einem Zwischenstück, wobei zur Drehmomentübertragung
Kugeln vorgesehen sind und das Zwischenstück als ebene Platte ausgebildet oder an
den Enden mit Lappen versehen ist, wobei für den Eingriff des Zwischenstückes einerseits
und lappenartige Ansätze an den Wellenenden andererseits in jeder Kugel zwei in
sich kreuzenden Ebenen gegenüberliegende Schlitze mit ebenem Grund vorgesehen sind.
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Die Drehmomentübertragung erfolgt entweder zwischen gelagerten Wellenenden,
bei denen lediglich Ungenauigkeiten in der Lagerung auszugleichen sind, oder aber
zwischen Wellenenden, die nicht koaxial gelagert sind, wobei die Achsen der Wellen
parallel oder im Winkel zueinander verlaufen können.
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Es ist eine Gelenkkupplung bekannt, bei der die Wellenenden mit je
einem geschlitzten Flansch versehen sind, wobei der Abstand zwischen diesen Flanschen
durch eine Zwischenwelle überbrückt wird, deren beide Enden einen ebensolchen Flansch
tragen, und die Verbindung zwischen je zwei gegenüberliegenden Flanschen durch einen
sogenannten Kreuzstein hergestellt wird, d. h. eine Platte mit zwei nach beiden
Seiten abstehenden, gekreuzten, in die Schiltze der Flansche eingreifenden Rippen.
Um die Teile dieser Kupplung zusammenzuhalten, können in den Flanschen gelagerte
Splinte vorgesehen sein, welche die in die Schlitze eingreifenden Rippen durchdringen.
Solche Splinte bedingen aber, daß die gegenseitige Entfernung der Wellenenden in
deren Achsrichtung genau eingehalten wird, da sonst die Splinte unter erheblichem
Klemmen der Kupplung durchgescheuert oder abgeschert werden, abgesehen davon, daß
durch die Splinte die Montage und Demontage der Einzelteile umständlich wird.
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Andererseits ist es möglich, unter Vermeidung solcher Splinte ein
die zusammenzuhaltenden Teile federnd umschließendes, axial geführtes Stahlband
vorzusehen. Ein solches im Durchmesser nachgiebiges Band scheuert im Betrieb an
den beim Umlauf ihre gegenseitige Winkellage ändernden Kupplungsteilen und ist deshalb
dem Verschleiß unterworfen. Außerdem wird das Band bei jeder Umdrehung einmal von
den Kupplungsteilen etwas aufgebogen und federt hernach wieder zurück. Diese Deformationsarbeit
bedingt eine Verschlechterung des Wirkungsgrades der Kupplung, die insbesondere
bei relativ hohen Drehzahlen und niedrigem Drehmoment ins Gewicht fallen kann. Eine
andere bekannte Gelenkkupplung weist zwischen den Wellenenden einen Kuppelkörper
mit zwei zueinander um 90° versetzten Ausschnitten auf, in die je ein plattenförmiger
Mitnehmer der Wellenenden hineinragt. Dabei stützen sich die beiden Mitnehmer mit
kalottenförmigen Stützflächen auf einer in einer Bohrung im Innern des Kuppelkörpers
befindlichen losen Kugel ab.
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Um den gleichbleibenden Eingriff der Kupplungsteile auch bei Axialbewegungen
der Wellenenden sicherzustellen, ist der eine Mitnehmer mit dem Wellenende über
Keile axial verschiebbar verbunden und steht außerdem unter der Wirkung einer Druckfeder,
die sich zwischen ihm und dem Wellenende abstützt. Diese Kupplung läßt sich aber
ohne Ausbau von mindestens einem Wellenende nicht auswechseln oder lösen.
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Es ist auch eine biegsame Gliederwelle mit ebenen Platten als Zwischenstück
zwischen den Kugeln bekannt, also eine Kupplung anderer Art. Betrachtet man einen
Abschnitt einer Gliederwelle als Gelenkkupplung mit zwei zylindrischen, die Kugeln
tragenden Teile als »Wellenenden«, so ergibt sich als Unterschied, daß bei der Gliederwelle
die Abdeckung unverschiebbar ist; die allseitige Biegsamkeit der Gliederwelle beruht
auf dem Spiel zwischen den Lappen und den Kugelschlitzen. Bei der Auslenkung tritt
somit Kantenauflage zwischen diesen Teilen ein, weshalb die übertragung nennenswerter
Drehmomente
ausgeschlossen ist. Auch der Schwenkwinkel der einzelnen
Wellenglieder ist durch das erwähnte Spiel gegeben und deshalb stark begrenzt.
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Es ist dieAufgabe der Erfindung, bei einer Kupplung der beanspruchten
Gattung die Möglichkeit zu schaffen, die Verbindung zwischen den Wellenenden zu
lösen bzw. die Kupplungsteile auszubauen, ohne daß dabei die Wellen selbst axial
oder radial bewegt werden müssen. Ferner soll die Kupplung auch innerhalb gewisser
Grenzen Änderungen im Abstand der Wellenenden in Achsrichtung der Wellen zulassen.
Dabei werden möglichst einfache Formen der Einzelteile, insbesondere der das Drehmoment
übertragenden Flächen, und eine durchgehende formschlüssige Verbindung angestrebt.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe sind zur Halterung der Kugeln an
den Wellenstümpfen in an sich bekannter Weise spielfrei verschiebbar gelagerte Manschetten
vorgesehen. Die Kupplung selbst ist mit bekannten Mitteln einfach gestaltet, wobei
die Manschette die Kupplung weniger gegen Verunreinigung schützen als insbesondere
die Teile seitlich zusammenhalten soll.
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Als ein weiteres Merkmal der Erfindung ist in jeder Manschette auf
der dem Wellenende abgekehrten Stirnseite mindestens eine Ausnehmung vorgesehen,
welche mindestens bis auf den Grund des das Zwischenstück aufnehmenden Schlitzes
reicht und mindestens die Breite dieses Schlitzes aufweist, wobei an sich bekannte
Mittel, z. B. in Nuten eingeschobene Keile, vorgesehen sind, die zum lösbaren Fixieren
der Manschette gegenüber dem Wellenende in einer Drehlage dienen, in welcher keine
der Ausnehmungen dem genannten Schlitz gegenübersteht. Damit wird der Ausbau der
Kupplung auch bei einem kurzen Zwischenstück und/oder relativ großer Versetzung
der Wellen ermöglicht, wenn eine genügende Axialverschiebung der Manschetten nicht
mehr möglich ist.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkkupplung
ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 im Aufriß und F i g. 2 im Grundriß
die zusammengebaute Gelenkkupplung mit den gelagerten Wellenenden, F i g. 3 bis
5 ein Muffenstück im Aufriß, Seitenriß bzw. Grundriß, F i g. 6 und 7 eine Kugel
im Aufriß bzw. Seitenriß, F i g. 8 und 9 die Platte im Aufriß bzw. im Schnitt entlang
der Linie IX-IX in F i g. 8 und F i g. 10 und 11 eine Manschette im Aufriß bzw.
Seitenriß.
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Die beiden Wellen 6 sind bei 7 so gelagert, daß die Wellenachsen parallel
liegen, jedoch um ein bestimmtes Maß x gegeneinander versetzt sind. Die beiden einander
zugekehrten Wellenenden sind als aufsteckbare Muffenstücke 1 ausgebildet, wobei
jedes Muffenstück eine Ausnehmung 11 aufweist, in die ein Zapfen der Welle 6 formschlüssig
eingreift. Jedes Muffenstück weist ferner einen Lappen 12 in einer die Wellenachse
enthaltenden Ebene auf. Ferner sind zwei Kugeln 2 jeweils mit zwei von gegenüberliegenden
Seiten her vorzugsweise bis auf eine Mittelebene reichenden Schlitzen 21 und 22
versehen, die, wie insbesondere aus F i g. 6 und 7 ersichtlich, einen ebenen Grund
aufweisen und in sich kreuzenden Ebenen liegen, welche vorzugsweise senkrecht aufeinanderstehen.
Daraus ergibt sich eine ausgeglichene Beanspruchung der auf Schub beanspruchten
Querschnitte im Kugelinnern. Zur Verminderung der Kerbwirkung werden die Kanten
im Kugelinnern ausgerundet. Beide Schlitze 21 und 22 haben die gleiche Breite wie
die Lappen 12. Als Zwischenstück ist eine Platte 3 vorgesehen, deren Dicke
ebenfalls der genannten Schlitzbreite entspricht.
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Bei der zusammengebauten Kupplung greift je ein Lappen 12 in einen
Schlitz 21 und die Platte 3 in die Schlitze 22 der beiden Kugeln, wodurch die formschlüssige
Drehverbindung zwischen beiden Wellenenden hergestellt ist. Die Stirnseiten 13 an
den Lappen 12 bzw. 31 an der Platte 3 sind nach außen gewölbt, so daß sie sich auf
dem ebenen Grund der Kugelschlitze abwälzen können. Ferner sind die seitlichen Endpartien
der Platte 3 mit dem gleichen Radius r wie die Kugeln 2 ausgebildet, so daß diese
Partien beim Eingriff der Platte 3 eine mit den Kugeln 2 gemeinsame Oberfläche bilden.
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Ferner sind zwei Manschetten 4 vorgesehen, welche die Lappen 12 und
die Platte 3 mit den Kugeln 2 im Eingriff halten. Die Manschetten 4 sind auf den
Muffenstücken 1 lösbar. z. B. mittels in die Nuten 14 bzw.
44 eingeschobener Keile 5, aufgesteckt und so breit, daß sie die Ecken der
in die Schlitze eingreifenden Teile auch bei der größten, während der Drehbewegung
auftretenden Auslenkung gegenüber den Wellenachsen überdecken, wie in F i g. l dargestellt
ist.
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Die Manschetten 4 weisen auf der dem Wellenende abgekehrten Stirnseite
je zwei Ausnehmungen 41 auf, die bei eingeschobenen Keilen 5 gegenüber der
Platte 3 in der Drehlage vorzugsweise um etwa 90° versetzt sind. Zum Ausbau der
Kupplungsteile lassen sich die Manschetten jedoch in eine Lage verdrehen, in der
die Ausnehmungen 41 in der gleichen Ebene wie die Platte 3 bzw. die Schlitze
22 liegen. Die Abmessungen der Ausnehmungen sind dabei so gewählt, daß sie
in dieser Lage einen die Schlitze 22 fortsetzenden Kanal bilden, so daß nach Entfernung
der Keile 5 die Platte 3 seitlich herausgeschoben werden kann. Damit ist die Drehverbindung
zwischen den Wellen 6 gelöst, und es lassen sich mit Leichtigkeit auch die übrigen
Kupp-Jungsteile ausbauen. Der Zusammenbau erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge.
Es könnten pro Manschette nur eine oder auch mehrere Ausnehmungen 41 vorgesehen
sein, wobei die Manschette jeweils in einer solchen Drehlage lösbar befestigt sein
müßte, in der keine der Ausnehmungen dem Schlitz 22 gegenübersteht.
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Gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Ausführung der Gelenkkupplung
sind Abweichungen möglich. Manschetten mit Ausnehmungen 41 sind z. B. im
vorliegenden Fall nur deshalb erforderlich; weil die Platte 3 relativ kurz ist.
Wäre sie länger, d. h. der Abstand zwischen den zu verbindenden Wellenenden größer,
so könnte eine Manschette ohne Ausnehmungen bei der Demontage der Kupplung so weit
über die Platte 3 geschoben werden, daß diese sich aus dem Schlitz 22 herausschieben
läßt. Es wäre dann lediglich eine Arretierung der Manschetten in axialer Richtung
gegenüber den Kugeln erforderlich. Die Manschetten können auch schmaler sein, jedoch
muß ihre minimale Breite bei der größten Auslenkung der Teile immer noch die Ecken
der Lappen 12 und 31
überdecken. Schließlich könnten die Lappen auch
direkt stirnseitig an den Wellen 6 ausgebildet sein. Am Zwischenstück 3 sind lediglich
an beiden Enden die zum Eingriff in die Kugelschlitze bestimmten Lappen vorzusehen.
dazwischen kann es irgendeinen anderen
für die Drehmomentübertragung
günstigen Querschnitt aufweisen.
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Die dargestellte Kupplung besteht aus wenigen und sehr einfach herzustellenden
Teilen. Sämtliche das Drehmoment übertragende, aufeinander gleitende Flächen sind
eben und daher sehr einfach zu bearbeiten. Sie können als einfache Verschleißplatten
ausgebildet werden, die leicht auswechselbar sind. Die Einzelteile sind äußerst
robust, so daß die Kupplung auch für rauhen Betrieb und zur übertragung großer Drehmomente,
wie sie beispielsweise bei Walzwerken auftreten, geeignet ist. Abweichungen innerhalb
gewisser Grenzen vom Sollwert des Abstandes der Wellenenden, wie sie sich bei der
Fertigung oder Montage der Wellen ergeben können, oder nachträgliche Veränderungen
beeinträchtigen die Wirkungsweise der Kupplung keineswegs. Sie ist ferner leicht
zu schmieren. Bei all diesen Vorteilen ist der Außendurchmesser der Kupplung, verglichen
mit dem Wellendurchmesser, sehr gering.