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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichskupplung zur Verbindung
zweier fluchtender oder gegeneinander achsversetzter Wellenenden, bei der das eine
Wellenende mit einer Muffe und das andere mit Kupplungsinnenteilen verbunden ist,
die in der Muffe gehalten sind und aus zwei um einen gemeinsamen, in der zugeordneten
Wellenachse liegenden Mittelpunkt schwenkbaren Kugelkalotten bestehen, welche gegen
zwei nach Art von einander gegenüberliegenden Polkappen angeordnete ringförmige
Lagerscheiben verspannbar sind.
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Bei einer bekannten Ausgleichskupplung dieser Art ist die Muffe mit
dem zugehörigen Wellenende nicht direkt verbunden, sondern über weitere, gleichartig
ausgebildete Kupplungsinnenteile, die einerseits in der Muffe gehalten werden und
andererseits auf das Wellenende aufgeflanscht sind. Damit ergibt sich eine konstruktive
Vereinigung zweier Einzelkupplungen, die jeweils aus in einer Muffe gelagerten Kupplungsinnenteilen
bestehen und jede für sich nur einen Winkelversatz ausgleichen können, durch eine
beiden gemeinsame Muffe. Durch entgegengesetzte Winkelstellungen beider Einzelkupplungen
wird hierbei ein paralleler Achsversatz zwischen beiden Wellenenden ausgeglichen.
Dabei sind die Kugelkalotten jeder Einzelkupplung durch eine zwischen den Kupplungsinnenteilen
(Nabenteilen) angeordnete Druckfeder verspannt. Diese Ausgleichskupplung ist jedoch
konstruktiv aufwendig, was insbesondere auch daraus zu ersehen ist, daß zwei aus
jeweils zwei Kugelkalotten bestehende, kugelförmige Gleitflächen vorgesehen sind,
und weist ein relativ großes Bauvolumen auf.
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Eine andere bekannte, aus einer Muffe und Kupplungsinnenteilen bestehende
Ausgleichskupplung weist nur ein einziges Nabenteil auf, das jedoch aus mehreren
Einzelteilen besteht, die sich auf zwei durch eine Zwischenwand voneinander getrennte
Muffenhälften aufteilen. Die in einer Muffenhälfte angeordneten Innenteile sind
dabei gegeneinander parallel verschiebbar und dienen zur Aufnahme eines parallelen
Achsversatzes, während die in der anderen Muffenhälfte angeordneten Innenteile einen
winkeligen Achsversatz ausgleichen. Zu diesem Zweck ist das mit ihnen verbundene
Wellenende in einer großen kreisförmigen Öffnung der Muffe verschwenkbar angeordnet.
Auch für diese Konstruktion wird ein relativ großes Bauvolumen benötigt.
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Zum Ausgleich zweier fluchtender oder versetzter Wellenenden ist weiterhin
eine Ausgleichskupplung bekannt, die ein aus zwei Kugelkalotten gebildetes, diskusförmiges
Innenteil besitzt, das in den Kugelflächen zweier angepaßter Außenteile beweglich
gelagert ist. Ein mit dem Innenteil verbundener axialer Schaft trägt zwei endseitige
Schraubenkappen, die ihrerseits mit konkaven kugelförmigen Begrenzungsflächen auf
entsprechenden konvexen kugelförmigen Flächen der Außenteile gleiten. Werden die
mit den Wellenenden verbundenen Außenteile auf einen parallelen Achsversatz eingestellt,
so ergibt sich eine gegenläufige Verdrehung beider Schraubkappen, wobei die Gegenläufigkeit
der Bewegungen den maximal ausgleichbaren parallelen Achsversatz beträchtlich einschränkt.
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Schließlich ist eine Rutschkupplung vorveröffentlicht, bei der die
Verspannkraft zwischen den mit einem treibenden Wellenende verbundenen Innenteilen
und einem aus einer Muffe bestehenden, getriebenen Kupplungsteil von einer zwischen
den Innenteilen angeordneten Druckfeder aufgebracht wird. Diese Rutschkupplung ist
jedoch nicht zum Ausgleichen eines parallelen oder winkeligen Achsversatzes zweier
in definierter Weise gelagerter Wellen verwendbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgleichskupplung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei relativ einfachem Aufbau parallele
und/oder winkelige Achsversetzungen der miteinander zu verbindenden Wellenenden
ausgeglichen werden können, wobei gegebenenfalls eine gleichzeitige Verwendung als
Rutschkupplung möglich sein soll. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht,
daß, wie an sich bekannt, für den Ausgleich des Achsversatzes nur ein einziges Nabenteil
vorgesehen ist, daß dieses Nabenteil kugelförmig ausgebildet ist, dessen zugehöriges
Wellenende in an sich bekannter Weise in einer großen kreisförmigen Öffnung der
mit dem anderen Wellenende verbundenen Muffe verschwenkt werden kann, und daß die
Lagerscheiben durch eine in an sich bekannter Weise zwischen den inneren Nabenteilen
angeordnete Druckfeder verspannt sind.
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Besondere Vorteile der Erfindung liegen in dem einfachen und kompakten
konstruktiven Aufbau sowie in den guten Ausgleichseigenschaften auch gegenüber relativ
großen Achsversetzungen. Ein weiterer Vorteil besteht in der Anwendungsmöglichkeit
als Rutschkupplung, z. B. bei überlastungsempfindlichen Antrieben.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In F i g. 1 ist eine Ausgleichskupplung im Längsschnitt dargestellt.
Dabei ist ein linksseitiges Wellenende 1 in eine Bohrung einer zylinderförmigen
Muffe 2 eingeführt und dort mittels einer Madenschraube 3 drehsicher befestigt.
Auf ein rechtsseitiges, mit 1 zu verbindendes Wellenende 4 sind zwei Kugelkalotten
5, 6 aufgeschoben, von denen die letztere mittels einer Madenschraube 7 an 4 drehsicher
befestigt ist. In der Arbeitslage nehmen die Kugelkalotten 5, 6 eine solche Stellung
zueinander ein, daß sie sich zu einer gemeinsamen Kugelfläche ergänzen. Sie sind
gegen zwei ringförmige Lagerscheiben 8, 9, die nach Art zweier einander gegenüberliegender
Polkappen relativ zur Kugelfläche angeordnet sind, mittels einer Druckfeder
10 verspannbar, welche zu dem Wellenende 4 gleichachsig ist. Die linksseitige
Lagerscheibe 9 stützt sich dabei gegen den Boden der Muffe 2 ab, während die rechtsseitige
Lagerscheibe 8 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem in die Muffe
eingeführten Außenring 11 gehalten wird, der seinerseits mittels eines Seegerrings
12 gegen die Muffenwandung abgestützt ist.
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Wesentlich ist hierbei, daß die Lagerscheiben 8, 9
durch den
Außenring 11 in einem solchen gegenseitigen Abstand gehalten werden, daß die Kugelkalotten
5, 6 durch den Druck der Druckfeder 10 in die richtige Arbeitslage gebracht werden,
in der sie Teile einer einzigen Kugel darstellen. Die aus den Kugelkalotten 5, 6
und der Welle 4 bestehende Einheit ist in diesem Fall, wie in F i g. 2 schematisch
dargestellt, um den gemeinsamen Mittelpunkt beider Kugelkalotten schwenkbar, wobei
der Hub der Schwenkbewegung bei gegebenem Durchmesser der Muffe 2 lediglich durch
die Dimensionierung der in der Lagerscheibe 8 und in dem Außenring 11 für den
Durchtritt
des Wellenendes 4 vorgesehenen zentralen Ausnehmungen begrenzt wird. Bei einer Parallelverschiebung
des Wellenendes 4 gegenüber dem Wellenende 1 werden die Kugelkalotten 5, 6 zusammen
mit den Lagerscheiben 8, 9 gegenüber der Symmetrieachse der Muffe 2 mitverschoben,
wie aus der schematischen Darstellung nach F i g. 3 ersichtlich ist. F i g. 4 zeigt
den Ausgleich eines gemeinsam auftretenden winkeligen und parallelen Versatzes der
Wellenachsen durch eine Schwenkbewegung der Kugelkalotten und eine zusätzliche gemeinsame
Parallelverschiebung der Kugelkalotten und der Lagerscheiben gegenüber der Symmetrieachse
der Muffe 2.
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Die Übertragung des Drehmoments von der treibenden auf die getriebene
Welle erfolgt durch Reibungskräfte zwischen den Lagerscheiben 8, 9 und den Kugelkalotten
5, 6 einerseits sowie den Stirnseiten der Muffe 2 andererseits. Dabei hängt das
maximal übertragbare Drehmoment der Ausgleichskupplung bei gegebenen Materialpaarungen
an den Reibungszonen im wesentlichen von der Dimensionierung der Druckfeder 10 sowie
von der Größe des jeweils eingestellten parallelen oder winkeligen Achsversatzes
der Wellen ab. Während die Stirnseiten der Muffe 2 und die Kugelkalotten beispielsweise
aus Messing oder einem anderen metallischen Werkstoff gefertigt sein können, bestehen
die Lagerscheiben 8, 9 z. B. aus einem Hartgewebe, aus Plexiglas oder auch aus einem
metallischen Werkstoff. Die Reibungsbeiwerte der verwendeten Materialien müssen
hierbei lediglich auf die Größe des zu übertragenden Drehmoments abgestimmt werden.
Da die Übertragung des Drehmoments bei der Ausgleichskupplung in jedem Fall durch
Reibungskräfte erfolgt, läßt sich im wesentlichen durch die Dimensionierung der
Druckfeder 10 ein maximales übertragbares Drehmoment mit ziemlicher Genauigkeit
einstellen. Beim Überschreiten dieses Drehmoments wirkt die Ausgleichskupplung als
Rutschkupplung.
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Eine weitere Eigenschaft der beschriebenen Aus-5 gleichskupplung besteht
darin, daß in Abhängigkeit von der Größe des jeweils eingestellten parallelen und
winkligen Achsversatzes eine Drehzahlübersetzung von der treibenden zur getriebenen
Welle zustande kommt. Dies tritt auch bei einem alleinigen io Parallelversatz der
miteinander zu verbindenden Wellen auf.