DE1475505A1 - Schiebehuelse fuer Zapfenkupplungen - Google Patents

Description

PATENTINGENIEURE F. W. H E M M E R I C H . G E R D MO I L E R · D. G R O S S E 20 783

4. DDSSEIDORFIO· HOMIERGER STRASSE 5 15.9.1968

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United Engineering & Foundry Co., Pittsburgh, Pa. 15222 'USA

Schiebehülse für Zapfenkupplungen

Die Erfindung betrifft eine Schiebehülse "für Zapfenkupplungen mit zwischen den Außenflächen des Zapfens und der Hülseninnenwand angeordneten Schiebeteilen; sie eignet sich insbesondere für die Anwendung bei Walzwerksantrieben.

In modernen Walzwerks an la gen, besonders in Tandem- Straßen wird die Verwendung von Zahnkupplungen bevorzugt. Eine Zahnkupplung dieser Art ist in der US-Patentschrift 2 845 781 beschrieben. Diese Kupplung besteht im Prinzip aus einem Innenelement, das einen Teil mit vergrössertem Durchmesser aufweist, auf dem die Außenzähne sitzen, die in eine entsprechende Innenverzahnung eingreifen, die an der Innenwandung des Außenelementes der Kupplung vorgesehen ist. Üblicherweise ist mit dem Innenelement der Kupplung die Antriebsspindel verbunden, die ihrerseits mit einem Getriebe oder dem Antriebsmotor direkt in Verbindung steht. Das Aussenelement der Kupplung nimmt den Zapfen der Walze in der oben geschilderten Weise mit den zwischen den Außenflächen des Zapfens und der Hülseninnenwand angeordneten Schiebeteilen auf. Das Spiel zwischen den Außenflächen des Zapfens und der Hülseninnenwand muß dabei verhältnismässig groß gehalten werden, damit die Hülse beim Walzenwechsel schnell von den Zapfen abgezogen und auf die Wap fen der auszuwechselnden Walze aufgeschoben werden kann. Dieser Spielraum führt zu einem unerwünschten Rattern der Kupplung beim Betrieb und die daraus herrührenden Vibrationen wirken sich auch ungünstig auf die Lebensdauer der Zähne der Zahnkupplung aus. 909823/0376

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Es sind zwei Vorschläge bekannt geworden, die diese Schwierigkeiten beseitigen sollen. Ein Vorschlag ging dahin, in dem Außenelement Mitnehmer vorzusehen, die zylindrische Oberflächen aufwiesen und über einen Radius konzentrisch zu dem Radius der Kupplung angeordnet waren und von einer Bohrung aufgenommen wurden, die in dem Kupplungselement vorgesehen wurde, wobei diese Bohrung keine entsprechenden Oberflächen aufwies. Dieser ungleiche zylindrische Zustand bewirkte, daß die Mitnehmer bei der Drehung der Kupplung wie Keilnuten W wirken und dadurch das Spiel zwischen dem Zapfen der Walze und der Kupplung, zwischen denen die Hitnehmr lagerten, ausgeschaltet wurde. Es stellte sich jedoch heraus, daß bei Änderungen der Drehzahl der Walze sich die Mitnehmer leicht aus der Berührung mit der Walze lösten; dies führte zu einem erneuten Rattern und zueiner erheblichen Belastung der Verzahnung, Um die Walze von der Kupplung zu lösen, mußte der Antrieb notwendigerweise reversiert werden, damit die Walze von der Kupplung freikam. Dieser zusätzliche Steuervorgang wirkt sich nachteilig bei der Durchführung eines schnellen und automatischen Walzenwechsels, insbesondere in Walzwerken der obengenannten Art aus.

Ein weiterer Vorschlag ging dahin, zwischen dem Zapfen und de» Kupplungselement anstelle der oben erwähnten Mitnehmer Schrägkeile vorzusehen, die an sich diametral einander gegenüberliegenden Seiten der Kupplungen angeordnet wurden und sich gegen den Zapfen legten, sobald dieser in die Kupplung eingeschoben warden war. Diese Lösung brafehte den Nachteil mit sich, daß die 'Relativbewegung zwischen den Keilen und dem Zapfen von Hand mittels besonderer Werkzeuge bewirkt werder. mußte, wenn die Walze von der Kupplung abgezogen werden sollte, Diese Arbeit war nicht nur sehr mühsam und zeitraubend,

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sondern verzögerte auch den schnellen Walzenwechsel.

Nach der Erfindung lassen sich die erwähnten Schwierigkeiten dadurch beseitigen, daß die Schiebekeile paarweise einander gegenüberliegend auf achsparallelen Außenflächen des Zpafens und entsprechenden inneren Schrägflächen der Hülse aufliegen, unter der auf die Zapfeneinschiebeöffnung gerichteten Wirkung eines elastischen Druckorganes stehen und von an der Hülse angeordneten Elementen radial fest und axial gleitbar gehalten werden. Dabei können die Keile außenstirnseitig eine gegen den Bund des Zapfens anlegbare Stoßleiste aufweisen. Wie die Erfindung weiter vorsieht, kann das elastische Druckorgan dabei aus einem über dem Boden der Hülse angeordneten, von im Boden sitzenden Schraubenbolzen achsparallel geführten und auf Federn gegen den Boden abgestützten, an der Innenstirnseite der Keile anliegenden Ring bestehen. Die Halteelemente für die Keile können aus an die Innenwand der Hülse angeschraubten Keilringen bestehen, deren beide Enden in Stützansätze auslaufen, die in an den achsparallelen Seitenkanten der Keile vorgesehene Nuten eingreifen. Die Hülse steht dabei zweckmässig unter der axial auf den Zapfen gerichteten Wirkung eines elastischen Druckmittels. Bei der Erfindungsgemässen Anwendung der Schiebehülse bei Zahnschiebehülsenkupplungen besteht die Schiebehülse und die innenverzahnte Schiebehülse der Zahnschiebehülsenkupplung aus einem Bauteil und steht unter Wirkung eines elastischen, gegen den AuÄenzahnteil der Zahnsehiebehülsenkupplung abgestützten Druck organe" s. Der Boden der Schiebehülse weist dabei zweckmässig einen zentrisch in eine axiale Bohrung des Außenzahnteiles der Zahnschiebehülsenkupplui\g ragenden Ansatz auf, gegen dessen Stirnfläche ein in der Bohrung geführter und durjsh -eine Feder abgestützter Stoßklotz drückt, dessen Druckfläche zweckmässig kugelig gewölbt ausgebildet wird.

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Diese Ziele sowie verschiedene andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im laufe der nachfolgenden Spezifikation in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden.

Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine Zahnkupplung, bei der die Merkmale der Erfindung vorhanden sind, und

Figur 2 ist eine Schnittdarstellung in der Ebene H-II der Figur 1.

Die Zeichnungen zeigen eine Zahnkupplung,die aus einem Innenelement 11 besteht, das eine zylindrische Nabe 12 mit vergrößertem Durchmesser besitzt, an deren äußerer Oberfläche eine Verzahnung 13 eingeschnitten ist, wobei die Habe an dem Element 11 drehbar damit befestigt wird. Das Element 11 umfaßt in der dargestellten Form einen Teil der Walzwerksspindel, wobei das andere nioht gezeigte Ende an eine ähnliche Zahnspindel angeschlossen wird, auf welche das Antriebsmoment von einem Antrieb oder einem Motor übertragen wird. In der liitte des Elementes 11 ist konzentrisch zu dessen Zentrum eine schwere Druckfeder 14 vorhanden, deren eines Ende in einer Federhalterung 15 sitzt, welche in axiale Hiohtung relativ zu dem Zentrum des innenverzahnten Elementes 11 gleiten kann, wobei die Oberfläche der Halterung 15 entgegengesetzt zur Feder bei 16 einen Kontakt mit einem axial angeordneten Block 17 besitzt, der in axiale Richtung durch die Halterung 16 unter dem Einfluß der Energie der tfeder U gedrUekt wird.

der Block 17 bildet - wie in Figur 1 dargestellt - tat-

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Neue ijiLTiierlauoiι (au. / _ν>"^-.«ΐί.< \ .-,- ........ „. . . .

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sächlich einen Teil eines Außenelemente8 18 der Zahnkupplung und iet in dieser Hinsicht alt einem Sing 19 verbunden. Der Ring ist an seiner äußeren Extremität mit' dem Außeneleinent 13 versohraubt» so daß jede Verschiebung des Blocke und damit des Hinges 19 eine Axialverschiebung des Außenelementes 18 relativ £um Element bewirkt· In Richtung auf das Innenelement 11 ist das Außenelement 18 der Kupplung an einem Ring 21 befestigt» der an seiner inneren Oberfläche eine Innenverzahnung besitzt, welche in die Verzahnung 13 des Innenelementes" " 11 eingreift· Die Verzahnung 22 - wie in Figur 1 dargestellt - ist beträchtlich in der Länge größer als die Verzahnung 13» was einen Kontakt sicherstellt» selbst wenn eine Axialbewegung zwisohen den beiden Elementen stattfinden sollte* Die ganze Einheit umfaßt einen dritten Ring 23» der die Doppelfunktion der Abstützung der Schmierdichtungen 24 hat und eine Oberfläche 25 direkt entgegengesetzt zu einer Oberfläche 26 besitzt» dl· an der Nabe 12 ausgebildet 1st» um zu verhindern» daß das Element 18 herunterfällt» wenn sich keine Walze in der Kupplung befindet« Dies wird erreicht durch die Oberfläche 25.bei Axialbewegung des Außenelementes 18 mittels der Feder 14» die zwangsweise die Oberfläch· berührt» wodurch das Kupplungselement 18 nicht aus seiner Betriebestellung herausfallen kann· Man kann somit erkennen» daß dieses feil zusammengehalten wird» wenn die Walze, von der ein Teil in Figur 1 bei 27 gezeigt ist» aus der Kupplung gezogen wird. Dies Merkmal ist in dem vorgenannten O*Brien-Patent beschrieben«

Unter Bezugnahme auf das Walzenende des AuSenkupplungselementes 18 ist in Figur 1 ein Teil der Walze 27 dargestellt t die in das Kupplungselement 18 eingesetzt 1st.

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Xn dieser Hinsicht kann man feststellen, daß das Walzenende - wie am besten aus Figur 2 ersichtlich -mit gegenüberliegenden flachen Oberflächen 28 und 29Trersehen ist. Diese Oberflächen sind im wesentlichen parallel zur Achse der Walze ausgebildet und erfassen die inneren Oberflächen der gegenüberliegend angeordneten Keile 31 und 32. Diese Seile werden somit zwischen die Walze 27 und das Kupplungselement 18 eingeschoben* vrie am besten aus Figur 1 ersichtlich, sind die äußeren Oberflächen der Keile 31 und 32 mit Schrägungen versehen, welche in der dargestellten Form etwa £° betragen * und zwar ausgehend von einem Punkt entgegengesetzt cum Walzenende der Kupplung. Ähnliche abgeschrägte Oberflächen 31 sind an den gegenüberliegenden Selten des Kupplungselementes 18 vorhanden.

Wie Figur' 1 am besten zeigt, 1st am inneren Ende der Keile 31 und 32 in Berührung mit der vertikalen Oberfläche der Keile ein Ring 33 vorhanden, der von einer Anzahl Schrauben 34 getragen wird, die an King 19 befestigt sind. Der Hing 33 kann sich axial über die Schrauben 34 bewegen und 1st vorgespannt in Richtung auf die Walze durch die Federn 35t die jeweils von den Bolzen 34 getragen werden. Somit drückt der Ring 33 unter dem Einfluß der Feder 35 die Keile nach auswärts an dem Außenkupplungselement 18, so daß beim Ausziehen der Walze 27 von der Kupplung die Kelle eine Lage einnehmen, die bei Ansicht der Figur 1 nach links geht. In dieser Lage bietet βich eine vergrößerte Öffnung und damit ein maximales Spiel zwischen der Walze und der zwischen den Keilen 32 und 32 gebildeten Öffnung· Dies gestattet ein schnelles Einfahren der Walze in die von den Kellen gebildete Öffnung sobald die Walze in das Kupplungselement 18 eingesetzt wird. Beim Weitersohleben der Walze

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In Richtung auf die Kupplung erfaßt die Walze den Vorsprung 36, der an dem äußeren Ende des Kupplungsei ementes 13 ausgebildet ist, und zwingt dabei die Keile in das Kupplungselement 18 gegen den Widerstand der Federn 35 # wobei gleichzeitig die Keile das ganze Spiel zwischon der Walze, den Kellen und dem Kupplungselement 18 aufnehmen·

Während des Betriebs der Straße, bei dem die Waise sich in der in Figur 1 dargestellten lage befindet, drüokt die Feder 14 - wie oben erwähnt - den Ring 19 und damit öas KupplungBäieraeftt 18 in Richtung auf die Walze, wp« durch die Keile 31 und 32 ständig in positive Setflhruhg ., mit der Walze 27 gezwungen werden. Hierdur oh wird Jede Tendenz eur Bildung eines Spiels verhindert, das zwischen der *.'alze und den Kellen bei einem Wechsel in der Drehzahl oder sonstigen Einflüssen entstehen könnte, die die verschiedenen Elemente relativ zueinander während des Walzwerkebetriebs bewegen,

Ee gibt ein woiteres Merkmal der dargestellten Kupplung, welches ein Teil der Erfindung bildet, für den eine Beschreibung erforderlich ist. In Figur 2 eind an den beiden Enden der Keile 31 und 32 Halter 37 und 38 dargestellt· Biese Halter haben eine etwas zylindrische Form und sind mit Vorsprüngen 39 an Ihren Enden versehen, welche in Schlitze 41 passen, die am Ende und am inneren Teil der Keile 31 und 32 ausgebildet sind» Die Halter sind mit der Kupplung durch eine Reihe von Schrauben 42 so verbunden, daß bei einem Stoppen der Kupplung In der in Figur 2 dargestellten lage, wobei einer der Kell· eich am Oberteil der Kupplung befindet, diese nicht infolge des Kontaktes zwischen Yoreprüngen 39 und den Kellen herunterfallen können· Man kann in Figur 1 er-

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kennen, daß in '.Tirkliohtkeit zv/ei Kalterpaare für die Keile vorhanden öind, eines vor und das andere hinter den Keilen,

Obwohl die Betriebsphase der unterschiedlichen Komponenten bereits erläutert wurde, sollte betont werden, daß bei Lage der '"alze in ihrer Betriebsstellung wie in Figur 1 dargestellt - und bei Entfernung der Walze 27 aus der Kupplung zum Zwecke des Walzenwechsels die YTalze in gewöhnlicher Weise axial zur Kupplung ausgebaut wird, wodurch die Walze und die Keile " 31 und 32 relativ zum Außenelement 18 bewegt werden in Gegensatz zum Einfluß der Feder 14-, jedoch unter Unterstützung durch die Einwirkung der Federn 35· Wenn sich die Walze so axial von den Kupplungselementen 18 wegbewegt, wird schnell ein Spiel zwischen der Walze 27 und den gegenüberliegenden Flachen der Keile 32 und geschaffen, so daß die Keile dann nach auswärts aus dem Element 18 unter dem Einfluß der Federn 35 gedrückt werden.

Obwohl die Erfindung dargestellt wurde in Verbindung, mit der Zahnkupplung des in dem vorgenannten O'Brien-Patent illustrierten Typs und in Verbindung mit einer Walze, können ihre Merkmale genauso gut in Kupplungstypen und bei drehenden Elementen angewandt werden» bei denen nicht die Notwendigkeit des automatischen Aufnehmens des Spieles zwischen Antriebeelement und angetriebenem Element besteht. -

In Übereinstimmung mit den Bestimmungen der Patentetatuten haben wir das Prinzip und die Betriebswelse unserer Erfindung erklärt und das erläutert und beschrieben, was für deren beste Ausbildungsform gehalten wird.

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Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß innerhalb des Rahmens der anliegenden Aneprüohe die Erfindung in anderer Weise realisiert werden kann» ale dies hier spezifisch dargestellt und beschrieben ist·

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Claims (8)

15.9-.1968 h.ro 75 505.6 United Engineering & Foundry Co., Pittsburgh, Pa. (USA) Patentansprüche

1. Schiebehülse für Zapfenkupplungen

mit zwischen den Außenflachen des Zapfens und der Hülseninnenwand angeordneten Schiebekeilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebekeile (31, 32) paarweise einander gegenüberliegend auf achsparallelen Außenflächen (28, 29) des Zapfens (27) und entsprechenden inneren Schrägflächen (18a, 18b) der Hülse (18) aufliegen, unter der auch die Zapfeneinscniebeöffnung gerichteten Wirkung eines elastischen Druckorganes (33, 35) stehen und von an der Hülse (18) angeordneten Elemeneten (37, 38) radial fest und axial gleitbar gehalten sind.

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2. Schiebehülse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (31 bzw. 32) außenstirnseitig eine gegen den Bund des Zapfens (27) anlegbare Stoßleiste (36) aufweisen.

3. Schiebehülse nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Druckorgan aus einem über dem Hülsenboden (19) angeordneten, von im Boden sitzenden Schraubenbolzen (34) achsparallel geführten und auf Federn (35) gegen den Boden abgestützten, an der Innenstirnseite der Keile (31, 32) anliegenden Ring (33) besteht.

4. Schiebehülse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Haltelemente für die Keile (31, 32) aus an die Innenwand der Hülse (18) angeschraubten Keilringen (37, 38) bestehen, deren beide Enden in Stützansätze (39) auslaufen, die in an den achsparallelen Seitenkanten der Keile vorgesehene Nuten (Hl) eingreifen.

5. Schiebehülse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) unter der axial auf den Zapfen (27) nerichteten Wirkung eines elastischen Druckmittels (14) steht.

6. Anwendung der Schiebehülse nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei Zahnschiebehülsenkupplungen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (18) und die innenverzahnte Schiebehülse der Zahnschiebehülsenkupplung (lo) einen Bauteil 909823/0376

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PATENTINGENIEURE F.W. HEMMERICH · GER DMOLlER. D. GROSSE A DDSSELDORF 10 · HOMBERGER STRASSE 5

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bilden und unter Wirkung eines elastisch gegen den Zahnteil(ll) der Zahnschiebehülsenkupplung abgestützten Druckorganes (15) steht.

7. Schiebehülse nach Anspruch 6,

^ 5 dadurch gekennzeichnet,

daß der Boden (19) der Schiebehülse (18) einen zentrisch in eine axiale Bohrung(51) des AußenzahnteiIs (11) der Zahnschiebehülsenkupplung (lo) ragenden Ansatz (17) aufweist, gegen dessen Stirnfläche ein in der Bohrung geführter und durch eine Feder (14) abgestützter Stoß

klotz (15) drückt.

8. Schiebehülse nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche des Stoßklotzes (15) kugelig gewölbt ist.

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