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Beschreibung zu der Patentanmeldung Schnell lösbare Kupplung Die Erfindung
betrifft eine schnell lösbare Kupplung mit zwei Kuppelmuffen, die über axial gerichtete
Zähne drehfest verbindbar und durch Spannstücke axial gegeneinander spannbar sind,
insbesondere eine Kupplung, bei der die Spannstücke radial innerhalb der Zähne auf
einem von außen zugänglichen radialen Spannbolzen mit gegenläufigen Gewindeabschnitten
angeordnet sind und radial außen V-förmig zueinander geneigte Spannflächen aufweisen,
die jeweils miteiner Seitenwand einer in die Bohrung jeder Euppelmuffe eingeschnittenen
Ringrille zusammenwirken. Eine solche Kupplung ist in der deutschen Patentschrift
1 202 074 beschrieben.
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Bei einer Kupplung dieser Bauart kann man die beiden Kuppelmuffen
erst dann miteinander verbinden, wenn jeder Zahn der einen Kuppelmuffe einer Zahnlücke
der anderen Kuppelmuffe genau axial gegenübersteht. Man muß die beiden Kuppelmuffen
daher vor dem Zusammenfügen zuerst genau zueinander zentrieren; erst wenn dies geschehen
ist, läßt sich erkennen, ob und wie stark die beiden Kuppelmuffen gegeneinander
verdreht werden müssen, damit ihre Zähne ineinandergeschoben werden können. Es hat
sich in vielen Fällen als schwierig erwiesen, die beiden Kuppelmuffen so lange zueinander
zentriert zu hiten, um wie es nötig ist,/ihre richtige gegenseitige Drehwinkelstellung
zu erkennen und einzustellen. Diese Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß die eine
der beiden Kuppelmuffen jeweils an einer Gelenkwelle befestigt ist und deshalb die
Neigung hat, unter der Wirkung ihres in vielen Fällen recht erheblichen Eigengewichts
nach unten abzuknicken, was sich meist nur dadurch verhindern läßt, daß man die
Kuppelmuffe von Hand festhält, da eine andere Unterstützung wegen der meist beengten
Platzverhältnisse nicht möglich ist. Erschwerend kommt hinzu, daß es meist nicht
möglich ist, die Gelenkwelle zu drehen, da sie meist mit Motor und Getriebe verbunden
ist, so daß man die erforderliche Relativdrehung der beiden Kuppelmuffen nur dadurch
erreichen kann, daß man das anzutreibende
Bauteil, z.B. eine Walze
in einem Walzengerüst dreht, was meist nur mit einem Werkzeug möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs
beschriebenen Bauart, insbesondere eine solche nach dem deutschen Patent 1 202 074
derart weiterzubilden, daß sieh die beiden Kuppelmuffen leichter zueinander zentrieren
und in ihrer Drehwinkelstellung aufeinander ausrichten lassen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die eine Kuppelmuffe
ein axiales Loch von regelmäßig polygonalem Querschnitt aufweist, dessen Eckenzahl
der Zähne zahl jeder Kuppelmuffe entspricht oder die Hälfte, ein Drittel usw. davon
ist, und daß die andere Kuppelmuffe einen axial wegragenden, sich zu seinem freien
Ende hin verjüngenden Dorn aufweist, der schon vor dem Ineinandergreifen der Kupplungszähne
in das polygonale Loch der ersten Kupplungshälfte eingreift und einen ebenfalls
polygonalen Querschnitt aufweist, dessen Eckenzahl derjenigen des Loches entspricht
oder die Hälfte, ein Drittel usw. davon ist.
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Bei einer Kupplung mit den Merkmalen der Erfindung lassen sich die
beiden Kuppelmuffen sehr leicht in der Weise zusammenfügen, daß man zuerst die Spitze
des axialen
Dorns der einen Kuppelmuffe in das axiale Loch der anderen
Kuppelmuffe einführt, wodurch die beiden Kuppelmuffen schon weitgehend zueinander
zentriert werden und das Gewicht der an der Gelenhwelle befestigten Kuppelmuffe
über den Dorn auf die andere Kuppelmuffe übertrag wird und daher die weitere Handhabung
nicht mehr erschweren kann. Die beiden Kuppelmuffen lassen sich nun weiter zusammenfügen,
ohne daß auf die gegenseitige Stellung der Kupplungszähne geachtet zu werden braucht.
Bei der axialen Annäherung der beiden Kuppelmuffen vergrößert sich der jeweils mit
dem Loch zusainmern'ii'kende Querschnitt des sich zu seinem freien Ende hin verjüngenden
Dorns allmählich, so daß die beiden Kuppelmuffen gezwungen sind, sich in ihrer Drehwinkel
stellung derart aufeinander auszurichten, daß schließlich jede Ecke des Dorn@uerschnitts
einer Ecke des Loch(vuerschnitts gegenübersteht. Wenn diese Bedingung erfüllt ist,
haben die beiden Kuppelmuffen eine gegenseitige Drehwinkelstellung erreicht, bei
der jedem Kupplungszahn eine Zahnlücke axial gegenübersteht, so daß sich die beiden
Kuppelmuffen dann vollständig zusammenfügen und axial gegeneinander spannen lassen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Querschnitte
des axialen Dorns der einen Kuppelmuffe und des axialen Lochs der anderen Kuppelmuffe
Bogen--polygone; dies hat den Vorteil, daß beim Zusammenfügen keine allzu große
Flächenpressung am Dorn und an der Innenwand des Lochs entstehen kann, so daß auch
der Verschleiß gering gehalten wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn
die
Eckenzahl des Dornquerschnitts der halben Zähnezahl jeder Kuppelmuffe entspricht
und der Lochgeurschnitt durch Überlagerung von zwei dem Dornquerschnitt entsprechenden,
um den halben Drehwinkelabstand zwischen zwei benachbarten Ecken gegeneinander versetzten
Polygone gebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Dorn in sich
verdrillt sein, so daß seine :ngskanten ein mehrgängiges Steilgewinde bilden.
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Wenn die Spannstücke der Kupplung gemäß dem deutschen Patent 1 202
074 auf einemmradialen Spannbolzen angeordnet sind, ist es zweckmäßig, wenn gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung der Fuß des axialen Dorns als Führung fü den
Spannbolzen ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird im Polgenden anhand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erlautert.
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Fig. 1 ist eine Ansicht einer Gelenkwelle mit einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kupplung; Fig. 2 ist ein Schnitt in der axialen Ebene II-II
in Fig. 1; Pig. 3 ist ein radialer Schnitt in der Ebene III-III in Fig. 1; Fig.
4 ist eine perspektivische Ansicht derselben Kupplung; Fig. 5 ist ein nur teilweise
gezeichneter Schnitt in einer radialen Ebene einer abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 6 ist eine persp-ektivische Ansicht von Teilen einer weiteren Ausführungsform.
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Die in Pig. 1 bis 4 dfiargestellteKupplung umfaßt zwei Kuppelmuffen
1 und 2, die an ihren Stirnseiten jeweils einen Kranz axial ineinandergreifender
Zähne 1a undund 2a aufweisen.
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In die /Bohrung jeder Kuppelmuffe 1 und 2 ist eine Ringrille ib bzw.
2b eingeschnitten; die beiden einander benachbarten Seitenwände der beiden Ringrillen
sind derart geneigt, daß sich der Querschnitt der Ringrillen zur Kupplungsachse
hin erweitert.
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Die beiden Kuppelmuffen 1 und 2 sind durch in ihren Bohrungen aufgenommene
Spannstücke 3und 4 axial gegeneinander gespannt. Die beiden Spannstücke 3, 4 greifen
jeweils mit zwei an ihrer radial äußeren Seite vorgesehenen Nasen Da und 4a in die
Ringrillen ibund 2b ein, deren Querschnitt die Nasen angepaßt sind. Durch die beiden
Spannstücke 3, 4 erstreckt sich im rechten Winkel zur Kupplungsachse ein Spannbolzen
5 mit zwei gegenläufigen Gewindeabschnitten, die jeweils in ein entsprechendes Gewinde
der beiden Spannstücke eingreifen. Der Spannbolzen 5 hat an seinen beiden Enden
jeweils einen von außen zugänglichen Sechskantkopf; durch Drehen des Spannbolzens
lassen sich die beiden Spannatücke3,4 gegenEuSigin radialer Richtung verstellen.
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Am Boden der Kuppelmuffe 2 ist ein insgesamt mit 6 bezeichneter Dorn
befestigt, der sich an seiner Spitze 6a verjüngt und sich durch ein axiales Loch
6b in der Kuppelmuffe 1 erstreckt. Der Dorn 6 hat an seinem in das Loch 6b
eindringenden
Abschnitt einschließlich der Spitze 6a einen Querschnitt von der Form eines Kreisbogendreiecks;
einen entsprechenden Querschnitt hat gemäß Fig. 3 und 4 auch das Loch 6b. Die Länge
des in das Loch 6b eindringenden Abschnitts des Dorns 6 ist größer als die axiale
Länge der Zähne ia und 2a.
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Der Fuß 6c des Dorns 6 ist gabelförmig ausgebildet und nimmt den
mittleren Abschnitt des Spannbolzens 5 auf, so daß dieser sowie die beiden Spannstücke
3, 4 auch nach dem Trennen der beiden Kuppelmuffen 1, 2 mit der Kuppelmuffe 2 verbunden
bleiben.
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Um das Eindringen von Schmutz in das Innere der Kupplung zu verhindern,
ist an beiden Enden des Spannbolzens 5 jeweils eine Dichtung 7 vorgesehen; dem gleichen
Zweck dient eine die Zähne iaund 2a umschließende Hülse 8.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die eine Kuppelmuffe 1 an
einer Muffe 9 befestigt, die ihrerseits auf einem Zapfen 10 der anzutreibenden Welle
sitzt. Die andere Kuppelmuffe 2 ist an einer Gelenkwelle ii befestigt.
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Wenn die dargestellte Kupplung gelöst werden soll, dreht man den
Spannbolzen 5 derart, daß sich die Spannstücke 3, 4 soweit radial nach innen verschieben,
bis
sie beiderseits am Dorn 6 anliegen und ihre Nasen 3a, 4a von
den llingrillen 1b, 2b freikonunen. DieJeiden Euppelmuffen 1, 2 lassen sich dann
axial auseinanderziehen.
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Wenn man die beiden Kuppelmuffen 1, 2 wieder zusammenfügt, greift
als erstes der Dorn 6 mit seiner Spitze 6a in das Loch 6b ein und bewirkt, daß sich
die beiden Kuppelmuffen zunächst zentrisch zueinander ausrichten und beim weiteren
axialen Zusammenschieben, falls nötig, soweit gegeneinander verdrehen, bis die Zähne
la und 2a ineinandergreifen können.
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Die in Fig. 5 nur teilweise dargestellte abgewandelte Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß Pig. 1 bis 4 nur dadurch, daß das hier mit
6'b bezeichnete axiale Loch in der Euppelmuffe 1 einen sechseckigen r<)uerschnitt
hat, der durch Überlagerung von zwei um 60 ° gegeneinander verdrehten Kreisbogendreiecken
gebildet ist. Der an der Kuppelmuffe 2 befestigte Dorn 6 hat dagegen wie bei der
Ausführungsform gemeß Fig. 1 bis 4 einen Querschnitt in Form eines Kreisbogendreiecks.
Die ungünstigste von allen möglichen Anfangsstellungen des bei Beginn des Zusammenfügens
mit der Wand des axialen Lochs 6'b zusammenwirkenden Querschnitts des Dorns 6 ist
mit gestrichelten Linien angedeutet, und die Endstellung des Dorns im Loch, bei
der sich die Verzahnungen der beiden Kuppelmuffen ineiandnerschieben lassen, ist
mit vollen Linien dargestellt.
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Die Ausführungsform gemäß Pig. 5 hat den Vorteil, daß praktisch in
keinem Fall ein äußeres Drehmoment auf die beiden Kuppelmuffen aufgebracht werden
muß, um sie in ihre Drehwinkelstellung aufeinander auszurichten. Die Anfangsstellung
des Dorns 6 in bezug auf das Loch 6tb weicht nämlich praktisch immer mehr oder weniger
stark von der mit gestrichelten Linien angedeuteten ungünstigsten Anfangsstellung
ab, so daß von der ersten Berührung zwischen dem Dorn und der Lochwand an beim axialen
Zusammenschieben der beiden Kuppelmuffen ein Drehmoment entsteht, das bestrebt ist,
die Kuppelmuffen in eine Winkelstellung zu bringen, bei der jeder Kante des Dorns
eine nach außen weisende Kante des Lochs gegenübersteht.
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Die nötige Relativdrehung der beiden Kuppelmuffen ist bei der Ausführungsforin
gemäß Fig. 5 in keinem Fall größer als der halbe Drehwinkelabstand zwischen zwei
benachbarten Kupplungszähnen 1a bzw. 2a.
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Die in Fig. 6 nur teilweise dargestellte weitere Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 bis 4 nur dadurch, daß der hier mit
61 bezeichnete Dorn an seiner Spitze 6'a verdrillt ist, so daß seine drei Kanten
eln Steilgewinde mit drei Gängen bilden. Wenn bei einer solchen Gesaltung des Dorns
6' die erste Berührung zwischen der Dornspitze 6ta und der Wand des Lochs 6b in
einer ungünstigen Winkelstellung stattfindet, bei der die
Spitzen
des die Lochwand zuerst berührenden Dornauerschnitts jeweils genau zwischen zwei
Spitzen des IJochquerschnitts liegen, dann sorgt die Verdrillung des Dorns dafür,
daß sich beim weiteren Eindringen des Dorns in das noch günstigere Verhältnisse
erheben, so daß auch bei dieser Ausführungsform praktisch vom Beginn des Zusammenschiebens
der beiden Euppelrzuefen an ein Drehmoment entsteht, das bestrebt ist, die Kuppelmuffen
in der erwünschten Weise in ihrer Drehwinlcelsteilung aufeinander auszurichten.