DE19854294C1

DE19854294C1 - Kuppelbare Gelenkwelle

Info

Publication number: DE19854294C1
Application number: DE1998154294
Authority: DE
Inventors: Rolf Pieters; Christoph Bem
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vallourec Deutschland GmbH
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2018-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kuppelbare Gelenkwelle als lösbares Verbindungsglied zwischen einem Motor und einem anzutreibenden Maschinenelement mit einem einen Zapfen aufweisenden Gelenkwellenkopf und einer am Maschinenelement befestigten Muffe, wobei der Zapfen auf der Mantelfläche und die Muffe auf der Bohrungsfläche je eine axial ineinandergreifende Steckverzahnung aufweisen. Dabei ist die Stirnfläche des Zapfens (4) des Gelenkwellenkopfes (1) mit einer exzentrisch angeordneten Fase (8) versehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine kuppelbare Gelenkwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Entsprechend der Definition im Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Aufl., G64, zählen die Gelenkwellen zu den drehstarren Ausgleichskupplungen. Gegenüber dem einfachen Kreuzgelenk weist die Gelenkwelle zwei Kreuzgelenke auf und verbindet üblicherweise einen Motor mit einem anzutreibenden Maschinenelement. Dabei gleicht die Gelenkwelle, die durch die Aufstellung der Maschinenteile und durch die elastische Bewegung auftretenden Winkelverschiebungen zwischen der Achse des Motors und der Achse des Maschinenelementes aus.

Einen Sonderfall stellt die kuppelbare Gelenkwelle dar. Sie ist entwickelt worden, um beispielsweise einen verschlissenen Maschinensatz auswechseln zu können. Ein anderes Anwendungsbeispiel sind die antreibbaren Gerüste eines Streckreduzier- oder Maßwalzwerkes, die als geschlossene Maschineneinheit bei Abmessungswechsel ausgewechselt werden können. Dadurch können die erforderlichen Umbauzeiten erheblich reduziert werden.

Im Unterschied zu der konventionellen Gelenkwelle weist die kuppelbare Gelenkwelle einen mit einem Zapfen versehenen Gelenkwellenkopf auf, der mit einer am Maschinenelement befestigten Muffe zusammenwirkt. Dazu sind die Mantelfläche des Zapfens und die Bohrungsfläche der Muffe mit je einer axial ineinandergreifenden Steckverzahnung versehen. Im ausgekuppelten Zustand kippt der Gelenkwellenkopf infolge des Spiels im Kreuzgelenk um einige Grade ab, so daß das Einfädeln des Zapfens in die Muffe erschwert wird. Bisher hat man dieses Problem in der Praxis durch die Anordnung von langen Anlaufschrägen am Zapfen oder Einführdornen gelöst. Diese Lösungen vergrößern den erforderlichen Bauraum und es können damit nur kleine Winkelabweichungen zwischen Zapfen und Muffe überbrückt werden.

Aus der DE 40 39 871 A1 bzw. Schöke, Hermann: "Gelenkwellen", in: DE-Z. Antriebs technik 7, 1998, Nr. 4, Seiten 123-129, sind kuppelbare Gelenkwellen als lösbares Verbindungsglied zwischen einem Motor und einem anzutreibenden Maschinenelement mit einem einen Zapfen aufweisenden Gelenkwellenkopf und einer am Maschinenelement befestigten Muffe bekannt, wobei der Zapfen auf der Mantelfläche und die Muffe auf der Bohrungsoberfläche je eine axial ineinandergreifende Steckverzahnung aufweisen. Dabei ist zur Erleichterung des Einkuppelvorganges eine Fase vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kuppelbare Gelenkwelle anzugeben, mit der bei kurzem Bauraum beim Einfädeln auch größere Winkelabweichungen ohne Probleme überbrückbar sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen im Anspruch gelöst.

Nach der Lehre der Erfindung ist die Stirnfläche des Zapfens des Gelenkwellenkopfes mit einer exzentrisch angeordneten Fase versehen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß unabhängig davon, in welcher Umfangsposition der Zapfen beim Einfädelvorgang auf die Muffe trifft, der Gelenkwellenkopf so lange gedreht werden kann, bis die günstigste Umfangsposition erreicht ist. Diese ist dann gegeben, wenn die Stirnfläche des Zapfens mit der kleinsten Fasfläche in 6-Uhr-Lage auf die Muffe trifft. Beim Drehen der Gelenkwelle wird der Gelenkwellenkopf infolge der schrägen Fasfläche angehoben, so daß der noch verbleibende Winkelversatz kleiner 0,75 Grad ist. Das vollständige Einkoppeln bereitet dann keine Probleme.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäß ausgebildete Gelenkwelle näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Längsansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gelenkwellenkopfes

Fig. 1b eine Vorderansicht von Fig. 1a

Fig. 2a-d Darstellung des Einfädelvorganges in vier Positionen mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Gelenkwellenkopf

In Fig. 1a, b sind in einer Längs- und einer Vorderansicht ein erfindungsgemäß ausgebildeter Gelenkwellenkopf 1 dargestellt. Dieser weist einen Flansch 2 auf, der mit einem einen Gegenflansch 3 aufweisenden Zapfen 4 beispielsweise über hier nur symbolisch angedeutete Schrauben 5 verbunden ist. Zum Koppeln des Gelenkwellenkopfes 1 mit einer Muffe 15 (Fig. 2) ist die Mantelfläche des Zapfens 4 mit einer Steckverzahnung 7 versehen. Erfindungsgemäß ist die Stirnfläche des Zapfens 4 mit einer exzentrisch angeordneten Fasfläche 8 versehen. An einem Umfangspunkt 9 ist die Fasfläche nahezu Null und am gegenüberliegenden Umfangspunkt 10 erreicht die Fasenfläche ihr Maximum.

In Fig. 2 ist in vier Positionen a-d der Einfädelvorgang mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Gelenkwellenkopf 1 dargestellt. Der Gelenkwellenkopf 1 ist über ein Kreuzgelenk 11 mit einer Welle 12 einer hier nicht näher dargestellten Gelenkwelle verbunden. Die Gelenkwelle ist erforderlich, da die Achse 13 des hier nicht dargestellten Motors und die Achse 14 des hier nicht dargestellten Maschinenelementes einen Versatz aufweisen.

Das Maschinenelement ist mit einer Muffe 15 verbunden, die in der Bohrungsfläche mit einer Steckverzahnung 16 versehen ist. Sowohl die Steckverzahnung 7 des Zapfens 4 als auch die Steckverzahnung 16 der Muffe 15 sind so ausgebildet, daß sie axial ineinander verschiebbar sind.

Die Position a zeigt die Stellung der Gelenkwelle vor dem Einfädeln. Deutlich zu erkennen ist der abgekippte Gelenkwellenkopf 1 infolge des Spiels im Kreuzgelenk 11. Das Abkippen ist hier durch einen Winkel 17 kenntlich gemacht.

Die Position b zeigt die Stellung, wo durch axiales Verschieben entweder der Gelenkwelle oder des Maschinenelementes die Stirnfläche des Zapfens 4 auf die Stirnfläche der Muffe 15 trifft. Dabei ist hier beispielhaft angenommen, daß entsprechend der Darstellung in Fig. 1b die größte Fasfläche 10 in 6-Uhr-Lage auf die Stirnfläche der Muffe 15 trifft. Durch Drehen der Gelenkwelle, hier gekennzeichnet durch einen Drehpfeil 18, wird der Gelenkwellenkopf 1 so lange gedreht, bis die kleinste Fasfläche 9 des Zapfens 4 in 6-Uhr-Lage auf die Stirnfläche der Muffe 15 trifft. Das ist die günstigste Einfädelposition, da durch das Drehen infolge der schrägen Fasfläche 8 der Gelenkwellenkopf 1 angehoben wurde. Man kann dies deutlich an dem wesentlich kleineren Abkippwinkel 17' gegenüber der Darstellung in den Positionen a, b erkennen.

Position d zeigt den Endzustand des vollständigen Einkoppelns der Gelenkwelle in die Muffe 15 des Maschinenelementes.

Claims

1. Kuppelbare Gelenkwelle als lösbares Verbindungsglied zwischen einem Motor und einem anzutreibenden Maschinenelement mit einem einen Zapfen aufweisenden Gelenkwellenkopf und einer am Maschinenelement befestigten Muffe, wobei der Zapfen auf der Mantelfläche und die Muffe auf der Bohrungsfläche je eine axial ineinandergreifende Steckverzahnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Zapfens (4) des Gelenkwellenkopfes (1) mit einer exzentrisch angeordneten Fase (8) versehen ist, wobei an einem Umfangspunkt (9) der Stirnfläche die Fasfläche (8) nahezu Null ist und am gegenüberliegenden Umfangspunkt (10) die Fasfläche (8) ihr Maximum aufweist.