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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Kupplungseinrichtung zum lösbaren Verbinden einer Welle
mit einer Rohrhülse.
In der Technik kommt es häufig
vor, dass eine Welle als antreibendes Teil mit einem angetriebenen
Teil über
eine Rohrhülse
verbunden werden muss. Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei
Geräten
in der Feinwerktechnik ist es zur Vermeidung von Beschädigungen
sinnvoll, wenn das Drehmoment durch eine Rutschkupplung zwischen
dem treibenden Teil und dem getriebenen Teil begrenzt wird.
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Auf den verschiedensten Gebieten
der Technik gibt es daher eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen um eine
Rutschkupplung zu realisieren.
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Als Beispiel sei hier die
DE 33 15 532 C2 genannt,
in der eine einstellbare Kupplung für einen Betonmischer vorgeschlagen
wird, bei der auf einem Ende einer Welle in einer Rohrhülse koaxial
ein ringförmiger
elastischer Anpresskörper
vorgesehen ist, der im Innern einen Schlauch enthält, welcher
durch Zuführen
eines flüssigen
Mediums mehr oder weniger aufgebläht wird, so dass sich der Anpressdruck an
den Innenflächen
der Rohrhülse
variieren lässt.
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In der
DE 74 23 789 U wird eine Rutschkupplung für Fotokopiergeräte vorgeschlagen,
die einander zugeordneten Reibflächen
in einem abgedichteten Hohlraum anzuordnen, welcher mit einem besonderen
Schmiermittel gefüllt
ist. Der Hohlraum ist nach außen über Dichtungen,
beispielsweise so genannte O-Ringe
abgedichtet, die in Ausnehmungen der Welle angeordnet sind. Zur
Drehmomentübertragung dienen
Reibflächen
bzw. Reiblamellen, die in dem mit Schmiermittel gefüllten Hohlraum
einander zugeordnet sind und deren Reibkraft durch Kraftspeicher,
bevorzugt vorgespannte Tellerfedern einstellbar ist.
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Die O-Ringe haben ausschließlich die
Funktion, den Durchgang der Welle zu dem schmiermittelgefüllten Hohlraum
abzudichten.
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Die als Beispiel aufgeführten Kupplungen deuten
die Vielfalt der Lösungsmöglichkeiten
und der unterschiedlichen Anwendungsgebiete für Kupplungen auf anschauliche
Weise an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, eine Kupplung zu schaffen, die ein begrenztes Drehmoment übertragen
kann und die einfach zu fertigen ist. Dabei soll sie robust im Betrieb
sein, kleine Einbaumaße
aufweisen, kostengünstig
in der Herstellung und in großen
Stückzahlen
zu fertigen sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Kupplung sind
den abhängigen
Ansprüchen
zu entnehmen.
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Das mit derartigen Kupplungen übertragbare Drehmoment
ist hinreichend konstant und weitgehend unabhängig von der Gebrauchsdauer,
Drehgeschwindigkeit, Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit. Ruckgleiten
wird zuverlässig
vermieden. Querkräfte
können
in gewissen Grenzen aufgenommen und ausgeglichen werden. Ferner
ist ein gewisser Ausgleich von Winkel- und/oder Fluchtungsfehlern möglich.
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Mit Hilfe der Zeichnungen soll die
Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
noch näher
erläutert
werden. Die Zeichnungen sind rein schematisch und weder maßstäblich noch
entsprechen sie exakt den Regeln der Technischen Zeichnungsnormen,
sie sollen lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen.
Dabei sind gleichartige oder gleichwirkende Elemente mit dem gleichen
Bezugszeichen versehen, wobei zur Unterscheidung in den Figuren
die Figurennummerierung als Indexziffer den Bezugszeichen angehängt ist.
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Es zeigt
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1 mit
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1a einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen;
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1b einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen
und gekuppelter Welle;
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2 mit
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2a einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit drei Reibelementen;
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2b einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit drei Reibelementen
und gekuppelter Welle;
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3 mit
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3a einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei variierten Reibelementen;
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3b einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei variierten Reibelementen
und gekuppelter Welle;
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4 mit
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4a einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei weiteren variierten
Reibelementen;
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4b einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei weiteren variierten
Reibelementen und gekuppelter Welle und
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5 mit
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5a einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen
und Wellenlagern;
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5b einen
Teilschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit zwei Reibelementen
und gekuppelter Welle und Wellenlagern.
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In 1a ist
im Teilschnitt ein Kupplungsgehäuse 1 dargestellt,
welches an einem der zu kuppelnden Geräte befestigt ist. Das Gerät ist in
dieser und den folgenden Figuren nicht gezeigt, weil es zum Verständnis der
Erfindung nicht beiträgt
und im Übrigen
beliebiger Art und Gestalt sein kann.
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Das Kupplungsgehäuse 1 weist eine Hinterschneidung 2 auf,
die zwei Reibelemente 3 und 4 in Form von O-Ringen
aufnimmt. Die Reibelemente 3 und 4 sind in Materialauswahl
und Abmessungen je nach gewünschter
Reibeigenschaft auswählbar.
D. h. durch die Materialauswahl kann über die Eigenschaft der O-Ringe
die zu erzeugende Reibung an einer zu kuppelnden Welle 6 bestimmt
werden.
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In 1b ist
in dem teilgeschnittenen Kupplungsgehäuse 1 neben den Reibelementen 3 und 4 eine
Welle 6 eingezeichnet. Diese Welle 6 gehört zu dem
anderen zu kuppelnden Gerät,
welches in Analogie zu 1a ebenfalls
nicht explizit dargestellt ist. Die als O-Ringe ausgebildeten Reibelemente 3 und 4 sind
im weitesten Sinne elastisch und die Welle 6 wird unter
einem bestimmbaren Kraftaufwand in das Kupplungsgehäuse 1 gegen
den Klemmwiderstand der Reibelemente 3 und 4 eingeführt. Da
die Elastizität
der O-Ringe 3 und 4 fachbegrifflich in „Shorehärte" gemessen wird, ist
die Shorehärte
ein Parameter für
die Größe des zu übertragenden
Drehmoments. Ein weiterer Parameter sind die Abmessungen der O-Ringe 3 und 4 in
Bezug auf das Innenmaß der
Hinterschneidung 2 und den Durchmesser der Welle 6. Ein
weiterer Parameter ist durch die Geometrie und Anzahl der Reibelemente
bestimmbar, wie mit Hilfe der folgenden Figuren noch erläutert werden
wird.
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In 2a ist
ein Kupplungsgehäuse 12 gezeigt,
welches ebenfalls eine Hinterschneidung 22 aufweist. In
der durch die Hinterschneidung 22 geschaffenen Aussparung
sind – zur
Erhöhung
des Reibmoments gegenüber
dem Ausführungsbeispiel aus 1 – drei Reibelemente 3, 4, 5 angeordnet. Für die Reibelemente 3, 4, 5 gilt
auch hier wieder, dass sie als O-Ringe ausgebildet sind und dass
ihre Shorehärte
mitbestimmend für
die Größe des zu übertragenden
Drehmoments ist.
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In 2b ist
in die Anordnung gemäß 2a mit drei Reibelementen 3, 4, 5 eine
Welle 62 in das Kupplungsgehäuse 12 eingeführt. Das übertragbare
Drehmoment ist entsprechend größer, als bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist in 3a ein Kupplungsgehäuse 13 mit Reibelementen 33 und 43 gezeigt,
die in Hinterschneidungen 23 angebracht sind. Die Reibelemente 33 und 43 sind
im wesentlichen halbkreisförmig
ausgebildet und können
in der Hinterschneidung 23 genau eingepasst sein. Darüber hinaus
ist es fertigungstechnisch aber auch möglich, die Reibelemente 33 und 43 direkt
in das Kupplungsgehäuse 13 mit
einzuspritzen, wenn dieses im Spritzgussverfahren hergestellt wird.
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In 3b ist
zusätzlich
wieder eine Welle 63 in dem Kupplungsgehäuse 13 dargestellt.
Im Übrigen gilt
das zu den bisherigen Ausführungsbeispielen
Erläuterte
auch bei dieser Figur. Es versteht sich, das analog zu der in 2 gezeigten Ausführungsform auch
bei dieser Bauform drei oder mehrere Reibelemente vorgesehen werden
können.
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4 zeigt,
dass auch die Geometrie der Reibelemente bezüglich ihrer an einer Welle 64 wirksamen
Fläche
anders ausgestaltet werden kann, als bisher beschrieben. Im Beispiel
gemäß 4a sind zwei flache Ringe
als Reibelement 34 und 44 in Hinterschneidungen 24 eingesetzt.
Die kann wiederum bereits bei der Fertigung des Kupplungsgehäuses 14 oder
nachträglich
geschehen.
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4b ist
um eine zu kuppelnde Welle 64 ergänzt und es ist ersichtlich,
dass die wirksame Reibfläche
bei dieser Ausgestaltung der Reibelemente 34 und 44 größer ist,
als bei den bisher beschriebenen Beispielen. Diese Maßnahme lässt erwarten,
dass das zu übertragende
Drehmoment größer sein
kann, als bei den bisher vorgeschlagenen Lösungen. Eine Erhöhung der
Anzahl der eingebauten Reibelemente ist auch hier möglich und
führt zu
einer weiteren Erhöhung
des übertragbaren
Drehmoments.
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Eine weitere Variante der Erfindung
ist in der 5 dargestellt,
wobei 5a die Kupplung
alleine und 5b die Kupplung
mit integrierter Welle 65 zeigt. Das Kupplungsgehäuse 15 ist
an einer seiner Stirnseiten geschlossen. Die offene Seite weist
ein Stützlager 7 für die Welle 65 auf,
die in 5b eingezeichnet
ist. Dieses Ausführungsbeispiel
kann bei Präzisionsgeräten Anwendung
finden, wenn die zu kuppelnde Welle 65 extra gelagert werden
soll. Die Reibkräfte
der Reibelemente 35 und 45 lassen sich ebenso
einstellen, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen. Es liegt
im Rahmen der Erfindung bei dieser Bauform auch an der geschlossenen
Seite des Kupplungsgehäuses
ein weiteres Lager für
die Welle 65 vorzusehen, wenn die Anwendung dies erfordern
sollte.
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Ferner ist es möglich, die Anzahl der Reibelemente über die
gezeigten Ausführungsbeispiele
hinaus zu verändern
oder auch die Geometrie der Reibelemente zu variieren. Es sind auch
Kombinationen der gezeigten Bauformen möglich.
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- 1
- Kupplungsgehäuse
- 2
- Hinterschneidung
- 3
- Reibelement
- 4
- Reibelement
- 5
- Reibelement
- 6
- Welle
- 7
- Lager