DE2721558B1

DE2721558B1 - Schnell Ioesbare Kupplung zweier Kupplungsflansche

Info

Publication number: DE2721558B1
Application number: DE2721558A
Authority: DE
Inventors: Guenter Napierala
Original assignee: Gelenkwellenbau 4300 Essen GmbH; Gelenkwellenbau GmbH
Current assignee: Gelenkwellenbau GmbH
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1978-11-16
Also published as: IT7805185A0; HU176099B; GB1588863A; AT369146B; FR2390630B1; IT1102210B; DE2721558C2; JPS53140716A; IT7806989V0; ATA938577A; US4208150A; DD136522A5; FR2390630A1; SU715038A3; JPS6056929B2

Description

Die Erfindung betrifft eine schnell lösbare Kupplung zweier Kupplungsflansche, die über axial gerichtete Klauen drehfest verbunden und durch zwei innenliegende radial gegenläufig bewegliche Spannstücke axial gegeneinander spannbar sind und daß die Spannstücke auf einem rechtwinkelig zur Mittelachse der Kupplung verlaufenden in einem Führungsstück gelagerten mit >5 gegenläufigen Gewindeabschnitten versehenen und von außen zugänglich Bolzen abgeordnet sind.

Es sind Kupplungen dieser Art (z. B. DE-PS 12 02 074) bekannt, bei denen von Nachteil ist, daß sie während des Betriebes das Bestreben besitzen, sich zu lösen. Dies m> rührt daher, daß das Drehmoment, das die Zähne übertragen, infolge der Umfangskraft, die auf die abgeschrägten Zahnflanken wirkt, diese Umfangskraft in zwei Komponenten aufgeteilt wird, und zwar in eine Resultierende, die rechtwinkelig auf die Zahnflanke fr> einwirkt und eine axial gerichtete Kraft. Diese Axialkraft wirkt bei einer solchen Kupplung in Löserichtung, so daß diese von den Spannstücken aufgefangen werden muß. Da jedoch die Spannstücke mit den Spannflächen der Kupplungsflansche ebenfalls über geneigte Flächen zusammenwirken, erfolgt hier wiederum die Aufteilung der in axialer Richtung wirkenden Kraft in zwei Komponenten. Es bildet sich eine resultierende Kraft, die rechtwinkelig zur Spannfläche in Angriff steht und eine zweite Komponente, die gegen das Gewinde des Bolzens sowie dessen Druckfeder wirkt, während des Betriebes einer solchen Kupplung ist das Bestreben zu erkennen, daß aufgrund der nach innen gedrückten Spannstücke und die in axialer Richtung voneinander wegdrückenden Zähne eine Lösung der gesamten Kupplung erfolgt.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine schnellösbare Kupplung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß durch die Gestaltung der Klauenform und der Spannstücke ein Lösen der Kupplung nicht mehr auftreten kann. Darüber hinaus soll eine fertigungstechnisch einfache Herstellung gewährleistet sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß jeder Kupplungsflansch zwei Klauen aufweist, die direkt sich gegeneinander abstützende Flächen aufweisen, welche in einer die Mittelachse der Kupplung enthaltenden Ebene angeordnet sind, und daß die an den Spannstükken sich abstützenden Flächen der Klauen so zur Mittelachse des Bolzens in einem Abstand verlaufen, der radial außen um so viel kleiner als innen ist, daß die Kraftkomponenten des Spannstück radial nach außen drücken.

Es ist zwar bereits bekannt (US-PS 19 23 307) bei Klauenkupplungen die Abstützflächen der Klauen in einer die Kupplungsachse aufweisende Ebene anzuordnen. Dabei ist jedoch jeder Kupplungsflansch zweigeteilt und wird mit jeweils zwei Spannschrauben zusammengebaut.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung bestehen die Flansche aus zwei Klauen, von denen Flächen jeweils eines Flansches zusanmenarbeiten und direkt gegeneinander abgestützt sind. Durch die Anordnung der Fläche in einer die Mittellinie beinhaltenden Ebene ist gewährleistet, daß die Umfangskraft die zur Übertragung des Drehmomentes benötigt wird, im rechten Winkel, d. h., die Tangente, die in diesem Berührungspunkt beider Flansche an die Umfangskraft gelegt wird, im rechten Winkel wirkt. Dadurch ist gewährleistet, daß sich keinerlei Komponenten bilden, denn diese sind nicht erwünscht. Durch die auf den Bolzen gelagerten Spannstücke, werden beide Kupplungsflansche gegeneinander verspannt. Bei dem Prinzip dieser Erfindung, sind die Flächen so gewählt, daß sich in dem Punkt, in dem die Umfangskraft von einer Klaue auf ein Spannstück übertragen wird, sich durch die Zerlegung der Umfangskraft, die die Resultierende bildet, eine weiter in Umfangsrichtung wirkende Komponente und eine radial nach außen in Richtung der Achse des Bolzens wirkende Komponente bildet. Diese radial wirkende Komponente verhindert ein Lösen des Spannstückes, da diese der Löserichtung entgegenwirkt

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Spannstücke rechtwinkelig zur Achsrichtung des Bolzens einen parallelogrammförmigen Querschnitt haben, wobei die an den Klauen abstützenden Flächen in Richtung der parallel zur Kupplungsachse verlaufenden Mittelachse in Winkeln χ, b ungleich 90° vorgesehen sind.

Durch diese Ausbildungsform lassen sich besondere Vorteile erreichen, denn das Spannstück ist in

Umfangsrichtung mit der Klaue eines Flansches derart im Eingriff, daß ein Winkel zwischen der Spannfläche der Klaue und der Längsachse der Kupplung kleiner als 90° gebildet wird. Die Umfangskraft wird in diesem Punkt ebenfalls in zwei Komponenten zerlegt, nämlich in die Resultierende, die rechtwinkelig auf die Spannfläche einwirkt und zweite Komponente, die in Achsrichtung auf den Gegenflansch zuwirkt.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Spannstücke eine pyramidenförmige Form aufweisen, wobei die sich an den Klauen abstützenden Flächen des Spannstückes einen sich auf der zur Kupplungsachse parallelen Mittelachse abstützenden Winkel ä bilden. Bei einer solchen Ausführungsform treten während des Betriebes keinerlei Axialkräfte auf. Es läßt sich erreichen, daß durch diese Gestaltung der Spannstücke und die mit diesem zusammenarbeitenden Spannflächen der Klauen, die Umfangsrichtung zwar in Komponenten zerlegt, wobei sich jedoch die in axialer Richtung wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben. Es bleiben aber die in Löserichtung entgegenwirkenden Kraftkomponenten der Spannstücke bestehen, so daß der eigentliche Vorteil erhalten bleibt.

Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der ebenfalls in Achsrichtung wirkende Kräfte vermieden werden sollen, ist vorgesehen, daß die Spannstücke kegelförmig ausgebildet sind, wobei die sich an den Klauen abstützenden Flächen in Richtung der zur Kupplungsachse parallelen Mittelachse kreisbogenförmig verlaufen mit einem auf der Bolzenachse liegenden Erzeugungsradius.

Durch diese Gestaltung der Flächen wird ein Lösen der Kupplung verhindert, da auch diese Flächen so ausgewählt wurden, daß die wirkenden Kräfte vorteilhafterweise gegen ein Lösen verwendet werden.

Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine schnell lösbare Kupplung mit An- und Antriebsaggregaten,

F i g. 2 einen Schnitt, der in F i g. 1 gezeigten Kupplung, rechtwinkelig zur Drehachse entlang der Linie I-I,

Fig.3 eine Draufsicht auf die Mantelflächen der Kupplung mit einem Spannstück,

F i g. 4 u. F i g. 5 ein Spannstück in Ansicht und Draufsicht entsprechend der F i g. 3,

Fig.6 eine Draufsicht im Prinzip wie in Fig.3, jedoch mit dem Unterschied, daß das Spannstück eine unterschiedliche Form aufweist,

F i g. 7 u. F i g. 8 ein Spannstück in Ansicht und Draufsicht wie in F i g. 6 gezeigt,

Fig.9 eine Draufsicht im Prinzip ebenfalls wie in Fig.3, jedoch mit einer weiteren Ausführungsform eines Spannstückes,

F i g. 10 u. F i g. 11 ein in F i g. 9 gezeigtes Spannstück in zwei Ansichten.

Die in den F i g. 1 und 2 gezeigte schnell lösbare Kupplung 1 besteht im wesentlichen aus zwei Kupplungsflanschen, der Kupplungsflansch 2 ist beispielsweise mit einem Anschlußtreffer (hier schematisch dargestellt) verbunden. Der mit dem Kupplungsflansch 2 zusammenarbeitende Kupplungsflansch 3 ist mit einer Gelenkgabel 4 eines Kreuzgelenkes verbunden. Jeder Kupplungsflansch 2,3 ist auf den einander zugewandten Stirnflächen mit zwei Klauen 5 bzw. 6 versehen. Die beiden Klauen 5 bzw. 6 eines jeweiligen Flansches 2, 3 greifen ineinander und übertragen dadurch das Drehmoment von der einen Kupplungshälfte auf die andere Kupplungshälfte. Diese Drehmomentübertragung erfolgt von der Klaue 6 über deren Fläche 7 auf die Fläche 8 der Klaue 5. Diese sich gegenseitig abstützenden Flächen 7,8 verlaufen in einer Ebene, die die Drehachse 9 beinhaltet. Selbstverständlich kann die Drehmomentübertragung auch in der umgekehrten Reihenfolge erfolgen. Die am entgegengesetzten Ende jeweils einer Klaue 5,6 befindlichen Abstützflächen 10 dienen nur der Verspannung beider Kupplungshälften gegeneinander.

ίο Jeweils eine Abstützfläche 10 einer Klaue 5, 6 arbeitet mit einer Spannfläche 11 eines Spannstückes 12 zusammen. Diese Spannfläche 11 der Spannstücke 12 verlaufen in einem Abstand zur Mittelachse 13 des Bolzens 14, der radial an der Außenfläche der Kupplung kleiner ist als zur Drehachse 9 hin. Durch diesen Verlauf der Spannflächen 11 wird erreicht, daß im Gegensatz zu den Flächen 7 und 8, in denen die Umfangskraft rechtwinkelig auf die Gegenfläche trifft, das die das Drehmoment übertragende Umfangskraft beim Auftreffen auf die Spannfläche 11 in mehrere Komponenten zerlegt wird. Die Umfangskraft 15 stellt die Resultierende dar, diese wird zerlegt in eine rechtwinkelig auf die Spannfläche 11 treffende Kraft und in eine radial nach außen wirkende zweite Komponente, welche versucht,

r. daß das Spannstück 12 nach außen gedrückt wird und somit der Löserichtung entgegenwirkt. Um die eigentliche Verspannung beider Kupplungshälften zueinander zu bewirken, sind die Spannstücke 12 auf dem mit Gewinde versehenen Bolzen 14 radial beweglich

so angeordnet und von außen über den Vierkant 16 verstellbar. Der Bolzen 14 ist im Führungsstück 17 gelagert; durch die unterschiedlichen Gewindesteigungen auf beiden Enden des Bolzens, wird gewährleistet, daß bei Drehung des Sechskants 16 die Spannstücke 12 sich entweder beide nach außen oder innen bewegen.

Um bei der Montage ein leichtes Zusammenfügen der beiden Kupplungsflansche 2, 3 zu ermöglichen, ist der Kupplungsflansch 2 mit einem Zentrierring 18 versehen.

In F i g. 3 ist eine Draufsicht auf den Umfang der

»ο Kupplung 1 gezeigt. Der Kupplungsflansch 2 ist mit seiner Klaue 6 über die Abstützfläche 10 mit der Spannfläche 11 des Spannstückes 12 verspannt. Die zweite Spannfläche 11 des Spannstückes 12 ist mit der entsprechenden Abstützfläche 10 des Kupplungsflansches 3 in Eingriff, so daß durch dieses Zusammenarbeiten der Abstützflächen 10 der jeweiligen Kupplungsflansche 2, 3 mit dem Spannstück 12 ein gegenseitiges Abdrücken in Umfangsrichtung, d. h, eine Verspannung erzeugt wird. Nach der Montage beider Kupplungshälften wird durch Drehung des Bolzens 14 über die Vierkant- bzw. Sechskantschraube 16 des Spannstück radial nach außen bewegt und somit die Kupplung 1 in Eingriff gebracht. Die Umfangskraft 15 trifft auf die im Winkel kleiner 90° zur Drehachse verlaufende Spann-5 > fläche 11 auf und wird dadurch in zwei Komponenten zerlegt, und zwar in eine Resultierende, die rechtwinkelig auf die Spannfläche 11 einwirkt und eine die den Kupplungsflansch 3 in Richtung des Kupplungsflansches 2 zu bewegen versucht. Hierdurch wird eine in axialer w) Richtung wirkende Kraft erzeugt, die der Löserichtung entgegenwirkt.

In den Fig.4 und 5 ist ein Spannstück 12 als Einzelheit dargestellt. Zur Aufnahme des Spannstückes 12 auf den Bolzen 14 ist dieses mit einer Bohrung 19 t>> versehen, wobei die axiale Beweglichkeit durch ein Gewinde ermöglicht wird. Die gegenüberliegenden Spannflächen U des Spannstückes 12 verjüngen sich ausgehend von einem Ende. Dieses Ende ist im

eingebauten Zustand von der Mittelachse 9 abgewandt. Die beiden übrigen Flächen sind parallel, da sie jedoch keinerlei Funktionen auszuführen haben, ist ihre Gestaltung unerheblich. Der Verlauf der Spannflächen 11, wie er in Fig.5 gezeigt ist, erfährt eine solche ί Gestaltung, daß diese mit der jeweils benachbarten und im gleichen Flansch zusammenarbeitende Fläche, einen Winkel α ergibt, der kleiner 90° verläuft.

In der Fig.6 ist eine weitere Draufsicht auf die Umfangsfläche der Kupplung 1 dargestellt. Sie besitzt ι ο lediglich im Unterschied zu der in F i g. 3 gezeigten, ein Spannstück 12, dessen Außenkontur in Draufsicht gesehen, quadratisch ausgeführt ist. Diese Kontur bewirkt, daß die Umfangskraft auf zwei verschiedene Spannflächen 11, deren Verlauf spiegelbildlich ist, r> auftrifft. Durch diese Gestaltung wird die Umfangskraft in Komponenten zerlegt, deren axialgerichtete Komponenten sich gegenseitig aufheben, so daß lediglich die in Umfangsrichtung wirkenden Komponenten, d. h. die Drehmomentübertragung bestehen bleibt. Diese Aus- 2<> führungsform wird bei den Kupplungen verwendet, in denen durch die Verspannung, die Kupplung frei von Axialkräften bleiben soll.

In den Fig. 7 und 8 ist das Spannstück 12 einmal in Seitenansicht und in Draufsicht gezeigt. Es ist deutlich >zu erkennen, daß der Querschnitt in Draufsicht gesehen, quadratisch ist, jedoch auch bei dieser Ausführung sind die Spannflächen 11 von der der Mittelachse zugewandten Seite radial nach außen mit einer Verjüngung versehen. Das Spannstück 12 erhält somit eine pyramidenförmige Außenkontur. Ansonsten ist außer der Außenfläche die übrige Gestaltung des Spannstükkes 12 im Prinzip wie das in F i g. 4 und 5 gezeigte.

In F i g. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, im Prinzip ist dieses wie das in den F i g. 3 und 6 gezeigte Beispiel, jedoch im Unterschied zu diesen, mit einem kegelförmig gestalteten Spannstück 12 versehen. Durch die kegelförmige Ausbildung der Außenfläche des Spannstückes 12 wird die gleiche Funktion erreicht, wie mit einem Spannstück 12 der Fig. 7 und 8, denn auch durch diese Ausführungsform wird die Umfangskraft in Komponente zerlegt, wobei sich die axiaigerichteten Komponenten gegenseitig aufheben. Diese Kupplung ist ebenfalls wie die in Fig. 6 gezeigte, frei von Axialkräften. Die zugehörigen Spannstücke 12 sind in den F i g. 10 und 11 als Einzelteil gezeigt. Auch bei dieser Ausführung ist der Verlauf der Spannfläche 11 zur einen Seite hin verjüngt, ansonsten ist kein Unterschied zu den in den F i g. 4 und 5 gezeigten Spannstück.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schnell lösbare Kupplung zweier Kupplungsflansche, die über axial gerichtete Klauen drehfest verbunden und durch zwei innenliegende radial gegenläufig bewegliche Spannstücke axial gegeneinander spannbar sind und daß die Spannstücke auf einem rechtwinkelig zur Mittelachse der Kupplung verlaufenden in einem Führungsstück gelagerten mit gegenläufigen Gewindeabschnitten versehenen und von außen zugängliche Bolzen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kupplungsflansch (2, 3) zwei Klauen (5, 6) aufweist, die direkt sich gegeneinander abstützende Flächen (7,8) aufweisen, welche in einer die Mittelachse (9) der Kupplung (1) enthaltenden Ebene angeordnet sind, und daß die an den Spannstücken (12) sich abstützenden Flächen (10) der Klauen (5, 6) so zur Mittelachse (13) des Bolzens (14) in einem Abstand verlaufen, der radial außen um so viel kleiner als innen ist, daß die Kraftkomponenten des Spannstück

(12) radial nach außen drücken.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstücke (12) rechtwinkelig zur Achsrichtung des Bolzens (14) einen parallelogrammförmigen Querschnitt haben, wobei die an den Klauen (5, 6) abstützenden Flächen (12) in Richtung der parallel zur Kupplungsachse verlaufenden Mittelachse (9) in Winkeln (λ, β) ungleich 90 Grad vorgesehen sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstücke (12) eine pyramidenförmige Form aufweisen, wobei die sich an den Klauen (5, 6) abstützenden Flächen (11) des Spannstückes einen sich auf der zur Kupplungsachse parallelen Mittelachse (9) abstützenden Winkel (γ) bilden.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstücke (12) kegelförmig ausgebildet sind, wobei die sich an den Klauen (5,6) abstützenden Flächen (11) in Richtung der zur Kupplungsachse parallelen Mittelachse (9) kreisbogenförmig verlaufen mit einem auf der Bolzenachse

(13) liegenden Erzeugungsradius.

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