DE2746835A1

DE2746835A1 - Kupplung

Info

Publication number: DE2746835A1
Application number: DE19772746835
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd; Rolls Royce PLC
Current assignee: Cross Manufacturing Co 1938 Ltd; Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-10-16
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2746835C2; US4165194A; FR2367940B1; IT1118088B; FR2367940A1; GB1535571A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung und insbesondere eine Reibungskupplung zur Begrenzung und zu einer möglichst vollständigen Verhinderung einer relativen Drehbewegung zwischen einem drehbaren Einführelement, etwa einer Welle, und einer Bohrung in einem Aufnahmeelement, beispielsweise der Bohrung eines Gehäuses, eines Zylinders, eines Lagers, eines Ringkörpers o.a., in der das Einführelement axial bewegbar angeordnet ist.

Bisher wiesen Reibungsverriegelungs- oder Reibungskupplungen im allgemeinen an den Einführ- und Aufnahmeelementen Gewindebereiche zur Herstellung einer Schraubverbindung auf, da Schwierigkeiten bei der Herstellung einer wirksamen Reibungskupplung in gewindefreien Bereichen bestanden. Eine derartige Anordnung beschränkt jedoch nicht nur die Lage der Kupplung und erzeugt Probleme, wie etwa Gratbildung der Gewinde, sondern derartige Reibungskupplungen mußten außerdem sehr genau mit engen Toleranzen spanabhebend bearbeitet werden, um eine genaue Einstellung zu ermöglichen. Selbst dann ergaben sich jedoch noch Schwierigkeiten beim Einstellen der Kupplung·

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Es ist auch bereits eine Reibungsverbindungseinrichtung bekannt (GB-PS 1 393 257), die die Form eines nicht idealen Kreises oder Ringes hat und die zwischen die drehbaren, zu kuppelnden Teile gebracht wird, so daß diese infolge der fehlenden Übereinstimmung mit der idealen Kreisform durch die sich ergebenden Reibberührungspunkte in Reibeingriff gehalten oder gekoppelt werden.

Mittels der Erfindung soll eine verbesserte und vereinfacht aufgebaute Kupplung beschaffen werden, die in gewindefreien Bereichen eine wirksamere Reibungskopplung von Einführ- und Aufnahmeelement ermöglicht, als dies bisher zu erreichen war, ohne daß die Elemente mit engen Toleranzen spanabhebend bearbeitet werden müßten.

Diese Aufgabe wird mit einer Kupplung zur Verbindung eines eine sich axial erstreckende Bohrung aufweisenden Aufnahmeelementes mit einem Einführelement, das axial in die Bohrung einsetzbar und axial bewegbar ist, wobei zumindest teilweise ein Spalt zwischen der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes und der Außenfläche des Einführelementes vorhanden ist, erfindungsgemäß gelöst durch ein im wesentlichen ring- und wendeiförmiges Reibkupplungselement mit mehreren Wendeln, das das Einführelement umgebend in den Spalt eingepaßt ist und das in einer im wesentlichen festen Lage bezüglich dem

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Einführelement oder dem Aufnahmeelement gehalten ist, wobei sich der Spalt zwischen der Außenfläche des Einführelementes und der ihr gegenüberliegenden Innenfläche des Aufnahmeelementes bei axialer Relativbewegung zwischen einer Stellung mit geringer Spaltbreite, in der das Reibkupplungselement in Reibeingriff mit den einander gegenüberliegenden Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement gepreßt ist, so daß eine relative Drehbewegung zwischen Einführ- und Aufnahmeelement durch Reibeingriff gehemmt wird, und einer Stellung mit großer Spaltbreite ändert, in der das Reibkupplungselement nicht in Reibeingriff mit dem Einführelement und/oder dem Aufnahmeelement steht.

Die einander gegenüberliegenden Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement, die miteinander durch Reibung gekoppelt werden sollen, sind derart geformt und angeordnet, daß sich der zwischen ihnen gebildete Spalt entsprechend der vorgegebenen axialen Stellung dieser Elemente zueinander ändert. Das wendeiförmige, mehrere Wendeln aufweisende Reibkupplungselement, das in dem zwischen den Elementen gebildeten Spalt angeordnet wird, kommt in wirksamen Reibeingriff mit den einander gegenüberliegenden Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement, wenn die axiale Einstellung zwischen ihnen eine vorgegebene geringe Spaltbreite bewirkt hat, in der das Reibkupplungselement in Reibeingriff mit dem Einführ- und dem Aufnahmeelement gepreßt wird.

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Das Reibkupplungselement befindet sich im Spalt zwischen Einführ- und Aufnahmeelement, vorzugsweise in gewindefreien Bereichen, unabhängig davon, ob zwischen den Elementen eine Schraubverbindung vorgesehen ist oder nicht.

Die Erfindung betrifft nicht im wesentlichen die Einrichtungen, mittels derer das Einführelement und das Aufnahmeelement axial zueinander eingestellt werden können. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine derartige Einstellung zweckmäßigerweise dadurch erreicht werden kann, daß sowohl die Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes als auch die Außenfläche des Einführelementes Gewindebereiche zur Herstellung einer Schraubverbindung aufweisen, und daß dann das wendeiförmige Reibkupplungselement derart zwischen die einander gegenüberliegenden, gewindefreien Flächen von Einführelement und Aufnahmeelement gebracht wird, daß es bei Herstellung der Schraubverbindung in Reibeingriff mit diesen Flächen gepreßt wird.

Um die Montage und die Demontage der Kupplung zu vereinfachen, ist es im allgemeinen vorteilhaft, das eine oder beide der einander gegenüberliegenden Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement sich in ihrem Durchmesser zwischen der Lage mit großer Spaltbreite und der Lage mit geringer Spaltbreite ändern. Aus dem gleichen Grund kann es vorteilhaft sein, wenn an anderer Stelle als im Bereich der geringen Spalt-

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breite der Durchmesser der Bohrung im Aufnahmeelement im Verhältnis zu diesen Bereich vergrößert und/oder der Durchmesser des Einführelementes verringert ist.

Man erkennt, daß das wendeiförmige, mehrere Wendeln aufweisende Reibkupplungselement, das aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Stahl oder einer Legierung mit entsprechenden Eigenschaften hergestellt ist, im wesentlichen ringförmig sein muß, so daß es das Einführelement umgeben und in den Spalt zwischen Einführelement und Bohrung des Aufnahmeelementes eingepaßt werden kann. Besonders bevorzugt wird jedoch, wenn das Reibkupplungselement in der Ebene normal zur Achse von Einführ- und Aufnahmeelement eine im wesentlichen regelmäßige polygonale Form hat. Das Kupplungselement erfüllt seine Aufgabe, wenn es dreiecksförmig ist. Wenn jedoch eine Kupplung mit größeren Einführ- und Aufnahmeelementen vorhanden ist, wird vorzugsweise ein polygonales Kupplungselement mit einer größeren Anzahl von Seiten verwendet. In den meisten Anwendungsfällen für Kupplungen durchschnittlicher Größe hat jedoch das Reibkupplungselement vorzugsweise die Form eines regelmäßigen Polygons mit 5 bis 8 Seiten, üblicherweise 6 Seiten.

Obwohl im Querschnitt runder Draht zur Herstellung des wendeiförmigen Reibkupplungselementes gemäß der Erfindung nicht

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ganz ungeeignet ist, hat es sich als schwierig erwiesen, mit einem derartigen Draht eine ausreichende Reibbelastung festzulegen, ohne daß Drahtverformungen entstehen, die die Festigkeit des Reibkupplungselementes beeinträchtigen. Daher hat das wendeiförmige Reibkupplungselement gemäß der Erfindung vorzugsweise keinen kreisförmigen Querschnitt, sondern entweder einen im wesentlichen quadratischen oder einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt.

Zur Halterung des Reibkupplungselementes in einer im wesentlichen festen Lage bezüglich dem Einführelement oder dem Aufnahmeelement können beispielsweise Sprengringe, Halteringe oder andere mechanische Anordnungen verwendet werden, wie beispielsweise eine versenkte Bohrung oder ein Ansatz oder Zapfen, wobei die Befestigung beispielsweise mittels Schrauben unter Zwischenschaltung einer Scheibe erfolgen kann. Die Halterung des Reibkupplungselementes erfolgt jedoch vorzugsweise mittels einer Nut oder Vertiefung, die in der Innenfläche des Aufnahmeelementes oder der Außenfläche des Einführelementes vorgesehen ist und in der das Reibkupplungselement befestigt wird.

Zur einfachen Befestigung des Reibkupplungselementes in der Nut ist dieses zweckmäßigerweise .aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt, und die Befestigung kann durch

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leichtes Öffnen der Wendel, Einführen des Anfangs der ersten Wendel in die Nut und darauffolgendes allmähliches Ablenken und Wickeln der übrigen Wendeln in die Nut erfolgen.

Das wendeiförmige Reibkupplungselement hat selbstverständlich Innen- und Außenflächen, die bei geringer Spaltbreite mit dem Einführelement und dem Aufnahmeelement in Eingriff kommen. Um eine leichte Montage, insbesondere entlang der Abschrägungen zu ermöglichen, wenn das Einführelement und/oder das Aufnahmeelement im Bereich mit geringer Spaltbreite schräg verläuft, können die entsprechenden Flächen des Reibkupplungselementes vorteilhafterweise im Querschnitt ein vorgeformtes, geeignetes Profil aufweisen, durch das sowohl das Montieren als auch das Demontieren der Kupplung erleichtert und der Reibeingriff zwischen Reibkupplungselement und Einführelement und/oder Aufnahmeelement noch verbessert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Kupplung, in der das wendeiförmige Reibkupplungselement, das mehrere Wendeln aufweist, in den Spalt zwischen einer Bohrung in einem Aufnahmeelement und einer als Einführelement der Kupplung dienenden Welle angeordnet ist.

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Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht verkleinert das wendeiförmige Reibkupplungselement gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Endansicht des bevorzugterweise hexagonalen wendeiförmigen Reibkupplungselementes gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer anderen erfindungsgemäßen Kupplung, die im wesentlichen mit der Kupplung gemäß Fig. 1 übereinstimmt, jedoch gewisse Verbesserungen aufweist.

Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines wendeiförmigen Reibkupplungselementes mit mehreren Wendeln, das in einer Nut in der Bohrung des Aufnahmeelementes der Kupplung befestigt ist, wobei das vorgeformte Profil der inneren Flächen des Reibkupplungselementes zu erkennen ist.

Fig. 6 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 5 ein weiteres wendeiförmiges Reibkupplungselement mit mehreren Wendeln, das in einer Nut im Einführelement der Kupplung befestigt ist, wobei das vorgeformte Profil der äußeren Flächen des Reibkupplungselementes zu erkennen ist.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Kupplung mit einem Aufnahmeelement 10, das eine Bohrung aufweist, und einem Einführelement 11, beispielsweise einer Welle, dargestellt, zwischen denen ein Spalt gebildet ist. In den Spalt zwischen der

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Bohrung des Aufnahmeelementes 10 und der Welle 11 ist ein im allgemeinen ring- und wendeiförmiges Reibkupplungselement 13 mit mehreren Wendeln eingepaßt, das in der Ebene normal zur gemeinsamen Achse von Einführ- und Aufnahmeelement vorzugsweise im wesentlichen hexagonale Form hat, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und aus elastisch verformbarem Stahl oder ähnlichem Material besteht. Wie Fig. 1 und 2 zeigen, kann das wendeiförmige Reibkupplungselement geeigneterweise vier Wendeln aufweisen, doch es können auch mehr oder weniger Wendeln benutzt werden. Jede dieser Wendeln des Reibkupplungselementes 13 ist im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmig und vorzugsweise in etwa quadratisch (Fig. 1 und 4 bis 6), doch können auch andere im wesentlichen rechteckförmige Querschnittsformen verwendet werden. Das Reibkupplungselement 13 ist in einer Nut 16 (Fig. 1) im Aufnahmeelement 1O oder in einer Nut 16a (Fig. 4) im Einführelement 11 befestigt. Das Reibkupplungselement ist derart dimensioniert, daß bei axialer Einstellung von Einführelement 11 und Aufnahmeelement 10 auf eine geringe Spaltbreite über das Reibkupplungselement 13 ein fester Reibeingriff zwischen den Elementen hergestellt wird. Wenn das Reibkupplungselement 13 in einer Aussparung im Aufnahmeelement 10 (Fig. 1 und 5) befestigt ist, muß es so dimensioniert sein, daß es bei geringer Spaltbreite in Eingriff mit dem Einführelement 11 kommt, nachdem dieses richtig axial bezüglich dem Aufnahmeelement 10 eingestellt

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wurde, und selbstverständlich muß es auch in Reibeingriff mit dem Aufnahmeelement stehen. Bei einem polygonalen, wendeiförmigen Reibkupplungselement 13 (Fig. 3), sollen vorzugsweise alle Ecken des Reibkupplungselementes bei geringer Spaltbreite in Reibeingriff mit dem Aufnahmeelement stehen.

Das Einführelement 11 und das Aufnahmeelement 10 werden häufig vorteilhafterweise mittels einer Schraubverbindung miteinander verbunden, und in diesem Fall ist das wendeiförmige Reibkupplungselement 13 so dimensioniert und angeordnet, daß es in Reibeingriff mit einander gegenüberliegenden, gewindefreien Flächen des Einführelementes 11 und des Aufnahmeelementes gepreßt wird, wenn die Schraubverbindung hergestellt wird. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Abschrägungen oder Änderung der Durchmesser von Einführelement 11 und/oder Aufnahmeelement 10 erreicht werden.

Entsprechend ist bei Anordnung des wendeiförmigen Kupplungselementes 13 in einer Nut 16a des Einführelementes 11 (Fig. und 6) das Kupplungselement so dimensioniert und angeordnet, daß bei axialer Relativbewegung von Einführelement 11 und Aufnahmeelement 10 das wendeiförmige Kupplungselement 13 in Reibeingriff mit diesen gepreßt wird, derart, daß bei polygonalem, wendeiförmigem Kupplungselement 13 (Fig. 3) alle

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seine Ecken bei geringer Spaltbreite in Reibeingriff mit dem Aufnahmeelement 10 gepreßt werden. Dies wird durch entsprechende Abschrägung oder andersartige Änderung der entsprechenden Durchmesser von Einführelement und Aufnahmeelement und somit des Spaltes zwischen ihnen sichergestellt.

An anderen Stellen als im Bereich der geringen Spaltbreite kann der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes und der Durchmesser des Einführelementes gegebenenfalls verändert werden. Somit haben beide Elemente einerseits im wesentlichen den gleichen Durchmesser, um einen Gleitsitz zwischen ihnen zu bilden, während andererseits der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes 10 vergrößert (17 in Fig. 4) und der Durchmesser des Einführelementes 11 verringert (18 in Fig. 4) sein kann, um die Montage der Kupplung zu erleichtern. Zum gleichen Zweck kann das Ende oder ein anderer ausgewählter Bereich des Einführelementes 11 abgeschrägt sein, wie dies beispielsweise bei 19 in Fig. 1 angedeutet ist.

Wie Fig. 5 und 6 zeigen, hat das wendeiförmige Kupplungselement 13, das in der Nut 16a des Aufnahmeelementes 1O gehalten ist, an seinen Innenflächen ein vorgeformtes Profil, das in Eingriff mit der Außenfläche des Einführelementes 11 kommen kann, wie dies bei 21 in Fig. 5 gezeigt ist, und die

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Kupplung wird in diesem Fall durch Schieben oder eine andere axiale Bewegung der Profilflächen 21 des Kupplungselementes 13 entlang einem abgeschrägten Bereich 24 des Einführelementes 11 montiert. In einer anderen Ausführungsform (Fig. 6), ist das wendeiförmige Kupplungselement 13 in einer Nut 16 des Einführelementes 11 gehalten, so daß es dann vorgeformte äußere Profilflächen hat, die in Eingriff mit der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes gebracht werden können. In diesem Fall erfolgt die Montage durch Verschieben der Profilflächen 21 entlang einem abgeschrägten Bereich 25 des Aufnahmeelementes 10.

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Leerseite

Claims

UEXICÜLL Λ STOLZERG

neSELERSTRASSfi 4 20OO HAMBURG 52

PATENTANWÄLTE

DR. J-D. FRHR von UEXKÜLL OR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

Cross Manufacturing Company (1938) Limited

Midford Road, Combe Down, Bath, Avon / England

Rolls-Royce Limited

65 Buckingham Gate,
London SWIE 6AT/England

(Prio: 16. Oktober 1976 GB 43 078/76 - 14457)

Hamburg, 14. Oktober 1977

Kupplung

Ansprüche

M.\ Kupplung zur Verbindung eines eine sich axial erstreckende Bohrung aufweisenden Aufnahmeelementes mit einem Einführelement, das axial in die Bohrung einsetzbar und axial bewegbar ist, wobei zumindest teilweise ein Spalt zwischen der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes und der Außenfläche des Einführelementes vorhanden ist, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen ring- und

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wendeiförmiges Reibkupplungselement mit mehreren Wendeln, das das Einführelement umgebend in den Spalt eingepaßt ist und das in einer im wesentlichen festen Lage bezüglich dem Einführelement oder dem Aufnahmeelement gehalten ist, wobei sich der Spalt zwischen der Außenfläche des Einführelementes und der ihr gegenüberliegenden Innenfläche des Aufnahmeelementes bei axialer Relativbewegung zwischen einer Stellung mit geringer Spaltbreite, in der das Reibkupplungselement in Reibeingriff mit den einander gegenüberliegenden Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement gepreßt ist, so daß eine relative Drehbewegung zwischen Einführ- und Aufnahmeelement durch Reibeingriff gehemmt wird, und einer Stellung mit großer Spaltbreite ändert, in der das Reibkupplungselement nicht in Reibeingriff mit dem Einführelement und/oder dem Aufnahmeelement steht.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibkupplungselement in einem Spalt im gewindefreien Bereich von Einführ- und Aufnahmeelement angeordnet ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes und die Außenfläche des Einführelementes miteinander

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verschraubbare Gewindebereiche aufweisen und daß das
Reibkupplungselement zwischen einander gegenüberliegenden, gewindefreien Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement angeordnet ist, so daß es mit diesen in Reibeingriff kommt, wenn die Schraubverbindung hergestellt wird.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der einander gegenüberliegenden Flächen von Einführelement und/oder Aufnahmeelement zwischen der Lage mit großer Spaltbreite und der Lage mit geringer Spaltbreite schräg verläuft.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes im Bereich der geringen Spaltbreite
kleiner ist als im Bereich der großen Spaltbreite.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Einführelementes im Bereich der geringen Spaltbreite größer ist als im
Bereich der großen Spaltbreite.
7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibkupplungselement in einer Ebene

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normal zur gemeinsamen Achse von Einführ- und Aufnahmeelement im wesentlichen die Form eines regelmäßigen Polygons mit 5 bis 8 Seiten hat.
8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibkupplungselement im wesentlichen die Form eines regelmäßigen Hexagons hat.
9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Wendeln des wendeiförmigen Reibkupplungselementes im wesentlichen einen quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt hat.
10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Reibkupplungselementes in seiner Lage entweder eine Nut in der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes oder eine Nut in der Außenfläche des Einführelementes vorgesehen ist, und daß das Reibkupplungselement aus elastischem Material besteht, so daß die erste Wendel elastisch ablenkbar und in die Nut einführbar ist und die übrigen Wendeln dann in die Nut drehbar sind.
11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche und/oder die Außen-
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fläche jeder Wendel des Reibkupplungselementes im Querschnitt profiliert, vorzugsweise konvex gekrümmt ist, um den Reibeingriff zwischen dieser Fläche und der gegenüberliegenden Fläche von Einführ- oder Aufnahmeelement zu erleichtern.
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