DE2746836A1

DE2746836A1 - Kupplung

Info

Publication number: DE2746836A1
Application number: DE19772746836
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: DE2746836C2; IT1118087B; GB1546152A; FR2367941A1; US4195944A; FR2367941B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung und insbesondere auf 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 zwischen derartigen Elementen 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 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 infolge der fehlenden Übereinstimmung mit der idealen Kreisform Reibberührungspunkte entstehen und durch diesen Reibeingriff gehalten oder gekoppelt wird.

Mittels der Erfindung soll eine verbesserte und vereinfacht aufgebaute Kupplung geschaffen werden, die in gewindefreien Bereichen eine wirksamere Reibungskopplung von Einführ- und Aufnahmeelement ermöglicht, als dies bisher zu erreichen war, ohne daß die Teile 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, die sich erfindungsgemäß auszeichnet durch ein im wesentlichen ring- und bandförmiges Reibkupplungselement, das das Einführelement umgebend in den Spalt eingepaßt ist und das in einer Ebene normal zur gemeinsamen Achse .von Aufnahmeelement und Einführelement im wesentlichen eine regelmäßige polygonale

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Form hat, wobei sich der Spalt zwischen der Außenfläche des Einführelementes und der Innenfläche des Aufnahmeelementes bei axialer Relativbewegung zwischen einer gewindefreien Lage mit geringer Spaltbreite, in der die Außenflächen des Reibkupplungselementes in Reibeingriff mit den einander gegenüberliegenden entsprechenden Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement stehen und die Ecken der Außenfläche des Reibkupplungselementes zur Verhinderung einer relativen Drehbewegung zwischen Einführ- und Aufnahmeelement an der Innenfläche des Aufnahmeelementes anliegen, und einer Stellung mit großer Spaltbreite bewegbar sind, 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 Stellungen dieser Elemente zueinander ändert. Das bandförmige 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 auf eine vorgegebene geringe Spaltbreite gebracht ist, 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 in gewindefreien Bereichen, unabhängig davon, ob zwischen den Elementen eine Schraubverbindung vorgesehen ist oder nicht, wobei die Außenkanten der Polygonflächen des Reibkupplungselementes dem Aufnahmeelement zugewandt sind und bei geringer Spaltbreite sich am Aufnahmeelement abstützen und in Reibeingriff mit ihm stehen.

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 Aufnähmeelementes als auch die Außenfläche des Einführelementes Gewindebereiche zur Herstellung einer Schraubverbindung aufweisen, und daß dann das 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 Demontage der Kupplung zu vereinfachen, ist es im allgemeinen vorteilhaft, daß eine oder beide der einander gegenüberliegenden Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement sich in ihrem Durchmesser verändernd zwischen einer Ein-

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Stellung mit großer Spaltbreite und einer Einstellung mit geringer Spaltbreite verlaufen. Aus dem gleichen Grund kann es vorteilhaft sein, wenn an anderer Stelle als der Stelle mit geringer Spaltbreite der Durchmesser der Bohrung im Aufnahmeelement im Verhältnis zu dieser Stelle vergrößert und/oder der Durchmesser des Einführelementes verringert ist.

Man erkennt, daß das bandförmige Reibkupplungselement, das aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Stahl oder einer Legierung mit entsprechenden Eigenschaften, hergestellt ist, im wesentlichen ringförmig ist, so daß es das Einführelement umgeben und in den Spalt zwischen Einführelement und Bohrung des Aufnahmeelementes eingepaßt werden kann, daß es aber 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 dem meisten Anwendungsfällen für Kupplungen durchschnittlicher Größe hat jedoch das Reibkupplungselement vorzugsweise die Form eines regelmäßigen Polygons mit 5 bis 8 Seiten, üblicherweise 6 Seiten.

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Obwohl im Querschnitt runder Draht zur Herstellung des Reibkupplungselementes gemäß der Erfindung nicht 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 Reibkupplungselement gemäß der Erfindung vorzugsweise keinen kreisförmigen Querschnitt, sondern entweder einen im wesentlichen quadratischen oder einen rechteckförmigen Querschnitt, wobei vorteilhafterweise die Rechteckkante mit der größeren Länge im wesentlichen parallel zur gemeinsamen Achse von Einführ- und Aufnahmeelement verläuft.

Das Reibkupplungselement braucht nicht unbedingt in einer festen Lage auf dem Einführ- oder dem Aufnahmeelement gehalten zu werden, wenn nur eines dieser Elemente oder beide Elemente so abgeschrägt oder geformt sind, daß sie bei relativer axialer Einstellung das Reibkupplungselement zwischen sich festklemmen.

Im allgemeinen wird jedoch die Verwendung einer Einrichtung zur Halterung des Reibkupplungselementes in einer im wesentlichen festen Lage bezüglich dem Einführelement oder dem Aufnahmeelement bevorzugt. Derartige Halteeinrichtungen können beispielsweise Sprengringe, Halteringe oder -andere mechani-

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sehe Anordnungen sein, wie beispielsweise eine versenkte Bohrung oder ein Ansatz oder Zapfen, wobei dann die Befestigung beispielsweise mittels Schrauben unter Zwischenschaltung einer Scheibe erfolgen kann.

Die Halteeinrichtung für das Reibkupplungselement besteht jedoch vorzugsweise aus einer Nut oder Vertiefung in der Innenfläche des Aufnahmeelementes oder der Außenfläche des Einführelementes, in welcher das Reibkupplungselement befestigt wird.

Zur einfachen Befestigung des Reibkupplungselementes in der Nut ist dieses zweckmäßigerweise aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt und hat einen Spalt, so daß es unter elastischer Verformung in der Nut befestigt werden kann.

Das 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 Abschrägung zu ermöglichen, wenn das Einführelement und/oder das Aufnahmeelement an der Stelle mit geringer Spaltbreite schräg verläuft, kann die entsprechende Fläche bzw. können die entsprechenden Flächen des Reibkupplungselementes vorteilhafterweise im Querschnitt ein geeignetes Profil aufweisen, durch das sowohl das Montieren als auch das Demontieren der Kupplung erleichtert

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wird und durch das darüber hinaus der Reibeingriff zwischen Reibkupplungselement und Einführelement und/oder Aufnahmeelement verbessert wird.

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

Figur 1 zeigt teilweise im Schnitt eine Endansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung, bei der ein im wesentlichen hexagonales, bandförmiges Reibkupplungselement im Spalt zwischen einer Bohrung des Aufnahmeelementes und einer in das Aufnahmeelement einzuführenden, ein Einführelement bildenden Welle angeordnet ist.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des bandförmigen Reibkupplungselementes .

Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Kupplung gemäß Figur 1, wobei die Einpassung des bandförmigen Reibkupplungselementes in eine Nut in der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes zu erkennen ist,

Figur 4 zeigt einen Teilschnitt durch ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines bandförmigen Reibkupplungselementes, das zwischen einem Aufnahmeelement und einem Einführelement der Kupplung angeordnet ist, wobei das auf einer Fläche des Kupplungselementes vorgesehene vorgeformte Profil dargestellt ist.

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Figur 5 zeigt in einem Teilschnitt ähnlich Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines bandförmigen Reibkupplungselementes, das zwischen einem Aufnahmeelement und einem Einführelement der Kupplung angedeutet ist, wobei jedoch das an der anderen Fläche des Kupplungselementes vorgesehene Profil zu erkennen ist.

In den Figuren 1 bis 5 ist eine Kupplung gezeigt, die ein Aufnahmeelement 10 mit einer Bohrung und ein Einführelement 11, beispielsweise eine Welle, aufweist, die unter Bildung eines Spaltes in die Bohrung des Aufnahmeelementes eingeführt werden kann. In den Spalt zwischen der Bohrung des Aufnahmeelementes 10 und der Welle 11 ist ein im allgemeinen ring- und bandförmiges Kupplungselement 12 eingepaßt, das in der Ebene normal zur gemeinsamen Achse von Aufnahme- und Einführelement hexagonale Form hat, jedoch einen Spalt 14 aufweist, der eine Verformung und Befestigung des aus elastischem, verformbarem Stahl o.a. bestehenden Kupplungselementes in einer Nut im Aufnahmeelement 10 oder im Einführelement 11, etwa der Nut 15 im Aufnahmeelement 10 (Figur 3) ermöglicht. Das bandförmige Kupplungselement 12 ist im Querschnitt im wesentlichen quadratisch (Figuren 2 bis 5), jedoch können auch andere im wesentlichen rechteckige Querschnittsformen eingesetzt werden. Das Kupplungselement 12 ist derart dimensioniert, daß bei axialer Ausrichtung von Aufnahmeelement 10 und Einführelement 11

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bezüglich zu der geringen Spaltbreite durch das Kupplungselement 12 ein fester Reibeingriff entsteht. Wenn das Kupplungselement in einer Nut im Aufnahmeelement 10 befestigt ist (Figuren 3 und 4), dann sollte es vorzugsweise das Aufnahmeelement

10 mit jeder seiner Ecken berühren, und es muß außerdem so
dimensioniert sein, daß es bei geringer Spaltbreite in Eingriff mit dem Einführelement 11 steht, nachdem dieses bezüglich dem Aufnahmeelement 10 richtig axial eingestellt ist.

Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, sind das Einführelement 12 und das Aufnahmeelement 10 häufig vorteilhafterweise
an irgendeiner Stelle durch eine Schraubverbindung vereinigt, und das bandförmige Kupplungselement 12 ist dann so dimensioniert und angeordnet, daß es in Reibeingriff mit einander gegenüberliegenden, gewindefreien Flächen von Einführelement

11 und Aufnahmeelement 10 gedrückt wird, wenn die Teile der
Gewindeverbindung miteinander verschraubt werden. Dies kann
beispielsweise durch geeignete Abschrägung oder Änderung der
Durchmesser von Einführelement 11 und/oder Aufnahmeelement 10 erreicht werden.

Entsprechend ist bei Anordnung des bandförmigen Kupplungselementes 12 in einer Nut 15 im Einführelement 11, wie dies beispielsweise in Figur 5 gezeigt ist, das Kupplungselement so
dimensioniert und angeordnet, daß bei axialer Relativbewegung

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von Einführelement 11 und Aufnahmeelement 10 das Kupplungselement 12 in Reibeingriff mit diesen gepreßt wird, derart, daß alle Ecken des polygonalen Kupplungselementes 12 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/oder Aufnahmeelement und damit des Spaltes zwischen ihnen sichergestellt.

An anderen Stellen als im Bereich geringer Spaltbreite kann der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes und der Durchmesser des Einführelementes gegebenenfalls verändert werden. Somit haben die beiden Teile einerseits im wesentlichen den gleichen Durchmesser, um einen Gleitsitz zwischen ihnen zu bilden, während andererseits der Durchmesser der Bohrung vergrößert und der des Einführelementes 11 verringert sein kann, um die Montage der Kupplung zu erleichtern. Zu dem gleichen Zweck kann das Ende oder ein anderer ausgewählter Bereich des Einführelementes 11 abgeschrägt sein, wie dies beispielsweise bei 19 in Figur 3 angedeutet ist.

Wie die Figuren 4 und 5 zeigen, hat das bandförmige Kupplungselement 12, das in der Nut 15 des Aufnahmeelementes 10 gehalten ist, an seiner Innenfläche ein vorgeformtes Profil, das in Eingriff mit der Außenfläche des Einführelementes 11 kommen

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kann, wie dies bei 20 in Figur 4 gezeigt ist (vergleiche auch Figur 3), und die Kupplung wird in diesem Fall durch Schieben oder eine andere axiale Bewegung der Profilfläche 20 des Kupplungselementes 12 entlang einem abgeschrägten Bereich 22 des Einführelementes 11 montiert.

Das bandförmige Kupplungselement 12 kann, wie Figur 5 zeigt, auch in einer Nut 15 des Einführelementes 11 gehalten werden, so daß es dann eine äußere Profilfläche hat, die in Eingriff mit der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes 10 bringbar ist. In diesem Fall erfolgt die Montage durch Verschieben der Profilfläche 20 entlang einem abgeschrägten Bereich 23 des Aufnahmeelementes 10.

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Claims

Ansprüche

Kupplung zur Verbindung eines eine sich axial erstrekkende 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 bandförmiges Reibkupplungselement, das das Einführelement

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umgebend in den Spalt eingepaßt ist und das in einer Ebene normal zur gemeinsamen Achse von Aufnahmeelement und Einführelement im wesentlichen eine regelmäßige
polygonale Form hat, wobei sich der Spalt zwischen
der Außenfläche des Einführelementes und der Innenfläche des Aufnahmeelementes bei axialer Relativbewegung zwischen einer gewindefreien Lage mit geringer
Spaltbreite, in der die Außenflächen des Reibkupplungselementes in Reibeingriff mit den einander gegenüberliegenden entsprechenden Flächen von Einführ- und
Aufnahmeelement stehen und die Ecken der Außenfläche des Reibkupplungselementes zur Verhinderung einer
relativen Drehbewegung zwischen Einführ- und Aufnahmeelement an der Innenfläche des Aufnahmeelementes anliegen, und einer Stellung mit großer Spaltbreite bewegbar sind, in der das Reibkupplungselement nicht in Reibeingriff mit dem Einführelement und/oder dem Aufnahmeelement steht.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes und die Außenfläche des Einführelementes miteinander verschraubbare Gewindebereiche aufweisen, und daß das Reibkupplungselement zwischen einander gegenüberliegenden, gewindefreien Flächen von Einführ- und Aufnahmeelement

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angeordnet ist, so daß es mit diesen in Reibeingriff kommt, wenn die Schraubverbindung hergestellt wird.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der einander gegenüberliegenden Flächen von Einführelement und/oder Aufnahmeelement zwischen der großen Spaltbreite und der geringen Spaltbreite schräg verläuft.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes im Bereich der geringen Spaltbreite kleiner ist als im Bereich der großen Spaltbreite.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Einführelementes im Bereich der geringen Spaltbreite größer ist als im Bereich der großen Spaltbreite.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibkupplungselement im wesentlichen die Form eines regelmäßigen Polygons mit 5 bis 8 Seiten hat.
7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibkupplungselement im wesentlichen die Form eines regelmäßigen Hexagons hat. 809816/1015
8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibkupplungselement im wesentlichen einen quadratischen oder einen rechteckförmigen Querschnitt hat.
9. Kupplung nach Anspruch 8 mit einem im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Reibkupplungselement, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Seitenlänge des rechteckförmigen Querschnittes im wesentlichen parallel zur gemeinsamen Achse von Einführ- und Aufnahmeelement verläuft.
10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Festlegung des Reibkupplungselementes in einer im wesentlichen festen Lage bezüglich dem Einführelement oder dem Aufnahmeelement.
11. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Festlegung des Reibkupplungselementes eine Nut ist, die entweder in der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes oder in der Außenfläche des Einführelementes vorgesehen ist.
12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibkupplungselement aus elastischem Material be-

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steht und einen Spalt aufweist, so daß es zur Befestigung in der Nut elastisch verformbar ist.
13. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche und/oder die Außenfläche 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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