-
Solche Kreuzgelenkkupplungen werden u. a. in Antrieben von Schwermaschinen,
z. B. von Walzwerken, benutzt. Hierbei sind bisweilen sehr hohe Drehmomente zu übertragen,
so daß Kreuzgelenkkupplungen mit beträchtlichen Abmessungen erforderlich
sind;
der sogenannte Rotationsdurchmesser kann bis zu einem Meter betragen.
-
In diesem Falle bereitet das Zusammenbauen einer solchen Kreuzgelenkkupplung
mit den zu verbindenden Maschinenteilen Schwierigkeiten, weil zumindest eine der
beiden Gelenkgabeln zunächst nach unten gekippt ist und wegen ihrer großen Masse
nicht ohne weiteres in die für die Montage erforderliche Lage (zumeist in die Mittellage)
gebracht werden kann.
-
Dies ist besonders gravierend, wenn die Kreuzgelenkkupplung häufig
demontiert und wieder angebaut werden muß, z. B. um das Auswechseln von Walzen zu
ermöglichen.
-
Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, an den Gelenkgabeln Anschläge
zur Begrenzung des Schwenkwinkels vorzusehen (Gebrauchsmuster-Anmeldung G 7 716
089.5). Hierdurch werden aber die genannten Schwierigkeiten nur abgeschwächt. Nach
wie vor ist eine der Gelenkgabeln vor dem Anbauen an das anzutreibende Maschinenteil
um einen wenn auch kleineren Betrag nach unten gekippt. Dies wäre auch dann der
Fall, wenn man die Anschläge federnd nachgiebig ausführen würde, wie dies bei anderen
beweglichen Kupplungen schon vorgeschlagen worden ist.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Kreuzgelenkkupplung anzugeben, deren Gelenkgabeln selbsttätig eine für das Zusammenbauen
mit den benachbarten Maschinenteilen günstige Position einnehmen, ohne daß die während
des Betriebes erforderliche Beweglichkeit der Gelenkgabeln nennenswert eingeschränkt
wird.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebene
Kreuzgelenkkupplung gelöst.
-
In den Unteransprüchen sind drei verschiedene Grundbauarten angegeben,
nach denen die Erfindung verwirklicht werden kann: A) Das im Anspruch 1 angegebene
Bindeglied ist als eine Stange ausgebildet, die an der einen Gelenkgabel starr befestigt
ist und sich durch das Kreuzstück hindurch zur anderen Gelenkgabel hin erstreckt.
Dort ist auf der Stange ein in Achsrichtung verschiebbares Zentrierstück angeordnet,
das unter der Wirkung einer Feder an eine an der anderen Gelenkgabel vorgesehene
Kegelfläche angepreßt wird (Anspruch 2). Hierdurch wird die zuletzt genannte Gelenkgabel,
wenn diese von dem anschließenden Maschinenteil abgekuppelt ist, zentriert; d. h.
es wird dem Abkippen der Gelenkgabel aufgrund der Schwerkraft entgegengewirkt.
-
Durch die in den Unteransprüchen 3 bis 5 angegebenen Maßnahmen wird
sichergestellt, daß die verschiedenen Teile der Kreuzgelenkkupplung während des
Betriebes trotz des an der einen Gelenkgabel angreifenden Zentrierstückes frei beweglich
bleiben. Wenn die Kreuzgelenkkupplung unter einem bestimmten Beugewinkel umläuft,
dann macht das Zentrierstück auf der Kegelfläche der Gelenkgabel eine Rollbewegung,
so daß Reibungsverluste in nennenswertem Umfang überhaupt nicht auftreten.
-
B) Gemäß Anspruch 7 ist als Bindeglied eine im Kreuzstück befestigte
und etwa parallel zur Rotationsachse liegende Stange vorgesehen.
-
Diese erstreckt sich durch beide Gelenkgabeln hindurch und weist
an jedem Ende ein gegen eine Feder verschiebbares Zentrierstück auf. Dieses kann
grundsätzlich in gleicher Weise ausgeführt sein wie bei der unter A) beschriebenen
Bauweise. Besonders vorteilhaft ist aber die im Anspruch 12 beschriebene Ausführungsform.
-
C) Während bei den bisher erwähnten Ausführungen ein Zentrierstück
vorgesehen ist, das ständig mit der betreffenden Gelenkgabel in Kontakt steht (oder
zwei solche Zentrierstücke), wird gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
(Anspruch 13) eine Haltescheibe vorgesehen, die zwar ebenfalls unter der Wirkung
einer Feder gegen eine der Gelenkgabeln anpreßbar ist, die aber gegen die Federkraft
von der Haltefläche lösbar ist. Dabei ist es besonders zweckmäßig, gemäß Anspruch
14 oder 15 dafür zu sorgen, daß das Lösen der Haltescheibe von der Gelenkgabel während
oder nach dem Zusammenbauen der Kreuzgelenkkupplung mit dem benachbarten Maschinenteil
erfolgt.
-
Die Haltescheibe kann derart ausgebildet sein, daß sie - wie das
Zentrierstück der Ausführungen nach A) oder B) - ein Zentrieren der betreffenden
Gelenkgabel bewirkt, d. h. die Gelenkgabel in der Mittellage festhält (Beugewinkel
gleich 0°). Gemäß einem wichtigen weiterführenden Gedanken der Erfindung (Anspruch
16) kann die Haltescheibe aber auch eine zum Mittelpunkt des Kreuzstückes konzentrische
Kugelfläche als Anlagefläche aufweisen und die betreffende Gelenkgabel eine hierzu
passende Haltefläche (oder umgekehrt, oder beide Teile - die Haltescheibe und die
Gelenkgabel - weisen ineinanderpassende Kugelflächen auf). Dadurch wird es möglich,
die Gelenkgabel beim Abmontieren der Kreuzgelenkkupplung z. B. von einem anzutreibenden
Walzenzapfen unter einem beliebigen Beugewinkel festzuhalten. Dies ist unter bestimmten
Umständen für das Wiederanbauen der Kreuzgelenkkupplung erforderlich.
-
Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt Fig. 1 eine Kreuzgelenkkupplung teils
im Längsschnitt, teils in Seitenansicht, Fig. 2 eine andere Kreuzgelenkkupplung
im Längsschnitt, Fig. 3 und 4 weitere Bauarten erfindungsgemäßer Kreuzgelenkkupplungen,
jeweils im Längsschnitt.
-
Die in Fig. 1 gezeigte Kreuzgelenkkupplung umfaßt in der üblichen
Weise zwei Gelenkgabeln 11 und 12, die auf den vier Zapfen eines Kreuzstückes 10
schwenkbar gelagert sind. Von dem Kreuzstück 10 ist in der Zeichnung nur ein kleiner,
nahe der Drehachse 9 liegender Teil sichtbar. Dort weist das Kreuzstück eine zur
Drehachse 9 konzentrische Bohrung 8 auf. Man erkennt, daß jeder der vier Zapfen
des Kreuzstückes 10 eine Bohrung 13 aufweist. Diese sind in Richtung zur Drehachse
9 hin durch eine in die Bohrung 8 eingesetzte Büchse 14 verschlossen.
-
Im Zentrum des Flanschteiles 11a der Gelenkgabel 11 ist eine Stange
20 eingesetzt. Diese erstreckt sich durch den Innenraum der Büchse 14, durch eine
konzentrisch zur Drehachse 9 in der Gelenkgabel 12 angeordnete Bohrung 16 und in
das Innere einer an die Gelenkgabel 12 angeschraubten Hohlwelle 18.
-
Im Bereich des Flanschteiles 12a der Gelenkgabel 12 ist auf der Stange
20 ein scheibenförmiges Zentrierstück 21 mittels Wälzlagern gelagert. In die Ge-
lenkgabel
12 ist von außen her, d. h. auf der Seite der Hohlwelle 18, eine Kegelfläche 22
eingearbeitet.
-
Das Zentrierstück 21 weist auf seiner der Kegelfläche 22 zugewandten
Seite eine kugelige Außenfläche 23 auf, mit der das Zentrierstück 21 an der Kegelfläche
22 der Gelenkgabel 12 anliegt.
-
Auf der Stange 20 ist noch ein umfangreiches Paket aus Tellerfedern
24 angeordnet. Dieses Federpaket stützt sich am äußeren Ende über eine feste Druckscheibe
25 an der Stange 20 ab. Am inneren Ende wird die Federkraft mittels eines Axial-Wälzlagers
26 auf das Zentrierstück 21 übertragen und hierdurch das Zentrierstück 21 gegen
die Gelenkgabel 12 gedrückt.
-
An die Gelenkgabel 11 ist ein sogenannter Treffer 15 angeschraubt,
der im wesentlichen die Form einer Hohlwelle aufweist. Mittels einer Vielkeilverbindung
kann der Treffer 15 drehfest, aber in Achsrichtung verschiebbar mit dem Antriebszapfen
17 einer Walze oder eines ähnlichen Maschinenteiles verbunden werden.
-
Wenn der Treffer 15 zusammen mit der gesamten Kreuzgelenkkupplung
vom Walzenzapfen 17 gelöst wird, dann werden die Gelenkgabel 11 und der Treffer
15 mit Hilfe des Zentrierstückes 21 und des Federpaketes 24 in der dargestellten
gestreckten Lage gehalten, entgegen der am Treffer 15 und an der Gelenkgabel 11
angreifenden Schwerkraft. Mit anderen Worten: Der Beugungswinkel des Kreuzzapfengelenkes
bleibt annähernd gleich Null. Hierbei liegt das Zentrierstück 21 auf einer Kreislinie
an der Kegelfläche 22 der Gelenkgabel 12 an. Wenn die Kreuzgelenkkupplung mittels
des Treffers 15 mit dem Walzenzapfen 17 verbunden ist und unter einem bestimmten
(oder wechselnden) Beugungswinkel rotiert, dann wandert das Zentrierstück 21 entgegen
der Kraft des Federpaketes 24 ein wenig nach außen.
-
Hierbei berührt das Zentrierstück 21 die Kegelfläche 22 nur noch in
einem Punkt. Während die Kreuzgelenkkupplung in dieser Weise rotiert, macht das
Zentrierstück 21 auf der Stange 20 eine hin- und hergehende Drehbewegung, wobei
es sich auf der Kegelfläche 22 der Gelenkgabel 12 abwälzt.
-
Wenn es die Platzverhältnisse zulassen, kann die Stange 20 auch -
abweichend von Fig. 1 - in der anderen Gelenkgabel 12 befestigt sein und sich von
rechts nach links erstrecken.
-
Die in Fig. 2 dargestellte Kreuzgelenkkupplung weist im wesentlichen
die folgenden Teile auf: Ein Kreuzstück 30, zwei Gelenkgabeln 31 und 32, Lagergehäuse
33 für die Lagerung der Kreuzzapfen in den Gelenkgabeln, eine konzentrisch zur Drehachse
9 im Kreuzstück 30 angeordnete hohle Stange 34 und zwei darin in Achsrichtung verschiebbare
und bei Bedarf verdrehbare Zentrierstücke 35 und 36. Diese weisen je einen Zapfen
37 mit einem Gabelkopf 38, worin eine Rolle 39 mit kugeliger Außenfläche drehbar
gelagert ist, auf.
-
In Übereinstimmung mit der Gelenkgabel 12 gemäßFig. 1 weisen beide
Gelenkgabeln 31 und 32 eine zentrische Öffnung 40 auf, durch welche die Zentrierstücke
35 und 36 hindurchragen, sowie eine von außen eingearbeitete Kegelfläche 41. Die
beiden Zapfen 37 sind durch eine Zugfeder 42 miteinander verbunden, so daß die beiden
Rollen 39 an die Kegelflächen 41 angedrückt werden.
-
Die Drehachsen der beiden Rollen 39 liegen nicht etwa parallel zueinander,
sondern sind um 90" zueinander verdreht. Dabei liegt die Drehachse jeder Rolle parallel
zu der Schwenkachse der ihr zugeordneten Gelenkgabel.
-
Die wesentlichen Teile der in Fig. 3 dargestellten Kreuzgelenkkupplung
sind: Kreuzstück 50, Gelenkgabeln 51 und 52, Lagergehäuse 53 für Zylinderrollenlager
53a und eine zentrisch in der Gelenkgabel 52 befestigte hohle Stange 54, worin eine
Haltescheibe 55 mittels eines hohlen Bolzens 55a in Achsrichtung verschiebbar gelagert
ist und mittels Federn 56 an die Gelenkgabel 51 angepreßt wird.
-
In die Gelenkgabel 51 ist zentrisch zur Drehachse 9 eine Scheibe
57 eingesetzt, die eine zum Mittelpunkt 7 des Kreuzstückes 50 konzentrische kugelige
Fläche 57a mit Radius r aufweist. Am Umfang der Scheibe 55 ist ein Bund 55b angeordnet.
Dieser weist ebenfalls eine kugelige Fläche auf, die zu der Fläche 57a passend ist.
-
Aufgrund der kugeligen Form der Fläche 57a und der Gegenfläche am
Bund 55b der Haltescheibe 55 kann die Haltescheibe unter der Kraft der Federn 56
die Gelenkgabel 51 im Rahmen der möglichen Beugungswinkel in jeder beliebigen Lage
festhalten.
-
In Fig. 3 erkennt man auch noch das äußerste Ende eines Walzenzapfens
60, auf dem ein Anschlußflansch 61 starr befestigt ist. Der Anschlußflansch 61 und
der Flansch 51a weisen stirnseitig ineinanderpassende Zähne 69 bzw. 59 auf.
-
Konzentrisch zur Drehachse 9 ist ein Bolzen 58 angeordnet, der sich
vom Endbereich des Walzenzapfens 60 durch eine Bohrung in der Scheibe 57 bis an
den Grund des Innenraumes des Zapfens 55 aerstreckt.
-
In der Fig. 3 ist die Kreuzgelenkkupplung noch von dem Walzenzapfen
60 gelöst. Hierbei findet keine Berührung zwischen dem Bolzen 58 und dem Walzenzapfen
60 statt. Wenn aber die Flansche 51a und 61 ineinandergefügt und miteinander verschraubt
werden, dann drückt der Walzenzapfen 60 den Bolzen 58 in Richtung zur Mitte des
Kreuzgelenkes, wodurch die Haltescheibe 55 entgegen der Kraft der Federn 56 verschoben
und somit von der Scheibe 57 gelöst wird. Dadurch haben die Teile der Kreuzgelenkkupplung
beim Rotieren unter einem Beugungswinkel völlige Bewegungsfreiheit.
-
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen
nach Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch, daß die an der Gelenkgabel 71 befestigte
Scheibe 77 anstelle einer Kugelfläche eine spitzwinkelige Kegelfläche 77a aufweist
(entsprechend den Kegelflächen 22 und 41 in Fig. 1 und 2).
-
Hierzu passend weist die in der hohlen Stange 74 axial verschiebbare
Haltescheibe 75 ebenfalls eine Kegelfläche auf. Hierdurch wird - wie bei den Ausführungen
nach Fig. 1 und 2 - beim Lösen der Kreuzgelenkkupplung ein Zentrieren der Gelenkgabel
71 bewirkt.
-
In bereinstimmungmit Fig. 3 werden beim Zusammenbauen der Kreuzgelenkkupplung
mit dem anzutreibenden Walzenzapfen 60 die beiden Scheiben 75 und 77 voneinander
gelöst. Die Bauteile der Ausführung nach Fig. 4, welche mit denen der Fig. 3 übereinstimmen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort.
-
Allen Ausführungsformen der Erfindung ist gemeinsam, daß ein entlang
der Kupplungsdrehachse 9 von der einen zur anderen Gelenkgabel sich erstrekkendes
Bindeglied vorgesehen ist in Form der Stange
20 oder 34 oder 54
oder 74 mit darauf axial gegen Federkraft verschiebbarem Zentrierstück 21 oder 35/36
bzw. Haltescheibe 55 oder 75, und daß dank der koaxial angeordneten Feder 24 oder
42 oder 56 deren Steifigkeit und damit deren Federkraft sehr
groß gewählt werden
kann. Dadurch wird erreicht, daß auch eine sehr schwere Gelenkgabel sicher in der
gewünschten Lage gehalten werden kann, und zwar auch dann, wenn zu dieser noch das
Gewicht eines Treffers 15 (z. B. Fig. 1) hinzukommt.