DE2825556C2 - Kreuzgelenkkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, bekannt z.B. aus DE-AS 2625960.

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 tvann. 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 Schwenkwinkeis 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 Anbaue./ 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 Aufgäbe zugrunde, eine Kreuzgelenkkupplung anzugeben, deren Gelenkgabeln selbsttätig eine für das Zusammenbauen mit den benachbarten Maschinenteilen gunstige 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 gelost.

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 GelenVgabel eine Rollbewegung, so daß Reibu.,gsvuiuste 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 Ausfühningsform.
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 Abmontierender 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 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 ist auf der Stange 20 ein scheibenförmiges Zentrierstück 21 mittels Wälzlagern gelagert. In die Ge-

Ienkgabel 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 gedruckt.

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 Gslenkgabel 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 gemäß Fig. 1 weisen beide Gelenkgabeln 31und 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 55 b 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 55a erstreckt.

InderFig. 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 wer-

AO den, 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 T). Hierzu passend weist die in der hohlen Stange 74 axial verschiebbare Haltescheibe 75 ebenfalls eine Kegelfläche auf. Hierdurch wird — wie bei den Ausführungen nach Fi g. 1 und 2 — beim Lösen der Kreuzgelenkkupplung ein Zentrieren der Gelenkgabel 71 bewirkt. In Übereinstimmung mit 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

•30 235/456

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Kreuzgelenkkupplung, die zwei auf den Zapfen eines Kreuzstückes schwenkbar gelagerte Gelenkgabeln aufweist und die zum Verbinden zweier drehbar gelagerter Maschinenteile dient,

z. B. zweier Wellen, insbesondere von Schwermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gelenkgabeln (11,12; 31, 32; 51, 52; 71, 52) mittels eines entlang der Kupplungsdrehachse

(9) durch das Kreuzstück (10; 30; 50) hindurchgeführten und in Achsrichtung nachgiebige Elemente (21; 35, 36; 55; 75) aufweisenden Bindegliedes (20; 34; 54; 74) derart aneinander gekoppelt sind, daß die Schwenkbarkeit der Gelenkgabeln unterdrückt ist, solange die Kreuzgelenkkupplung von einem der zu verbindenden Maschinenteile (17; 60) getrennt ist.

2. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindeglied eine in dereinen Gelenkgabel (11) konzentrisch zu dieser angeordnete Stange (20) befestigt ist, die sich durch im Kreuzstück (10) und in der anderen Gelenkgabel (12) zentrisch angeordnete Öffnungen (8,16) erstreckt und auf der ein gegen eine Feder (24) verschiebbares Zentrierstück (21) angeordnet ist, das unter der Wirkung der Feder die Stange ·

(20) und somit die Gelenkgabel (11) nachgiebig zentriert, in dem es an einer an der anderen Geienkgabel (12) vorgesehenen konzentrischen Kegelfläche (22) angreift (Fig. 1).

3. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Drehachse (9) und der Kegelfläche (22) we- J5 nigstens angenähert 45° beträgt.

4. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierstück

(21) mit einer kugeligen Außenfläche (23) an der Kegelfläche (22) anliegt.

5. Kreuzgelenkkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierstück (21) auf der Stange (20) drehbar gelagert ist.

6. Kreuzgelenkkupplung nach einem der Ansprüch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kegelfläche (22) in Richtung zum Kreuzstück

(10) hin verjüngt.

7. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindeglied im Kreuzstück (30), im wesentlichen konzentrisch zu diesem, eine Stange (34) befestigt ist, die sich durch im Bereich der Drehachse in den Gelenkgabeln (31, 32) angeordnete Öffnungen (40) erstreckt und auf deren Enden je ein verschiebbares Zentrierstück (35, 36) angeordnet ist, das unter der Kraft einer Feder (42) die zugeordnete Gelenkgabel nachgiebig zentriert, in dem es an einer konzentrischen, sich zum Kreuzstück hin verjüngenden Kegelfläche (41) angreift (Fig. 2).

8. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (34) ein Hohlkörper ist, und daß die Zentrierstücke (35, 36) mit je einer Verlängerung (37) im Inneren der Stange axial verschiebbar gelagert sind.

9. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstücke (35, 36) durch eine im Inneren der Stange (34) angeordnete gemeinsame Zugfeder (42) gegen die Kegelflächen (41) angedrückt werden.

10. Kreuzgelenkkupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstücke (35,36) mit je einer kugeligen Außenfläche an den Kegelflächen (41) anliegen.

11. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstücke (35, 36) in der Stange (34) drehbar gelagert sind.

12. Kreuzgelenkkupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Zentrierstücke (35, 36) eine Rolle (39) aufweist, die um eine zur Schwenkachse der zugehörigen Gelenkgabel (31, 32) parallele Drehachse drehbar gelagert ist und mit der das Zentrierstück an die zugeordnete Kegelfläche (41) angedrückt wird.

13. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindeglied eine in der einen Gelenkgabel (52) konzentrisch zu !dieser angeordnete Stange (54) befestigt ist, die {sich durch eine im Zentrum des Kreuzstückes (50) angeordnete Öffnung erstreckt und auf der eine gegen eine Feder (56) axial verschiebbare Haltescheibe (55; 75) angeordnet ist, die unter der Wirkung der Feder gegen eine dem Kreuzstück (50) zugewandte Haltefläche (57a; 77a) der anderen Geleukgabel (51; 71) anpreßbar und gegen die Kraft der Feder (56) von der Haltefläche lösbar ist (Fig. 3 oder 4).

14. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Haltescheibe (55; 75) ein in der anderen Gelenkgabel (51; 71) axial verschiebbarer Bolzen (58) vorgesehen ist.

15. Kreuzgelenkkupplung nach Anspruch 14, worin die andere Gelenkgabel mittels einer lösbaren Kupplung mit einem anschließenden Maschinenteil verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (58) derart an eine der Kupplungshälften (60, 61) der lösbaren Kupplung (51a, 61) anlegbar ist, daß er beim Einrücken der lösbaren Kupplung selbsttätig in die die Haltescheibe (55; 75) lösende Stellung verschoben wird.

16. Kreuzgelenkkupplung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefläche (57a) oder/und die Gegenfläche der Haitecheibe (55) eine kugelige Fläche ist, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt des Kreuzstückes zusammenfällt (Fig. 3).

17. Kreuzgelenkkupplung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefläche (77a) eine kegelige Fläche ist (Fig. 4).