DE2847597A1 - Mechanische elemente miteinander verbindende kupplung - Google Patents

Description

• M e c h a n i s c h e E l e m e n t e m it -
• einander verbindende Kupplung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zwischen mechanischen Elementen, d.h. zwischen Elementen mit einem vollen oder halbvollen Querschnitt wie z.B. zwischen Drahtseilen oder dergleichen.
• Es sind vielerlei Kupplungen oder Verbindungen bekannt geworden, die das Verbinden zweier Elemente erreichen sollen, wie z.B. Dauerverbindungen durch Schweißen.
• Andererseits gibt es bekannte Kupplungen und andere lösbare Verbindungen wie z.B. Rohrkupplungen, Achsenbefestigungen, Verriegelungen für Drähte, Drahtseilbefestigungen und dgl.
• Dauerverbindungen haben offensichtlich den Nachteil, daß die verbundenen Glieder in verformtem oder sonst beschädigtem Zustand verbleiben, nachdem die Verbindung gelöst worden ist, Bekannte lösbare Kupplungen besitzen einen weiteren Nachteil, weil die befestigten bzw. festgehaltenen Glieder einer mehr oder weniger ausgeprägten Verformung beim Herstellen der Verbindung unterliegen.
• Diese Verformung macht die Verbindung empfindlicher geyenüber Erschütterungen und Druckeinwirkungen und ein wiederholtes Verbinden und Lösen bei Aufrechterhaltung der gewünschten Eigenschaften ist nicht mehr möglich.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte verformungsfreie Kupplung gemäß der SW-PS 7.201.350-1 (Veröffentlichung Nr. 372 607) weiter zu entwickeln. Bei dieser bekannten Kupplung wird ein kegelstumpfförmiger Federring gedreht oder gekippt in bezug auf ein rohrförmiges Glied, mit dem ein Umfangsteil des Federrings in Eingriff steht. Dieser Federring spielt die Rolle einer Kraftumwandlungseinrichtung, wobei die Kraft über das rohrförmige Glied auf ein Glied übertragen wird, das mit der Kupplung festgehalten bzw.
• befestigt werden soll. Demnach ist es ein wichtiges und charakteristisches Merkmal der bekannten Ronstruktion, daß ein kegelstumpfförmiger Federring benutzt wird, der in eine zweite Stellung verdreht oder gekippt wird, um das zu befestigende Glied mit der Kupplung festzuhalten.
• Das rohrförmige Glied, wogegen der Federring zur Wirkung kommt, wird als weiteres Merkmal als zylindrisches oder kegelförmiges rohrförmiges Glied ausgebildet. Dabei führt die durch den Federring angebrachte Kraft nicht zu einer gleichmäßigen Kraftverteilung über die ganze umfangsmäßige Eingriffsfläche hinweg des rohrförmigen Gliedes, d.h., es wird mehr Kraft bei dem Punkt eingeführt, wo der Federring mit dem rohrförmigen Glied in Eingriff steht, während eine geringere Kraft bei einem von diesem ersten Punkt entfernt liegenden zweiten Punkt angebracht wird. Des weiteren wird durch zwei Eingriffsflächen für eine Abdichtung gesorgt. Dies hat jedoch das Risiko zur Folge, daß das befestigte Element durch die scharfe Umfangskante am vorderen Endteil des rohrförmigen Gliedes angeschnitten wird.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterentwicklung dieser Kupplungsart dar, die die Anwendung eines im unbelasteten Zustand flachen Federrings (bzw.
• eines flachen Federrings im unbelasteten Zustand) erleichtern soll, gegen den eine Kraft von einem Kraftanbringungsglied über einen Abstützring zur Wirkung gebracht wird, wonach die angebrachte Kraft durch ein im Längsschnitt balkenähnliches Glied übertragen wird, das eine gleichmäßige Kraft über die ganze innere Eingriffsfläche am zu befestigenden Element anbringt, Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Befestigung in einer Anzahl nacheinanderfolgenden Abschnitten zustande gebracht, wobei das balken- oder stabförmige Glied in einer ersten Stufe in Eingriff mit dem zu befestigenden Element bei gleichmäßiger Verteilung der Haltekraft entlang der Eingriffsfläche bewegt wird, während in einer zweiten Stufe das balken- oder stabförmige Glied linear verschoben wird, wodurch ein Dichtungsglied in Richtung auf das befestigte Element verschoben wird, wobei es in Eingriff in einer Abdichtungsstellung zwischen einer kegelförmigen Fläche und einer Umfangsfläche des befestigten Elementes tritt, so daß eine abdichtende, festhaltende Verbindung geschaffen wird. Es ist zu betonen, daß das Verfahren, bei dem die Haltekraft über die ganze Eingriffsfläche hinweg verteilt wird, auch dafür sorgt, daß die Kupplung das befestigte Element nicht verformt und daß keine Elemente der Kupplung verformt werden, d.h. ein wiederholtes Zumachen und Lösen ist möglich, während die gut haltenden und abdichtenden Eigenschaften aufrecht erhalten werden.
• Die wichtigen, charakteristischen Merkmale der Erfindung sind dem Hauptanspruch, weitere charakteristische Merkmale den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Die technischen, der vorliegenden Lrfindung zugrunde liegenden Lehren sowie eine Ausführungsform der Erfindung sinu anhang (ier Zeichnungen näher erläutert Es zeiaen:-Figur 1 schematisch den Zusammenhang zwischen dem Peibungskoeffi zienten und der angebrachten Kraft, die für gleichmäßige Ilalteeigenschaften sorgt, Figur 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen kupplung in einem unbeeinflußten, nicht festhaltenden Zustand, Figur 3 einen der Figur 2 ähnlichen Längsschnitt bei der ersten Stufe der Befestigung, Figur 4 einen den Figuren 2 und 3 ähnlichen Längsschnitt zur Verdeutlichung der zweiten Befestigungsstufe, und Figur 5 die an einem Element oder Teil befestigte Rupplung.
• In figur 1 wird der Zusantnenhang zwischen dem Reibungskoeffizienten und der angebrachten Kraft veranschaulicht, die zur @rlangung gewisser Halteeigenschaften nötig ist. Es geht daraus hervor, daß bei einem Reibungskoeffizienten im Bereich von bzw. von ca. 1,0, der in der Praxis einen mechanischen Eingriff zwischen den Teilen zur Folge hätte, die zur Meidung eines Schlüpfens nötige Kraft relativ gering ist. Durch Vergrößerung der Eingriffsflächen unter Aufrechterhaltung der gleichen Befestigungskraft je Flücheneinheit lassen sich entsprechende Litjenschaften in bezug auf Befestigung mit einem Reibungskoeffizienten von unter 0.2 erzielen Es liegt auf der Hand, daß die gesamte, in er Figur angebrachte bzw. einqeführte, und durch den senkrechten Strich dargestellte Kraft erheblich größer wäre.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ein Kraftumwandlungs- bzw. Kraftübertragungsmechanismus zugrunde, der einen Abstützring 1 umfaßt, der in der Figur in Eingriff mit einem Kraftanbringungsglied wie z.B. einer Schraubenmutter 2, gezeigt wird, wobei die lineare, bei einer Drehbewegung entstehender Verschiebung über den Abstützring 1 auf einen Federring 3 übertragen wird, der in unbeeinflußtem Zustand eine flache Scheibe umfasst.
• Der Federring 3 steht mit dem inneren Umfangsglied in Eingriff mit einem Eingriffsglied 4, das wegen seines, einem Balken oder einem Stab ähnlichen Längsschnitts Balken genannt wird Es besitzt eine geneiyte Eingriffsfläche, ditsllit dem Federring 3 zusammenwirkt. Während der ersten Befestigungsstufe (Figur 3) wird der Balken aus einer ersten parallelen Stellung in bezug auf ein umschiossenes bzw. inneres Element in eine Stellung des leichten Eingriffs mit diesem gebracht, wodurch der Federring 3 eine solche axiale Stellung in bezug auf den Balken 1 einnimmt, daß eine weitere Gleitbewegung in bezug auf den Balken 4 nicht mehr möglich ist. Bei der nun Folgenden Stufe der Befestigung (Figur 4) wird der Federring 3 gezwungen eine verdrehte oder gekippte Stellung in bezug auf die vorher im wesentlichen senkrechte Lage an der Längsachse des umschlossenen Elementes r einzunehmen, d.h. entweder geneigt in die Verschieungsrichtung oder, als Zweitmöglichkeit, entgegen dieser. Der Abstützring ist vorzugsweise mit einer geneigten inneren Ebene ausgebildet, mit der der Federring 3 in Eingriff treten kann. Laut Figur 3 kommt der Balken 4 in satten Eingriff mit dem umschlossenen Glied D wobei der Druck an der Oberfläche in der Längscightung gleichmäßig verteilt wird. Der Balken 4 ist vorzugsweise mit einem durchgehenden Längsschlitz oder Längsnut ausgebildet.
• Bei Anwendungen, bei denen es nicht nur auf eine haltende Eigenschaft sondern ebenfalls auf eine Abdichtung ankommt, ist der Walken vorzugsweise mit einer Nase 6 nachgiebig und unlösbar verbunden, die mit einer äußeren konvexen Fläche einer geneigten Fläche des Körpers 7 Anliegt, mit der die tIutter 2 verbunden ist. Die Fläche, die mit den befestigten Element 5 in Eingriff kommt, besitzt vorzugsweise mindestens eine Innennut, die die Eingriffsfläche in mindestens zwei getrennte Abschnitte aufteilt, wobei die vordere Fläche sich vorzugsweise eiiier konvexen Fläche anschließt, die in die genannte konvexe Eingriffsfläche übergeht.
• Fiir gewisse Anwendun<jen kommt es darauf an, für eine verbesserte Führung des Abstütgrings 1 in bezug auf die Mutter 2 zu sorgen. In solchen Fälllen werden die Mutter 2 und der Ab@tütgring 1 vorzugsweise @@@ geneigten inneren Flächen ausgestattet, die mit oder gegen die Verschiebungsrichtung geneigt sind, wie dies anhang der Figur 5 bei dem Abstützrinct angedeutet wirt.
• Die Anwendung, im unbeeinflußten Zustand, eines flachen Federrings 3 zusammen mit dem Abstützring 1 ermöglicht die Anbringung der nötigen Kraft unter Benutzung des Kraftanbringungsgliedes (der Mutter 2) mit dem kleinst möglichen Drehmoment, was wiederum die Anbringung einer gleichmäßig verteilten Haltekraft iiber die ganze Länge der Fläche des Balkens 4 hinweg ermeglicht, die in Eingriff mit dem Element 5 Steht. Der Balken 4 muß offensichtlich so dimensioniert sein, daß die Anbringung einer Kraft an einem vorbestimmten Punkt zu den gewünschten Halteeigenschaften führt.
• Die geneigte Fläche am Abstützring 1, gegen die der Federring 3 beim Drehen oder Kippen in Eingriff gelangt, ermöglicht es ebenfalls, den Grad des Drehens oder des Kippens, d.ho die angebrachte Kraft gegen das umschlossene Glied festzulegen.
• Bei Ausführungsformen in denen eine Abdichtung unnötig ist wie z.B. bei Draht- oder Drahtseilverriegelungen, kann die Nase offensichtlich entfallen, weil es lediglich auf die Halteeigenschaften ankommt.
• Die abgebildete erläuterte Ausführungsform soll lediglich als Beispiel dienen, bei der eine axiale Verschiebung auf einem im wesentlichen fla-ce"Fe?-ring übertragen wird und zwar vorzugsweise über einen Zwischenabstützring 1, wobei der Federring 3, der in Eingriff mit einer geneigten Fläche eines in der Längsrichtung balken- oder stabähnlichen Gliedes 4 steht, aus der unbeeinflussten Stellung verdreht oder gekippt wird, so daß das balkenähnliche Glied 4 eine Krafteinwirkung erfährt und demzufolge in gleichmässigen, satten Eingriff mit dem zu befestigenden Element 5 tritt. Bei Anwendungen in denen es auf eine Abdichtung ankommt, steht eine lösbar am Balken 4 befestigte Nase 6 über eine konvexe äußere Fläche mit einer geneigten Fläche in Eingriff, wobei letztere zwischen der geneigten Fläche und dem umschlossenen Glied bei Schaffung einer Abdichtung federnd zusammengedrückt wird.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung, die zur Bildung einer Reibungsverbindung zwischen zwei mechanischen Teilen dient. Die Kupplung umfasst ein rohrförmiges Eingriffsglied, das zur Herstellung eines verformungsfreien Reibungseingriffs mit einem zu befestigenden Element ausgelegt ist. Dabei bedient man sich einer ersten Umfangsfläche und eines im wesentlichen flachen Federrings, der sich von der gegenüberliegenden im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des zu befestigenden Elementes erstreckt. Der Federring wird durch ein handbetätigtes Kraftanbringungsglied verdreht oder gekippt, so daß er in bezug auf die Längsachse geneigt bzw, schräg gestellt wird. Das rohrförmige Eingriffsglied besitzt einen Längsschnitt, der für eine gleichmäßige Verteilung der von dem Federring angebrachten Kraft über die Eingriffsfläche am zu befestigenden Element hinweg sorgt, Die vorliegende Erfindung ist offensichtlich nicht auf die oben erläuterte und in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform beschränkt, weil viele Abwandlungen unter Aufrechterhaltung der wichtigen und charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung möglich sind.

Claims (7)

1. P a t e n t a n s p r ä c h e : 1. mechanische Mlemente miteinander ver@lndende kupplung mit einem ersten z@ befestigendet @lement (@), einem Eingriffsglie@ (4), das die Hußere flache des @lementes (5) umschließt, einem Federring (3), der mit der vom Element (@) angewandten Umfangsflache des Eingriffsgleides (4) in Eingriff stent, einem in bzw. an einem zweiten umschließenden Element (7) linear beweglichen @ratftanbringungsglied (2), das den Federring relativ zum Eingriffsglied verdreht oder kippt, wodurch eine Haltekraft erzeugt wird, die den Feibeeingriff zwischen dem ersten element (z) unu dem Eingriffsg@@ed (1) bewirkt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Federring (3) in unbeeinflusstem Zustand dine im wesentlichen Flache Scheibe darstellt, die sich in bezug auf clie Längsachse des ersten Elements ( ) senkrecht erstreckt, und daß der Federring (3) so angeordnet ist, ciaß er eine geneigte Laje in bezug auf die Längschse einnimmt, wenn eine @raft am Eingriffsglied (4) bei Betätigung des Kraftanbringungsgliedes (2) ausgeübt wird.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Abstützring (1) zwischen dem Kraftanbringungsglied (2) una dem Federring (3) angeordnet ist, daß er eine in bezug auf den Federring (3) geneigte Fläche hat, und daß er mit der ihm gegenüberliegenden Seite des Federrings (@) großflächig in Eingriff kommt, wenn der @edorring (3) in eine vorbestimmte Stellung in bezug auf die L8ngsachse des ersten Elements (5) verdreht oder gekippt wird.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umriß des Eingriffsgliedes (4) im Längsschnitt balken- oder stabühnlich ist, daß es gemäß einer Einpunktbelastung eines balkens oder Stabes dimensioniert ist, wobei dieser Belastungspunkt mit dem Punkt zusammenfällt, gegen den der Federring (3) aus sie flachen Zustand gedreht oder gekippt wird, wobei die ßelastung als die durch den Federring (3) iibertragene Kraft errechnet ist, wenn der Ring (3) eine vorbestimmte Winkelstellung in bezug auf die Längsachse des ersten Elements (5) eingenommen hat, und daß das Lingriffsglied (4) zur Anbringung einer im wesentlichen gleichmäßig verteilten lialtekraft an der ganzen, dem ersten E.leiwlent ( 5) zugewandten Fläche ausgelegt ist.
4. 4 kupplung nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem Kraftanbringungsglied (2) und den Federring (3) liegender Abstützring (1) eine geneigte Linqriffsfläche besitzt, die in Richtung auf das Kraftanbringungsglied (2) oder von diesem weg gerichtet ist und daß das Kraftanbringungsglied (2) eine entsprechend geneigte Fläche besitzt.
5. 5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch sle;.enn- zeichnet, daß an seinem Kraftanbringun@glied entiernt liegenden Ende das Eingriffsglfed (4) mit einer 3 (6) lösbar verbunden ist, die eine von dem ersten Llement weg gerichtete, im wesentlichen konvexe Eingriffsfläche hat, die mit einer kegelförmigen Fläche am zweiten Element (7) in Berührung steht, wodurch die Nase (6) mit der kegelförmigen Fläche und der Außenfläche des ersten Elements (5) in abdichtenden Eingriff dann konunt, wenn sie die Wirkung einer Axialverschiebung in der Bewegungsrichtung des Kraftanbringungscliedes (2) erfährt.
6. 6. Kupplung nach Anspruch 3s dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (6) geringfügig federnd zusammengedrückt wird, wenn sie mit der Außenfläche des ersten Elementes (5) und der kegelförmigen Flächc des zweiten Elementes (7) in Eingriff tritt.
7. 7. Kupplung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem ersten Element (6) in Eingriff tretende Partie der Nase mindestens eine Nut besitzt, die in der Längsrichtung die Eingriffsfläche in mindestens zwei Teile an sich aufteilt.