DE2902226B1 - Gelenkkupplung - Google Patents

Description

• Bei einer besonderen Ausführungsform des Gegenstandes der Hauptanmeldung, worin eine der Gelenkgabeln mittels einer lösbaren Kupplung mit dem daran anschließenden Maschinenteil verbindbar ist, ist vorge- sehen, daß als Bindeglied in der einen Gelenkgabel ein konzentrisch zu dieser angeordnetes Tragrohr befestigt ist mit einer an dieser gegen eine Feder axial verschiebbar gelagerten Haltescheibe, die mittels eines ebenfalls axial verschiebbaren Bolzens mit der lösbaren Kupplung derart zusammenwirkt, daß sie durch die Kraft der Feder bei ausgerückter Kupplung gegen eine Haltefläche der anderen Gelenkgabel anpreßbar und bei eingerückter Kupplung gegen die Kraft der Feder von der Haltefläche lösbar ist. Dadurch hat die Kreuzgelenkkupplung im Betrieb, beim Rotieren unter einem Beugungswinkel, völlige Bewegungsfreiheit; denn die Kopplung der beiden Gelenkgabeln durch das Bindeglied ist nur wirksam, wenn die lösbare Kupplung ausgerückt ist. Somit wird im Betrieb auch etwaiger Verschleiß an den Bauteilen des Bindegliedes vermieden.
• Die vorbeschriebene Ausführungsform des Gegenstandes der Hauptanmeldung hat aber noch den Nachteil, daß die Haltescheibe im mittleren (oder inneren) Bereich der Gelenkkupplung angeordnet werden muß. Speziell für den Fall einer Kreuzgelenkkupplung bedeutet dies, daß die Haltescheibe im Bereich zwischen dem einen Gelenkgabel-Flansch und dem Kreuzstück angeordnet ist. Dort steht aber unter Umständen, insbesondere wenn ein großer Beugungswinkel verlangt wird, nicht ausreichend Platz zur Verfügung. Erschwerend kann hinzukommen, daß die Gelenkkupplung eine besonders geringe Baulänge aufweisen soll.
• Der Zusatzerfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuvor erwähnte Ausführungsform des Gegenstandes der Hauptanmeldung derart weiterzubilden, daß trotz Vorhandenseins der Haltescheibe keine Einschränkung des Beugungswinkels und keine Vergrößerung der Baulänge erforderlich ist.
• Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Gelenkkupplung gelöst. Ähnlich wie in Fig. 1 der Hauptanmeldung ist die Haltescheibe nunmehr derart angeordnet, daß sie in einem äußeren, stirnseitigen Bereich der Gelenkkupplung mit der betreffenden Kupplungshälfte zusammenwirkt. Dies bedeutet für den Fall einer Kreuzgelenkkupplung, daß die Haltescheibe in einem vom Kreuzstück abgewandten Bereich des betreffenden Gelenkgabel-Flansches mit diesem zusammenwirkt. Somit ist der Raum zwischen dem Kreuzstück und den Gelenkgabel-Flanschen im wesentlichen freigehalten. Es bestehen also insoweit keine Einschränkungen mehr hinsichtlich des Beugungswinkels und einer möglichst weitgehenden Verkürzung der Baulänge. Zugleich werden weitere Vorteile erzielt: Es wird vermieden, daß die Haltescheibe und der zum Lösen der Haltescheibe dienende Bolzen in getrennten Kupplungshälften (Gelenkgabeln) gelagert sind und daß deshalb ein sphärischer Abstützpunkt zwischen diesen Elementen erforderlich ist. Vielmehr können nunmehr der Bolzen und die Haltescheibe fest miteinander verbunden werden. Dies vereinfacht die Lagerung derselben und die Schmierung dieser Lagerstellen.
• Durch die in den Unteransprüchen 2 und 3 angegebenen Merkmale wird der weitere Vorteil erzielt, daß weniger Einzelteile als bei den Ausführungen nach den Fig. 3 und 4 der Hauptanmeldung erforderlich sind.
• Durch die Ausführung nach Anspruch 4 wird erreicht, daß nach dem Ausrücken der lösbaren Kupplung die betreffende Gelenkkupplungshälfte (Gelenkgabel) zentriert wird; das heißt, die Gelenkkupplungshälfte wird stets in der Mittellage (beim Beugewinkel Null) festgehalten. Dagegen kann durch die Ausführung nach Anspruch 5 bewirkt werden, daß nach dem Ausrücken der lösbaren Kupplung die Gelenkkupplung den soeben eingenommenen Beugungswinkel beibehält und in diesem Zustand festgehalten wird.
• Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 6 bis 8 beschrieben.
• Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.
• Darin zeigt F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Kreuzgelenkkupplung, Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer abgewandelten Haltescheibe, F i g. 3 einen Teillängsschnitt durch eine weitere Bauart der erfindungsgemäßen Kreuzgelenkkupplung.
• Die in F i g. 1 gezeigte Kreuzgelenkkupplung umfaßt in der üblichen Weise zwei Gelenkgabeln (Kupplungshälften) 11 und 12, die auf den vier Zapfen eines Kreuzstückes 10 schwenkbar gelagert sind. Einer der Zapfen des Kreuzstückes 10 ist mit 13 bezeichnet; er erstreckt sich in ein Wälzlagergehäuse 14, das in die Gelenkgabel 12 eingesetzt ist. Das Kreuzstück 10 weist eine zur Drehachse 9 konzentrische Bohrung 8 auf, die sich von beiden Seiten zur Mitte hin konzentrisch verjüngt. Im Zentrum des Flanschteils 11a der Gelenkgabel 11 ist ein Tragrohr 20 eingesetzt. Dieses erstreckt sich durch die Bohrung 8 des Kreuzstücks 10.
• Es weist eine abgesetzte Bohrung 6, 7 auf. Der Teil 7 dieser Bohrung mit größerem Durchmesser befindet sich im Bereich des Gelenkgabel-Flansches 11a. Der Teil 6 der Bohrung mit kleinerem Durchmesser befindet sich im Bereich des Kreuzstücks 10. Dort ist in dem Tragrohr 20 ein Bolzen 28 axial verschiebbar gelagert.
• Dieser Bolzen erstreckt sich durch eine in der Gelenkgabel 12 angeordnete kegelige Bohrung 22, die sich in Richtung zum Kreuzstück 10 hin verjüngt. Im Flanschteil 12a weist die Gelenkgabel 12 eine zentrische Ausnehmung 16 auf, die mit einem Absatz 17 in die vorgenannte kegelige Bohrung 22 übergeht. Im Bereich dieses Absatzes ist auf dem Bolzen 28 ein scheibenförmiges Zentrierstück 21, auch »Haltescheibe« genannt, befestigt oder angeformt. Deren Umfangsfläche 21a ist ebenfalls kegelig, und zwar derart, daß die Haltescheibe 21 in die kegelige Bohrung 22 paßt.
• Der Bolzen 28 erstreckt sich an seinem anderen Ende über die Bohrung 7 hinaus und trägt dort eine Scheibe 27. Dort ist auf dem Bolzen 28 auch eine Druckfeder 26 angeordnet, die sich einerseits auf der Scheibe 27, andererseits auf dem zwischen den Bohrungen 6 und 7 befindlichen Absatz abstützt. Die Kraft der Feder 26 zieht den Bolzen (in der Zeichnung gesehen) nach links und damit die Haltescheibe 21 gegen die als Haltefläche wirkende kegelige Bohrung 22. In diesem Zustand sind die beiden Gelenkgabeln 11 und 12 zueinander zentriert; die Schwenkbarkeit der Kreuzgelenkkupplung ist unterdrückt.
• In Fig. 1 erkennt man auch noch das äußerste Ende eines über die Kreuzgelenkkupplung anzutreibenden Walzenzapfens 40, auf dem ein Anschlußflansch 41 starr befestigt ist Der Anschlußflansch 41 und der Gelenkgabel-Flansch lla weisen stirnseitig ineinander passende Zähne 49 bzw. 19 auf. Damit ist zur Verbindung der Kreuzgelenkkupplung mit dem Walzenzapfen 40 eine schnell lösbare und insgesamt mit 30 bezeichnete Kupplung vorgesehen. Im geschlossenen Zustand der Kupplung 30 sind die Flansche 11 a und 41 beispielsweise mittels (in der Zeichnung nicht dargestellter) Schrauben miteinander verspannt Um das Einrücken der lösbaren Kupplung 30 zu erleichtern, ist eine Zentriervorrichtung 35 vorgesehen.
• Hierzu ist an das Tragrohr 20 ein sich in Richtung zur Kupplung 30 erstreckender Bund angeformt; außerdem ist am Walzenzapfen 40 eine Zentriernabe 37 befestigt, die einen in den Bund 36 passenden Bund 38 aufweist.
• Wenn die Kreuzgelenkkupplung ganz von dem anzutreibenden Walzenzapfen 40 abgetrennt ist, bildet der Bund 36 - im Hinblick auf den rauhen Betrieb in Walzwerken - zugleich einen gewissen Schutz für den Bolzen 28 und die Feder 26.
• In der in Fig.1 dargestellten Position ist die Kreuzgelenkkupplung noch von dem Walzenzapfen 40 gelöst. Die Zentriervorrichtung 35 ist aber schon in Eingriff. Hierbei ist noch ein geringer Abstand vorhanden zwischen dem Ende des Bolzens 28 und dem Boden 39 der am Walzenzapfen 40 befestigten Zentriernabe 37. Wenn aber die Flansche 11 a und 41 ineinandergefügt werden, dann drücken der Walzenzapfen 40 und die Zentriernabe 37 den Bolzen 28 entgegen der Kraft der Feder 26 (in der Zeichnung gesehen) nach rechts, also in Richtung zur Mitte des Kreuzgelenkes. Dadurch wird die Haltescheibe 21 von der Haltefläche 22 gelöst. Somit haben nunmehr die Teile der Kreuzgelenkkupplung beim Rotieren unter einem Beugungswinkel völlige Bewegungsfreiheit. Dabei kann die Haltescheibe 21 beispielsweise die mit strichpunktierten Linien dargestellte Position einnehmen.
• Der Bolzen 28 weist dort, wo er in der Bohrung 6 des Tragrohres 20 gelagert ist, Schmiernuten 29 auf die über Kanäle 24, 25 mit Schmiermittel gefüllt werden können. Die Lagerung wird mittels Dichtringen 22 gegen Eindringen von Schmutz geschützt.
• In Fig.2 ist abweichend von Fig.1 an der Gelenkgabel 12' an Stelle des Absatzes 17 eine zum Mittelpunkt der Kreuzgelenkkupplung konzentrische kugelige Fläche 52 mit Radius r vorgesehen. Diese Fläche 52 bildet nunmehr die Haltefläche. Dementsprechend ist die am Bolzen 28' angeformte Haltescheibe 51 an ihrer inneren Stirnseite mit einer kugeligen Gegenfläche 51a versehen Dadurch wird erreicht, daß beim Lösen der Kupplung 30 die Kreuzgelenkkupplung den bisher eingenommenen Beugungswinkel beibehält und in diesem Zustand festgehalten wird. Dagegen wird in Fig.1 die Kreuzgelenkkupplung stets beim Beugungswinkel Null festgehalten.
• Die Fig.3 zeigt eine andere Abwandlung der in Fig.1 dargestellten Kreuzgelenkkupplung. In Fig.3 sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.1 verwendet, soweit die betreffenden Teile unverändert geblieben sind Während in Fig 1 der Bolzen 28 die Haltescheibe 22 trägt und deshalb bei gelöster Kupplung 30 durch das Gewicht der Gelenkgabel 11 auf Biegung beansprucht ist, wird nunmehr vorgesehen, die Haltescheibe 61 unmittelbar auf dem Tragrohr 60 zu lagern. Der Bolzen 68 kann hierdurch schwächer ausgeführt werden. Dadurch wird Platz gewonnen, um das Tragrohr 60 kräftiger, d.h. mit größerer Wanddicke auszuführen. Das Tragrohr 60 muß allerdings auch länger als in F i g. 1 sein; es muß sich durch die Bohrung 22 der Gelenkgabel 12 hindurch erstrecken. Die Haltescheibe 61 ist nunmehr ein topfförmiges Gebilde, das an seinem Boden 63 mit dem Bolzen 68 verschraubt ist.
• Am entgegengesetzten Ende des Bolzens 68 trägt dieser einen Federteller 65, der mit seiner Stirnfläche -in gleicher Weise wie das Ende des Bolzens 28 in F i g. 1 - mit der am Walzenzapfen 40 befestigten Zentriernabe 37 zusammenwirkt Ähnlich wie in Fig.2 können auch bei der Konstruktion gemäß Fig.3 die Haltefläche und die hierzu passende Gegenfläche der Haltescheibe Kugelflächen sein, die zum Mittelpunkt der Kreuzgelenkkupplung konzentrisch liegen.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Gelenkkupplung, insbesondere Kreuzgelenkkupplung, die zwei gegeneinander schwenkbare Kupplungshälften aufweist und die zum Verbinden zweier drehbar gelagerter Maschinenteile dient, z. B.

   zweier Wellen, insbesondere von Schwermaschinen, mit den folgenden Merkmalen: a) eine der beiden Kupplungshälften (11, 12) ist mittels einer lösbaren Kupplung (30) mit dem daran anschließenden Maschinenteil verbindbar; b) die beiden Kupplungshälften (11, 12) sind mittels eines Bindegliedes (20), das sich entlang der Kupplungsdrehachse (9) erstreckt und das ein in Achsrichtung nachgiebiges Element (21) aufweist, derart aneinander gekoppelt, daß die Schwenkbarkeit der Kupplungshälften unterdrückt ist, solange die lösbare Kupplung (30) ausgerückt ist; c) als Bindeglied ist in der einen Kupplungshälfte (11) ein konzentrisch zu dieser angeordnetes Tragrohr (20) befestigt mit einer an diesem gegen eine Feder (26) axial verschiebbar gelagerten Haltescheibe (21), die mittels eines ebenfalls axial verschiebbaren Bolzens (28) mit der lösbaren Kupplung (30) derart zusammenwirkt, daß sie durch die Kraft der Feder (26) bei ausgerückter Kupplung (30) gegen eine Haltefläche (22) der anderen Kupplungshälfte (12) anpreßbar und bei eingerückter Kupplung (30) gegen die Kraft der Feder von der Haltefläche lösbar ist; nach Patentanmeldung P 28 25 556.3-12; gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: d) das Tragrohr (20; 60) ist in derjenigen Kupplungshälfte (11) befestigt, die der lösbaren Kupplung (30) zugeordnet ist; e) die Haltescheibe (21; 51; 61) und die Haltefläche (22; 52) sind derart angeordnet, daß die Haltescheibe in Richtung zur Mitte der Gelenkkupplung hin auf die Haltefläche anpreßbar ist.
2. 2. Gelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltescheibe (21; 51; 61) an dem Bolzen (28,28'; 68) befestigt oder angeformt ist, der sich durch das gesamte Tragrohr (20; 60) hindurch erstreckt und in dieser axial verschiebbar gelagert ist.
3. 3. Gelenkkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (26) im Bereich derjenigen Kupplungshälfte (11) angeordnet ist, der die lösbare Kupplung (30) zugeordnet ist, und daß die Feder einerseits am Tragrohr (20; 60) und andererseits am Bolzen (28,28'; 68) angreift.
4. 4. Gelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefläche (22) und die mit dieser zusammenwirkende Gegenfläche (21a; 61a) der Haltescheibe (21; 61) Kegelflächen sind, die sich zur Mitte der Gelenkkupplung hin verjüngen.
5. 5. Gelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefläche (52) und die mit dieser zusammenwirkende Gegenfläche (51a) der Haltescheibe (51) zum Mittelpunkt der Gelenkkupplung konzentrische kugelige Flächen sind (F i g. 2).
6. 6. Gelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragrohr (20; 60) einen sich in Richtung auf das anschließende Maschinenteil (40, 41) erstreckenden Bund (36) aufweist, der Teil einer Zentriervorrichtung (35) für die lösbare Kupplung (30) ist.
7. 7. Gelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltescheibe (61) unmittelbar auf dem Tragrohr (60) gelagert ist, das sich bis in den Bereich der Haltefläche (22) erstreckt (F i g. 3).
8. 8. Gelenkkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltescheibe (61) zwecks Befestigung an dem Bolzen (68) topfartig geformt ist.

   Die Zusatzerfindung geht aus von einer Gelenkkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Zusatzerfindung beschränkt sich nicht auf Kreuzgelenkkupplungen. Es wurde nämlich erkannt, daß die Gegenstände der Hauptanmeldung und dieser Zusatzanmeldung auch bei anderen Gelenkkupplungen, z. B.

   solchen mit Rollgliedern, insbesondere solchen der Tripode- und der Doppeloffset-Bauart, anwendbar sind.

   Solche Gelenkkupplungen werden unter anderem in Antrieben von Schwermaschinen, z. B. Walzwerken, benutzt. Hierbei sind bisweilen sehr hohe Drehmomente zu übertragen, so daß Gelenkkupplungen mit beträchtlichen Abmessungen erforderlich sind; der sogenannte Rotationsdurchmesser kann bis zu einem Meter betragen. In diesem Falle bereitet das Zusammenbauen einer solchen Gelenkkupplung mit den zu verbindenden Maschinenteilen Schwierigkeiten, weil zumindest eine der beiden Kupplungshälften (im Falle einer Kreuzgelenkkupplung: 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 dann besonders gravierend, wenn die Gelenkkupplung häufig demontiert und wieder angebaut werden muß, z. B. um das Auswechseln von Walzen zu ermöglichen.

   Bei den in der Hauptanmeldung beschriebenen Kreuzgelenkkupplungen sind Maßnahmen getroffen, mit deren Hilfe die 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. Die beiden Gelenkgabeln sind hierzu mittels eines Bindegliedes, das sich entlang der Kupplungsdrehachse durch das Kreuzstück hindurch erstreckt und das ein in Achsrichtung nachgiebiges Element aufweist, derart aneinander gekoppelt, daß die Schwenkbarkeit der Gelenkgabeln unterdrückt ist, solange die Kreuzgelenkkupplung von einem der zu verbindenden Maschinenteile getrennt ist. Obwohl für das Bindeglied im Kreuzstück eine Bohrung vorgesehen werden muß, erfährt das Kreuzstück keine Schwächung, dank der zentrischen Anordnung des Bindegliedes.