DE2908142A1

DE2908142A1 - Kupplungsaufbau fuer biegsame wellen zur leistungsuebertragung

Info

Publication number: DE2908142A1
Application number: DE19792908142
Authority: DE
Inventors: William Charles Ellis; Walter Kulischenko
Original assignee: Pennwalt Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1979-09-06
Also published as: GB2015665B; GB2015665A; US4184576A

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ DR. DIETER F. MORF DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

Patentanwälte

München,

2. März 1979

Postanschrift / Postal Address Postfach 86Ο1ΟΘ, 80OO München 8Θ

Flenzenauerstraßa as Telefon 683323 Telegramme: Chexaindua München Telex: (OJ B 23992

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PENNWALT CORPORATION Three Parkway, Philadelphia, Pa., V.St.A.

Kupplungsaufbau für biegsame Wellen zur. Leistungsübertragung

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Die Erfindung betrifft Kupplungen und insbesondere einen Dreikomponenten-Kupplungsaufbau zur Verwendung bei biegsamen Drehwellen zur Leistungsübertragung, mit dem eine zwangsläufige Steuerung ihrer Drehrichtung sichergestellt wird.

Biegsame Wellen enthalten Grundelemente zur Kraftübertragung und sind zur übertragung einer Leistung oder zur Übertragung einer Steuerbewegung von einem Antriebsteil zu einem angetriebenen Teil ausgebildet. Die Übertragung kann über, unter oder um Hindernisse bzw. Gegenstände herum erfolgen, bei denen eine solche durch feste Wellen unpraktisch oder unmöglich ist.

Bei einer typischen biegsamen Drehwelle sind über eine Drahtseele eine Vielzahl von Lagen eines eng gewendelten

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Drahtes gewickelt, wobei die einzelnen Lagen nacheinander auf die Seele und wechselweise in entgegengesetzte Richtungen übereinander gewickelt sind, das heißt jeweils in einer rechts oder links umlaufenden Lage. Eine solche Welle ist üblicherweise von einem flexiblen Mantel umgeben, der metallisch oder umhüllt ist, wobei zwischen der Welle und dem Mantel ein Freiraum belassen ist, damit diese in dem Mantel frei drehen kann.

Es gibt zwei grundlegende Arten von biegsamen Drehwellen, nämlich Wellen zur Leistungsübertragung und Wellen zur Fernsteuerung. Biegsame Wellen zur Leistungsübertragung sind hauptsächlich für einen Motor- bzw. Hochgeschwindig— keitsbetrieb in einer Richtung bestimmt. Biegsame Wellen zur Fernsteuerung sind andererseits hauptsächlich- für eine handbetätigte Steuerung in jeder Drehrichtung bestimmt.

Eine biegsame Welle zur Leistungsübertragung besitzt ein maximales Drehkraft-Übertragungsvermögen, wenn sie in derjenigen Richtung betrieben wird, in der die äußerste Drahtlage sich zusammenzieht. Bei einem Betrieb in der entgegengesetzten Richtung verringert sich das Drehkraft-Übertragungsvermögen um etwa 2o % bis 5o %. Daher sollte für einen Antrieb im Uhrzeigersinn eine Welle mit Links-Lage verwendet werden. Alternativ sollte eine Welle mit Rechts-Lage für einen Betrieb im Gegenuhrzeigersinn verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung schafft einen einfachen, preiswerten Kupplungsaufbau zur Verwendung bei biegsamen Wellen für die Leistungsübertragung mit Links- oder Rechts-Lage, welche einer Drehkraftbelastung ausgesetzt werden, damit eine zwangsläufige Drehrichtungssteuerung der Welle erleichtert wird oder, falls zweckmäßig, der Kupplungs-

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aufbau in nachfolgend noch zu beschreibender Weise schnell "umgedreht" werden kann, damit sowohl ein Drehantrieb der beigsamen Welle im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn möglich ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 und 3

Vorderansichten des Eingangs- bzw. des Äusgangsbauteils der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform,

Fig. 4 eine Stirnansicht einer Spaltringklammer der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform und

Fig. 5 eine motorisch angetriebene biegsame Drehwelle mit Links-Lage und Rechts-Lage.

Der in Fig. 1 dargestellte, aus drei Komponenten bestehende Kupplungsaufbau für motorisch angetriebene biegsame Wellen umfaßt ein Eingangs lagerglied oder Eingangsglied 1o, ein Ausgangslagerglied oder Ausgangsglied 12 und eine Spaltringklammer 14, die diese beiden Teile elastisch verbindet.

Das Ausgangsglied 12 umfaßt eine Innennabe 16, die konzentrisch zu einer Außennabe 18 größeren Durchmessers liegt. Die

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Äußennabe 18 ist mit einem Querschlitz 20 versehen. Die Außennabe 18 weist mittig in sich einen Kupplungsvierkant 22 auf, der in die Innennabe 16 hineinragt. Der Kupplungsvierkant 22 nimmt die Spindel eines geeigneten Handwerkzeugs, beispielsweise eines tragbaren Schleifgeräts auf.

Insoweit stimmt das Ausgangsglied 12 mit dem Eingangsglied 10 überein, das heißt das Eingangsglied 10 umfaßt eine Innennabe 16', eine Äußennabe 18', einen Schlitz 20^f und einen Kupplungsvierkant 22'. Der Kupplungsvierkant 22' nimmt ein Ende der biegsamen Welle auf, das zu einem genauen Vierkant geformt ist, welcher mit dem geräumten oder gepreßten Vierkantloch bzw. Kupplungsvierkant 22 * im Eingangsglied IO zusammenpaßt.

Jede Innennabe ist mit einem in Längsrichtung ausgesparten Abschnitt versehen, der einen Anschlagsbereich bildet, wobei der Anschlagbereich der Innennabe 16* des Eingangsglieds 10 ein Paar gegenüberliegender, abwärtsgeneigter Flächen 24 und 26 umfaßt, die zwischen sich eine ebene Fläche 28 einschließen, wie dies in Fig. 2 deutlich erkennbar ist. Der Anschlagbereich der Innennabe 16 des Ausgangsgliedes 12 weist jedoch nur eine einzige geneigte Fläche 30 auf, die mit jeder der geneigten Flächen der Innennabe 16^f identisch ist. Die geneigte Fläche 30 endet in einer ebenen Fläche 32, die wiederum in die Außenfläche der Innennabe 16 übergeht (Fig. 3).

Die Spaltringklammer 14 bildet an ihrem einen Längsrand eine einwärtsgerichtete Lippe 34, die in der Lage ist, mit jeder der Neigungsflächen einer jeden Innennabe zusammenzuwirken, während der freie Rand 36 der Spaltringklammer 14 an keiner der Schrägflächen angreift. Die Spaltringklammer 14 ist mit einer Zunge 38 versehen, die von einem Seitenrand zwischen

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der Lippe 34 und dem freien Rand 36 vorspringt, wie dies in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Das Zusammenwirken sswischen den Schrägflächen und der Lippe sowie zwischen der Zunge und den Schlitzen wird nachfolgend noch beschrieben .

Es wird nunmehr auf die Fig. 5 Bezug genommen, in der dargestellt ist, wie eine Leistungsquelle 4o die biegsame Welle 42 mit hohen Geschwindigkeiten in der Größenordnung zwischen I000 bis 3600 üpm dreht, obgleich auch schon kleiner bemessene biegsame Wellen mit dem vorliegenden Kupplungsaufbau bei beträchtlich höheren Geschwindigkeiten erfolgreich angetrieben worden sind. Die biegsame Welle 42 ist mit einem geeigneten anzutreibenden Teil oder Element 44 verbunden, wie einem tragbaren Schleif- oder Poliergerät, einem Bohrwerkzeug, einem Räumwerkzeug, einer Polier- oder Sandpapierschleifscheibe und dergleichen. Die biegsame Welle 42 ist als biegsame Welle mit Links-Lage ausgebildet und wird daher in einer Richtung angetrieben, in der die äußerste Drahtlage zusammengezogen wird, wenn das Drehkraft-Übertragungsvermögen der Welle nicht wesentlich reduziert werden soll. Die Welle 42 wird daher im Uhrzeigersinn gedreht. Die Drehrichtung der biegsamen Wellen für die Leistungsübertragung wird üblicherweise von dem der Leistungsquelle zugeordneten Wellenende bestimmt.

Wenn die Leistungsquelle 4o beispielsweise ein umsteuerbarer Elektromotor ist, dessen Ausgangswelle zur Auf nähme durch den Kupplungsvierkant 22 · des Eingangsgliedes angepaßt und die Welle 42 eine biegsame Welle mit Links-Lage ist, dann wird die vorliegende Kupplungsvorrichtung bzw. der Kupplungsaufbau in einer Weise zusammengesetzt, die eine Drehung der biegsamen Welle 42 mit einer Drehkraftbelastung im Gegenuhrzeigersinn verhindert. Die Spaltringklammer

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nimmt dabei die Innennabe 16^f auf, indem die Lippe 34 ent-.lang der ebenen Fläche 28 gleitet, wodurch die Zunge 38 automatisch in einen betriebswirksmaen Eingriff mit dem Schlitz 20* gebracht wird. Die Innennabe 16 des Ausgangsgliedes 12 wird dann in das andere Ende der Spaltringklammer 14 eingesetzt, indem die Lippe 34 entlang der ebenen Fläche 28 verschoben wird, wodurch die Zunge 38 automatisch in betriebswirksamen Eingriff mit dem Schlitz 20^f gebracht wird. Die Innennabe 16 des Ausgangsgliedes 12 wird dann in das andere Ende der Spaltringklaramer 14 eingesetzt, indem die Lippe 34 entlang der ebenen Fläche 32 verschoben wird. Die Handwerkzeugspindel wird dann in den Kupplungsvierkant 22 des Ausgangsgliedes eingesetzt, während das Vierkantende der biegsamen Welle in den Kupplungsvierkant 22' des Eingangsgliedes JO eingefügt wird. Das andere Ende der biegsamen Welle wird betriebswirksam mit der mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Ausgangswelle verbunden.

Das Ausgangsglied 12 kann auf diese Weise nicht im Gegenuhrzeigersinn rotieren, da die Lippe 34 in diesem Fall nur um die Innennabe 16 des Ausgangsteils 12 herumgleitet, weil zum Angriff der Lippe 34 keine Schrägflächen bzw. kein Angriff svor sprung verfügbar ist.

unter besonderen Umständen kann eine kraftbetriebene biegsame Welle in beiden Richtungen gedreht werden. In einem solchen Fall wird die Spaltringklammer 14 nur umgedreht, so daß die Zunge 38 in den Schlitz 20 des Ausgangsgliedes 12 greift, unabhängig von der Drehrichtung des Eingangsgliedes 10 dreht nun das Ausgangsglied 12 infolge des Zusammenwirkens der Zunge 38 mit dem Schlitz 20 entsprechend.

Es ist außerdem festzustellen, daß das Ausgangsglied 12 mit einer einzigen Fläche versehen werden kann, die in einer

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Richtung geneigt verläuft, welche entgegengesetzt zu der in den Zeichnungen dargestellten Richtung ist. Ein damit verbundener angetriebener Bauteil rotiert nun nur in Gegenuhrzeigerrichtung. Natürlich wird dabei entsprechend eine biegsame Welle mit Rechts-Lage verwendet.

Es ist weiter anzumerken, daß der vorliegende Kupplungsaufbau direkt betriebswirksam mit einer Ausgangswelle einer geeigneten Hochgeschwindigkeitsantriebsquelle verbunden werden kann. Ein Ende der biegsamen Welle wird dann anstelle mit dem Eingangsglied 10 mit dem Ausgangsglied 12 verbunden, während ein Handwerkszeug mit dem anderen Ende der biegsamen Welle verbunden wird. Bei einer solchen Anwendung verhindert der vorliegende Kupplungsaufbau eine Drehung der biegsamen Welle und der Handstückspindel in der falschen Richtung ebenfalls zwangsweise.

Allein durch eine Veränderung der Festigkeit der Spaltringklammer kann ein "Schlupf" des Kupplungsaufbaus bei einer bestimmten Drehkraftbelastung herbeigeführt werden.

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Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.

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Claims

Dreikomponenten-Kupplung zur zwangsläufigen Steuerung der Drehrichtung einer biegsamen Welle, die der Leistungsübertragung von der Ausgangswelle eines Hochgeschwindigkeits-Antriebs zu einem angetriebenen Teil dient und bei der mehrere Lagen eng gewendelten Drah-? tes in abwechselnd entgegengesetzten Richtungen auf eine Seele gewickelt sind, gekennzeichnet durch ein Eingangslagerglied (1o), das betriebswirksam mit einem Ende der andernends mit der drehenden Ausgangswelle verbundenen biegsamen Welle (42) vereinigt ist, ferner durch ein Ausgangslagerglied (12), das betriebswirksam mit dem angetriebenen Teil (48) verbunden ist, und durch eine Spaltringklammer (14), die die Lagerglieder (1o,12) verbindet, wobei an ihrem einen Längsrand eine Lippe (34) ausgebildet ist, die bei einer Drehrichtung des Eingangslagergliedes (To) von Änsclilagbereichen (24,26?3o) der Lagerglieder (1o,12)

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erfaßt wird, so daß die Spaltringklammer (14) die ßrehung übertöfägt, während bei einer Drehung der Spaltringklammer mit dem Eingangslagerglied (1o) in der entgegengesetzten Drehrichtung eine dem Anschlagbereich (3o) des Ausgangslagergliedes (12) benachbarte ebene Fläche (32) einen Schlupf der Spaltringklammer diesem gegenüber erlaubt.
2. Dreikomponenten-Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Eingangslagerteil (1o) und der Ausgangslagerteil (12) jeweils eine Innennabe (16*,16) aufweisen, die konzentrisch zu je einer Außennabe (18',18) größeren Durchmessers angeordnet sind, wobei die Außennaben mit einem durchgehenden Querschlitz (2o',2o) versehen sind.
3. Dreikomponenteh-Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß von einer Seite der Spaltringklammer (14) eine Zunge (38) vorspringt, die mit dem Querschlitz (2o*,2o) eines der Lagerteile (1o,12) in Eingriff bringbar ist.
4. Dreikomponenten-Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Innennabe (16¹) des Eingangslagerteils (1o) mit dem diesem zugeordneten.Anschlagbereich ( 24,26) versehen ist und der Anschlagbereich ein Paar gegenüberliegende, im wesentlichen identisch abwärts geneigte Flächen (24,26) umfaßt, die zwischen sich eine ebene Fläche einschließen.
5. Dreikomponenten-Kupplung nach einem der Ansprüche

2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Innennabe (16) des Ausgangslagerteils (12) mit einem Anschlagbereich versehen ist, der eine einzige abwärts geneigte Fläche (3o) aufweist, welche in ei-

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ner ebenen Fläche (32) endet, die in die Außenfläche der Innennabe übergeht.
6. Dreikomponenten-Kupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die biegsame Welle {42) in einer Drehrichtung angetrieben wird, in der sich die äußerste Drahtlage zusammenzieht»
7. Dreikomponenten-Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zunge (38) in den Schlitz (2o) der Außennabe (18) des Ausgangslagerteils (12) eingreift,, wobei die biegsame Welle (42) und der angetriebene Bauteil sowohl in Uhrzeigerrichtung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung rotiert.
8. Dreikomponenten-Kupplung zur zwangsläufigen Steuerung, der Drehrichtung einer biegsamen Welle, die der Leistungsübertragung von der Ausgangswelle eines Hochgeschwindigkeitsantriebes zu einem angetriebenen Teil dient, gekennzeichnet durch ein betriebswirksam mit der rotierenden Ausgangswelle verbundenes Eingangsglied (1o), ferner durch ein Ausgangsglied (12), das mit einem Ende der andernends mit dem angetriebenen Teil (44) vereinigten biegsamen Welle (42) betriebswirksam verbunden ist, sowie durch eine betriebswirksam mit den Lagerteilen (1o,12) verbundene Spaltringklammer (14), die eine über einen Längsrand verlaufende Lippe (36) aufweist, welche bei Drehung des Eingangslagerteils (1o) in einer Drehrichtung von Anschlagbereichen (26,3o) der Lagerglieder (1o,12) erfaßt wird, so daß das Ausgangslager-

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glied (12) mit der Spaltringklammer (14) mitdreht, während die Lippe (36) in der anderen Drehrichtung von einem anderen Anschlagbereich (24) des Eingangs-? lagergliedes (1o) erfaßt wird, so daß die Spaltringklammer (14) mitdreht, eine ebene Fläche (3o) des Ausgangslagergliedes (12) jedoch einen Schlupf der Spaltringklammer (14) um dieses herum bewirkt.

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