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Klauenkupplung mit elastischen Zwischengliedern
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Die Erfindung bezieht sich auf Klauenkupplungen mit wechselständig
auf den beiden Kupplungshälften angeordneten Klauen und zwischen je einer Klaue
der einen und je einer Klaue der anderen Kupplungshälfte angeordneten Zwischengliedern.
Um die Zwischenglieder gegenüber den Klauen festzulegen bzw. sie zwischen den Klauen
in radialer Richtung zu halten, ist es am einfachsten, eine den Klauenkranz und
die sich zwischen den Klauen befindenden Zwischenglieder umgebende Hülse vorzusehen,
die mit einer der Kupplungshäften lösbar verbunden ist und die Zwischenglieder radial
nach außen abstützt. Die Hülse kann zur Demontage und Montage der Zwischenglieder
mit wenigen Handgriffen entfernt werden, so daß die Zwischenglieder frei liegen
und umgekehrt. Auch der bauliche Aufwand der Hülse und ihrer Befestigung ist gering,
wie auch die Zwischenglieder ohne Befestigungsteile bleiben können.
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Eine Eigenart dieser Kupplungen besteht darin, daß sici1 die druckbelasteten
Zwischenglieder aus elastischem Werkstoff nach einigen Betriebsstunden "setzen",
wodurch in Umfangsrichtung ein geringes Spiel auftritt, welches im Normalantriebsfall
zu keinen Störungen führt. Schwierigkeiten können aber auftreten bei Antrieben,
bei denen das Drehschwingungsverhalten,als Zweimassensystem gesehen, störenden Einfluß
hat. In einem solchen Fall treten durch das Spiel unkontrollierte Kräfte auf, die
ungünstigenfalls hohe Wechseldrehmomente zur Folge haben können. Das bedingt weiterhin,
daß, sollten diese Wechseldrehmomente die für die Kupplung zulässige bzw. erträgliche
Höhe überschreiten, die Zwischenglieder schnell zerstört werden.
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Um das Auftreten von Spiel auszuschließen sind bei anderen Klauenkupplungen
die Zwischenglieder nicht nur zwischen den Klauen durch eine Hülse gehalten, sondern
zwischen den Klauen vorgespannt (GB-PS 377 454) bzw. mit den Klauen verbunden (DE-OS
20 29 223). Hierzu müssen die Zwischenglieder mit Metallplatten verbunden sein,
an denen die Spannelemente angreifen können und es sind besondere Spannelemente
nötig; beides erhöht den baulichen Aufwand beträchtlich.
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Im Falle der Kupplung nach der GB-PS 377 454 kommt hinzu, daß das
Einstellen der Spannelemente, welches zur Vermeidung von Unwuchten gleichmäßig erfolgen
muß, schwierig ist.
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Insbesondere gilt der Nachteil, daß solche Kupplungen Einzweckkupplungen
sind, da sie beispielsweise nicht als Steckkupplungen verwendbar sind. Baugleichheit
von Teilen von Kupplungen unterschiedlicher Betriebs- und Einbaubedingungen ist
nicht gegeben, so daß die Fertigung weniger rationell und die Lagerhaltung erschwert
ist.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Kupplung der eingangs genannten und
im Oberbegriff des Patentanspruches umrissenen
Art unter Beibehaltung
möglichst vieler baugleicher Teile so zu verbessern, daß auftretendes Spiel leicht
beseitigt werden bzw. das Auftreten von Spiel verhindert werden kann.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jedes zweite,
vom Lastmoment freie Zwischenglied dieser Klauenkupplung mit einer dieses Zwischenglied
in radialer Richtung der Kupplung komprimierenden, aus zwei auf unterschiedlichen
Radien gelegenen Druckstücken und zwischen diesen wirkenden Spannelementen bestehenden
Spannvorrichtung versehen ist. Die von der Spannvorrichtung über die Druckstücke
bewirkte Kompression der Zwischenglieder in radialer Richtung bewirkt eine Expansion
der Zwischenglieder in Umfangrichtung, durch die ein vorhandenes Spiel beseitigt
wird oder eine Vorspannung im Zwischenglied erzeugt wird, die das Auftreten von
Spiel verhindert.
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Entsprechend der gebräuchlichen Form der Zwischenglieder, deren mit
denen der Klauen zusammenfallende Druckflächen auf die Axe der Kupplung zusammenlaufen,
ist es zweckmäßig, den Druckstücken eineSZwischengliedes Breiten in Drehmoment-Wirkrichtung
proportional zu den Radien zu geben, auf denen sie angeordnet sind.
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Im Sinne des Erfindungsziels, eine möglichst große Baugleichheit von
Teilen zu erhalten, ist es von besonderem Vorteil, wenn gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung die Zwischenglieder mit sich in Axialrichtung erstreckenden Ausnehmungen
versehen sind, in denen die Druckstücke einliegen,und wenn als Spannelemente Spannschrauben
vorgesehen sind, die in radial nach außen geöffneten Bohrungen einsitzen und mit
nach außen weisenden Betätigungsmitteln versehen sind.
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Wenn die Druckstücke gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung etwa
quadratischen Querschnitt aufweisen und niit einer Querschnittsdiagonalen in einer
Radialebene an(3eordnet sind, wird bei der Näherung der Druckstücke unmittelbar
eine die Expansion des Zwischengliedes bewirkende Komponente erzeugt.
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Eine die Expansion bewirkende Komponente wird außer durch die Näherung
der Druckstücke mit statischer Wirkung auch dynamisch durch die Fliehkraft der Druckstücke
mit den Spannschrauben bewirkt, indem sich das außenliegende Druckstück mit der
Fliehkraft auf den äußeren Teil des Zwischengliedes, welches sich an der Hülse abstützt,
auflegt und diesen Teil des Zwischengliedes zusätzlich k.ompril.,iert.
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Hierzu ist es von Vorteil, wenn gemäß einem weiteren M(rkmal der Erfindung
die Druckstücke etwa quadratischen Querschnitts im Zwischenglied so angeordnet sind,
daß die Abstände Innenradius des Zwischengliedes zum innenliegenden Druckstück,
innenliegendes Druckstück zum außenliegenden Druckstück und außenliegendes Druckstück
zum Außenradius des Zwischengliedes etwa im Verhältnis 1 : 2 : 1,5 stehen.
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Wenngleich die Fliehkräfte der Druckstücke gleichwirkend mit den Spannmitteln
zwischen den Druckstücken sind, ist es insbesondere bei größeren Kupplungen zu empfehlen,
als Druckstücke Hohlprofilstücke mit eingesetzten Gewindemutter- oder Schraubendurchgangsstücken
vorzusehen, um die Fliehkräfte in Grenzen zu halten.
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Das Verspannen der Zwischenglieder zwischen den Klauen der Kupplung
erfolgt zweckmäßig bei über den Klauenkranz und die Zwischenglieder gestülpter Hülse.
Um dies zu ermöglichen
ist die Hülse gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung mit Durchgangslöchern für Spannwerkzeuge im Bereich radial zu den
Spannschrauben versehen.
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Die Spannschrauben sind mit üblichen Drehsicherungen gegen ungewolltes
Lösen gesichert. Um jedoch jegliche Gefährdung auszuschließen, die eine sich dennoch
lösende Spannschraube darstellen würde, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
die Hülse zu ihr axial verschiebbare oder verdrehbare und dadurch die Durchgangslöcher
abdeckende Zweithülse umgeben.
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Um die Montage der Zwischenglieder zu vereinfachen und auch unter
schwierigen Einbauverhältnissen zu ermöglichen sind ein mit einer Spannvorrichtung
versehenes Zwischenglied und ein Zwischenglied ohne Spannvorrichtung zu an sich
bekannten, auf den Klauen eine Kupplungshälfte aufsitzenden Sattelstücken durch
einen Steg miteinander verbunden, welches ausreichend fest auf der von ihm eingeschlossenen
Klaue bei der Montage aufsitzt, bis die die Zwischenglieder auch gegen größere radiale
Kräfte abstützende Hülse aufgebracht ist.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt einen in der oberen Hälfte einen Axialebenenschnitt nach
der in Fig. 2 eingetragenen Linie I-I und in der unteren Hälfte eine Seitenansicht
der Kupplung, wozu Fig. 2 einen Radialebenenschnitt nach der in Fig. 1 eingetragenen
Linie II-II zeigt.
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Fig. 3 zeigt einen Axialebenenschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Zwischenglied nach der in Fig. 2 eingetragenen Linie III-III in größerem Maßstab,
wozu ebenfalls in größerem Maßstab die Fig. 4 in ungespanntem Zustand und die Fig.
5. in gespanntem Zustand einen Radialebenenschnitt nach der in Fig. 3 eingetragenen
Linie IV-IV zeigt.
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Bei der Klauenkupplung nach dem Ausführungsbeispiel ist die eine Kupplungshälfte
als Flanschring 1 mit Kragen 2 und die andere Kupplungshälfte als Nabe 3 mit Flansch
4 ausgebildet.
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Die eine Kupplungshälfte ist mit zum Flanschring 1 stirnständigen,
auch mit dem Kragen 2 verbundenen Klauen 5 und die andere Kupplungshälfte ist mit
zum Flansch 4 stirnständigen, auch mit der Nabe 3 verbundenen Klauen 6 versehen.
An jeder Klaue 6 liegen ein Zwischenglied 7 und ein Zwischenglied 8 an, die durch
einen Steg 9 zu einem Sattelstück miteinander verbunden sind. Am Außenumfang sind
die Klauen 6 mit Einschnitten 10 versehen, in die sich je ein Sattelstück mit einer
entlang der Unterseite des Steges 9 verlaufenden Wulst einlegt und das Sattelstück
(8, 9, 10) in axialer Richtung festlegt. Die Sattelstücke (8, 9, 10) bekneifen die
zur Axe schmaler werdenden Klauen 6 ausreichend fest für die Montage. Mit dem Flansch
4 der Nabe 3 der zweiten Kupplungshälfte ist eine Hülse 11 und gegebenenfalls eine
Zweithülse 12 lösbar verbunden. Die Hülse 11 bestimmt die Lage der Zwischenglieder
7 und 8 zwischen den Klauen 5 und 6 während des Betriebes, wozu die Zwischenglieder
5 mit Stützrippen 13 und die Zwischenglieder 6 mit Stützrippen 14 versehen sind,
die innen an der Hälse 11 <inliegen. Es ist angenommen, daß im dargeitellten
Avlsffillrux sbeispiel der Flanschring 1 mit dem treibenden Motor und die
Nabe
3 mit der angetriebenen Welle verbunden und eine Drehrichtung wie in Fig. 2 mit
15 eingetragen vorgesehen ist.
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Dann erfolgt die Übertragung des Lastmomentes von den Klauen 5 über
die Zwischenglieder 7 auf die Klauen 6,und-die Zwischenglieder 8 sind lastmomentfrei.
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Die besondere Ausbildung der vom Lastmoment freien Zwischenglieder
ist in größerem Maßstab dargestellt in den Fig. 3 bis 5. Das Zwischenglied 8 ist
mit zwei in axialer bzw.
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axparalleler Richtung verlaufenden Ausnehmungen 16 und 17 und zwei
radial verlaufenden, nach außen geöffneten Bohrungen 18 versehen. In der Ausnehmung
16 sitzt ein Druckstück 19 ein, welches nach Fig. 3 in Vollmaterial und nach den
Fig. 4 und 5 als Hohlprofil 19a mit eingesetzten Gewindemutterstückcnl9b ausgeführt
ist. Das in der Ausnehmung 17 einsitzende Druckstück 20 ist in beiden Ausführungsbeispielen
als Hohlprofil ausgeführt. In das Druckstück 20 sind rohrförmige Schraubendurchgangsstücke
21 eingesetzt, die bis in die Bohrungen 18 hineinragen und zur Abstützung on Spannschrauben
22 gegen die Druckstücke 21 dienen. Mit ihrem Gewindezapfen 23 sitzen die Spannschrauben
22 in Muttergewinden des Druckstückes 19 bzw. iii Gewindemutterstüclcen 19b ein.
Mittels der Spannschrauben 22 kann das Zwischenglied in seinem zwischen den Druckstücken
19 bzw. 19a und 20 gelegenen Mittelstück verspannt (komprimiert) werden, so daß
der Mittelteil quer zur Druckrichtung ausweicht (expandiert) und zur Anlage an den
Klauen 6 und 5 gelang, die solange ausweichen, bis sie selbst spielfrei an Zwischengliedern
7 anliegen. Durch weiteres Anziehen der Spannschrauben 22 kann auf die Zwischenglieder
7 und 8 csine Vorsp<llnung aufgebracht werden, um die Kupplung aucli unter dem
Lastdrehmoment spiel frei zu halten.
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Außer der von den Spannschrauben 22 auf die Druckstücke 19, 19a und
20 ausgeübten Kraft wirkt während des Betriebes die Fliehkraft der Druckstücke 19,
19a und 20 und der Spannschrauben 22 auf das Zwischenglied 8, indem sich die Druckstücke
19, 19a und 20 abstützen und das sich selbst wiederum an der Hülse 11 abstützt.
Die hierbei auftretende weitere Kompression führt zu weiterer Expansion des Zwischengliedes
8 in außenliegenden Bereich 24. Es ist daher zweckmäßig, den Außenteil -zwischenAußenradius
und außenliegendem Druckstück 20 etwas größer, etwa bis 1,5 mal so groß wie den
Innenteil zwischen Innenradius und innenliegendem Druckstück 19, 19a und den Mitteilteil
zwischen den Druckstücken 19, 19a und 20 wesentlich größer, etwa bis zweimal so
groß wie den Innenteil auszuführen.
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Die Köpfe der Spannschrauben 22 sind mit Innensechskanten versehen.
Die Hülse 11 ist mit Durchgangslöchern 25 versehen, durch die. mittels Steckschlüsseln
die Spannschrauben betätigt werden können. Obgleich die Durchgangslöcher 25 kleineren
Durchmesser als die Spannschrauben 22 haben könnten, empfiehlt es sich, die Durchgangslöcher
reichlicher zu bemessen. Die Spannschrauben 22 sind selbstverständlich gegen ungewolltes
Lösen gesichert. Um jede Gefahr auszuschließen, die von sich lösenden Spannschrauben
ausgehen könnte, ist eine Zweithülse 12 vorgesehen, die zwar ebenfalls mit Durchgangslöchern
versehen sein kann, aber durch axiale Verschiebung oder durch Verdrehung im Betrieb
die Durchgangslöcher 25 in der Hülse 11 abdeckt.