DE3039714A1

DE3039714A1 - Kupplung mit einer mehrzahl von in umfangsrichtung verteilten klemmstuecken

Info

Publication number: DE3039714A1
Application number: DE19803039714
Authority: DE
Inventors: Thaddeus F. Warren Mich. Zlotek
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1981-05-07
Also published as: ZA806367B; JPS56116926A; US4373620A; GB2060792B; GB2060792A

Description

PATENTANWÄLTE

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DR.-ING. R. DÖRING - A - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

DANA Corporation

4500 Dorr Street Toledo, Ohio 43697

"Kupplung mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Klemmstücken"

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Klemmstücken, die in wenigstens einer Stirnseite jeweils in Umfangsrichtung miteinander in Fluchtung stehende Nuten aufweisen.

Kupplungen dieser Art werden hauptsächlich bei indexartigen oder schrittweisen Vorgängen eingesetzt. Ein Beispiel hierfür sind Schlagbohrer.Bei hohen Schlagfrequenzen, beispielsweise solchen bei oder oberhalb von 3000 Schlägen pro Minute besitzen die Vorspanneinrichtungen für solche Kupplungen nur eine relativkurze Lebensdauer und müssen daher häufig ausgewechselt werden. Übliche Vorspanneinrichtungen sind schraubenförmige Federschnüre aus Stahl. Diese haben den Nachteil, daß sie durch Schwingungen an den entsprechenden Flächen der Klemmstücke angreifen und dort zu einer hohen Abnutzung führen, so daß auch die Klemmstücke häufig ausgewechselt werden müssen. Außerdem läßt die Federspannung während der Lebensdauer rasch nach, so daß die Ansprech- oder Taktzeit des Gerätes fortlaufend größer

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Es ist Aufgabe der Erfindung diese Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Kupplung der in Frage stehenden Art so weiterzubilden, daß eine Abnutzung der Klemmstücke durch die Vorspanneinrichtung nicht zu befürchten ist, die Lebensdauer der Kupplung wesentlich erhöht wird und sich die Taktzeit während der ausnutzbaren Lebenszeit der Vorspanneinrichtung praktisch nicht verändert. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein die Klemmstücke vorspannendes Vorspannelement aus elastomerem Material in der oder jeder durch die Fiuchtung stehenden Nuten gebildeten Ringförmigen Ausnehmung angeordnet ist.

Durch diese Ausbildung wird das ständige Schlagen und Reiben an den Anlageflächen der Klemmstücke ausgeschaltet, so daß diese einer Abnutzung in diesen Bereichen praktisch nicht mehr unterliegen und daher auch nicht vorzeitig ausgewechselt werden müssen. Außerdem ist die Vorspanneinrichtung in der neuen Ausführung wesentlich leichter und hat eine höhere Nachgiebigkeit oder Vorspannfähigkeit, so daß kürzere Ansprechzeiten die Folge sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich die Ansprechzeiten während der nutzbaren Lebenszeit der Vorspanneinrichtung nicht oder nur unmerklich verändert. Damit wird die Funktion des Gerätes über die volle Lebensdauer der Vorspanneinrichtung weitgehend unverändert aufrechterhalten.

Das elastomere Vorspannelement kann kreisförmigen, bevorzugt aber auch quadratischen Querschnitt aufweisen. Das Vorspann-

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element kann eine Spreizvorspannung oder eine Kontraktionsvorspatmung auf die Klemmstücke ausüben und kann dementsprechend unterschiedlich in Bezug auf die Klemmstücke angeordnet werden, wie dies nachfolgend an Beispielen näher erläutert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 im Ausschnitt einen Querschnitt durch eine Kupplung der in Frage stehenden Art, wobei nur der Bereich zwischen den relativ zueinander bewegten Kupplungsflachen gezeigt ist, wobei das Ausführungsbeispiel· nach Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform wiedergibt.

Figur 2 ist eine Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 1 mit Blickrichtung entsprechend der Pfeile II-II.

Die Figurenpaare 3,4 bzw. 5,6 bzw. 7,8 bzw. 9>10 jeweils in Darstellungen entsprechend den Figuren 1 bzw. 2 abgewandelte Ausführungsformen der neuen Kupplung.

Die in den Figuren gezeigte Kupplung weist innere und äußere Laufflächen 10 und 12 auf, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt sind. Die Laufflächen liegen koaxial und begrenzen zwischen sich einen Ringraum 14, der mehrere in Umfangsrichtung in Abständen angeordnete Klemmstücke 16 aufnimmt. Ein

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solches Klemmstück ist in den Figuren gezeigt. Bei der Ausführungsforrn nach Figur 1 und 2 umfaßt die Kupplung ein ringförmiges Käfigelement 18, das zusammen mit den Klemmstücken iti dem Ringraum H angeordnet ist, um die Klemmstücke in dem Ringraum zu halten. Das Käfigelement 18 umfaßt zwei Käfigringe 20, die durch Querstücke 22 miteinander verbunden sind. Die Querstücke begrenzen Zwischenräume, in denen jeweils die innere gekrümmte Eingriffsfläche 24 der Klemmstücke 16 augenommen ist. Die Klemmstücke 16 umfassen jeweils Nuten 26 in den Stirnflächen. In diesen in Fluchtung liegenden und so eine Ringausnehmung bildenden Nuten wird jeweils ein elastomeres Vorspannelement 28 aufgenommen. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 wirken die Vorspannelemente 28 im Sinne einer Kontraktionsvorspannung und sind als O-Ringe ausgebildet. Das bedeutet, daß die Vorspannelemente 28 im Einbauzustand geringfügig gestreckt sind, um eine nach innen gerichtete Kontraktionsvorspannkraft auf die Gruppe von Klemmstücken 16 auszuüben. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 umfaßt jedes Klemmstück 16 zwei ohrförmige Abschnitte 30. Diese springen von den Stirnflächen 32 aus parallel zur Drehachse der Kupplung oder senkrecht zur Zeichenebene der Figur 2 nach außen vor. Wie aus Figur 1 hervorgeht, umfaßt jeder Ohrabschnitt 30 den seitlichen äußersten Teil der oben erwähnten gekrümmten inneren Eingriffsfläche 2h der Klemmstücke 16. Die Schnittflächen von Stirnwand 32 und Ohrabschnitt 30 bilden die erwähnte Nut 26 an jedem Klemmstück. Die Nut 26 an jedem der in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Klemmstücke liegt in Fluchtung mit der Nut jedes angrenzenden Klemmstückes.

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Zusammen bilden die Nuten eine ringförmige Ausnehmung in der Gesamtheit der Klemmstücke, welche Ausnehmung in der Ebene der Figur 2 liegt und das als O-Ring ausgebildete Vorspannelement 28 aufnimmt.

Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß dann, wenn man die innere Lauffläche 10 als die treibende Fläche annimmt, diese im Uhrzeigersinne gegenüber der äußeren Lauffläche 12 umlaufen kann. Die innere Eingriffsfläche 24 des Klemmstückes 16 liegt in Kontakt mit der inneren Lauffläche 10 und zwar aufgrund der Vorspannwirkung des Vorspannelementes 28. Die Reibung zwischen der Eingriffsfläche und der Lauffläche zwingt das Klemmstück 16 zu einer Kippbewegung im Gegenuhrzeigersinne. Dadurch wird die äußere Eingriffsfläche 34 in Kontakt mit der äußeren Lauffläche 12 gebracht. Dadurch entsteht die Tendenz, die beiden Laufflächen miteinander antriebsmäßig zu verriegeln. Wenn jedoch die innere Lauffläche verzögert wird, kann die äußere Lauffläche 12 die innere Lauffläche 10 überlaufen indem sie gegenüber dieser im Uhrzeigersinne rotiert. Das Klemmstück 16 wird dadurch gezwungen, im Uhrzeigersinne zu kippen, so daß die beiden Laufflächen von der sie verbindenden Antriebsverbindung frei werden. Im Betrieb einers Schlaghammers oder Schlagbohrers oder eines ähnlichen Gerätes, bei dem ein rascher Wechsel der oben erwähnten Stellungsbeziehungen stattfindet, ist ersichtlich, daß die Vorspanneinrichtung schweren Wechselkräften ausgesetzt ist. Das geringere Gewicht des Elastomers im Vergleich zu Stahlvorspannelementen ermöglicht eine Verminderung dieser Belastung und damit eine Verstärkung der Ansprechempfindlichkeit der Vorspanneinrichtung. Die nachgiebige Natur der elastomeren

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Oberfläche im Vergleich zu der Oberfläche eines Stahlvorspannelementes gewährleistet eine wesentlich geringere Abnutzung sowohl des Vorspannelementes als auch der mit diesem in Kontakt stehenden Bereiche der Klemrastücke. Außerdem werden Schwingbewegungen besser kontrolliert, und zwar aufgrund der besonderen nachgiebigen Natur der elastomeren Vorspannelemente.

Das elastomere Vorspannelement 28 kann auch in anderer Weise eingesetzt werden. So zeigen die Figuren 3 und 4 eine Kupplung der in Frage stehenden Art, bei der jedoch das Vorspannelement die Klemmstücke 16 in radialer Richtung nach außen oder im spreizenden Sinne unter Vorspannung hält. Das bedeutet, daß das elastomere Vorspannelement 28 bei diesem Ausführungsbeispiel in der Einbaustellung leicht unter Kompression steht um so zwischen der Eingriffsfläche 34 des Klemmstückes 16 und der äußeren Lauffläche 12 einen Reibungseingriff zu erzeugen. In diesem Falle arbeitet die äußere Eingriffsfläche 12 als treibende Fläche. Eine Drehung im Gegenuhrzeigersinne (Fig. 4) führt zu einer Verriegelung der beiden Lauffläche 12 und 10 in der zuvor beschriebenen Weise.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 ist das aistische Vorspannelement 28 in Verbindung mit Klemmstücken ohne einen Käfig gezeigt. Eine nähere Erläutertung ist nicht notwendig, da Kupplungen ohne Käfig bekannt sind.

Die Figuren 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei ist das Klemmstück 16 nach Figur 7 mit einer Nut 26

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versehen, die in Form eines U-förmigen Umfangsschlitzes 36 in der äußeren Eingriffslasche 34 des Klemmstückes vorgesehen ist. In der bevorzugten Ausführungsform nach Figur 7 liegt der Schlitz 36 mittig in dem Eingriffsflächenbereich 34. Der Schlitz könnte jedoch auch gegenüber dieser Lage einseitig versetzt angeordnet und eine abweichende Querschnittsgestalt, z.B. einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Bei dem dargestellten Beispiel nach Figur 7 wirkt die Vorspannung des elastomeren Vorspannelementes 28 auf die Klemmstücke 16 in radialer Richtung nach innen. Es könnte aber auch eine in radialer Richtung nach außen vorspannende Einrichtung vorgesehen sein, wenn der Schlitz 36 im Bereich der inneren Eingriffsfläche 24 des Klemmstückes 16 vorgesehen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 und 10 ist ein elastomeres Vorspannelement 28 von quadratischem Querschnitt statt kreisförmigem Querschnitt vorgesehen.

Man erkennt daraus, daß die Verwendung eines aisomeren Vorspannelementes bei Kupplungen der in Frage stehenden Art im Zusammenhang mit variierenden ausgestaltungen solcher Kupplungen und auch in variierender Form des Vorspannelementes eingesetzt werden können.

Die Elastomere, die für die Vorspannelemente 28 verwendet werden, sind vorzugsweise hoch polymere Materialien, die nur geringes plastisches Fließvermögen zeigen und sich sehr rasch und nahezuvollständig von jeder elastischen Verformungskraft erhohlen. Geeignete Elastomere sind Nitrile oder Buna N.

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Leerseite

Claims

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DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Ansprüche

M.)Kupplung mit einer Mehrzahl von in Urafangsrichtung verteilten Klemmstücken, die in wenigstens einer Stirnseite jeweils in Umfangsrichtung miteinander in Fluchtung stehende Nuten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Klemmstücke (16) vorspannendes Element (28) aus elastomerem Material in der oder jeder durch die in Fluchtung stehenden Nuten 26 gebildeten ringförmigen Ausnehmung angeordnet ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, bei der die Klemmstücke zwischen zwei konzentrischen und relativ zueinander drehbaren Kupplungsflächen kippbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Klemmstück (16) mit der Kupplungsfläche (10,12) in Eingriff stehende gekrümmte Eingriffsflächen (3A) aufweist und ein Klemmstückkäfig (18) in den Ringraum (14) zwischen den Kupplungsflächen mit Querabschnitten (22) und zwischen diesen liegenden Ausnehmungen zur Aufnahme der gekrümmten Eingriffsflächen jeweils eines Klemmstückes vorgesehen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Klemmstück (16) im Bereich der die äußeren und inneren Eingriffsflächen verbindenden Stirnseiten (32) wenigstens ein parallel zur Drehachse vorspringendes 0hr(30)

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aufweist, das einen äußersten Bereich einer der Eingriffsflächern umfaßt, wobei die Zwischenflache und der Ohrabschnitt die seitliche Wut (26) zur Aufnahme des Vorspannelementes bestimmen.

k. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stirnfläche wenigstens einen von zwei vorspringenden Ohrabschnitten aufweist, von denen der eine
einen äußersten Abschnitt der inneren Eingriffsfläche und der andere einen äußersten Abschnitt der äußeren Eingriffsfläche umfaßt.

5. Kupplung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Vorspannelement (28) in der durch die Zwischenfläche (32) und das innere Ohr (30) gebildeten Nut vorgesehen und als sich zusammenziehender O-Ring ausgebildet ist (Fig. 1).

6. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Vorspannelement (28) in der durch die Zwischenfläche (32) und das äußere Ohr (30) gebildeten Nut angeordnet und als sich ausdehnender O-Ring ausgebildet ist (Fig. 3).

7. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (26) durch einen U-förmigen Schlitz (36) in wenigstens der äußeren oder der inneren Eingriffsfläche (34) gebildet ist (Fig. 7).

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Kupplung nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Vorspannelement (28] einen quadratischen Querschnitt aufweist (Fig. 9).

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