DE3236926C2 - Mechanisch fremdschaltbare Drehkupplung - Google Patents

Abstract

Ausrückbare Drehkupplung mit zwei Kupplungsflanschen, die eine Eingriffsanordnung einschließen, welche durch axiale Verschiebung eines der beiden Kupplungsflansche gelöst und geschlossen werden kann. Die Eingriffsanordnung wird von in den Flanschen einander gegenüberstehenden Bohrungspaaren und Kugeln gebildet. Zum Einrücken der Kupplung dient eine Mutter, die auf der die Kupplungsflanschen tragenden Spindel verschraubbar ist. Eine Feder zwischen der Mutter und dem beweglichen Kupplungsflansch hält die Kupplungsflanschen und die Eingriffsanordnungen im ausgerückten Zustand aneinander, erlaubt aber bei manueller Verdrehung der Welle ein Herausspringen der Kugeln aus einer der jeweils zugehörigen Bohrungen. Die Drehstellung, in welcher die Kupplung durch Spannen der Mutter eingerückt werden kann, wird durch die Rastwirkung der Kugeln leicht wiedergefunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanisch fremdschaltbare Drehkupplung mit einem ersten, eine Einrichtung zur Verbindung mit einer Antriebseinrichtung aufweisenden Kupplungsflansch und einem zweiten, mit der anzutreibenden Welle zu verbindenden Kupplungsflansch, die koaxial und relativ zueinander drehbar und axial verschiebbar angeordnet sind und über mindestens eine exzentrische Eingriffsanordnung formschlüssig zusammenwirken, wenn sie mittels eines unnachgiebigen Schaltelements zusammengepreßt werden, wobei die Eingriffsanordnung von einem Wälzkörper und zwei einander gegenüberstehenden Vertiefungen in den Kupplungsflanschen gebildet wird, von denen jede mit dem Wälzkörper über ein Paar von in Umfangsrichtung geneigten Flächen zusammenwirkt.

Bei manchen Drehkupplungen dieser Art wird verlangt, daß die Kupplung im geschlossenen Zustand spielfrei ist und die Kupplungsflanschen nach dem Lösen und nach einer im gelösten Zustand gegebenenfalls stattgefundenen Relativdrehung wieder in einer und derselben Winkelstellung zusammengeführt werden. Ein Beispiel dafür bilden die Drehkupplungen, die zwischen einem motorischen Stelltrieb und einem zu bewegenden und genau einzustellenden Stellglied, beispielsweise einem Schieber, angeordnet werden. Ein zu großes Spiel zwischen Stelltrieb und Stellglied würde in einem solchen Fall die Stellgenauigkeit beeinträchtigen und ständige Unruhe des Regelkreises bewirken. Die Kupplung zwischen Stelltrieb und Stellglied ist erforderlich, um beispielsweise beim Ausfall der Antriebsenergie oder bei Wartungsarbeiten am Stellglied diä Betätigung von Hand zu ermöglichen. Dabei kann es erforderlich sein, daß mit Rücksicht auf die Regelungsaufgaben im eingerückten Zustand stets bestimmte geometrische Verhältnisse zwischen dem Stelltrieb und

ίο dem Stellglied gev. ährleistet werden. Bekannte Kupplungen dieser Art sind wegen der großen Genauigkeitsanforderungen an die speziell gestalteten Einzelteile ■ sehr aufwendig, ohne das gesteckte Ziel stets ganz befriedigend zu erreichen.

Bei einer bekannten Kupplung der eingangs genannten Art (FR-PS 6 86 500), ist ein Kupplungsflansch fest auf der gemeinsamen Welle angeordnet, während der andere darauf drehbar und axial verschiebbar ist. Sie können mittels einer auf der Welle verschraubbaren Mutter, die unmittelbar auf den beweglichen Kupplungsflansch wirkt, gegeneinander gepreßt werden. Ihre einander zugewendeten Flächen enthalten Mulden zur gemeinsamen Aufnahme von Kugein als Kupplungskörpern. Wenn die Mutter gelöst wird, kann der bewegliche Kupplungsflansch gegenüber dem festen Flansch verdreht werden, wenn er sich von diesem um eine axiale Strecke abgehoben hat, die der Eingriffstiefe der Kugeln entspricht. Jedoch besteht dabei die Gefahr, daß bei einem geringfügig zu starken Lösen der Mutter die Kugeln sich aus den Vertiefungen lösen und daß demzufolge Schwierigkeiten entstehen, wenn die Kupplungsflanschen später wieder in spielfreien Eingriff miteinander gebracht werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch nach Relativdrehung der Kupplungsteile im aufgerückten Zustand stets kupplungsbereit ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß eine Feder zwischen Betätigungseinrichtung (Mutter) und axial verschiebbaren Flansch vorgesehen ist, die die Kupplungsflanschen auch dann zusammendrückt, wenn das unnachgiebige Schaltelement gelöst ist.

Zwar ist eine Kupplung bekannt (DE-GM 78 18 149), bei der zwei Kupplungsflanschen einander gegenüberliegende Vertiefungen zur Aufnahme von Kupplungswälzkörpern enthalten; dabei handelt es sich aber nicht um eine fremdschaltbare Drehkupplung, sondern um eine drehzahl- und drehmomentabhängig selbsttätig geschaltete Kupplung. Dabei bestimmt die Feder diejenige Drehmomentschwelle, bei welcher die Kupplung selbsttätig ausgerückt werden soll. Die bekannte Kupplung kann prinzipiell nicht spielfrei sein, weil sie oberhalb eines bestimmten Drehmoments Relativbewegung der Kupplungsflanschen im Verhältnis zueinander ermöglicht. Zwar ist ein Rastbolzen vorgesehen, der den Rasteingriff unter bestimmten Betriebszustand gewährleistet; jedoch ist er nicht dazu geeignet, die Kupplungsflanschen zusammenzupressen, so daß ein gewisses Rotationsspiel unvermeidlich ist. bevor er seine Sicherungswirkung ausüben kann.

Bei Verwendung von einer Kugel als Wälzkörper ist es im Zusammenhang der Erfindung zweckmäßig, wenn wenigstens eine Vertiefung eine Eingriffsanordnung von einer Bohrung gebildet wird, mit deren Rand die Kugel zusammenwirkt.

Der Neigungswinkel, der mit dem Wälzkörper zusammenwirkenden Flächen ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an einem der beiden Kupp-

Iungsflanschen wesentlich steiler als an dem anderen, was bei Verwendung von mit einer Kugel zusammenwirkenden Bohrung zweckmäßigerweise durch ungleiche Bohrungsdurchmesser verwirklicht wird.

Das Zusammenwirken des Wälzkörpers mit einem Paar von konkav geneigten Flächen an jedem Kupplungsflansch ergibt eine geometrisch eindeutige, spielfreie Zuordnung, wenn der Wälzkörper unter der Wirkung des die Kupplungsflanschen zusammenpressenden Schaltgliech in die beiderseitigen Vertiefungen gepreßt wird. Dadurch wird eine <=oielfreie Arbeitsweise der Kupplung gewährleistet. Wird das Schaltglied gelöst, so werden die Kupplungsflanschen gleichwohl durch die Federkraft noch zusammengedrückt. Jedoch können sie gegeneinander verdreht werden, wobei der Wälzkörper aus wenigstens einer der beiden Vertiefungen herausspringt. Bevor die Kupplung wieder geschlossen wird, werden die Kupplungsflanschen in die Ausgangslage zurückgeführt, die dadurch leicht gefui.den werden kann, daß der Wälzkörper in der Art einer Indexpositionierung bei entsprechender Verdrehung der Kupplungsflanschen in die beiderseitigen Vertiefungen unter der Federwirkung zurückspringt und die Kupplungsflanscheri in dieser Stellung festhält. Wird das Schaltelement angezogen, wenn sich die beiden Kupplungsflanschen in dieser durch Indexwirkung gesicherten Stellung befinden, so ist Gewähr dafür gegeben, daß die Kupplung im eingerückten Zustand genau diejenigen geometrischen Verhältnisse wiederherstellt die vor dem Ausrücken der Kupplung bestanden hatten.

Für alle Komponenten können weitgehend billige Normteile verwendet werden statt kostspieliger Sonderformen. Schließlich hat die Erfindung den Vorteil, daß die Kupplung äußerst platzsparend ausgeführt werden kann und daß die Drehhandhabe zum Drehen des abgetriebenen Teils bei ausgerückter Kupplung nicht wie bei vorbekannten Ausführungen radial von der Kupplung absteht, sondern am Ende axial vorsteht. Dadurch ist es möglich, das vorgeschriebene Schutzgehäuse auch dann an seinem Platz zu belassen, wenn die Kupplung gelöst und von Hand gedreht werden soll. Es hat sich nämlich gezeigt, daß anderenfalls die Anbringung des Schutzgehäuses häufig leichtfertigerweise unterlassen wird.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel erläutert, das in der einzigen Figur der Zeichnung in einem Längsschnitt veranschaulicht ist.

Auf der Welle 1 eines Schiebers, die gleichzeitig die Abtriebswelle der Kupplung darstellt, ist der zweite Kupplungsflansch 2 aufgeschweißt. Die Schweißverbindung kann gewählt werden, weil sämtliche übrigen, gegebenenfalls zu wartenden Kupplungsteile auf der Seite des freien Wellenendes von diesem Kupplu.igsflansch angeordnet sind und daher der Flansch 2 bei der Wartung der Kupplung auf der Welle 1 belassen werden kann. Er trägt am Umfang einen mit Spitze versehenen Kerbstift 3. der die jeweilige Stellung i^er Kupplung anzeigt und als Anschlag dienen kann.

Die Welle 1 ragt über den zweiten Kupplungsflansch 2 in der Zeichnung nach rechts hinaus und trägt axial beweglich und drehbeweglich den ersten Kupplungsflansch 4, der am Umfang fest mit einem Hebel 5 verbunden ist, an welchem der motorische Stellantrieb angreift.

An zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen enthalten die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Flanschen 2 und 4 Bohrungen 6, die durch Einpressen handslsübiicher, gehärteter Bohrbuchsen 7 verstärkt sind. Die im ersten Flansch 4 befindlichen Bohrungen 6 sind etwas größer im Durchmesser als diejenigen des zweiten Flanschs 2, aber dennoch etwas kleiner als der Durchmesser der jeweils zwischen zwei Bohrungspaaren 6 gehaltenen Stahlkugel 8. Die Ränder 9 der Bohrungen 6 wirken mit der zugehörigen Kugel über Schrägflächen zusammen, die von der Kugeloberfläche gebildet sind und deren Neigung bestimmt wird durch das Verhältnis, άζτ Kugel- und Bohrungsdurchmesser. Da die Bohrungsdurchmesser auf der Seite des ersten Kupplungsflansches 4 größer sind als bei dem anderen, werden die Kugeln darin bei einer relativen Umfangsverdrehung der Flanschen gegeneinander festgehalten, während sie aus den Bohrungen des zweiten Kupplungsflanschs herauspringen.

Axial schließt sich an den ersten Kupplungsflansch 14 auf der Welle 1 die Druckfeder 10 an, die über die Scheibe 11 von der Mutter 12 beaufschlagt wird, welche auf dem Gewinde 13 eines Ansatzes der Welle 1 verschraubbar ist. Die freie Verschraubungsstrecke wird begrenzt durch eine Hutmutter 14, die auf das Ende des Wellenendes aufgeschraubt und mit einer Drehsicherung versehen ist.

In der dargestellten Lage ist die Mutter 12 fest nach links in der Zeichnung geschraubt und preßt dadurch die Kugeln 8 fest zwischen die Ränder 9 der in den Kupplungsflanschen 2 und 4 befindlichen Bohrungen 6. Die Flanschen sind dadurch formschlüssig und spielfrei miteinander verbunden. Wird die Mutter 12 nach rechts bis zur Hutmutter 14 verschraubt, so wird der erste Kupplungsflansch 4 zwar durch die Feder 10 noch gegen den zweiten Kupplungsflansch gedrückt, so daß zunächst die dargestellte Lage der beiden Flanschen der Kugeln erhalten bleibt. Jedoch kann man durch Angriff eines Schraubenschlüssels an der Hutmutter 14 die Welle 1 und damit den zweiten Kupplungsflansch 2 manuell verdrehen. Dabei können die Kugeln 8 unter entsprechender Verschiebung des ersten Kupplungsflansches 4 gegen die Wirkung der Feder 10 aus den Bohrungen 6 des zweiten Kupplungsflansches 2 herausgleiten.

Soll die Kupplung wieder geschlossen werden, wird die Welie 1 manuell gedreht, bis die Kugeln 8 wieder einrasten. Anschließend wird die Mutter 12 nach links geschraubt, um den Kupplungszustand zu sichern.

Man erkennt, daß die Kupplung ohne weiteres mit einem Schutzgehäuse versehen werden kann, das axial offen ist und daher ohne Entfernung die Betätigung der Kupplung erlaubt. Auch sind Feinpassungen bei der Fertigung der Kupplung kaum erforderlich. Wenn beispielsweise zwei oder drei Eingriffsanordnungen am Umfang vorgesehen sind, die jeweils aus einer Kugel und einem Bohrungspaar bestehen, wird die Relativlage der Kupplungsflanschen zueinander im eingerückten Zustand ausschließlich durch die Lage der Bohrungen zueinander bestimmt. Ungenauigkeiten der Lagerung der Kupplungsscheiben auf der Welle wirken sich nicht aus. Ebenso wenig haben Durchmessertoleranzen bei den in den Eingriffsanordnungen verwendeten Bohrungen oder Durchmessertoleranzen bei den Kugein Konsequenzen für die Eingriffsgenauigkeit. Erforderlich ist lediglich, daß die beiderseitigen Bohrungen einander genau gegenüberliegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mechanisch fremdschaltbare Drehkupplung mit einem ersten, eine Einrichtung zur Verbindung mit einer Antriebseinrichtung aufweisenden Kupplungsflansch und einem zweiten, mit der anzutreibenden Welle zu verbindenden Kupplungsflansch, die koaxial und relativ zueinander drehbar und axial verschiebbar angeordnet sind und über mindestens eine exzentrische Eingriffsanordnung formschlüssig zusammenwirken, wenn sie mittels eines unnachgiebigen Schaltelements zusammengepreßt werden, wobei die Eingriffsanordnung von einem Wälzkörper und zwei einander gegenüberstehenden Vertiefungen in den Kupplungsflanschen gebildet wild, von deuen jede mit dem Wälzkörper über ein Paar von in Umfangsrichtung geneigten Flächen zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (10) zwischen Betätigungseinrichtung (Mutter 12) jnd axial verschiebbarem Flansch (4) vorgesehen ist, die die Kupplungsflanschen (2,4) auch dann verrastend zusammendrückt, wenn das unnachgiebige Schaltelement (12) gelöst ist.

2. Drehkupplung nach Anspruch 1 mit einer Kugel als Wälzkörper, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Vertiefung einer Eingriffsanordnung von einer Bohrung (6) gebildet wird, mit deren Rand (9) die Kugel zusammenwirkt.

3. Drehkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der mit dem Wälzkörper zusammenwirkenden Flächen (9) an einem (4) der Kupplungsflanschen wesentlich steiler ist als an dem anderen (2).

4. Drehkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten, gegenüberliegenden Bohrungen (6) einen ungleichen Durchmesser haben.