DE3543672C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lösbare Kupplung zwischen einer Welle und einer Nabe unter Zuhilfenahme einer druckmittelbetä­ tigbaren Einrichtung, die Kraftschluß zwischen Welle und Nabe herbeiführt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Kupplung ist bekannt aus der DE-OS 27 07 530. Eine kraftschlüssige und auf Reibung beruhende drehfeste Verbindung kommt dort dadurch zustande, daß zwischen die Welle und die Bohrung in der Nabe eine zylindrische Spannhülse eingesetzt ist. Diese Spannhülse weist eine innenliegende zylindrische Kammer, einen Kanal von dieser Kammer nach außen und einen Ver­ schlußstopfen für diesen Kanal auf, wobei die innenliegende Kammer unter hohen Innendruck gesetzt werden kann. Durch die dabei eintretende Verformung bzw. radiale Aufweitung der Spann­ hülse entsteht sowohl auf der äußeren Oberfläche der Welle als auch der Bohrung in der Nabe ein hoher Flächendruck, der eine reibschlüssige Übertragung eines Drehmomentes ermöglicht. Das Lösen der Kupplung erfolgt durch Entspannen der innenliegenden Kammer, beispielsweise durch zwangsweises Abbrechen des Ver­ schlußstopfens nach Überschreiten des übertragbaren Drehmomen­ tes und relativer Verdrehung der Nabe gegenüber der Welle, be­ kannt aus der DE-OS 29 23 902.

Unter der Wirkung des Innendruckes in der Spannhülse erfährt die Nabe je nach ihrer Formgebung eine unterschiedliche Durch­ messervergrößerung. Die Spannhülse stellt ein radial nachgiebi­ ges Element zwischen Welle und Nabe dar. In Anwendungsfällen, bei denen auf die Nabe große Radialkräfte einwirken können, z.B. bei Walzwerken, kann dies durch elastische Verformung zu nachteiligen geometrischen Ungenauigkeiten führen. Die Spann­ hülse unterliegt dabei während der Rotation einer dynamischen Dauerbeanspruchung. Besteht die Spannhülse aus einem innenlie­ genden und einem außenliegenden Teil, die durch Schweißen an den Stirnseiten verbunden sind und die druckmittelbeaufschlag­ bare Kammer enthalten, so besteht die Gefahr von Dauerbrüchen an den Schweißnähten und damit Unterbrechung der Drehmoment­ übertragung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung der genannten Art zu schaffen, die die vorbeschriebenen Nachteile vermeidet und deren Spannelement frei ist von dauerbruchgefährdenden Schub­ spannungen in der Schweißnaht sowie kleinere Gesamtabmessungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Während bei der bekannten Ausführung eine Spannhülse zwischen Welle und Nabe angeordnet ist und somit das volle Drehmoment zu übertragen hat, wird bei der Erfindung ein Spannelement an einer Stelle vorgesehen, an der sie keiner dy­ namischen Beanspruchung unterliegt. Die Nabe ist dabei wie be­ kannt unmittelbar auf der Welle angebracht, und das durch In­ nendruck dehnbare Spannelement befindet sich innerhalb der Wel­ le.

Das druckmittelbeaufschlagbare Spannelement ist dabei aus nur einem einzigen zusätzlichen Bauteil gebildet, das in das stirn­ seitig als Hohlwelle ausgebildete Wellenende eingesetzt ist. Es ist ein die Bohrung ausfüllendes Innenteil, wobei das hohlge­ bohrte Wellenende selbst das Außenteil bildet. Die druckmittel­ beaufschlagbare Kammer wird dabei gebildet zwischen der Innen­ bohrung des Wellenendes und der äußeren Oberfläche des einsetz­ baren Innenteiles, wobei die einzige entstehende Fuge am stirn­ seitigen Ende der Welle und des einsetzbaren Innenteiles z.B. mit einer Schweißnaht druckdicht verschlossen ist. Das einsetz­ bare Innenteil kann als massiver Stopfen oder zur Materialer­ sparnis als rohrförmige Hülse mit stirnseitigem Boden ausgebil­ det sein. Die Verschlußeinrichtung für die Druckmittelzufuhr kann dabei an der Welle oder auch vorzugsweise an der Stirnsei­ te des einsetzbaren Innenteiles angebracht sein. Auch eine An­ ordnung an einer außerhalb des Befestigungsbereiches für die Nabe befindlichen Stelle an der äußeren Oberfläche der Welle ist im Prinzip möglich.

Die das Spannelement bildenden Teile sowie die Schweißnaht, die gegen hohen Innendruck abzudichten hat, werden nur statisch beansprucht. Die durch Radialkraft und Drehmoment hervorgerufe­ ne Verformungsarbeit findet nicht in dem durch Innendruck be­ aufschlagbaren Spannelement, sondern in der Welle statt. Es ist, wie für sich allein bekannt, nur Reibschluß zwischen Welle und Nabe, also an den beiden beteiligten Oberflächen notwendig, während bei einer der bekannten Ausführung insgesamt vier Ober­ flächen an der reibschlüssigen Übertragung des Drehmomentes beteiligt sind. Ferner steht bei der erfindungsgemäßen Ausfüh­ rung die Schweißnaht nicht unter Schubbeanspruchung infolge der Drehmomenteinwirkung, und es findet keine relative radiale Ver­ setzung zwischen Nabe und Welle statt infolge radialer Elasti­ zität eines Zwischengliedes. Durch die unmittelbare Anordnung der Nabe auf der Welle kann die Nabe im Durchmesser sparsamer dimensioniert werden.

Gemäß Anspruch 2 kann die Nabe mit einer Einrichtung versehen sein, z.B. einer Scheibe, die einen abbrechbaren Verschluß­ stopfen, der an der Stirnseite des Spannelementes angebracht ist, nach Überschreitung des zulässigen Drehmomentes und ent­ sprechender Relativdrehung in für sich allein bekannter Weise abschert. Die Kupplung kann in dieser Form auch als Sicher­ heitskupplung verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch die erfin­ dungsgemäße Kupplung mit Überlastsicherung.

In der Figur ist das stirnseitige Ende einer Welle 1 darge­ stellt, auf der eine Nabe 2, z.B. ein Zahnrad, eine Walze oder ein Flansch angeordnet ist und auf die ein Drehmoment übertra­ gen werden soll. Die Welle 1 weist eine von der Stirnseite ko­ axiale Bohrung 3 auf, in welche ein zusätzliches Bauteil einge­ setzt ist. Dieses ist ein Innenteil 6, das z.B. durch eine Schweißnaht 7 druckdicht mit dem Ende der Welle 1 verbunden ist. Zwischen der inneren Oberfläche der Bohrung 3 und der äu­ ßeren Oberfläche des Innenteiles 6 befindet sich wie bekannt eine schmale Kammer 8, welche zur klareren Darstellung mit un­ verhältnismäßig großer Weite gezeichnet ist. Als Außenteil 5 dient dabei das rohrförmige Ende der Welle 1 selbst, wobei das in die Bohrung 3 eingeschobene und mit der Schweißnaht 7 ver­ bundene Innenteil 6 als Rohr 12 mit Boden 13 ausgebildet sein kann. Die mit Innendruck beaufschlagbare Kammer 8 steht, wie im Prinzip bekannt, über einen Kanal 9 mit dem Verschlußstopfen 10 in Verbindung. Der Vorzug dieser Ausführung besteht darin, daß gegenüber der bekannten Kupplung weniger hoch präzise Teile gefertigt werden müssen und nur eine einzige Schweißnaht not­ wendig ist, was zu einer Kostensenkung führt.

Dargestellt ist ferner eine Scheibe 14, die mit der Nabe dreh­ fest verbunden ist und radial so weit nach innen reicht, daß der stirnseitig an der Spannbuchse angebrachte Verschlußstopfen 10 erfaßt wird. Kommt es zu einer Überschreibung des zulässigen Drehmomentes, so wird wie bekannt der Verschlußstopfen 10 bei einer Relativdrehung abgeschert und die Drehmomentübertragung durch Druckentlastung der Kammer 8 unterbrochen.

Claims (2)

1. Kupplung zur lösbaren, kraftschlüssigen, zur Übertragung eines Drehmoments dienenden Verbindung zwischen einer Welle und einer darauf angeordneten Nabe, mit einem aus einem Außen- und einem Innenteil bestehenden, in einer koaxialen Bohrung in der Welle angeordneten dehnbaren Spannelement, mit einer druckdichten Kammer zur Aufnahme eines Druckmit­ tels sowie einem nach außen führenden Kanal und einer Ver­ schlußeinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die die Nabe (2) tragende Welle (1) ist selbst als Außenteil (5) des Spannelementes (4) ausgebildet;
• b) in die Bohrung (3) der Welle (1) ist das mit einem Boden (13) versehene Innenteil (6) eingesetzt, dessen äußere zylindrische Oberfläche mit der zylindrischen inneren Oberfläche der Bohrung (3) die druckdichte Kammer (8) zur Aufnahme des Druckmittels bildet.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (10) zur Zufuhr des Druckmittels einen Verschlußstopfen aufweist, der von einem an der Nabe befe­ stigten Organ, z.B. einer Scheibe (14), nach einer Relativ­ drehung zwischen Welle (1) und Nabe (2) in einen Zustand zur Druckentlastung der Kammer (8) bringbar ist.