DE3714217C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kuppelvorrichtung zur Verbin­ dung eines Kupplungszapfens mit einer Kupplungshülse, ins­ besondere in Antrieben für Walzwerke, wobei eines der Kupplungsteile mit der Walze und das andere mit einer Antriebswelle verbunden ist und die Kupplungshülse mit in einer Aufnahmebohrung für den Kupplungszapfen schwenkbar gelagerten Übertragungselementen versehen ist, welche über eine sphärische Außenfläche in entsprechenden Ausnehmungen der Kupplungshülse angeordnet sind und mit einer Plan­ fläche an einer entsprechenden Planfläche des Kupplungs­ zapfens in gekuppeltem Zustand anliegen.

Derartige Kuppelvorrichtungen sind beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 21 517 bekannt. Dabei sind zwei bzw. vier Übertragungselemente vorgesehen. Der Zapfen weist zwei parallel zueinander verlaufende Planflächen auf, an denen die Übertragungselemente mit Planflächen anliegen. Die Übertragungselemente sind dabei um eine Achse schwenkbar, die in der Ebene der Planflächen liegt und exzentrisch zur Zapfenachse verläuft. Die auf die Planfläche der Übertragungselemente in deren Schwenkachse errichtete Vertikale verläuft außerhalb der Drehachse der Hülse. Sie schneidet diese nicht. Aufgrund dieser Anord­ nung wird zwar gegenüber herkömmlichen Hülsen, in denen die Zapfen nur mit ihren Planflächen an entsprechenden Übertragungsflächen anliegen, verbessert, jedoch können die Übertragungselemente nur jeweils in einer Drehrichtung zur Drehmomentübertragung herangezogen werden. Wenn also zwei Übertragungselemente vorgesehen sind, überträgt je­ weils nur ein Tragelement je Drehrichtung das Drehmoment. Entsprechend hoch ist die Flächenpressung. Zum anderen sind für den Zapfen neben den Übertragungselementen auch noch Zentrierflächen in der Aufnahmebohrung der Kupplungs­ hülse vorzusehen, die jedoch das zum Fügen notwendige Spiel und dessen Vergrößerung durch Verschleiß nicht ausgleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kuppelvor­ richtung zu schaffen, bei der alle vorgesehenen Übertragungselemente an der Drehmomentübertragung in beiden Drehrichtungen beteiligt sind und welche darüberhinaus keine besonderen Führungsflächen für die Zentrierung der Kupplungshülse gegenüber dem Kupplungs­ zapfen erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen im Hauptanspruchoberbegriff dadurch gelöst, daß drei als Kugel- oder Zylinderabschnitte ausgebildete Übertragungselemente vorgesehen sind, die mit ihren sphärischen Außenflächen in entsprechenden Ausnehmungen der Aufnahmebohrung der Kupplungehülse aufgenommen sind, daß der Kupplungszapfen mit drei an den Planflächen der Übertragungselemente zu Anlage bringbaren Zapfenplan­ flächen versehen ist, die im Querschnitt des Kupplungs­ zapfens gesehen als sehnenförmige Abflachungen ausgebildet sind, deren jeweils von der Achse des Kupplungszapfens ausgehenden Mittelsenkrechten einen Winkel von 120° einschließen, und die Abflachungen bezüglich der Achse des Kupplungszapfens parallel oder geneigt verlaufen.

Da sich die Mittelsenkrechte der Planfläche durch den Erzeugungsmittelpunkt der sphärischen Fläche und durch die Bohrungsachse der Aufnahmebohrung und damit die Drehachse erstreckt, sind alle drei Übertragungselemente an der Drehmomentübertragung beteiligt. Daraus resultiert eine Verringerung der Flächenpressung und damit des Verschleißes der an der Drehmomentübertragung beteiligten Teile. Ferner übernehmen die Übertragungselemente gleichzeitig die Zentrierfunktion, so daß eine besondere Führung des Zapfens in der Kupplungshülse, d. h. deren Aufnahmebohrung sich erübrigt. Weiterhin wird dabei das zum Fügen der Verbindung notwendige und eventuell durch Verschleiß auftretende Spiel vollständig ausgeglichen.

Bei Ausbildung der Übertragungselemente als Kugelab­ schnitte können in gewissen Grenzen zusätzlich Winkel­ bewegungen, also Abweichungen der Achse von Zapfen und Kupplungshülse voneinander, ausgeglichen werden.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß im Querschnitt der Kupplungshülse gesehen die Erzeugungsmittelpunkte der Ausnehmungen und die Schwenkachse für die Übertragungsgelemente auf von der Bohrungsachse ausgehenden Radien angeordnet sind, die jeweils einen Winkel von 120° einschließen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Erleichte­ rung des Kuppelvorganges vorgesehen, daß die Schwenkachsen aller Übertragungselemente in der jeweils die Radien und die Bohrachse enthaltenden gedachten Ebene geneigt, die Bohrungsachse in einem gemeinsamen Punkt schneidend verlaufen. Hierdurch wird die Ansteuergenauigkeit der Kupplungshülse gegenüber der Walze bzw. umgekehrt, die für das Einfädeln erforderlich ist, herabgesetzt. Es kann ein Einfädeln in weiten Toleranzen ermöglicht werden.

Alternativ ist es auch möglich, daß die Schwenkachsen der Übertragungselemente in der jeweils die Radien und die Bohrungsachse enthaltenden gedachten Ebene parallel zur Bohrungsachse verlaufen.

Diese Ausbildung ist besonders günstig, weil dadurch außerdem noch das Spiel zwischen den Zapfenflächen und den Planflächen im gekuppelten Zustand eliminiert wird. Dies trifft auch dann zu, wenn über die Laufdauer ein Ver­ schleiß eintritt. Bei Aufbringung von Drehmoment ver­ schwenken auch die Übertragungselemente und lassen im be­ grenzten Umfange eine Relativbewegung des Zapfen gegenüber der Hülse zu, bis das vorhandene Spiel ausgeglichen wird. Durch eine solche Lösung wird außerdem erreicht, daß bei Drehrichtungsumkehr kein Schlagen auftritt, was das vorhandene Spiel noch vergrößern würde. Es wird also ein sanfter Anlauf erreicht. Ferner sorgt diese Anordung auch für eine Verspannung des Zapfens gegenüber der Kupplungs­ hülse bzw. umgekehrt. Auf diese Weise kann gegebenenfalls auf zusätzliche Fixiermittel verzichtet werden.

Es ist auch entweder möglich, die als Mittelachsen ausge­ bildeten, gedachten Radien jeweils in einer Ebene, die die Mittelachse selbst und die Bohrungsachse enthält, in einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel die Bohrungsachse in einem gemeinsamen Punkt schneidend anzuordnen oder aber die als Mittelachsen ausgebildeten gedachten Radien in einer die Bohrungsachse rechtwinklig schneidenden gemein­ samen Ebene anzuordnen. Die jeweiligen Vorteile ent­ sprechen denen einer Anordnung, wie sie sich in Zusammen­ hang mit Zylinderabschnitten ergibt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Kuppelvorrichtung im Querschnitt,

Fig. 2 eine Kuppelvorrichtung mit Übertragungselementen in Form eines Zylinderabschnittes mit zur Dreh­ achse paralleler Schwenkachse, im Längsschnitt,

Fig. 3 eine Kuppelvorrichtung mit Übertragungselementen entsprechend Fig. 2, jedoch schrägverlaufender Schwenkachse,

Fig. 4 eine Kuppelvorrichtung mit Kugelabschnitten als Übertragungselementen und

Fig. 5 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 4.

Die Kuppelvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Kupplungszapfen 1, der Kupplungshülse 2 und zwischen beiden angeordneten Übertragungselementen 4. Die Kupp­ lungshülse 4 weist eine Aufnahmebohrung 3 auf, in die der Kupplungszapfen 1 eingeschoben ist. In der Aufnahmebohrung 3 sind umfangsverteilt drei Übertragungselemente 4 ange­ ordnet. Diese Übertragungselemente 4 sind in Ausnehmungen 6 schwenkbeweglich gelagert. Die Übertragungselemente 4 können eine kugelige oder zylindrische Außenfläche 5 auf­ weisen. In Fig. 1 sind zwei Positionen für den Kupplungs­ zapfen 1 in Bezug auf die Kupplungshülse 2 bzw. für die Übertragungselemente 4 dargestellt. Die ausgezogen dargestellte Position stellt die Kuppelvorrichtung in der Position dar, in der der Kupplungszapfen gerade in die Aufnahmebohrung 3 der Kupplungshülse 2 eingeführt worden ist und die strichpunktierte Stellung die Position bei Aufbringung eines Drehmomentes. In der Ausgangsposition sind die drei Ausnehmungen 6 und die Stellung der Über­ tragungselemente 4 in denselben identisch, d. h. deren Mittelachsen X-X stimmen überein. Die Kupplungshülse 2 weist drei um je 120° zueinander versetzte Ausnehmungen 6 auf. Die Ausnehmungen 6 besitzen in dieser Position mit zu den Mittelachsen der Übertragungselemente 4 identische Mittelachsen x-x. Die Mittelachsen x-x zweier über den Umfang benachbarter Übertragungselemente 4 und Aus­ nehmungen 6 schließen einen Winkel von 120° ein. Der Erzeugungsmittelpunkt M für die Ausnehmungen 6 und der entsprechenden Außenfläche 5 der Übertragungselemente 4 liegt auf der Mittelachse x-x. Durch den Erzeugungsmittel­ punkt M in die Zeichnungsebene hinein, und zwar in einer Ebene, die die Bohrungsachse y-y und die Mittelachse x-x enthält, verläuft die Schwenkachse z-z. Der Verlauf der Schwenkachse z-z kann dabei so sein, daß der Abstand A, den der Erzeugungsmittelpunkt M von der Bohrungsachse y-y einnimmt, über die axiale Erstreckung konstant bleibt oder aber beispielsweise abnimmt, so daß die Achse z-z geneigt ist und die Bohrungsachse y-y schneidet. In der Stellung, in der der Kupplungszapfen 1 in die Aufnahmebohrung 3 der Kupplungshülse 2 eingeführt werden kann, ist zwischen der Planfläche 7, dem zugehörigen Übertragungselement 4 und der gegenüberliegenden Zapfenplanfläche 8 ein Spiel S vor­ handen. Wird nun ein Drehmoment aufgebracht, verdrehen sich Kupplungshülse 2 und Kupplungszapfen 1 relativ zueinander. In Fig. 1 ist die Drehrichtung mit N ange­ geben. Der Kupplungszapfen 1 eilt in diesem Falle der Kupplungshülse 2 vor. Das Ausmaß der Voreilung wird durch das Spiel S bestimmt. Die Voreilung endet nämlich dann, wenn die Planflächen 7 der Übertragungselemente 4 vollflächig an den entsprechenden Zapfenplanflächen 8 anliegen. Durch die vollflächige Anlage mit gleichzeitigem Spielausgleich werden Kantenpressungen vermieden. Darüber­ hinaus wird, da konstruktiv schon ein Spiel vorgesehen sein kann, auch eine vereinfachte Einfädelung von Kupplungszapfen 1 und Kupplungshülse 2 erreicht. Bei Drehrichtungsumkehr, d. h. bei Bewegung entgegen dem Pfeil N erfolgt ein Rückwärtsschwenken. Dabei werden die Über­ tragungselemente 4 in eine Position hineinbewegt, die zu der strichpunktiert dargestellten spiegelbildlich ist.

Aufgrund dieser Wirkungweise wird zusätzlich ein Festklem­ men von Kupplungshülse 2 und Kupplungszapfen 1 zueinander erreicht, wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, die Schwenkachse z-z für die Übertragungselemente 4 parallel zur Drehachse bzw. Bohrungsache y-y verläuft.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Übertragungselemente 4 endseitig Ausnehmungen 12 aufweisen, in welche in Bohrun­ gen in der Kupplungshülse 2 bzw. in dem sie verschließen­ den Deckel 10 angeordnete Stifte 11 eingreifen. Die Stifte 11 dienen zur Schwenkbegrenzung wie auch zur Halterung der Übertragungselemente 4 gegenüber der Kupplungshülse 2. Die axiale Halterung der Übertragungselemente 4 erfolgt zwischen entsprechenden Stirnflächen des Deckels 10 und dem Bohrungsende der Aufnahmebohrung 3 der Kupplungshülse 2.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die als Zylinder­ abschnitte ausgebildeten Übertragungselemente 4 mit ihrer Schwenkachse z-z gegenüber der Bohrungsachse y-y bzw. Drehachse geneigt angeordnet. Der Abstand A, den die Schwenkachse z-z gegenüber der Bohrungsachse y-y einnimmt, nimmt von der Öffnungsseite her ab. Die Kupplungshülse 2 ist mit einem Flansch 9 einstückig verbunden, mit dem sie beispielsweise an eine Antriebswelle anschließbar ist. Die mit den Planflächen 7 der Übertragungselemente 4 zusammen­ arbeitenden drei Zapfenplanflächen 8 sind entsprechend der Neigung der Schwenkachse z-z um den Neigungswinkel α ebenfalls geneigt ausgebildet, so daß eine Art konischer Kupplungszapfen 1 entsteht. Die Konizität erleichtert das Einfädeln des Kupplungszapfens 1 in die Aufnahmebohrung 3 der Kupplungshülse 2.

Schließlich ergibt sich aus den Fig. 4 und 5 noch eine Ausbildung, bei der die Übertragungselemente 4 aus Kugel­ abschnitten bestehen. Hierbei ist es möglich, die Mittel­ achsen x-x so anzuordnen, daß die Bohrungsachse y-y unter einem Winkel geschnitten wird, der vom rechten Winkel ab­ weicht, es ergeben sich dann Verhältnisse, die etwa denen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entsprechen. Es ist jedoch auch möglich, die Mittelachsen X-X so anzu­ ordnen, daß sie für alle drei Übertragungselemente 4 in einer Ebene liegen und die Bohrungsachse y-y rechtwinklig schneiden. Die kugelige Ausbildung der Übertragungsele­ mente 4 sorgt zusätzlich noch für einen Toleranzausgleich der Bohrungsachse y-y der Kupplungshülse 2 gegenüber der Achse des Kupplungszapfens 1. Es können also in geringem Maße Winkelverstellungen aufgenommen werden.

Bezugszeichenliste

 1 Kupplungszapfen
 2 Kupplungshülse
 3 Aufnahmebohrung
 4 Übertragungselemente
 5 Außenfläche des Übertragungselementes
 6 Ausnehmung
 7 Planfläche
 8 Zapfenplanflächen
 9 Flansch
10 Deckel
11 Stift
12 Ausnehmung
x-x Mittelachse
y-y Bohrungsachse
M Erzeugungsmittelpunkt
z-z Schwenkachse
K Schwenkmittelpunkt
A Abstand
S Spiel
N Drehrichtung

Claims (6)

1. Kuppelvorrichtung zur Verbindung eines Kupplungs­ zapfens mit einer Kupplungshülse, insbesondere in Antrieben für Walzwerke, wobei eines der Kupplungs­ teile mit der Walze und das andere mit einer Antriebs­ welle verbunden ist und die Kupplungshülse mit in einer Aufnahmebohrung für den Kupplungszapfen schwenk­ bar gelagerten Übertragungselementen versehen ist, welche über eine sphärische Außenfläche in entsprech­ enden Ausnehmungen der Kupplungshülse angeordnet sind und mit einer Planfläche an einer entsprechenden Plan­ fläche des Kupplungszapfens in gekuppeltem Zustand anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß drei als Kugel- oder Zylinderabschnitte ausgebil­ dete Übertragungselemente (4) vorgesehen sind, die mit ihren sphärischen Außenflächen (5) in entsprechenden Ausnehmungen (6) der Aufnahmebohrung (3) der Kupp­ lungshülse (2) aufgenommen sind, daß der Kupplungs­ zapfen (1) mit drei an den Planflächen (7) der Über­ tragungselemente (4) zu Anlage bringbaren Zapfenplan­ flächen (8) versehen ist, die im Querschnitt des Kupp­ lungszapfens (1) gesehen als sehnenförmige Abflachun­ gen ausgebildet sind, deren jeweils von der Achse des Kupplungszapfens (1) ausgehenden Mittelsenkrechten einen Winkel von 120° einschließen, und die Abflachun­ gen bezüglich der Achse des Kupplungszapfens (1) pa­ rallel oder geneigt verlaufen.

2. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnitt der Kupplungshülse (2) gesehen die Erzeugungsmittelpunkte (M) der Ausnehmungen (6) und die Schwenkachse (Z-Z) für die Übertragungsgelemente (4) auf von der Bohrungsachse (Y-Y) ausgehenden Radien (Mittelachsen X-X) angeordnet sind, die jeweils einen Winkel von 120° einschließen.

3. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (Z-Z) aller Übertragungselemente (4) in der jeweils die Radien (Mittelachsen X-X) und die Bohrungsachse (Y-Y) enthaltenden gedachten Ebene geneigt, die Bohrungsachse (Y-Y) in einem gemeinsamen Punkt schneidend verlaufen.

4. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (Z-Z) der Übertragungselemente (4) in der jeweils die Radien (Mittelachsen X-X) und die Bohrungsachse (Y-Y) enthaltenden gedachten Ebene parallel zur Bohrungsachse (Y-Y) verlaufen.

5. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Mittelachsen (X-X) ausgebildeten gedachten Radien jeweils in einer Ebene, die die Mittelachse (X-X) selbst und die Bohrungsachse (Y-Y) enthält, in einem vom rechten Winkel abweichenden Winkel (α) die Bohrungsachse (Y-Y) in einem gemeinsamen Punkt schnei­ dend angeordnet sind.

6. Kuppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Mittelachsen (X-X) ausgebildeten gedachten Radien in einer die Bohrungsachse (Y-Y) rechtwinklig schneidenden gemeinsamen Ebene angeordnet sind.