DE3939600C2 - Zahnkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnkupplung mit zwei durch eine Kupplungsverzahnung miteinander gekuppelten Kupplungsteilen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solch eine Zahnkupplung ist aus der DE 34 33 635 C2 bekannt. Sie dient zur Verbindung einer rohrartigen Kunststoffwelle mit einer massiven Metallwelle. Dazu wird in einem Zwischenstück, das als Adapter dient, eine Mehrkantform gebildet. Über die zu verbindenden Wellen und den Adapter wird eine Spannbacke geschoben und durch Anziehen einer zugehörigen Mutter eine kraftschlüssige Verbindung zwischen sämtlichen Teilen erzeugt. Die DE 23 62 408 A1 zeigt eine Kupplung, welche nur aus einer kraftschlüssigen, lösbaren Nabenverbindung mit einem Druckverband besteht. Die DE 26 59 547 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Verbinden von Nabe und Welle durch Reibschluß mit einem eine Druckkammer aufweisenden Spannelement, welches mit einem verschließbaren Anschluß zum hydraulischen Beaufschlagen der Druckkammer versehen ist. Die DE 24 03 337 A1 betrifft ebenfalls eine druckmittelbetätigte Reibungskupplung zum Kuppeln mindestens zweier Elemente.

Die Mehrkantform der Mehrkantbohrung ist gleich wie bei dem Mehrkantzapfen, wobei die Mehrkantbohrung ein wenig größere Maße hat, damit der Mehrkantzapfen wahlweise in die Mehrkantbohrung eingesteckt oder wieder herausgezogen werden kann. Je mehr Spielraum zwischen dem Mehrkantzapfen und der Mehrkantbohrung vorhanden ist, desto leichter sind die Teile zusammenfügbar und wieder trennbar. Ein großer Spielraum zwischen den beiden Teilen hat jedoch den Nachteil, daß sie mit zunehmend größerem Spielraum auch mehr relativ zueinander verdrehbar sind. Eine solche relative Verdrehbarkeit zwischen dem Hülsenteil und dem Mehrkantzapfen ist jedoch äußerst unerwünscht, weil dann die Gelenkspindel nicht mehr exakt der Welle folgt, oder umgekehrt, und zwischen der Gelenkspindel und der Welle Wackel-Drehbewegungen auftreten können. Solche Wackel- Drehbewegungen führen zu einer Materialabnutzung an dem Mehrkantzapfen und in der Mehrkantbohrung am Hülsenteil, wodurch der Spielraum zwischen diesen beiden Teilen sich ständig vergrößert. Ein weiterer Nachteil ist, daß durch solche Wackel-Drehbewegungen auch Maschinen, beispielsweise ein Motor oder Getriebe am einen Ende und eine Walze oder ähnliches Element eines Walzwerkes oder eine andere Maschine am anderen Ende des Antriebsstranges bestehend aus der Gelenkspindel und der Welle starken Drehmomentstößen, Schlägen und daraus resultierenden Materialabnutzungen ausgesetzt sind.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das genannte nachteilige Spiel zwischen dem Mehrkantzapfen und dem Hülsenteil in deren Mehrkantbohrung zu vermeiden, derart, daß trotzdem der Mehrkantzapfen ohne besondere externe Kraft leicht in die Mehrkantbohrung eingeführt und wahlweise wieder aus dieser herausgezogen werden kann. Gleichzeitig soll gemäß der Erfindung sichergestellt werden, daß die Drehachse von der Welle und deren Mehrkantzapfen genau mit der Drehachse des Hülsenteils der Gelenkspindel fluchtet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Der Außenring und der Innenring des Druckmittelverbandes sind an ihren Enden vorzugsweise miteinander verschweißt, so daß sie zusammen ein Bauteil mit einer druckdichten Druckkammer bilden.

Druckverbände sind bekannt. Beispielsweise zeigen die DE-PS 35 43 672 und 35 45 651 je einen Druckmittelverband zur drehfesten Verbindung von zwei koaxial ineinander gefügten, je zylindrischen Wellenteilen. Dabei müssen die beiden Wellenteile so stark radial zusammengepreßt werden, daß ein Drehen der beiden Wellenteile relativ zueinander durch die Reibung an ihren aneinander anliegenden Mantelflächen verhindert wird. Dies ist beim Gegenstand vorliegender Erfindung nicht der Fall, sondern beim Gegenstand der Erfindung wird eine Relativbewegung zwischen der Gelenkspindel und der Welle durch die Mehrkantform des Mehrkantzapfens und der Mehrkantbohrung im Hülsenteil verhindert. Deshalb wird beim Gegenstand der Erfindung der Druckmittelverband lediglich dazu verwendet, den kleinen Spielraum zwischen dem Mehrkantzapfen und dem Hülsenteil in dessen Mehrkantbohrung zu eliminieren, wenn der Mehrkantzapfen in die Mehrkantbohrung eingesteckt ist und dieses Spiel wieder herzustellen, wenn der Mehrkantzapfen aus der Mehrkantbohrung herausgezogen werden soll.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine abgebrochene Seitenansicht einer Wellen- Steckverbindung, in der unteren Hälfte im Axialschnitt, und

Fig. 2 eine Stirnansicht auf ein Ende des Hülsenteils einer Gelenkspindel in Richtung der Pfeile II-II in Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Wellen-Steckverbindung nach der Erfindung enthält eine Gelenkspindel 2, die an ihrem in Fig. 1 dargestellten rechten Ende 4 mit einer Zahnkupplung 6 versehen und durch diese Zahnkupplung 6 mit einem Hülsenteil 8 verbunden ist, in welcher eine Mehrkantbohrung 10 gebildet ist, die an ihrem von der Zahnkupplung 6 abgewandten Ende 12 offen ist. In dieses offene Ende 12 des Hülsenteils 8 kann axial zur Drehachse 14 des Hülsenteils 8 ein Mehrkantzapfen 16 einer Welle 18 eingesteckt werden, dessen Mehrkantform gleich ist wie die der Mehrkantbohrung 10. Die Umfangsabmessungen des Mehrkantzapfens 6 sind ungefähr gleich groß wie die Umfangsabmessungen der Mehrkantbohrung 10, wobei auch die Formen dieser beiden Teile komplementär zueinander gleich sind, jedoch die Abmessungen der Mehrkantbohrung 10 ganz wenig, im Bereich von 1 : 10 mm, größer sind als die des Mehrkantzapfens 16, damit dieser Mehrkantzapfen 16 ohne besondere äußere Kraft leicht in die Mehrkantbohrung 10 axial eingesetzt und bei Bedarf wieder herausgezogen werden kann.

Wenn der Mehrkantzapfen 16 in die Mehrkantbohrung 10 eingesteckt ist, kann der genannte kleine Spielraum zwischen diesen beiden Teilen durch einen Druckölverband 20 aufgehoben werden, so daß dann der Mehrkantzapfen 16 bewegungsunfähig in der Mehrkantbohrung 10 des Hülsenteils 8 eingespannt ist. Der Druckölverband 20 ist von dem in Fig. 1 dargestellten rechten Ende her auf den Hülsenteil 8 axial aufschiebbar und auch wieder abziehbar. Gemäß der Erfindung besteht der Druckölverband aus einem radial starren Außenring 22 aus Metall, vorzugsweise Eisen, und einem darin angeordneten, radial nach innen verformbaren Innenring 24 aus Metall, vorzugsweise dem gleichen Material wie der Außenring 20, und die beiden Ringe 22 und 24 bilden zwischen sich im wesentlichen über ihre gesamte Länge eine zylindermantelförmige Druckkammer 26, welche den Hülsenteil 8 im wesentlichen über die Länge des in sie einzufügenden Mehrkantzapfens 16 konzentrisch umgibt. Die beiden Ringe 22 und 24 sind an ihren axialen Enden durch Schweißnähte 28 und 30 miteinander verbunden, welche die Druckkammer 26 an ihren beiden axialen Enden dicht verschließen. Im Außenring 20 ist ein Ventil 32 untergebracht, über welches die Druckkammer 26 mit Druckflüssigkeit, vorzugsweise Öl, von so hohem Druck gefüllt werden kann, daß der Innenring 24 radial zusammengedrückt wird und dabei auch den von ihm umfaßten Abschnitt 34 des Hülsenteils 8 so weit radial zusammendrückt, daß dieser Abschnitt 34 des Hülsenteils den in ihn eingefügten Mehrkantzapfen 16 stark einspannt. Durch den Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer 26 wird also der genannte Spielraum aufgehoben und die Größe der Mehrkantbohrung 10 auf die Größe des Mehrkantzapfens 16 reduziert, wobei dieser Mehrkantzapfen 16 von dem Hülsenteil 8 satt eingespannt wird. Die dabei im wesentlichen radial zur Drehachse 14 wirkenden Kräfte erfordern Gegenkräfte in entgegengesetzter Richtung von gleicher Größe. Diese von der Druckkammer 26 ausgehenden Gegenkräfte werden von dem biegesteifen Außenring 22 aufgenommen.

Die Gelenkspindel 2 kann an ihrem in Fig. 1 nicht gezeigten linken Ende ebenfalls eine Zahnkupplung 6 haben, so daß eine Doppelgelenk-Zahnkupplung gebildet ist.

Als Druckmittel dient vorzugsweise unter Druck setzbares Öl. Anstatt Öl kann jedoch auch eine andere Flüssigkeit oder ein Gas verwendet werden.

Claims (2)

1. Zahnkupplung mit zwei durch eine Kupplungsverzahnung miteinander gekuppelten Kupplungsteilen (2, 8), von welchen einer ein Hülsenteil (8) ist, und mit einer Welle (18), die an ihrem einen Ende einen Mehrkant­ zapfen (10) aufweist, der in eine komplementär zu ihm geformte Mehrkantbohrung (10) des Hülsenteils (8) eingesetzt ist und eine Wellen-Steckverbindung bildet, bei welcher die Mehrkantbohrung (10) zum leichten Einsetzen und Herausziehen des Mehrkantzapfens (16) nur sehr geringfügig größere Maße hat als der Mehr­ kantzapfen (16) und der Mehrkantzapfen (16) aufgrund der Mehrkantform formschlüssig drehfest mit dem Hülsenteil (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Hülsenteil (8) ein Druckverband (20) axial aufgeschoben ist, daß der Druckverband (20) einen radial starren Außenring (22) und einen darin angeordneten, radial nach innen verformbaren Innenring (22) je aus Metall aufweist, die an ihren axialen Enden fluid-dicht miteinander verbunden sind und zwischen sich eine zylindermantelförmige Druckkammer (26) bilden, die mit strömungsfähigem Druckmittel von solchem Druck füllbar ist, daß das Druckmittel mindestens einen Teil des Innenringes (24) radial auf einen Abschnitt (34) des Hülsenteils (8) und dabei diesen Abschnitt (34) bis zur satten Anlage am Mehrkantzapfen (16) radial zusammendrückt, und daß ein Ventil (32) zum wahlweisen Füllen und Entleeren der Druckkammer (26) vorgesehen ist.

2. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (22) und der Innenring (24) an ihren Enden miteinander verschweißt (28, 30) sind.