DE4005965A1 - Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuppeln eines rotationszylindrischen Teiles, insbesondere einer Welle oder Nabe, wobei eine radial nachgiebige Büchse mit dem zylindrischen Teil verklemmbar ist, indem sie durch koni­ sche Elemente radial beaufschlagt wird, wozu diese Ele­ mente ihrerseits einer axial wirksamen Federanordnung ausgesetzt sind, um das zylindrische Teil mit der Büchse oder einem damit verbundenen Anschlußteil zu kuppeln, und wobei das Lösen der Kupplung durch eine Zylinder-Kolben- Anordnung erfolgt, die durch ein hydraulisches Druckmit­ tel betätigt wird und die auf die Federanordnung entgegen ihrer auf die konischen Elemente wirkenden Kraft ein­ wirkt.

Derartige Kupplungen sind in verschiedenen Ausführungs­ formen bekannt. Grundsätzlich soll dabei eine lösbare, drehfeste Verbindung zwischen den Kupplungshälften her­ beigeführt werden.

Bei der noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Patentanmeldung P 39 11 513.5, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird, erfolgt diese drehfeste Verbindung durch konische Spannscheiben, die sich im Bereich einer Stirnseite in axialer Richtung abstützen, während sie an ihrem gegenüberliegenden axialen Ende über axial einwir­ kende Federelemente mit der Welle bzw. Nabe verspannt sind. Zum Lösen der Kupplung muß die Federanpressung aufgehoben werden, was hydraulisch durch eine Zylinder- Kolben-Anordnung erfolgt. Die Begriffe "Zylinder" und "Kolben" sind dabei im weitesten Sinne zu verstehen. Hierunter sollen also im folgenden alle Konstruktions­ teile verstanden werden, die einen Raum veränderlichen Volumens für das Druckmittel bilden und sich bei Druckbe­ aufschlagung relativ zueinander verschieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufbau der eingangs beschriebenen, bekannten Kupplung zu vereinfachen und ihr Bauvolumen zu verringern. Im Hinblick auf die in der Patentanmeldung P 39 11 513.5 beschriebenen Kupplung geht es darum, deren vorteilhafte Eigenschaften beizubehalten, wenn die Um­ wandlung der axial wirkenden Betätigungskraft in die radial wirkende Spannkraft nicht durch die dort beschrie­ benen konischen Spannscheiben, sondern auf andere Weise erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federanordnung, die für die Betätigung der konischen Elemente notwendig ist, in dem vom hydraulischen oder pneumatischen Druckmittel beaufschlagten Zylinderraum angeordnet ist, wobei die konischen Elemente aus relativ zueinander in Axialrichtung verfahrbaren und dabei längs ihrer konischen Umfangsflächen aneinander gleitenden Teilen bestehen.

Dadurch ergibt sich wie in der Patentanmeldung P 39 11 513.5 der Vorteil, daß zwei bisher getrennte Baugruppen miteinander kombiniert werden. Der Material- und Platz­ bedarf für den bisher benötigten, separaten Betätigungs­ kolben zum Lösen der Kupplung entfällt. Die erfindungs­ gemäße Kupplung zeichnet sich also durch einfachen und kompakten Aufbau aus. Darüber hinaus hat die Konusver­ spannung anstelle der in der älteren Anmeldung beschrie­ benen Spannscheiben den Vorteil des einfacheren Aufbaues, weil man mit weniger Einzelteilen auskommt. Hinzu kommt, daß mit den aufeinander längs ihrer konischen Umfangs­ fläche gleitenden Konuselementen größere Durchmesser­ toleranzen überbrückt werden können als mit den Spann­ scheiben.

Wie in der älteren Anmeldung bietet sich auch hier die Möglichkeit, daß der Zylinder oder der Kolben, zweckmäßig aber alle beiden genannten Teile der Zylinder-Kolben-An­ ordnung durch Bestandteile des Kupplungsgehäuses gebildet werden. Der Herstellungsaufwand wird dadurch weiter ver­ ringert.

Geht es um das Kuppeln einer Welle, so empfiehlt es sich, daß die zuvor genannte radial nachgiebige Büchse mit einem Gehäuse-Stirnflansch verbunden ist, der mit einem dazu verschiebbaren Außenzylindergehäuse mit etwa L-för­ migen Profil den Zylinderraum bildet, in dem die Feder­ anordnung über den verschiebbaren Außenzylinder, der zu­ gleich als Außengehäuse fungiert, auf die konischen Ele­ mente einwirken und somit die Büchse mit der Welle verklemmen.

Geht es hingegen um das Kuppeln eines nabenförmigen Tei­ les, so erstreckt sich der Zylinder der Zylinder-Kolben- Anordnung zweckmäßig in das nabenförmige Teil hinein, trägt auf seiner konischen Außenseite die Büchse, während in seinem Inneren die Federanordnung angeordnet ist, die ihrerseits auf einem als Kolben fungierenden Zapfen eines Gehäuse-Stirnflansches geführt ist. In diesem Fall bildet also der Zylinder selbst das Zwischenstück zwischen Federanordnung und Büchse.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnung; dabei zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Alternative einer Wellenkupplung;

Fig. 2 einen Axialschnitt mit einer zweiten Alternative und

Fig. 3 einen Axialschnitt mit einer Nabenkupplung.

Fig. 1 zeigt eine Welle 1, die über die erfindungsgemäße Kupplung und deren Anschlußteil 2 mit einem nicht weiter dargestellten Antrieb drehfest verbunden bzw. bei Bedarf davon wieder gelöst werden soll. Die Kupplung ist wie folgt aufgebaut: Das genannte Anschlußteil 2 bildet einen sich im wesent­ lichen radial erstreckenden Gehäuse-Stirnflansch und trägt in seinem Zentrum eine mit ihm drehfest verbundene Büchse 3. Die Büchse 3 umfaßt das Ende der Welle 1 und ist in diesem Bereich zur Erhöhung ihrer Elastizität axial geschlitzt. An ihrem äußeren Ende verjüngt sie sich konisch, bildet also das konische Element 3a mit koni­ scher Außenfläche 3b. Hierauf sitzt das andere konische Element 6a das direkt an einen Außenzylinder 6 angeformt ist.

Der Außenzylinder 6 weist eine L-förmige Kontur auf und ist mit seinem nach innen laufenden Wandteil auf dem Bund 2a, im übrigen am Außenumfang des Stirnflansches 2 axial verschiebbar geführt. An den beiden genannten Berührstel­ len sind jeweils Dichtringe 7 bzw. 8 angeordnet. Diese Dichtringe begrenzen einen Zylinderraum 9, der von dem Außenzylinder 6 und dem Gehäusestirnflansch 2 gebildet wird. Durch eine Leitung 5 ist er mit Druckmittel, ins­ besondere Hydrauliköl beaufschlagbar.

Im Inneren des Zylinderraumes 9 sind drei gegeneinander gestellte Tellerfedern 10 untergebracht, die jeweils über Anschlagringe zwischen dem vorstehenden Bund 2a des Stirnflansches 2 einerseits und dem Außenzylinder 6 ande­ rerseits axial verspannt sind.

Dadurch wird der Außenzylinder 6 relativ zu dem Stirn­ flansch 2 nach links verschoben und dementsprechend werden die konischen Elemente 3a und 6a gegeneinander verspannt. Dabei wird die radial nachgiebige Büchse 3 gegen die Welle 1 gedrückt. Die Anpressung ist so bemes­ sen, daß das gewünschte Drehmoment mit Sicherheit von dem Stirnflansch 2 auf die Welle 1 oder umgekehrt übertragen wird.

Soll die Kupplung gelöst werden, so wird Druckmittel über die Leitung 5 in den Zylinderraum 9 gedrückt. Dadurch wird der Außenzylinder 6 nach rechts verschoben und die Klemmwirkung der konischen Elemente aufgehoben.

Aus der Zeichnung wird deutlich, daß durch die Unterbrin­ gung der Tellerfedern 10 in dem vom Druckmittel beauf­ schlagten Zylinderraum 9 eine sehr platzsparende Bauweise mit wenig Teilen erreicht wird.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Lösung. Hier ist lediglich der vorstehende Bund 2a an seinem Ende direkt als radial ela­ stische Büchse 3 ausgebildet. Im übrigen ergibt sich die gleiche Funktion wie im vorherigen Ausführungsbeispiel.

Die Abdichtung des Zylinderraumes 9 gegenüber den Spann­ scheiben 4 erfolgt wiederum durch eine Dichtung 7, die hier zwischen dem Außenzylinder 6 und dem vorstehenden Bund 2a angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt eine Bauform für den Fall, daß das anzukup­ pelnde Teil nabenförmig ausgebildet ist. Anstelle der Welle 1 handelt es sich also in Fig. 3 um eine Nabe 12.

Im Innenzylinder der Nabe 12 ist die radial elastische Büchse 13 angeordnet, die drehfest mit dem Anschlußteil 14 einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung verbun­ den ist. Die Innenseite 13b der Büchse 13 ist konisch ausgebildet und gegen die konische Außenseite 16b eines Innenzylinders 16 verspannbar. Die konischen Elemente werden hier also durch die Teile 13a und 16a gebildet.

Der Innenzylinder 16 ist axial verschiebbar und wird wiederum durch ein Paar gegeneinander gestellter Teller­ federn 17 derart in Axialrichtung belastet, daß die konische Büchse 13 in die Klemmposition gedrückt wird.

Zweckmäßigerweise sind die Tellerfedern 17 radial inner­ halb des Innenzylinders 16 angeordnet, damit die axiale Baulänge der Kupplung verkürzt wird.

Innen werden die Tellerfedern von einem Zapfen 18 durch­ quert, der mit dem Stirnflansch 14 verbunden ist und einen ortsfesten Anschlag für die Verspannung der Teller­ federn bildet.

Der im wesentlichen von dem Innenzylinder 16 und dem Stirnflansch 14 gebildete Zwischenraum 19 ist durch eine Leitung 20 mit Druckmittel beaufschlagbar, damit die An­ pressung der Tellerfedern 17 und damit ihre Klemmwirkung auf die Büchse 13 aufgehoben werden kann. Eine Dichtung 21 zwischen der Büchse 13 und dem Innenzylinder 16 stellt sicher, daß kein Druckmittel aus dem Raum 19 entweichen kann. Gegebenenfalls kann auch noch der Durchgang des Zapfens 18 durch den Stirnflansch 14 abgedichtet sein.

Allen Ausführungsbeispielen ist der Vorteil gemeinsam, daß der druckmittelbeaufschlagte Zylinderraum zugleich die Tellerfedern 10 bzw. 17 enthält und daß die Zylinder- Kolben-Anordnung weitgehend durch Gehäuseteile gebildet wird, in Fig. 1 und 2 durch die Teile 6 bzw. 2 und in Fig. 3 durch die Teile 16 bzw. 14.

Gegenüber der älteren Patentanmeldung P 39 11 513.5 be­ steht im wesentlichen der Unterschied, daß anstelle der zahlreichen, nebeneinander angeordneten Spannscheiben zwei gegeneinander verschiebbare konische Elemente zur radialen Verspannung der Büchse 3, 13 mit der Welle 1 bzw. der Nabe 12 verwendet werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Kuppeln eines rotationszylindrischen Teiles, insbesondere einer Welle oder Nabe (1 bzw. 12), wobei eine radial nachgiebige Büchse (3, 13) mit dem zylindrischen Teil verklemmbar ist, indem sie durch koni­ sche Elemente (3a, 6a; 13a, 16a) radial beaufschlagt wird, wozu diese konischen Elemente (3a, 6a, 13a, 16a) ihrerseits einer axial wirksamen Federanordnung (10, 17) ausgesetzt sind, um das zylindrische Teil (1, 12) mit der Büchse (3, 13) oder einem damit verbundenen Anschlußteil (2, 14) zu kuppeln und wobei das Lösen der Kupplung durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung (2, 6; 14, 16) erfolgt, die durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmit­ tel betätigt wird und die auf die Federanordnung (10, 17) entgegen ihrer auf die konischen Elemente (3a, 6a; 13a, 16a) wirkenden Kraft einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Federanordnung (10, 17) in dem vom Druckmittel beaufschlagten Zylinderraum (9, 19) untergebracht ist und
daß die konischen Elemente (3a, 6a; 13a, 16a) aus relativ zueinander in Axialrichtung verfahrbaren und dabei längs ihrer konischen Umfangsflächen (3b, 6b; 13b, 16b) anein­ ander gleitenden Teilen bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6, 16) und/oder der Kolben (2, 14, 18) durch Teile des Kupplungsgehäuses gebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zum Kuppeln einer Welle (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (3) mit einem, Gehäuse-Stirnflansch (2) verbunden ist, der mit einem dazu verschiebbaren Außen­ zylindergehäuse (6) mit etwa L-förmigen Profil den Zylin­ derraum (9) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zum Kuppeln eines nabenförmigen Teiles 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zylinder (16) der Zylinder-Kolben-Anordnung in das nabenförmige Teil (12) erstreckt und in seinem Inneren die Federanordnung (17) enthält, die ihrerseits auf einem als Kolben fungierenden Zapfen (18) eines Gehäuse-Stirnflansches (14) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Federanordnung (10, 17) enthaltende Zylinder­ raum (9, 19) durch Dichtungen (7, 21) gegenüber den Konusflächen (3b, 6b; 13b, 16b) abgedichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusflächen (3b, 6b; 13b, 16b) direkt an der Büchse (3, 13) bzw. an den Zylinder (6, 16) angeformt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Konusflächen (3b, 6b, 13b, 16b) mit einem reibwertmindernden Werkstoff, insbesondere einer Tetrafluoräthylen-Verbindung, beschichtet ist.