DE4124152C2 - Selbsttätig ein- und ausrückbare, formschlüssige Wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätig ein- und ausrückbare, formschlüssige Wel­ lenkupplung, bei der ein mit einem konischen Kopfabschnitt als Einführschräge ausgebildeter Kupplungsbolzen eines mit Einführschrägen versehenen Kupp­ lungsteils in eine Kupplungsmuffe eingreift und sich der Einführschräge vorne eine Ringnut und ein mit einer Hilfsschräge versehener Bolzenansatz anschließen.

Eine Wellenkupplung dieser Art ist durch die DE 28 12 494 A1 oder die GB 21 18 522 A bekannt geworden. Trotz der dort vorhandenen Einführschrägen und kom­ plementären Einführtrichter sowie unterstützender Rast- und Zentriermittel läßt sich damit bei einander nicht fluchtend gegenüberliegenden und zudem gegenein­ ander versetzten Kupplungsteilen nicht in jedem Fall ein sicheres Kuppeln ge­ währleisten. Hierzu geben weiterhin auch die ebenfalls lediglich komplementäre Einführschrägen des Kupplungsteils und Einführtrichter der Kupplungsmuffen of­ fenbarenden Druckschriften FR 26 27 826 A1, DE 43 40 064 C1, GB 21 18 683 A und DE 34 06 498 C1 keine Anregung.

Das automatische, formschlüssige Kuppeln, d. h. Zusammenführen der beiden Kupplungshälften, bereitet in der Praxis daher immer dann außerordentlich große Probleme, wenn sich die Kupplungshälften manuell nicht ausrichten lassen, bei­ spielsweise bei Anlagen, die einen Rollenwechsel erfordern, wie für einen Wal­ zenbürstenantrieb.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Kupplung der ein­ gangs genannten Art das Kuppeln zu vereinfachen, insbesondere dann, wenn Kupplungsteil und Kupplungsmuffe einander nicht fluchtend gegenüberliegen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kupplungsteil ei­ nen Viellochring aufweist, dessen Löcher eng an eng angeordnet sowie mit Anfa­ sungen versehen sind und der zumindest an seiner der Kupplungsmuffe zuge­ wandten vorderen Außenkante angefast ist, und daß die Kupplungsmuffe einen ersten, dem Viellochring und einen zweiten, dem Kupplungsbolzen zugeordneten Einführtrichter und einen beim Kuppeln in eines der Löcher des Viellochringes einfädelnden Zentrierstift aufweist. Der Viellochring läßt sich einerseits zur Unter­ stützung beim Zusammenführen von Kupplungsteil und Kupplungsmuffe verwen­ den, andererseits auf vorteilhafte Weise gleichzeitig dazu ausnutzen, einen Dreh­ versatz dieser beiden Teile zueinander auszugleichen. Beim Einrücken fädelt sich nämlich der Zentrierstift über seine Spitze in eine der Bohrungen des Viellochrin­ ges ein und verdreht dabei das Kupplungsteil derart, daß die das Drehmoment übertragende Formschlußverbindung der Kupplung ineinanderpaßt; ein möglicher Drehversatz wird somit ausgerichtet.

Aufgrund der trichterförmigen Anfasungen und der unmittelbar aneinandergren­ zenden Löcher ergeben sich zudem Lochgrate, die das Einfädeln des Zentrierstif­ tes sehr unterstützen. Im ungünstigsten Fall trifft die Stiftspitze auf einen Lochgrat auf, gleitet entsprechend dem geringsten Widerstand aber dennoch in eines von zwei benachbarten Löchern. Weiterhin ermöglicht die Anfasung des Viellochrin­ ges, daß das Kupplungsteil eine zweite, der Einführschräge des Kupplungsbol­ zens mit Abstand nacheilende Einführschräge aufweist, nämlich die angefaste Kante des Viellochringes. Sobald das Kupplungsteil so weit eingerückt ist, daß die angefaste Außenkante bzw. Einführschräge des Viellochringes in den Einführt­ richter eines Stirnringes der Kupplungsmuffe eingreift, ergibt sich dann nämlich sogar eine Führung des Kupplungsteils in zwei Punkten bzw. an zwei mit Abstand voneinander gelegenen Stellen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Kupplungsteil und die Kupplungsmuffe gegeneinander verdrehbar sind. In diesem Fall läßt sich eine vollautomatisch einrückende, nicht nur sich selbst zentrierende und einen Mittigkeitsversatz ausgleichende, sondern außerdem gleichzeitig einen Drehversatz behebende Kupplung erreichen. Ein Drehversatz könnte beispiels­ weise dadurch ausgeglichen werden, daß einer breiten, vorne angespitzten, ge­ gebenenfalls vorkragenden Paßfeder des Kupplungsbolzens mehrere Nuten in der gegenüberliegenden Kupplungsmuffe zugeordnet sind; trifft die Paßfeder auf eine der Nuten und fädelt sich dort ein, geht das mit einem Verdrehen des Kupplungs­ teils einher. Zwar ließen sich auch mehr als eine Paßfeder vorsehen, jedoch ergä­ be sich dann ein unerwünschter Zwang.

Wenn der Winkel der Anfasungen der Löcher des Viellochringes und der Spitze des Zentrierstiftes gleich ist, wird das Einfädeln zum Ausgleich eines Drehversat­ zes weiter begünstigt, insbesondere das Eintauchen des Zentrierstiftes in eines von zwei benachbarten Löchern beeinflußt. Sofern beide Lochenden der Löcher mit Anfasungen versehen sind, läßt sich der Viellochring bei Verschleiß seiner einen Seite noch einmal verwenden; er braucht nämlich lediglich ausgebaut, gedreht und dann mit seiner bisher unbenutzten Seite dem Zentrierstift zugewandt wieder auf das Kupplungsteil aufgesetzt zu werden.

Die Kupplungsmuffe kann einen ersten, dem Viellochring und einen zweiten, dem Kupplungsbolzen zugeordneten Einführtrichter aufweisen. Hierbei läßt sich ein an der dem Kupplungsbolzen zugewandten Seite der Kupplungsmuffe angeordneter Stirnring mit dem ersten und ein von der anderen Seite her in die Kupplungsmuffe eingesetzter Zwischenring mit dem zweiten Einführtrichter versehen. Der in seinen Abmessungen dem im Vergleich zum Kupplungsbolzen sehr viel größeren Außendurchmesser des Viellochringes angepaßte Stirnring läßt sich einfach stirnseitig auf das Außengehäuse der Kupplungsmuffe aufsetzen und dort befestigen, z. B. anschrauben; er ist bei Verschleiß somit sehr leicht zu ersetzen, was bei einem unmittelbar in der Kupplungsmuffe vorgesehenen Einführtrichter nicht der Fall wäre. Der von anderen Ende her in die Kupplungs­ muffe eingesetzte Zwischenring ist ebenfalls sehr leicht zu montieren und läßt sich z. B. mittels eines mit einem Außengewinde versehenen und in die Bohrung der Kupplungsmuffe eingeschraubten Innenringes festlegen. Der eine variable Bauweise der Kupplungsmuffe erlaubende, einschraubbare Innenring gestattet es außerdem, in der Kupplungsmuffe einen Aufnahmetrichter für den sich in der Endposition befindenen Kupplungsbolzen vorzusehen. Der Zwischenring überbrückt den - für ein einfacheres Fertigen der Innenverzahnung sehr günstigen - Abstand zwischen dem eingeschraubten Innenring und dem Kranz der Innenverzahnung der Kupplungsmuffe.

Bei einer Kupplung, die eine Vielkeilverzahnung und einen erfindungsgemäßen Viellochring zum Ausgleich eines Verdrehversatzes besitzt, sollten die Löcher des Viellochringes und die Zähne der Vielkeilverzahnung die gleiche Teilung aufweisen. Damit läßt sich verhindern, daß beim Zusammenrücken von Kupplungsteil und -muffe die Außen- und Innenverzahnung (bzw. Nut und Feder) nicht ineinandergreifen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt eine erfindungsgemäße Kupplung mit ausgerückten, gegeneinander winkel- mitten- und drehversetzten Kupplungshälften;

Fig. 2 eine erste Einrückphase der Kupplung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine zweite Einrückphase der Kupplung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 die vollständig gekuppelten Kupplungshälften der Kupplung gemäß Fig. 1; und

Fig. 5 die Kupplung gemäß Fig. 4 entlang der Linie V-V geschnitten.

Die Kupplung 1 besteht aus einem Kupplungsteil 2 und einer Kupplungsmuffe 3. Las an eine treibende Welle 4 angeschlossene Kupplungsteil 2 weist einen Kupplungsbolzen 5 sowie eine Vielkeilaußenverzahnung 6 auf und ist an seinem rückwärtigen, das heißt von dem Kupplungsbolzen 5 abgewandten Ende mit einem zahlreiche Löcher 7 (vergl. Fig. 5) besitzenden Viellochring 8 versehen. Die Löcher 7 sind eng an eng angeordnet und weisen an ihren beiden Lachenden trichterartige Anfasungen 10 auf. Sowohl die der Kupplungsmuffe 2 zugewandte, vordere Außenkante als auch die hintere Außenkante des Viellochringes 8 ist mit einer Anfasung 9 bzw. 11 versehen; die jeweils vordere Anfasung dient beim Einrücken des Kupplungsteils 2 in die Kupplungsmuffe 3 als Einführschräge. Der Kupplungsbolzen 5 besitzt einen als Einführschräge 12 ausgebildeten konischen Kopf abschnitt, dem sich nach vorne eine Ringnut 13 und ein mit einer Hilfsschräge 14 versehender Bolzenansatz 15 anschließen.

Die mit einem Flanschgehäuse 16 verbundene Kupplungsmuffe 3 wird von einem in Richtung auf das Kupplungsteil 2 vorkragenden Ringgehäuse 17 umschlossen, auf dessen Ende ein mit einem Einführtrichter 18 ausgebildeter Stirnring 19 aufgesetzt und durch Schrauben an dem Ringgehäuse 17 festgelegt ist. Vom anderen Ende her ist in die Kupplungsmuffe 3 ein Innenring 21 mit einem Außengewinde 22 in einen entsprechend ein Innengewinde aufweisenden Abschnitt der Durchgangsbohrung 23 der Kupplungsmuffe 3 eingeschraubt. Einerseits gegen den Innenring 21 und andererseits einen Kranz einer Innenverzahnung 24 der Kupplungsmuffe 3 stützt sich ein Zwischenring 25 ab. Jeweils an ihren dem Kupplungsteil zugewandten Enden sind der Innenring 21 bzw. der Zwischenring 25 mit einem Aufnahmetrichter 26 bzw. einem Einführtrichter 27 versehen.

Ein stirnseitig in die Kupplungsmuffe 3 eingesetzter, eine gehärtete Spitze 30 aufweisender Zentrierstift 28 fädelt beim Kuppeln in ein Loch 7 des Viellochringes 8 ein und richtet einen möglichen Drehversatz beim Zusammenführen von Kupplungsteil 2 und Kupplungsmuffe 3 aus. In einer radialen Bohrung 29 des Innenringes 21 ist eine Feder 31 angeordnet, die einen in die Durchgangsbohrung 23 hineinragenden Rastbolzen 32 nachgiebig beaufschlagt. An einem nicht dargestellten Maschinenständer sind mittels eines Zylinders anstellbare, gelenkig gelagerte Klauen 33 befestigt, die während des Betriebes geöffnet, ansonsten jedoch - beispielsweise beim Austausch einer Rolle eines Walzenbürstensatzes - geschlossen sind, wie in Fig. 1 dargestellt, und dabei in eine Umfangsnut 34 der Kupplungsmuffe 3 einrasten. Mittels der Klauen 33 wird die Kupplungsmuffe 3 axial gehalten.

Das Kupplungsteil 2 liegt gemäß Fig. 1 in der Ausgangslage vor Beginn des Kuppe ins winkel- sowie mitten- und drehversetzt zur Kupplungsmuffe 3, die während des Kuppelns über die Klauen 33 axial abgestützt wird. Beim Zusammenführen der beiden Teile wird zunächst der Winkel- und Mittigkeitsversatz selbsttätig ausgeglichen, indem nämlich das zunehmend weiter in die Kupplungsmuffe 3 eintauchende Kupplungsteil 2 (vergl. Fig. 2) zunächst mit der Einführschräge 12 des Kupplungsbolzens 5 in den Einführtrichter 27 des Zwischenringes 25 eindringt. Sobald das Kupplungsteil 2 soweit eingerückt ist, daß die anfaste Außenkante bzw. Einführschräge 9 des Viellochringes 8 in den Einführtrichter 18 des Stirnringes 19 der Kupplungsmuffe 3 eingreift, ergibt sich dann sogar eine Führung des Kupplungsteils 2 in zwei Punkten bzw. an zwei mit Abstand voneinander gelegenen Stellen, was die gewünschte Ausrichtung bewirkt. Beim weiteren Einrücken des Kupplungsteils 2 - vergleiche Fig. 3 - fädelt der Zentrierstift 28 der Kupplungsmuffe 3 mit einer Spitze 30 in eine der zahlreichen, auf einem Lochkreis eng an eng liegenden Löcher 7 des Viellochringes 8 ein, wobei es die trichterförmigen Anfasungen 10 der Löcher 7 dem Zentrierstift 28 erleichtern, sich für eines von zwei benachbarten Löchern zu entscheiden. (vergl. Fig. 5). Das Kupplungsteil 2 und damit auch der Kupplungsbolzen 5 mit der Vielkeilaußenverzahnung 6 werden dabei verdreht, so daß ein fließender Übergang bzw. Eingriff der Außenverzahnung 6 in die korrespondierende Innenverzahnung 24 der Kupplungsmuffe 3 ermöglicht wird. Die Zähne sowohl der Außen- als auch der Innenverzahnung 6 bzw. 24 sind so angefast, daß sie das Spiel einerseits zwischen dem Kupplungsbolzen 5 und der Durchgangsbohrung 23 und einerseits der Außen- und Innenverzahnung 6 bzw. 24 überbrücken.

Die vollgekuppelte Lage ist in Fig. 4 dargestellt; das Kupplungsteil 2 wird von der Kupplungsmuffe 3 aufgenommen, wobei Innen- und Außenverzahnung 6 bzw. 24 spielfrei ineinandergreifen. Die Einführschräge 12 des Kupplungsbolzens 5 ist in den Aufnahme­ trichter 26 des Innenringes 21 eingetaucht, und der Rastbolzen 32 greift unter der Kraft der Feder 31 in die Ringnut 13 zwischen der Einführschräge 12 und dem Bolzenansatz 15 des Kupplungsbolzens 5 ein. Die Klauen 33 sind aus der Umfangsnut 34 ausgerückt worden, und die Kupplung 1 ist betriebsbereit. Somit ergibt sich aufgrund der Einführschrägen 12 bzw. 9 des Kupplungsbolzens 5 bzw. des Viellochringes 8 und der ihnen in der Kupplungsmuffe 3 zugeordneten Einführtrichter 18 und 27 ein beim automatischen Kuppeln selbsttätiges Zentrieren der beiden Kupplungsteile und aufgrund des in eine der Bohrungen 7 des Viellochringes 8 einfädelnden Zentrierstiftes 28 der Kupplungsmuffe 3 gleichzeitig ein selbsttätiger Ausgleich eines Drehversatzes. In der betriebsbereiten Kupplungslage gemäß Fig. 4 wird das Drehmoment alleine durch die Vielkeilverzahnung übertragen; der Zentrierstift 28 sitzt hingegen frei in dem Loch 7 des Viellochringes 8.

Claims (9)

1. Selbsttätig ein- und ausrückbare, formschlüssige Wellenkupplung, bei der ein mit einem konischen Kopfabschnitt als Einführschräge (12) ausgebilde­ ter Kupplungsbolzen (5) eines mit Einführschrägen (9, 12) versehenen Kupplungsteils (2) in eine Kupplungsmuffe (3) eingreift und sich der Ein­ führschräge (12) vorne eine Ringnut (13) und ein mit einer Hilfsschräge (14) versehener Bolzenansatz anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (2) einen Viellochring (8) aufweist, dessen Löcher (7) eng an eng angeordnet sowie mit Anfasungen (10) versehen sind und der zumindest an seiner der Kupplungsmuffe (3) zugewandten vorderen Au­ ßenkante (9) angefast ist, und daß die Kupplungsmuffe (3) einen ersten, dem Viellochring (8) und einen zweiten, dem Kupplungsbolzen (5) zugeord­ neten Einführtrichter (18) bzw. (27) und einen beim Kuppeln in eines der Löcher (7) des Viellochringes (8) einfädelnden Zentrierstift (28) aufweist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (2) und die Kupplungsmuffe (3) gegeneinander ver­ drehbar sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der dem Kupplungsbolzen (5) zugewandten Seite der Kupp­ lungsmuffe (3) angeordneter Stirnring (19) mit dem ersten und ein von der anderen Seite her in die Kupplungsmuffe (3) eingesetzter Zwischenring (25) mit dem zweiten Einführtrichter (27) vesehen ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine gehärtete Spitze (30) des Zentrierstiftes (28).

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Anfasungen (10) und der Spitze (30) gleich ist.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine in die Bohrung des Innenrings (21) vorkragende Rast.

7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rast ein federbeaufschlagter Bolzen (32) ist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (2) mit einer Vielkeilaußenverzahnung (6) und die Kupplungsmuffe (9) mit einer korrespondierenden Verzahnung (24) verse­ hen ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (7) des Viellochringes (8) und die Zähne der Vielkeilverzah­ nung (6, 24) die gleiche Teilung aufweisen.