DE4332477A1 - Hydraulisch beaufschlagbare Kupplung für die reibungsschlüssige Drehverbindung einer Nabe auf einer Welle, nach der Bauart eines Spannsatzes oder einer Schrumpfscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch beaufschlagbare Kupplung für die reibungsschlüssige Drehverbindung einer Nabe auf einer Welle, wobei der Nabe ein doppelkonischer Innenring zugeordnet ist, der mit einem oder mehreren Druck­ ringen korrespondiert und ein Druckraum mit einem einmünden­ den Druckmittelkanal vorhanden ist, wobei diese Kupplung nach Art und Funktionsweise als Spannsatz oder Schrumpf­ scheibe ausgebildet ist.

Derartige reibungsschlüssige Drehverbindungen als Kupplung von Maschinenteilen sind als Spannsätze oder Schrumpfscheiben vorbekannt. So werden derartige Ausführungen z. B. zur Be­ festigung von Laufradscheiben und Turbinenwellen eingesetzt, wobei in der Regel Büchsenpaare vorhanden sind, bei welchen die innere Büchse mit einer zylindrischen Bohrung auf der Welle aufgezogen ist und ggf. außen konisch gestaltet wurde, wobei sie mit ihrer Kegelgrundfläche gegen einen Bund der Welle anliegt.

Bei der Montage dieser bekannten Kupplungen haben sich in der Praxis die Nachteile ergeben, daß die Druckringe mit einer großen Anzahl von Spannschrauben verspannt werden müssen und dadurch die Montagearbeiten sehr zeitaufwendig sind. Aus diesem Grunde wird in der Praxis angestrebt, die hydraulisch beaufschlagbare Kupplung mit einer vollständigen Hydraulik zu versehen und mit dieser die konischen Innenringe und auch die Druckringe gleichmäßig und schnell zu spannen.

In Erkenntnis dieser Notwendigkeiten wurde eine Schrumpf­ scheibe entwickelt, bei welcher die Bewegung der Druckringe in die Spannstellung hydraulisch erfolgt und diese Druck­ ringe mit einem doppelkonischen Innenring zusammenarbeiten und die vorhandenen Druckringe mit Konusflächen auf einen doppelkonischen Innenring aufgeschoben werden. Um zu verhin­ dern, daß große Mengen des Drucköles auf die Anzugsflächen der Druckringe bzw. deren Konusflächen gelangen, sind hier die Druckmittelkanäle und der Druckraum sehr eng, d. h. etwa schlitz­ artig bemessen. Es läßt sich jedoch auch hier nicht vermei­ den, daß die Doppelkonusflächen des Innenringes und auch die Anzugsflächen der Druckringe ungewollt von dem ölhaltigen Druckmittel der Hydraulik umspült werden und das Druckmedium an diesen Flächen ungewollt einen Druckmittelfilm bildet.

Durch diese aufgezeigten Funktionseintritte werden zum Teil die Anlageflächen, Anzugsflächen und Reibungsflächen des mechanischen Getriebes der bekannten Schrumpfscheibe bzw. der Kupplung als reibungsschlüssige Drehverbindung nachteilig beeinflußt (PS-DE 37 38 138).

Der vorliegende Erfindungsgegenstand geht daher von einer nach Aufbau und Art konstruierten Schrumpfscheibe als Spann­ verbindung für eine reibungsschlüssige Drehverbindung mit einer zugeordneten Hydraulik aus.

Die Erfindung geht somit von einer Spannverbindung der vor­ beschriebenen Bauweise aus, bei welcher die aufgezeigten Nachteile weitgehend ausgeschaltet und vermieden sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydrau­ lisch beaufschlagbare Kupplung als Spannverbindung mit koni­ schen Innenringen und entsprechenden Druckringen und einer Spannhydraulik zu schaffen, bei welcher der Spannvorgang der Hydraulik verhindert, daß die Gleitflächen des Spann­ getriebes, seine Gleitflächen und selbsthemmenden Anzugs­ flächen von dem Druckmittel der Hydraulik erreicht werden und vermieden ist, daß sich an diesen Flächen ein Drucköl­ film bildet.

Die vorliegende Erfindung geht daher von einer hydraulisch beaufschlagbaren Kupplung für die reibungsschlüssige Dreh­ verbindung einer Nabe auf einer Welle aus, wobei der Nabe ein doppelkonischer Innenring zugeordnet ist, der mit einem oder mehreren Druckringen korrespondiert und ein Druckraum mit einem einmündenden Druckmittelkanal vor­ handen ist, wobei dieser Kupplungskörper nach Art eines Spannsatzes oder Schrumpfscheibe ausgebildet ist und der genannte Druckraum, der doppelkonische Innenring und die genannten Druckringe in einem gehäuseartigen, ringförmi­ gen geteilten Ringkörper untergebracht sind und sich da­ durch auszeichnen, daß die konischen Reibflächen des oder der Druckringe durch eine gezielte Steuerung des Druck­ mittels von diesem, d. h. des Drucköles freigehalten sind und das weitere besondere Merkmal besteht darin, daß der Druckraum und der Druckmittelkanal, also die gesamte Hydrau­ lik, als in sich selbständiger und geschlossener Bauteil außerhalb des Grundkörpers der Kupplung und des Hauptspann­ getriebes, gelagert und seitlich des Kupplungskörpers an diesem angebracht und hier gesichert sind. Wesentlich ist hier, daß die Hydraulik, d. h. der Druckraum und der Zu­ führungskanal in einem ringförmigen und geführten Gehäuse angeordnet sind. Hierbei sind am Umfang des Kupplungskör­ pers und im Bereich des Hydraulikgehäuses ein oder mehrere, aus der seitlichen Stirnfläche vorspringende Langschrauben als Befestigungsmittel und Führungen für den Druckring oder die Druckstücke des Lagerringes der Hydraulik angeordnet. Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist hierbei eine Umfangfläche des beweglichen Druckringes der Hydrau­ lik sowie des entsprechenden Gegenringes konisch ausgebil­ det und der Doppelkonus des Innenringes dient hier als Widerlager und der genannte Druckring und sein Gegenring gleiten auf diesem Innenring auf.

Die Hydraulik ist über Führungs- und Befestigungsschrauben an dem Körper der Kupplung befestigt und gehalten, wobei vor­ teilhaft 5 (fünf) Befestigungsschrauben den Hauptlagerring der Hydraulik festhalten. Das heißt mit anderen Worten, daß der Druckring und der Lagerring seitenverschiebbar auf den Befestigungsschrauben angebracht sind und der Hauptlagerring der Hydraulik gleichzeitig im Bereich des Druckraumes ange­ ordnet ist. Ein wesentliches Merkmal besteht darin, daß dieser Hauptlagerring einen vorspringenden Ringkragen besitzt und mit diesem den Druckring oder das Druckstück teilweise übergreift, wobei gleichzeitig dieser Ring oder das Druckstück mit einem vorspringenden Bund in den Körper des Hauptlagerringes der Hydraulik eingreift und hier geführt ist. In dem Körper oder an demselben des Hauptlagerringes der Hydraulik ist ferner in Form einer Schraube oder eines Stopfens eine Arretierung vorhanden, über welche der Hauptlagerring in einer gewünsch­ ten Stellung festgehalten werden kann.

Diese Ausbildung und Anordnung des Kupplungskörpers ergibt den Vorteil, daß das eigentliche mechanische Getriebe der Kupplung von der vorgesehenen Hydraulik getrennt ist und das Druckmittel die Reibflächen und die konischen Flächen weder beim Spannvorgang noch beim Entspannen der Kupplung erreichen kann.

Die Erfindung wird an Hand einer Kupplung in Form einer Schrumpfscheibe beispielsweise erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Schrumpfscheibe in Spannstellung und

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Schrumpfscheibe mit angebrachter Hydraulik im entspannten Zustand.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Schrumpfscheibe als Kupplung einer Nabe auf einer Welle 8 sind das Wellenlager und die Anordnung der Welle nur angedeutet. Auf diese Welle wird die Nabe aufgeschoben und von dem Kupplungskörper um­ faßt. Das Umfassen erfolgt hier vorteilhaft von außen. Im Gehäuse dieser Schrumpfscheibe sind die Druckringe 1 und 3 und ein- oder mehrteiliger Innenring gelagert, dessen An­ lageflächen konisch ausgebildet sind. Dieser doppelkonische Innenring 2 umgreift einerseits die Welle 8 mit der aufge­ schobenen Nabe und wirkt andererseits über die doppelkoni­ schen Anlageflächen auf die Gegenflächen am Umfang der Druckringe 1 und 3. Werden nun diese Druckstücke bzw. Druck­ ringe 1 und 3 gespannt und gegen die doppelkonischen Flä­ chen des Innenringes 2 bewegt und gedrückt, dann erfolgt eine Spannbewegung in der Zeichnungsebene gesehen des Druck­ ringes 1 nach links und des Druckringes 3 nach rechts. Da erfindungsgemäß angestrebt wird, die Kupplung hydraulisch zu beaufschlagen und zu vermeiden, daß das Druckmittel auch die konischen Reibflächen der Druckringe 1 und 3 und des Innen­ ringes 2 erreicht, ist vorgesehen, die gesamte Hydraulik als gesonderten Baukörper zu gestalten und vom mechanischen Spanngetriebe des Innenringes 2 und der Druckringe 1 und 3 zu trennen. Zu diesem Zweck wird die Hydraulik in dem ge­ sonderten Lagerring 18 erfindungsgemäß angeordnet und dieser Lagerring 18 seitlich des Hauptkörpers, also auch seitlich des Druckstückes 1 angebracht. Im Gesamtumfang des Hauptlagerringes 18 sind mehrere Langschrauben 6 vor­ gesehen, welche gleichmäßig an dem Umfang verteilt sind und die gleichzeitig als Befestigungsmittel des Haupt­ lagerringes 18 und als Führung des Lagerringes 18 der Hydraulik dienen. Der genannte Hauptlagerring 18 be­ sitzt einen vorspringenden Ringkragen 19, mit welchem er den Druckring 1 übergreift. Der Druckring 1 ist seiner­ seits mit dem vorspringenden Bund 20 ausgerüstet, mit welchem er in den Hauptlagerring 18 der Hydraulik ein­ greift.

Die Führung des Hauptlagerringes 18 der Hydraulik an dem Druckring 1 ist einfach und sicher und es ist aus der Zeichnung zu erkennen, daß der Hauptlagerring 18 der Hydraulik seitlich des Grundkörpers der Schrumpfscheibe angeordnet und der Fluß des Druckmediums von dem Haupt­ spanngetriebe getrennt ist.

Wie insbesondere aus der Darstellung der Fig. 1 der Zeich­ nung zu erkennen ist, befindet sich der Druckraum 5 der Hydraulik zwischen dem Körper des Hauptlagerringes 18 und des Druckringes 1. Der Druckmittelkanal 7 mündet in diesen Druckraum 5 und der Anschluß für die Ölzuführung befindet sich abgesichert im Anschluß an den Druckmittel­ kanal 7, was insbesondere aus der Darstellung des unteren Teiles der Fig. 1 zu erkennen ist. Mit 4 ist eine Schraube oder ein Stopfen als Arretierungsvorrichtung für den Hauptlagerring 18 bezeichnet. Der Druckring 1 besitzt einen vorspringenden Ringkragen 19, mit welchem er, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist in den Hauptlagerring 18 der Hydraulik eingreift. Mit 17 ist die Führung des Druck­ ringes 1 bezeichnet. Der Bauteil 20 stellt ebenfalls eine Führung des Druckstückes 1 im Hauptlagerring 18 dar. Die führenden Langschrauben 6 sind, wie mit 16 dargestellt, mit einem Sicherheitsfutter im Kopfteil umgeben.

Wird nun über den Druckmittelkanal 7 der Druckraum gem. der Darstellung in Fig. 1 der Zeichnung beaufschlagt, so werden die Druckringe 1 und 3 aus ihrer entspannten Lage nach der Darstellung in Fig. 2 in die Spannlage gem. der Fig. 1 bewegt. Über den doppelkonischen Innenring 2 wird damit gleichzeitig die gewollte Spannkraft in Richtung der Welle 8 ausgeübt.

Wird die Spannung und der Druck in der Hydraulik aufgeho­ ben, so wandern die Druckringe 1 und 3 aus der in Fig. 1 dargestellten Spannstellung zurück in die entspannte Lage nach der Darstellung in Fig. 2.

Claims (7)

1. Hydraulisch beaufschlagbare Kupplung für die reibungs­ schlüssige Drehverbindung einer Nabe auf einer Welle, wo­ bei auf der Nabe ein doppelkonischer Innenring vorhanden ist, der mit einem oder mehreren Druckringen korrespondiert und ein Druckraum mit einem einmündenden Druckmittelkanal vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Reibflächen des oder der Innenringe (2) durch gezielte Steuerung des Druckmittels von diesem, d. h. des Drucköles, des Ölfilmes frei gehalten sind und daß der Druckraum (5) und der Druckmittelkanal (7), also die gesamte Hydraulik, als in sich selbständiger und geschlossener Bau­ teil außerhalb der Körper (3) der Kupplung und des Haupt­ spanngetriebes, seitlich des Kupplungskörpers an diesem an­ gebracht und hier gesichert ist.

2. Kupplung für eine Welle und die Nabe nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hydraulik, d. h. der Druckraum (5) mit dem Zuführungskanal (7) in einem ring­ förmigen geführten Gehäuse (1) angeordnet sind.

3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Umfang des Kupplungskörpers und im Bereich des Hydraulikgehäuses ein oder mehrere, aus der seitlichen Stirnfläche vorspringende Langschrauben (6) oder Rohrachsen als Befestigungsmittel und Führungen für den Druckring (1) oder die Druckstücke des Lagerringes (18) der Hydraulik vorhanden sind.

4. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Umfangfläche des beweg­ lichen Druckringes (1) der Hydraulik des entsprechenden Gegenringes konisch ausgebildet ist und der Doppelkonus des Innenringes (2) als Widerlager vorgesehen ist und auf diesem aufgleitet.

5. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckring (1) und der Lagerring (18) seitenverschiebbar auf den Führungs- und Be­ festigungsschrauben (6) angeordnet sind und der Hauptlager­ ring (18) der Hydraulik gleichzeitig im Bereich des Druck­ raumes (5) angeordnet ist.

6. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hauptlagerring (18) mit einem vorspringenden Ringkragen (19) den Druckring (1) oder das Druckstück teilweise übergreift und dieser Ring oder das Druckstück (1) mit einem vorspringenden Rand (20) in den Körper des Hauptlagerringes (18) der Hydraulik eingreift und hier geführt ist.

7. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Körper des Haupt­ lagerringes (18) der Hydraulik in Form einer Schraube oder eines Stopfens (4) eine Arretierung angeordnet ist.