DE8529380U1

DE8529380U1 - Kupplung zur spielfreien Übertragung rotatorischer Bewegungen, insbesondere für Präzisionsdrehpotentiometer

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Publication number: DE8529380U1
Application number: DE19858529380
Authority: DE
Original assignee: Novotechnik Messwertaufnehmer 7302 Ostfildern De GmbH
Current assignee: Novotechnik Messwertaufnehmer 7302 Ostfildern De GmbH
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1985-12-19

Description

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DlPL-ING. PETER QTTFE_- pA(reNT.WW/4L.T 7250 Leonberc,

Vertreter beim Europäischen Patentamt / Btirbpeari Pä'teri't Aittorney Tiroler Straße

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Novotechnik GmbH Meßwertaufnehmer, Horbstr* 12 j 7 302 Ostfildern 1 (Ruit)

Kupplung zur spielfreien Übertragung rotatorischer Bewegungen, insbesondere für Präzisionsdrehpotentiometer

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs und einem Verfahren zu ihrer Herstellung nach der Gattung des Anspruchs 10 . Bei der übertragung rotatorischer Bewegungen, insbesondere für Winkelmessungen durch Präzisionspotentiometer oder durch ähnliche Meßsysteme ist.es erforderlich, die Verdrehbewegung der einen Welle, deren rotatorische Bewegung festgestellt werden soll (oder einer beliebigen rotatorischen Bewegung, die sich jedenfalls durch die Verdrehung einer Welle erfassen läßt) ,spielfrei, und bei Präzisionsmessungen absolut spielfrei auf eine zweite Auf-

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nehmerwelle des Meßsystems zu übertragen, und zwar darüber hinaus natürlich in der Weise, daß sich nicht unerwünschte Kräfteinwirkungen oder Bewegungen aufgrund dieser Übertragung in einer Richtung ergeben, die das Meßsystem nicht aufnehmen kann und die daher mindestens zu einer Belastung, gegebenenfalls zu einer VerMeßfehlern Schleißerhöhung oder Beschädigung Von Drehlagern und natürlich /

u. dgl. des Meßsystems führen können. Solche Kräfte können sich leicht entwickeln, wenn die jeweiligen Wellen, von denen die Welle, deren Drehbewegung bestimmt werden soll, als Eingangswelle und die andere, die die Drehbewegung von dieser auf das Meßsystem überträgt, als Ausgangswelle, bezogen auf das vorliegende Kupplungssystem bezeichnet werden kann, nicht absolut parallel zueinander sind, sondern ihre Mittellinien einen Winkel zueinander aufweisen oder auch dann, wenn die Wellen nicht konzentrisch liegen, sondern zusätzlich oder allein zu dem soeben erwähnten Parallelversatz auch noch ein Axialversatz vorliegt, mit anderen Worten, die Wellen fluchten nicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine spielfreie, im Aufbau einfache und daher kostengünstige Kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Lage ist, solche gegebenenfalls technisch nicht immer vermeidbaren/ unter Umständen nur sehr geringen Versätze aufzufangen und die eigentliche, zu messende Bewegung spielfrei und unbeeinflußt und ohne zusätzliche unerwünschte Krafteinwirkung auf das jeweils angeschlossene Meßsystem (Präzisionsdrehpotentiometer) zu übertragen.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kupplung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß durch das kraftschlüssige Anpressen des Kupplungsbolzens an eine am anderen Kupplungshebel gelbildete Bezugsfläche eine hochgenaue Übertragung der Ursprungsdrehbewegung absolut spielfrei erzielt wird, wobei durch die Ausbildung der den Anpreßdruck erzeugenden Feder als Blattfeder beidseitig für den Kupplungsbolzen Anlageflächen gebildet sind.

iEin besonderer Vorteil ergibt sich noch daraus, daß die ibeiden Kupplungshebel im Querschnitt ein vorgegebenes Profil aufweisen, welches sich durch nur ganz wenige weitere Komponenten wie eine Preßverschraubur.g, die schon erwähnte Blattfeder und deren Befestigungsmittel sowie durch den Kupplungsbolzen vollständig zur Gesamtkupplung ergänzen läßt. Daher ist es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die jeweiligen Kupplungshebel dadurch herzustellen,daß diese in ihrer Stäbchen-form von einem Längsprofil durch Abschneiden gewonnen werden können, wobei das Längsprofil bevorzugt ein Strangpreßprofil aus Aluminium ist. Das Abschneiden der einzelnen Kupplungsstäbchen in ihrer speziellen Profilgebung erfolgt also in Querrichtung zum Strangpreßprofil, so daß der Herstellungsaufwand schon für die Formgebung der jeweiligen Kupplungshebel sehr gering ist. Es werden beide Kupplungshebel aus den stranggepreßten Aluminiumprofilen hergestellt, die durch ihre Herstellung schon die vollständige Endform in der Profilgebung erhalten - eine Oberflächenvergütung erfolgt dann durch

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Eloxierung.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kupplung möglich. Besonders vorteilhaft ist die in etwa ballige Form des Kupplungsbolzens dort, wo dieser durch die von der Blattfeder ausgeübte einseitige Druckkraft an ihr und an der Bezugsfläche des Kupplungshebels gehalten und angeschlagen ist. Diese Balligkeit wird durch eine Kegelstumpfform beidseitig zum insofern praktisch punktförmigen Anschlagbereich hergestellt und ermöglicht auch eine i

gewisse schiefe, durch nichtfluchtende Wellen bewirkte ^; Schrägstellung der beiden Kupplungshebel zueinander.

Die den Kupplungsbolzen durch kraftschlüssige Anlage am anderen Kupplungshebel haltende Blattfeder ist aus rostbeständigem Federstahl bestimmter Härte gebogen und wird mit einem Scherspannstift befestigt und auf eine bestimmte Vorspannung justiert.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht den die Blattfeder lagernden Kupplungshebel;

Fig. 2 die Kupplungshebel der i ig. 1 in Drauf sieht; .,

Fig. 3 den den Kupplüngsbolzen haltenden Kupplungshe- f bei in einet Seitenansicht und ·',

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Fig. 4 den Kupplungshebel der Fig. 3 in Draufsicht;

Fig. 5 die aus beiden Kupplungshebeln bestehende, beidseitig Wellenabgänge aufweisende Kupplung in einer Seiten- und

Fig. 6 die Kupplung der Fig. 5 in Draufsicht und

Fig. 7 in vergrößerter Darstellung den Kupplungsbolzen und

Fig. 8 die Blattfeder, jeweils in Draufsicht. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die zusammengebaute Kupplung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet; sie umfaßt zwei miteinander lediglich kraftschlüssig/ jedoch spielfrei in geeigneter Weise, wie weiter unten noch erläutert wird, verbundene Kupplungshebel 11a, 11b, wobei der Kupplungshebel 11a mit einer die Eingangsverdrehung aufnehmenden Eingangswelle 12 und der Kupplungshebel 11b mit einer die von ihm über den Kupplungshebel 11a erfaßte Eingangsverdrehung weiterleitenden Ausgangswelle 13 verbunden sind.

Die beiden Draufsichten auf den Kupplungshebel 11a in Fig. 2 und auf den Kupplungshebel 11b in Fig. 4 zeigen, daß die Befestigung an den Wellen 12 und 13 über jeweils gleiche, geschlitzte Klemmverbindungen 14 erfolgt, wobei jeder sich nach unten im Querschnitt leicht konisch erweiternde Kupplungshebel 11a, 11b eine Bohrung 15 aufweist, die weiter nach unten in einen Schlitz 16 übergeht, der von beidseitig sich nach unten fortsetzenden Kupplungshebelteilhälften 11a·, 11a" bzw. 11b', 11b"

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gebildet ist. Durch diese beiden Kupplungshebelteilhälften erstreckt sich eine Querbohrung, die in einer geeigneten Profilnut verdrehsicher jeweils eine Vierkantmutter 17 aufnimmt, in die dann bevorzugt eine Zylinderschraube 18 mit Innensechskant eingeschraubt ist. Die Befestigung des jeweiligen Kupplungshebels 11a, 11b auf der zugeordneten Welle erfolgt daher problemlos durch das Anziehen der Klemmverbindung.

In der Zeichenebene der Fig. 2 und 4 dargestellt unterscheiden sich weiter nach oben die beiden Kupplungshebel 11a, 11b dann in der Profilgebung, denn der Kupplungshebel 11a dient der kraftschlüssigen Aufnahme und Erfassung des vom anderen Kupplungshebel 11b ausgehenden Kupplungsbolzei > und verfügt zu diesem Zweck über eine nach oben offene Bohrung 19, von welcher auf der einen Seite ein-in Verbindung mit der in die Bohrung eingelegten Blattfeder 20-die Bezugskante für den Kupplungsbolzen bildender Ansatz 21 ausgeht. Die in das Halbrund der Bohrung 19 eingelegte Blattfeder ist in der Darstellung der Fig. 8 nochmals vergrößert dargestellt,und sie besteht aus einer U-förmig auf sich selbst im wesentlichen zurückgebogenen Struktur,-im mit 22 bezeichneten Rundbereich in etwa der Form der etwas mehr als halbrund geschlossenen Bohrung 19 im Kupplungshebel 11a folgend und mit einem von der Rundung bei 22 tangential gradlinig nach oben bzw. in der Zeichnung der Fig. 8 in der Zeichenebene nach rechts verlaufenden ersten Schenkel 23 und einem von dem runden Halbbogen sich zunächst gradlinig etwas nach innen erstreckenden Teilschenkel 24, an dew dann ein wieder schwach nach außen aus der U-Form abgebogener Schenkel 25 angesetzt ist.

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Diese in Fig. 8 gezeigte Ausgangsform der gebogenen Blattfeder ist vorteilhaft, da sich hierdurch nach dem Einsetzen in die Aufnahmebohrung 19 des Kupplungshebels 11a ein Aufeinanderzulaufen der beiden Schenkel 23, 25 der Blattfeder 20 ergibt, was für die kraftschlüssige, auf den in diesem Bereich eingesetzten Kupplungsbolzen

-: auszuübende ..Klemmkraft wesentlich ist. Daher ist auch

der Endabstand der beiden Schenkel 23, 25 der Blattfeder, der .in Fig. 2 mit A bezeichnet ist/ beim Einsetzen auf einen vorgegebenen Abstand genau justiert, wobei diese

' Justage die Befestigung der Blattfeder in der Aufnahme

halbbohrung 19 mittels eines Scherspannstiftes 26 einbezieht, der, wie die Darstellung der Fig. 2 zeigt, eine durch einen Schlitz unterbrochene Kreisform aufweist und von innen federnd an der inneren Blattfederrundung in der Aufnahmebohrung 19 anliegt und diese fest und sicher durch Klemmwirkung in dieser Position hält.

{ Der Kupplungsbolzen, über weichen die Übertragung der

rotatorischen Bewegung von der einen Welle auf die andere stattfindet - es versteht sich natürlich, daP die primäre rotatorische Bewsgung auch von der Welle 13 auf die Welle 12, also in der umgekehrten Richtung wie eingangs erläutert, erfolgen kann, da sich hier die gleichen Wirkungen ergeben -, ist in Fig. 2 mit 27 bezeichnet und sitzt vorzugsweise du*-c.h Preßpassung in einer entsprechenden Aufnahmebohrung 28 des zugeordneten Kupplungshebels 11b. Diese Aufnahmebohrung 28 ist nach oben über einen vorgegebenen Kreisbogen geöffnet, so daß sich ein sicherer Preßpassungssitz des Kupplungs-

ii bolzens 27 in der Bohrung 28 ergibt. Dieser Kupplurgs-

bolzen 27 ist ein speziell geformter/ gehärteter Stahl-

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stift und hat eine allgemeine, äußere Konfiguration, wie sie sich der Darstellung der Fig* 7 entnehmen läßt* Wesentlich ist hierbei, daß durch die beidseitige Verjüngung des Bolzendurchmessers, wie bei 2 9 und 30 angedeutet, eine Balligkeit am Arbeitspunkt 31 erreicht wird, also dort, wo der Kupplungsbolzen 27 durch die einseitig wirkende,jedoch flache Blattfeder, nämlich von deren Schenkel 25 an die gegenüberliegende Fläche gedrückt wird. Diese Fläche ist gebildet von der Innenfläche des am Ansatz 21 aufliegenden Schenkels 2 3 der Blattfeder. Diese Balligkeit wird erzielt durch zum Bereich des Arbeitspunktes 31 (dieser kann auch durch eine sehr kurze zylindrische Gleitfläche gebildet sein, um bei stumpfwinkligem übergang einen Verschleiß der sich dann bildenden Ecken zu vermeiden) sich verbreiternde bzw. verjüngende Kegelstümpfe, die dann über einen Zwischenachsteil 32 in den Schaft 33 übergehen, mit welchem der Kupplungsbolzen in der Bohrung 28 aufgenommen wird.

Die von den beiden Kupplungshebeln bei eingestecktem Kupplungsbolzen eingenommene Arbeitsposition ist aus der Darstellung der Fig. 6 gut erkennbar, wobei bei der Montage der Kupplung der Kupplungsbolzen über die von ihm selbst im vorderen Teil durch die ansteigende Kegelstumpfform gebildete Einführschräge zwischen die zunächst noch aufeinanderzu laufenden Blattfederschenkel eingeführt wird. In" der Ärbeitsposition drückt daher der Kupplungshebel 27 mit seiner breitesten Stelle (Arbeitspunktbereich 31) die Federschenkel auseinander und in die in Fig. 6 dargestellte Position, wobei gut erkennbar ist, daß die Federwirkung der Blattfeder, also das kraftschlüssige Einspannen des Kupplungshebels

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dadurch unterstützt wird/ daß/ wie bei 33 in Fig. 6 erkennbar/ die Blattfeder sich außen an einer nach innen vorspringenden und den öffliungsbereich der Aufnahmebohrung 19 insoweit verengenden Nase 34 abstützt. Das von der gebogenen Blattfeder auf diese Weise übertragbare Drehmoment läßt sich daher gut bestimmen.

Die Formgestaltung der offen gebogenen Blattfeder im Kupplungshebel 11a ermöglicht es der Kupplung/ einen Parallelversatz der zu kuppelnden V7ellen 12, 13 ohne wesentlichen Kraftaufwand (Gleitreibung) auszugleicheη, wobei die durch die beidseitige Verjüngung des Bolzendurchmessers am Arbeitspunkt erzielte Balligkeit des Bolzendurchmessers es der Kupplung ermöglicht, einen Winkelversatz der zu kuppelnden Wellen bis zu einer vorgegebenen Größe (beispielsweise 1,5°) ohne Erzeugung von Querkräften auszugleichen.

Die erfindungsgemäße sogenannte Gabelkupplung ist daher in der Lage, durch die Sicherung einer kraftschlüssigen Anlage des Kupplungsbolzens eine vollkommen spielfreie Übertragung rotatorischer Bewegungen bei/ wie erkennbar, nur geringem Bearbeitungs- und Teilebedarf zu ermöglichen, wobei ferner in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorliegender Erfindung die Herstellung der an sich durch ihr Querschnittsprofil vergleichsweise kompliziert zu' bearbeitenden einzelnen Kupplungshebel 11a, 11b dadurch drastisch vereinfacht wird, daß diese von einem längeren Stück eines Strangpreßprofils, welches im Querschnitt genau die Profilform hat, wie sie den Darstellungen der Fig. 4 bzw. 6 entnommen werden kann, lediglich so abgeschnitten werden, wie man bei-

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epielsweise Scheiben von einer Wurst abschneidet. Auf
diese Weise findet man sofort in den jeweiligen, voll^ kommen fertig und auf Maß profilierten Teilstäbchen die erforderlichen, .beidseitigen Profilnuten 35 Und 36 für die Aufnahme der Klemmverbindung/ die Bohrungen 15 und bzw. 28-ftir die Aufnahme der Wellenstümpfe/ der Blattfeder bzw. Kupplungsbolzen und Überhaupt die gesamte
äußere formgestaltung jedes Kupplungshebels 11a, 11b.
Durch die Herstellung eines entsprechenden Strangpreßprofils mit diesem Querschnittsprofil, vorzugsweise
stranggepreßte Aluminiumprofile ergibt sich daher eine weitere entscheidende Reduzierung des Herstellungs- bzw. Bearbeitungsaufwandes.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als.auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

DIPL-ING. PETER OTTE PATENTANWALT 7250Leonberg

Vertreter beim Europäischen Patpnjamt / EijijDp.era^Paterrt./jttomey Tiroler Straße

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Novotechnik GmbH Meßwertaufnehmer, Horbstr. 12, Ostfildern 1 (Ruit)

Schutzansprüche

1. Kupplung zur spielfreien Übertragung rotatorischer Bewegungen, insbesondere für Präzisionsdrehpotentiometer zvx Winkelmessung u. dgl., mit jeweils an einer Eingang?- bzw. Ausgangswelle befestigten, einander zugeordneten und durch eine gegenseitige Mitnahme miteinander verbundenen Kupplungshebeln, dadurch gekennzeichnet, daß an einer zu den Befe^tigungsörtern der Wellen am jeweils zugeordneten Kupplungshebel (11a, 11bJ entfernten Stelle eine gebogene Blattfeder (20) an einem der Kupplungshebel (11a) gelagert ist, die einen im anderen Kupplungshebel (11b) gehaltenen Kupplungsbolzen (27) gegen eine Bezugskante (37) an den sie lagernden Kupplungshebel (11a) drückt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kupplungshebel (11a, 11b) dadurch an den zugeordneten Wellenstümpfen von Eingangswelle und Ausgangswelle (12, 13) befestigt sind, daß diese in Aufnahmeschlitzbohrungen (15/ 16) am Kupplungshebel

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_f eingeführt und durch eine Klemmverbindung gehalten

\ sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/

daß die Klemmverbindung durch Verspannen der Schlitz·

: bohrung durch eine in Querrichtung wirkende Schraubverbindung (Vierkantmutter 17, ZylindersehravOe 18)

j . gebildet ist.

Kupplung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Blattfeder (20) lagernde Kupplungshebel (11a) diese in einer nach oben offenen Halbbohrung (19) aufnimmt, in welche die aus sich selbst zurückgebogene, eine allgemeine U-Form aufweisende Blattfeder (20) von einem Spannstift (26) gehalten ist.

Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dall die die Blattfeder (20) aufnehmende Bohrung (19) über mehr als <Sie Hälfte ihres· Umfanges geschlossen ist, mit einer vorspringenden Nase (34) als Anlagerstütze für die Pederwirkung des die Federkraft aufbringenden Schenkels (25) der Blattfeder.

Kupplung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder einen gradlinigen ersten Schenkel (23) aufweist, der in eine untere Halbrundform (22) tibergeht, an welche ein leicht nach innen gerichteter Teilschenkel (24) angesetzt ist, der wiederum unter Knickbildv.ag in einen schwach nach außen gerichteten Schenkel (25) übergeht, der die Anpreßkraft auf den Kupplurigsbölzön

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7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einsetzeh des die Blattfeder (20) in ihrerAufnahmebohrung (19) hältenden. Scherspannstiftes (26) die KupplungsschenKel (23, 25) äür vorgegebenes Abstandsmaß (A) justiert sind.

8» Kupplung nach einem der Ansprüche. 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplurigsbolzen <27), ausgerichtet auf die von der Blattfeder gebildete.Einspannöffnung für ihn in einer Aufnahmebohrung (28) des anderen Kupplungshebels (11b) in.eimern Preßpassungssitz angeordnet ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1.-8,. dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplurigsbolzen im Bereich des Arbeitspunktes (beidseltige Anlage an Bezugskante 27 und Federschenkel 25) durch beidseitige Verjüngung des Bolzendurchmessers ballig ist.