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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung mit einem ersten Kupplungselement und einem zweiten Kupplungselement. Jedes Kupplungselement weist einen Führungsabschnitt und einen Eingriffsabschnitt auf, die jeweils entlang einer Drehachse angeordnet sind. Der Führungsabschnitt des ersten Kupplungselements ist zur Verbindung mit dem Führungsabschnitt des zweiten Kupplungselements ausgebildet und der Eingriffsabschnitt des ersten Kupplungselements ist zum formschlüssigen Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt des zweiten Kupplungselements ausgebildet.
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In vielen technischen Bereichen, wie beispielsweise der Lebensmittelindustrie, der Halbleiterindustrie, beim Einsatz von Ultrahochvakuum in der Forschung, in der chemischen Industrie oder auch in der Feinmechanik im Maschinenbau, müssen Verschmutzungen durch Fremdpartikel so weit wie möglich vermieden werden. Eine oftmals vernachlässigte Quelle von Verunreinigungen ist der Abrieb zwischen mechanischen Elementen von Vorrichtungen, die gegeneinander bewegt werden. So werden unter anderem bei jeder Drehbewegung, beispielsweise beim Festziehen einer Schraube aber auch bei der Drehung eines Werkzeugs, durch Abrieb an Kontaktflächen in geringem Umfang Fremdpartikel freigesetzt. Neben den Verunreinigungen, die beim eigentlichen Betrieb freigesetzt werden, beispielsweise durch die Reibung zwischen einer Schraube und einer Mutter oder zwischen einer Schraube und dem Werkstück, in das die Schraube eingeschraubt wird, entstehen auch in nicht zu vernachlässigendem Umfang Fremdpartikel, wenn beispielsweise ein Schraubwerkzeug mit einer Schraube verbunden wird. Insbesondere wenn diese Verbindungen automatisch und wiederholt hergestellt und gelöst werden, beispielsweise in Prüfständen, entsteht in nicht unerheblichen Maße Abrieb an Werkzeug und Schrauben, die beispielsweise zu einer ungewünschten Verunreinigung eines Reinraums oder eines Werkstücks führen.
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Die
DE 41 36 686 A1 bezieht sich auf eine Kupplungsmuffe, bei der zumindest eines der gegenüberliegenden Enden mit einer Öffnung ausgebildet ist, in die eine stabförmige Kraftübertragungswelle eingesetzt wird, so dass ein Drehmoment zwischen der Kupplungsmuffe und der Übertragungswelle übertragen wird. Die
US 2 862 746 A bezieht sich auf eine Kupplung, die insbesondere zur lösbaren Sicherung eines Stabes in einer Aufnahme angepasst ist.
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Angesichts dieses Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung bereitzustellen, mit der eine Antriebseinheit, beispielsweise eine automatische Schraubvorrichtung, mit möglichst geringem Abrieb mit einem Werkzeug bzw. einem Werkstück verbunden werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der mindestens ein Führungsvorsprung an einer Wandung eines Führungsabschnitts eines der Kupplungselemente angeordnet ist. Der Führungsvorsprung ist zum Eingriff mit mindestens einer Führungsnut an dem anderen der Kupplungselemente ausgebildet. Die mindestens eine Führungsnut ist an einer Wandung des Führungsabschnitts eines der Kupplungselemente angeordnet. Die Breite der mindestens einen Führungsnut verjüngt sich entlang der Drehachse des Kupplungselements, so dass bei einem Verbinden der Kupplungselemente durch ein axiales Verschieben des ersten Kupplungselements entlang der Drehachse des ersten Kupplungselements auf das zweite Kupplungselement zu der mindestens eine Führungsvorsprung so in der mindestens einen Führungsnut geführt wird, dass die Kupplungselemente derart aufeinander ausgerichtet werden, dass der Eingriffsabschnitt des ersten Kupplungselements formschlüssig mit dem Eingriffsabschnitt des zweiten Kupplungselements eingreifen kann.
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Da beim Verbinden der Kupplungselemente zunächst nur ein Führungsvorsprung des ersten Kupplungselementes mit dem zweiten Kupplungselement in Kontakt tritt und eine passgenaue Ausrichtung der Eingriffselemente aufeinander bewirkt, wird der Abrieb von Partikeln im Gegensatz zu einem nicht-ausgerichteten direkten Kontakt der Eingriffselemente verringert. Würden die Kupplungselemente miteinander verbunden, ohne dass diese zuvor mittels der Führungsabschnitte passgenau aufeinander ausgerichtet worden sind, würden die formschlüssig ausgebildeten Eingriffselemente wesentlich größere Kontaktflächen ausbilden, an denen beim Ausrichten der Kupplungselemente aneinander ein wesentlich größerer Partikelabrieb entstünde. Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der Eingriffselemente, bevor diese in Kontakt miteinander kommen, wird die Ausrichtung der Eingriffselemente vom Eingreifen der Eingriffselemente entkoppelt und der Abrieb während der Ausrichtung minimiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Mehrzahl von Führungsvorsprüngen auf, die in Bezug auf die Drehachse des Kupplungselements, an deren Wandung die Führungsvorsprünge angeordnet sind, symmetrisch an der Wandung angeordnet sind. Die Vorrichtung weist zudem eine Mehrzahl von Führungsnuten auf, die symmetrisch in Bezug auf die Drehachse des Kupplungselements, an deren Wandung die Führungsnuten ausgebildet sind, an der Wandung ausgebildet sind. Eine Anzahl der Führungsvorsprünge ist kleiner oder gleich einer Anzahl der Führungsnuten. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zwei Führungsvorsprünge und/oder vier Führungsnuten auf. Allerdings sind auch andere Anzahlen von Führungsvorsprüngen und/oder Führungsnuten denkbar. In dem mehrere Führungsvorsprünge und mehrere Führungsnuten vorgesehen werden, wird der maximale Winkel, um den die Kupplungselemente gegeneinander verdreht werden müssen, bis die Eingriffsabschnitte passgenau auf einander ausgerichtet sind, verringert. Je geringer der Winkel ist, um den die Kupplungselemente gegeneinander verdreht werden müssen, umso geringer ist der Abrieb zwischen Führungsnut und Führungsvorsprung und damit die Menge der erzeugten Fremdpartikel. Dabei hat es sich herausgestellt, dass bereits mit zwei Führungsvorsprüngen, vorzugsweise in Form von zylindrischen Stiften, eine hinreichend genaue Ausrichtung der Kupplungselemente möglich ist. Durch die Verwendung von nur zwei Führungsvorsprüngen bei mehr als zwei Führungsnuten wird zudem der Abrieb gegenüber einer Lösung, bei der ebenso viele Führungsnuten wie Führungsvorsprünge verwendet werden, minimiert. Da die Anzahl an Führungsvorsprüngen geringer ist als die Anzahl der Führungsnuten, werden die Fläche der reibenden Partner und damit die durch den Abrieb bedingte Partikelfreisetzung minimiert.
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Vorzugsweise sind die Führungsnuten derart ausgebildet, dass bei einem Verbinden der Kupplungselemente durch axiales Verschieben des ersten Kupplungselements entlang der Drehachse des ersten Kupplungselements auf das zweite Kupplungselement zu unabhängig von einer Orientierung der Kupplungselemente in Bezug auf die jeweilige Drehachse jeder Führungsvorsprung von einer Führungsnut geführt wird. Beispielsweise kann die Wandung, an der die mindestens eine Führungsnut angeordnet ist, in einem Bereich, der beim Verbinden der Kupplungselemente miteinander den zumindest einen Führungsvorsprung als erstes führt, eine Zylinderoberfläche um die Drehachse ausbilden. In diesem Bereich, d.h., an diesem Ende der Führungsnuten, ist die Breite der Führungsnuten vorzugsweise so groß, dass die Summe der Führungsbreiten dem vollen Umfang der Wandung entspricht. Die verschiedenen Führungsnuten gehen somit direkt ineinander über und es ist gewährleistet, dass der mindestens eine Führungsvorsprung in eine der Führungsnuten aufgenommen wird und eine stabile Verbindung hergestellt wird. Ist nur eine Führungsnut vorgesehen, so erstreckt sich die Führungsnut an ihrer breitesten Stelle über den vollen Umfang der Wandung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zumindest eine Führungsnut einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Die Breite der Führungsnut verjüngt sich im ersten Abschnitt. Im zweiten Abschnitt, der sich an den ersten Abschnitt anschließt, weist die Führungsnut eine konstante Breite auf und ist so ausgebildet, dass bei einem Verbinden der Kupplungselemente durch axiales Verschieben des ersten Kupplungselements auf das zweite Kupplungselement zu ein im zweiten Abschnitt der zumindest einen Führungsnut geführter Führungsvorsprung parallel zu der Drehachse des Kupplungselements geführt wird, an deren Wandung die zumindest eine Führungsnut ausgebildet ist. Es ist vorteilhaft, dass sich die Führungsnuten von ihrem breitesten Ende ausgehend schmaler werden und in einen Abschnitt mit konstanter Breite übergehen. Beim Schließen der Verbindung werden die Kupplungselemente axial entlang der Drehachsen aufeinander zu bewegt und die Führung des Führungsvorsprungs des einen Kupplungselements in der schmaler werdenden Führungsnut bewirkt die Ausrichtung der Eingriffselemente zueinander. Wenn der Führungsvorsprung den konstant schmalen zweiten Abschnitt der Führungsnut erreicht hat, sind die Eingriffselemente aufeinander ausgerichtet und der konstant schmale Abschnitt der Führungsnut erlaubt nur noch ein axiales Verschieben der Kupplungselemente entlang der Drehachse aufeinander zu. Mit anderen Worten ist die Relativbewegung zwischen den Kupplungselementen axial, wobei die absolute Bewegung der gesamten Kupplungsvorrichtung beliebig sein kann, während die Eingriffsabschnitte in Eingriff gebracht werden. So wird zum einem sichergestellt, dass die Kupplungselemente passend zueinander ausgerichtet sind, bevor die Eingriffsabschnitte formschlüssig in Eingriff miteinander gelangen. Zum anderen wird aber auch sichergestellt, dass sich die Kupplungselemente nicht mehr gegeneinander verdrehen können, wenn bei einem weiteren Verschieben der Kupplungselemente aufeinander zu die Eingriffselemente in Eingriff miteinander gelangen, was insgesamt zu einer verringerten Reibung zwischen den Kupplungselementen und damit auch einer verminderten Partikelbildung führt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Eingriffsabschnitt des einen Kupplungselements quaderförmig und der Eingriffsabschnitt des anderen Kupplungselements eine quaderförmige Ausnehmung. Mit anderen Worten ist der Eingriffsabschnitt des einen Kupplungselements ein Vierkant und der andere Eingriffsabschnitt eine Aussparung zur Aufnahme des Vierkants. Grundsätzlich können aber auch andere Formen verwendet werden. Hier wurde ein Vierkant verwendet, da dieser bei Steckschlüsseln üblich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Kupplungselement zur Verbindung mit einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit vorgesehen. Das zweite Kupplungselement ist zur Verbindung mit einem Werkzeug oder als Werkzeug ausgebildet. Beispielsweise kann das erste Kupplungselement an einer Abtriebswelle einer Drehschraubereinheit angeordnet werden, während das zweite Kupplungselement als Steckschlüssel ausgebildet ist.
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Dabei weist das erste Kupplungselement vorzugsweise zumindest eine Absaugbohrung und zumindest eine Anschlussbohrung auf. Die zumindest eine Absaugbohrung ist mit der zumindest einen Anschlussbohrung strömungstechnisch verbunden. Die zumindest eine Anschlussbohrung ist dazu ausgebildet, um mit einer an einer Antriebseinheit ausgebildeten Unterdruckquelle verbunden zu werden. Die zumindest eine Absaugbohrung ist derart in dem Führungsabschnitt und/oder dem Eingriffsabschnitt des ersten Kupplungselements angeordnet, dass die zumindest eine Absaugbohrung zumindest eine Absaugöffnung in einer Wandung des Führungsabschnitts und/oder des Eingriffsabschnitt bildet. Die Anordnung der Anschlussbohrungen und Absaugbohrungen ermöglicht es auf vorteilhafte Weise, beim Verbinden der Kupplungselemente entstehende Partikel direkt durch das erste Kupplungselement abzusaugen, um eine Verunreinigung der Umgebung zu verhindern.
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Statt Anschlussbohrungen und/oder Absaugbohrungen vorzusehen, wäre es in einer alternativen, beispielhaften Ausführungsform auch vorstellbar, das erste Kupplungselement aus einem porösen Material auszubilden, so dass direkt entstehende Partikel direkt durch das Kupplungselement abgesaugt werden könnten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Kupplungselement einen Verbindungsabschnitt auf, der zum Verbinden des ersten Kupplungselements mit einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Anschlussbohrung in einer Wandung des Verbindungsabschnitts des Kupplungselements zumindest eine Anschlussöffnung und vorzugsweise vier Anschlussöffnungen ausbildet und wobei die zumindest eine Anschlussbohrung sich radial von der Drehachse des ersten Kupplungselements weg erstreckt. An den Verbindungsabschnitt kann somit zwischen zwei geeigneten Dichtungen umlaufend ein Unterdruck angelegt werden, der sich durch die Anschlussbohrungen und die Absaugbohrungen ausbreiten und beim Verbinden der Kupplungselemente entstehende Partikel direkt absaugen kann. Diese Verbindung ermöglicht es, einen Unterdruck an der Kupplungsvorrichtung auch dann anzulegen, wenn sich das Kupplungselement relativ zu der eigentlichen Unterdruck- oder Vakuumquelle drehen sollte.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Absaugbohrung zumindest eine und vorzugsweise vier Absaugöffnungen in der Wandung des Führungsabschnitts ausbildet. In einer bevorzugten Ausführungsform, in der an der Wandung des Führungsabschnitts des ersten Kupplungselements die zumindest eine Führungsnut ausgebildet ist, entspricht eine Anzahl der in der Wandung des Führungsabschnitts ausgebildeten Absaugöffnungen einer Anzahl der Führungsnuten und in jeder Führungsnut ist eine Absaugöffnung ausgebildet. So können beim Führen der Führungsvorsprünge durch die Führungsnuten entstehende Partikel auf vorteilhafte Weise direkt durch die Absaugöffnungen abgesaugt werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Absaugbohrung zumindest eine Absaugöffnung in einer sich senkrecht zur Drehachse des ersten Kupplungselements erstreckenden Wandung des Eingriffsabschnitts ausbildet. Mit dieser Absaugbohrung können Partikel, die beim in Eingriff bringen der Eingriffsabschnitte entstehen auch dann noch abgesaugt werden, wenn sie sich auf dem zweiten Kupplungselement abgesetzt haben.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand von bevorzugten Ausführungsformen zeigenden Zeichnungen erläutert, wobei
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1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung mit an einem zweiten Kupplungselement ausgebildeten Führungsnuten zeigt,
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2 eine weitere perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt,
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3 eine Schnittansicht durch das erste Ausführungsbeispiel zeigt,
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4 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung mit an einem ersten Kupplungselement ausgebildeten Führungsnuten zeigt,
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5 eine weitere perspektivische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt,
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6 eine Schnittansicht durch das zweite Ausführungsbeispiel zeigt und
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7 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung in Verbindung mit einer Antriebseinheit zeigt.
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Das in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 1 umfasst ein erstes Kupplungselement 3 und ein zweites Kupplungselement 5. Jedes Kupplungselement 3, 5 weist einen Führungsabschnitt 7, 9 und einen Eingriffsabschnitt 11, 13 auf, die jeweils entlang einer Drehachse 14, 16 angeordnet sind. Die Drehachsen 14, 16 sind der Übersicht halber nur in den 1 und 3 dargestellt.
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Die Eingriffsabschnitte 11, 13 sind für einen formschlüssigen Eingriff miteinander vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Eingriffsabschnitt 11 des ersten Kupplungselements 3 quaderförmig bzw. quaderförmiger Vorsprung ausgebildet und der Eingriffsabschnitt 13 des zweiten Kupplungselementes 5 ist als quaderförmige Aussparung ausgebildet, wobei jedoch auch andere Formen denkbar sind. Der Eingriffsabschnitt 13 des zweiten Kupplungselements 5 ist aufgrund der Darstellung lediglich in 3 zu erkennen.
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Die Führungsabschnitte 7, 9 haben eine um die Drehachse zylindrische Form, wobei der Führungsabschnitt 9 des zweiten Kupplungselements 5 ein Hohlzylinder ist, der an einem von dem Eingriffsabschnitt 13 entfernt gelegenen Ende offen ist. Diese Öffnung ist für die Aufnahme des Führungsabschnitts 7 des ersten Kupplungselements 3 vorgesehen. Deshalb muss der Durchmesser des zylindrischen Führungsabschnitts 7 des ersten Kupplungselements 3 zwingend kleiner sein als der innere Durchmesser des Hohlzylinders des Führungsabschnitts 9 des zweiten Kupplungselements 5. Für die vorliegende Erfindung müssen die Führungsabschnitte nicht unbedingt zylindrisch sein, auch andere Formen können praktikabel sein, beispielsweise eine Kegel(-stumpf)form.
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In dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei gegenüberliegende Führungsvorsprünge 15 ausgebildet. Die Führungsvorsprünge 15 werden von Enden eines Stifts 17 gebildet, der senkrecht zur Drehachse 14 und die Drehachse 14 schneidend durch den Führungsabschnitt 7 geführt ist. Eine Länge des Stifts 17 ist größer als der Durchmesser des zylindrischen Führungsabschnitts 7. Somit bilden die über eine äußere Wandung 19 des Führungsabschnitts 7 hinausragenden Enden des Stiftes 17 die zwei Führungsvorsprünge 15. Die Führungsvorsprünge 15 sind symmetrisch zur Drehachse 14 angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass mit zwei Führungsvorsprüngen 15 eine hinreichend genaue Ausrichtung der Kupplungselemente 3, 5 zueinander bei möglichst geringer Reibung möglich ist.
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Die Führungsvorsprünge 15 sind zum Eingriff mit Führungsnuten 21 vorgesehen, die in 1 an einer inneren Wandung 23 des Führungsabschnitts 9 des zweiten Kupplungselements 5 vorgesehen sind und im Wesentlichen parallel zur Drehachse 16 verlaufen. Entsprechend der vier Kontaktflächen des quaderförmigen Eingriffsabschnitts 13 sind auch vier Führungsnuten 21 vorgesehen. Vier Führungsnuten vorzusehen hat den Vorteil, dass das erste und das zweite Kupplungselemente 3, 5 maximal um 45 Grad gegeneinander verdreht werden müssen, bis die Eingriffsabschnitte 11, 13 in Eingriff miteinander gebracht werden können. So wird die Strecke, über die die Enden 15 des Stifts 17, d.h., die Führungsvorsprünge 15, durch die Führungsnuten 21 geführt werden, möglichst gering gehalten und der Abrieb durch die Führung minimiert.
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Die Führungsnuten 21 umfassen zwei Abschnitte 25, 27. Ein erster Abschnitt 25 erstreckt sich von der Öffnung des Hohlzylinders auf den Eingriffsabschnitt 13 zu. Entlang des ersten Abschnitts 25 verjüngt sich die Führungsnut 21. Die größte Breite des ersten Abschnitts 25 der Führungsnuten 21 ist so gewählt, dass die Summe der Breiten der ersten Abschnitte 25 aller Führungsnuten 21 dem Umfang der inneren Wandung 23 des Führungsabschnitts 9 des zweiten Kupplungselements 5 entsprechen. Die einzelnen Führungsnuten 21 gehen somit ineinander über. Dadurch ist gewährleistet, dass ein Führungsvorsprung 15 des ersten Kupplungselements 3 beim Schließen der Verbindung zwischen den Kupplungselementen 3, 5, also beim axialen Verschieben der Kupplungselemente 3, 5 aufeinander zu, immer in eine Führungsnut 21 eingreifen kann und nicht aufsetzt und verklemmt.
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Ein zweiter Abschnitt 27 der Führungsnuten weist eine konstante Breite auf, die für die Führungsvorsprünge 15 und somit für das gesamte erste Kupplungselement 3 nur ein axiales Verschieben entlang der Drehachse 16 des zweiten Kupplungselements ohne Drehung der Kupplungselemente 3, 5 gegeneinander ermöglicht. Der zweite Abschnitt 25 erstreckt sich von einem Ende der inneren Wandung 23, das dem Eingriffsabschnitt 13 zugewandt ist, in Richtung der Öffnung des Hohlzylinders, durch die das erste Kupplungselement 3 in das zweite Kupplungselement 5 eingeführt wird, und geht direkt in den ersten Abschnitt 25 der Führungsnut 21 über. Der zweite Abschnitt 27 stellt sicher, dass beim Verbinden der Kupplungselemente 3, 5 miteinander die Kupplungselemente 3, 5 sich nicht gegeneinander verdrehen können, wenn die Eingriffsabschnitte 11, 13 in Eingriff miteinander gebracht werden.
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Der Führungsvorsprung 15 wird so in der Führungsnut 21 geführt, dass die Kupplungselemente 3, 5 derart aufeinander ausgerichtet werden, dass der Eingriffsabschnitt 11 des ersten Kupplungselements 3 formschlüssig mit dem Eingriffsabschnitt 13 des zweiten Kupplungselements 5 eingreifen kann. Zum Eingreifen der Eingriffselemente 11, 13 wird der Führungsvorsprung 15 nur noch in dem zweiten Abschnitt 27 der Führungsnuten mit konstanter Breite parallel zur Drehachse 16 des zweiten Kupplungselements 5 geführt.
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In einem alternativen, in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Führungsnuten 21 und die Führungsvorsprünge 15 jeweils an dem anderen Kupplungselement 3, 5 der Kupplungsvorrichtung angeordnet. Nachfolgend werden nur die Aspekte des in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, die von dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen. Dabei werden, wie auch in den weiteren Figuren, die gleichen Bezugszeichen für gleich bezeichnete Elemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele verwendet.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Führungsnuten 21 an der äußeren Wandung 19 des zylindrischen Führungsabschnitts 7 des ersten Kupplungselements 3 angeordnet, während der mindestens eine Führungsvorsprung 15 sich von der inneren Wandung 23 des Führungsabschnitts 9 des zweiten Kupplungselements 5 nach innen in Richtung der Drehachse 16 erstreckt, dabei aber zwingend kürzer sein muss, als die Führungsnut 21 tief ist. Das Ausrichten und formschlüssige Eingreifen der Eingriffsabschnitte 11, 13 verläuft dabei analog zum ersten Ausführungsbeispiel.
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Zur weiteren Verringerung von Fremdpartikeln durch Abrieb sind die in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele zur Absaugung von Abriebpartikeln ausgebildet. Das erste Kupplungselement 3 weist hierzu einen inneren Hohlraum 29 auf, der über Absaugbohrungen 30, die im Bereich des Führungsabschnitts 7 und im Bereich des Eingriffsabschnitts 11 Absaugöffnungen 31, 33 ausbilden, mit der Umgebung verbunden ist. Dabei entspricht eine Anzahl der Absaugöffnungen 31 an den Eingriffsabschnitten 7, der Anzahl der Führungsnuten 21 des jeweiligen Ausführungsbeispiels. Die Absaugöffnungen 31 sind so angeordnet, dass durch sie Partikel abgesaugt werden können, die beim Verbinden der Kupplungselemente 3, 5 durch Reibung der Führungsvorsprünge 15 an den Führungsnuten entstehen. Die weitere Absaugöffnung 33 ist an einer Stirnfläche 34 des Eingriffsabschnitts 11 des ersten Kupplungselements 3 angeordnet, wobei sich die Stirnfläche 34 im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 14 des ersten Kupplungselements 3 erstreckt. Durch diese weitere Absaugöffnungen können auf vorteilhafte Weise auch Partikel abgesaugt werden, die beim Verbinden der Eingriffsabschnitte 11, 13 miteinander entstehen.
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In den in 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist das zweite Kupplungselement 5 als Werkzeug ausgebildet. Hierzu umfasst das zweite Kupplungselement 5 auf der dem Führungsabschnitt 9 gegenüberliegenden Seite einen Werkzeugabschnitt 35, der eine Aufnahme 37 für einen Schraubenkopf umfasst. Das zweite Kupplungselement 5 ist somit eine Art Steckschlüssel.
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In 7 ist schließlich das aus den 1 bis 3 bekannte Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung 1 in Verbindung mit einer nur abschnittsweise gezeigten Antriebseinheit 41 dargestellt. Ebenso gut könnte auch das aus den 4 bis 6 bekannte Ausführungsbeispiel mit der in 7 dargestellten Antriebseinheit 41 verwendet werden.
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Um die Kupplungsvorrichtung 1 und, genauer gesagt, das erste Kupplungselement 3 mit der Antriebseinheit 41 zu verbinden, weist das erste Kupplungselement 3 an der dem Eingriffsabschnitt 11 gegenüberliegenden Seite einen Verbindungsabschnitt 39 auf, der zur Verbindung mit einer Antriebseinheit 41 vorgesehen ist und ebenfalls eine zylindrische Form hat. Dazu ist eine formschlüssige Kupplung 43 mit einer Abtriebswelle 45 der Antriebseinheit 41 vorgesehen. Die formschlüssige Kupplung 43 ist entlang der Drehachse 14 angeordnet. Weiterhin sind in dem Verbindungsabschnitt 39 Anschlussöffnungen 47 vorgesehen, die den inneren Hohlraum 29 des ersten Kupplungsabschnitts 3 über Anschlussbohrungen 48 mit einer Unterdruckquelle verbinden und somit eine Absaugung von durch Abrieb entstehenden Partikeln ermöglichen. Über die Anschlussbohrungen 48, den inneren Hohlraum 29 und die Absaugbohrungen 30 stehen die Anschlussöffnungen 47 in Fluidverbindung mit den Absaugöffnungen 31, 33, so dass sich ein an den Anschlussöffnungen 47 anliegender Unterdruck durch das erste Kupplungselement 3 ausbreiten kann, durch den bei einer Verbindung des ersten und des zweiten Kupplungselements 3, 5 entstehende Partikel direkt abgesaugt werden können.
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Damit die Antriebseinheit 41 nicht selbst zur Verunreinigung beiträgt, ist diese durch ein Gehäuse 51 abgeschirmt. Um vertikale Bewegungen des ersten Kupplungselements 3 zusammen mit einem Abschnitt der Abtriebswelle 45 zum Verbinden und Lösen des ersten Kupplungselements 3 mit zweiten Kupplungselementen 5 zu ermöglichen, weist das Gehäuse 51 mindestens einen flexiblen Abschnitt 53 in Form eines Balgs 53 auf.
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Das erste Kupplungselement 3 ist an dem Gehäuse 51 drehbar gehaltert, wobei das Kupplungselement 3 zumindest abschnittsweise mittels einer Labyrinthdichtung 55 von der Umgebung abgekapselt ist. Direkt im Anschluss an die Labyrinthdichtung schließt sich ein zylindrisch um den Verbindungsabschnitt 39 verlaufender erster Hohlraum 57 an, der über einen Unterdruckanschluss 59 mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden ist, über die im Hohlraum 57 befindliche Partikel abgesaugt werden können. Ein weiterer zylindrisch um den Verbindungsabschnitt 39 verlaufender Hohlraum 61 ist um den Abschnitt des Verbindungsabschnitts 39 angeordnet, in dem die Anschlussöffnungen 47 ausgebildet sind. Dieser Hohlraum wird in beiden axialen Richtungen entlang der Drehachse durch jeweils eine zylindrisch um den Verbindungsabschnitt 39 umlaufende Dichtung 63 abgegrenzt. Der Hohlraum 61 ist über einen Unterdruckanschluss 49 mit einer ebenfalls nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden. Der in dem Hohlraum 61 erzeugte Unterdruck breitet sich über die Anschlussöffnungen 47, die Anschlussbohrungen 48, den inneren Hohlraum 29 des ersten Kupplungselements 3, die Absaugbohrungen 30 und die Absaugöffnungen 31, 33 bis in den Bereich der Eingriffselemente 11, 13 aus und ermöglicht ein Absaugen von Abriebpartikeln beim Verbinden der beiden Kupplungselemente 3, 5. Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung der Verbindung zwischen der an dem Unterdruckanschluss 49 angeschlossen Unterdruckquelle und dem ersten Kupplungselement 3 ist eine Absaugung auch möglich, wenn sich das Kupplungselement 3 zusammen mit der Abtriebswelle 45 relativ zu der übrigen Antriebseinheit 41 dreht.
