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Ausgleichskupplung für Ausgleich von Parallel- und Winkelverlagerungen
der Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichskupplung für Ausgleich
von Parallel- und.'oder Winkelverlagerung der Wellen mit einem als Ausgleichskörper
dienenden, mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Geradführungen versehenen
Zwischenstück, wobei die Mitten aller Kraftübertragungsflächen der beiden Geradführungen,
die eine achsparallele Verschiebung des Zwischenstückes gegenüber beiden Wellenenden
erlauben, in einer Ebene liegen und die beiden Geradführungen als Wälzführungen
mit Wälzkörpern, wie z. B. Kugeln, Rollen oder Nadeln, ausgebildet sind, wobei die
Wälzkörper jeweils zwischen einer Fläche eines mit den Wellenenden fest verbundenen
Teiles und einer Fläche des Zwischenstückes angeordnet sind.
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Es ist bekannt, die Winkelverlagerung zweier Wellen durch ein normales
Kardangelenk auszugleichen, wobei dieses Gelenk auch mit einer Wälzführung versehen
sein kann. Zum Ausgleich eines Parallelversatzes von zwei Wellen sind jedoch zwei
solche Gelenke und eine Zwischenwelle erforderlich. Eine aus Gelenken aufgebaute
Ausgleichskupplung bedingt folglich einen verhältnismäßig großen Material-und Raumaufwand.
Eine andere bekannte Anordnung erlaubt ebenfalls, nur eine Winkelverlagerung zweier
Wellen auszugleichen, da im Ausgleichskörper keine Geradfährungen vorgesehen sind.
Ausgleichskupplungen, die sowohl einen Parallel- als auch einen Winkelversatz der
Wellen erlauben, sind bekannt. Bei diesen bekannten Anordnungen dient als Ausgleichskörper
ein Zwischenstück, das mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Geradführungen
versehen ist. Hierbei ist es bekannt, diese Geradführungen als Gleitführungen auszubilden.
Solche Konstruktionen haben jedoch den Nachteil, daß sich im Betrieb infolge der
hohen Reibung ein starker Verschleiß der Führungsflächen ergibt.
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Bei anderen Konstruktionen wird dieser Verschleiß zwar durch die Anwendung
von auf Zapfen gelagerten Wälzkörpern vermindert, doch die Wirkung einer Wälzführung
im eigentlichen Sinne nicht erreicht. Da die Wälzkörper zwischen Flächen desselben
Teiles angeordnet sind, tritt neben der Reibung auf dem Lagerbolzen auch Reibung
an den Führungsflächen auf. Bei einer anderen gleichartigen Konstruktion sind diese
auf Zapfen gelagerten Wälzkörper durch in Nuten geführte Wälzkörper ersetzt.
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Zum Stand der Technik gehört ferner eine Ausgleichskupplung, bei der
ein mit Geradführungen versehenes Zwischenstück vorhanden ist, wobei die Geradführungen
als Wälzführungen ausgebildet sind. Bei dieser Konstruktion sind jedoch die Mitten
aller Kraftübertragungsflächen nicht in einer Ebene angeordnet. Ein wesentlicher
Nachteil dieser Ausgleichskupplung ist daher, daß Verkantungen auftreten können,
die den Wirkungsgrad der Kupplung ungünstig beeinflussen und einen erhöhten Verschleiß
hervorrufen. Ein weiterer Nachteil ist, daß zwischen dem Käfig, in welchem die Wälzkörper
geführt sind, und dem Zwischenstück kein Anschlag vorhanden ist. Aus diesem Grund
ist diese Ausgleichskupplung nur für einen geringen Schwenkwinkel und geringen Parallelversatz
der Wellen zueinander verwendbar.
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Bei einer anderen bekannten Konstruktion sind die Käfige, die die
Wälzkörper halten, am Zwischenstück befestigt. Diese Ausbildung bri ngt erhebliche
Nachteile mit sich, da die Käfige sich nicht frei bewegen können und somit zwischen
den Wälzkörpern und den Käfigen eine erhöhte Reibung auftritt. Die Reibungsverluste
der Kupplung werden dadurch erhöht und der Wirkungsgrad verschlechtert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Ausgleichskupplung
für Wellenverlagerungen
durch frei bewegliche Käfige von Wälzkörperrl
den Verschleiß der Führungsflächen gering zu #.halten, durch aRelversatz Anschläge
der Wellen den Schwenkwinkel zu begrenzen sowie und den ein Ver- Par-
'
kanten der Kupplungstelle zu. vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei Ausgleichskupplungen, bei denen
die Wälzkörper in Käfigen geführt sind, dadurch gelöst, daß die Käfige in. an sich
bekannter Weise frei beweglich angeordnet sind und diese Beweglichkeit durch zwischen
Käfigen und Zwischenstück angeordnete Anschläge begrenzt wird. Da die Wälzkörperkäfige
gegenüber den anderen Kupplungsteilen frei, beweglich sind, tritt zwischen den Wälzkörpem
und den Käfigen nur eine geringe Reibung auf. Durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad
der Ausgleichskupplung wesentlich verbessert. Durch die erfindungsgemäße Anordnung
von Anschlägen zwischen den Wälzkörperkäfigen und dem Zwischenstück wird ferner
ein Herausbewegen der Käfige verhindert. Auf Grund dieser Bewegungsbegrenzung der
Käfige ist die erfindungsgemäße Ausgleichskupplung auch für größere Schwenkwinkel
und einen größeren Parallelversatz von Wellen verwendbar. Die Betriebssicherheit
der Ausgleichskupplung wird dadurch erhöht, daß sich die Wälzlagerkäfige nicht in
unzulässiger Weise bewegen können.
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Zwar ist es bei Ausgleichskupplungen ohne Wälzführungen an sich bekannt,
den möglichen Verschiebeweg von Kupplungsteilen durch Anschläge am Zwischenstück
zu begrenzen, doch gelangt der Durchschnittsfachmann durch solche -Konstruktionen
nicht zum Erfindungsgegenstand, da unterschiedliche Konstruktionsprinzipien angewendet
werden.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung können die Anschläge von Nuten am
Zwischenstück und Vorsprüngen an den Käfigen gebildet werden.
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Unabhängig vom Lösungsgedanken, den Verschiebeweg der Käfige zu begrenzen,
ist eine Lösung der gestellten Aufgabe auch dadurch möglich, daß die Flächen beider
Kupplungshälften, auf denen die Wälzkörper abrollen, ein Teil der Mantelfläche
je
eines Zylinders sind, dessen Achse *die Achse der dazugehörigen-Welle schneidet
und auf ihr senkrecht steht. Zur Erreichung günstiger Abrollverhältnisse werden
dieWälzkörper als Rollen mit balliger Mantelfläche ausgebildet.
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Durch diese Anordnung können in vorteilhafter Weise Winkelverlagerungen
der Wellen zueinander durch eine Pendelbewegung der Ausgleichskupplung aufgenommen
werden. Das Auftreten von erheblichen Kantenpressungen wird vermieden. Trotzdem
bleibt in vollem Maße die Möglichkeit erhalten, auch einen Parallelversatz der Wellen
zueinander auszugleichen. Durch die weitgehende Vermeidung von Kantenpressungen
wird die Lebensdauer der Ausgleichskupplung erhöht und der Wirkungsgrad verbessert.
Auf Grund ihrer vorteilhaften Eigenschaften ist die letztgenannte Ausgleichskupplung
besonders zur Anwendung in labilen Systemen, d. h. bei schwimmender oder
elastischer Lagerung der Wellen bzw. der mit ihnen verbundenen Teile geeignet.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine Ausgleichskupplung mit einem quadratisch (als»Stein«)
ausgebildeten Zwischenstück in der Seitenansicht, Fig. 2 einen Schnitt durch die
Ausgleichskuppiung der Fig. 1 nach der Linie A -B,
, Fig.
3 eine Ausgleichskupplung mit einem mit je zwei miteinander fluchtenden Aussparungen
versehenen Zwischenstück in der Draufsicht, jedoch nach Wegnahme der vorderen Kupplungshälfte,
Fig. 4' die Seitenansicht der Ausgleichskupplung der Fig. 3 mit einem Teilschnitt
nach der Linie C-D der Fig. 3,
Fig. 5 die Ausgleichskupplung der Fig.
3 in der gleichen Seitenansicht wie in Fig. 4, jedoch mit auseinandergezogenen
Teilen, Fig. 6 eine Ausgleichskupplung mit einem pendelnd angeordneten, quadratisch
(als »Stein«) ausgebildetem Zwischenstück in der Seitenansicht, Fig. 7 einen
Schnitt durch die Ausgleichskupplung der Fig. 6 nach der Linie E-F, Fig.
8 eine Ausgleichskupplung, bei der die Aussparungen des Zwischenstückes sich
kreuzen, in einer räumlichen Seitenansicht mit auseinandergezogenen Teilen und
. Fig. 9 das Kreuzstück, welches in das Zwischenstück der Fig.
8 an der Kreuzungsstelle der Aussparungen eingepreßt wird und die Endanschläge
für die innere Begrenzung der Führungswege der Wälzkörper bildet.
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In Fig. 1 und 2 ist das quadratisch ausgebildete Zwischenstück
1 zwischen den beiden Kupplungshälften 2 und 3 angeordnet, welche
hier fest mit den zugehörigen Wellen 4 und 5 verbunden sind. Das Zwischenstück
1 ist mit je zwei parallelen, sich gegenüberhegenden und das Quadrat
bildenden äußeren Führungsflächen 6 und 7 sowie 8 und
9 versehen, welche mit entsprechenden inneren Führungsflächen 10 und
11 sowie 12 und 13 von je zwei Mitnahmearmen 14 und
15 sowie 16 und 17 der beiden Kupplungshälften 2 und
3 die beiden aufeinander senkrecht stehenden Geradführungen bilden. Zwischen
diesen Führungsflächen 6 bis 9 und 10 bis 13 sind Rollen
18 in Käfigen 19- angeordnet, so daß die von den Führungsflächen gebildeten
beiden Geradführungen als Wälzführungen ausgebildet sind. Die Käfige 19 sind
mit Anschlagnasen 20 und die äußeren Führungsflächen 6 bis
9 des quadratischen Zwischenstückes 1 mit entsprechenden nutenartigen
Aussparungen 21 versehen. lEerdurch sind die beiden Anschläge für die Begrenzung
der Führungswege. der Käfige 19 geschaffen, wobei jeweils die Breite
der
Anschlagnase 20 um soviel geringer ist als die Breite der zugehörigen
Aussparung 21, wie die größte zuzulassende Parallelverlagerung der Wellen
4 und 5
ausmacht. Die Breite der Mitnahmearme 14 bis 17
ist so bemessen,
daß bei etwa gleichzeitigem Auftreten der maximalen senkrechten und waagerechten
Parallelverlagerung der beiden Wellen 4 und 5 ein Zusammenstoßen von benachbarten
Mitnahmearmen - etwa von den Almen 14 und 16 mit ihren Ecken 22 und
23 - nicht erfolgen kann.
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Fig. 1 der Zeichnung zeigt, daß die gesamte Kraftübertragung
von der einen treibenden Kupplungshälfte über das Zwischenstück 1 auf die
andere getriebene Kupplungshälfte in ein und derselben Ebene erfolgt; die Mitten
aller Kraftübertragungsflächen (Geradeführungen) liegen in einer gemeinsamen Ebene,
hier etwa in der Schnittebene des Schnittes A-B der Fig. 2 (vgl. Höhenlage dieses
Schnittes in Fig. 1, festgelegt durch Schnittpfeile A und B).
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In Fig. 3 bis 5 bilden die, beiden miteinander fluchtenden
Aussparungen 24 und 25 des Zwischenstückes 26 mit zwei entsprechenden
Mitnahmenasen
27 und 28 der Kupplungshälfte
29 die eine Geradführung und die beiden miteinander fluchtenden Aussparungen
30 und 31 des Zwischenstückes 26 mit zwei entsprechenden Mitnahmenasen
32 und 33
(in Fig. 5 ist 33 verdeckt durch
32) der anderen Kupplungshälfte 34 die andere Geradführung, die zur ersteren
senkrecht angeordnet ist. Rollen 35 in Käfigen 36 sind jeweils zwischen
den Führungsflächen der Aussparungen 24, 25 und 30,31 und den Führungsflächen
der Mitnahmenasen 27,28 und 32,33
als Wälzkörper angeordnet. Die Aussparungen
24,25 und 30, 31 sind schlitzartig zum Außenumfang des Zwischenstückes
26 durchgeführt, und die Böden 37,
38, 39 und 40 dieser vier
Schlitze 24, 25 und 30, 31
dienen als Endanschläge für die innere Begrenzung
der Führungswege der Rollenkäfige 36. Der Federring 41 ist in eine Ringnut
42 auf dem Umfang des Zwischenstückes 26 eingelassen und bildet die Endanschläge
für die äußere Begrenzung der Führungswege der Rollenkäfige 36. Die Kupplungshälfte
29
ist mit der Welle 43 und die andere Kupplungshälfte 34 mit der anderen
Welle 44 fest verbunden.
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In Fig. 6 und 7 sind die Führungsflächen 45 und 46 sowie
47 und 48 der Mitnahmearme 49 und 50 bzw. 51 und 52 sowie die
Führungsflächen 53, 54 und 55, 56 des Zwischenstückes
57 derart ausgebildet, daß das Zwischenstück 57 zusammen mit jeder
der beiden Kupplungshälften 54 und 55 in den Mitnahmearmen der anderen Kupplungshälfte
pendeln kann, und zwar jeweils in einer von zwei senkrecht zu den beiden Geradführungen
stehenden Ebenen. Alle Geradführungen sind mit in Rollenkäfigen 58 geführten
Rollen 59 ausgerüstet, welche entsprechend den für das Pendeln ausgebildeten
Führungsflächen der Mitnahmearme 49, 50 und 51, 52 und des Zwischenstückes
57 geformt sind. Die Kupplungshälfte 54 ist mit der Welle 60 und die
andere Kupplungshälfte 55 mit der anderen Welle 61 fest verbunden.
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In Fig. 8 und 9 sind die Aussparungen 62 und
63
sowie 64 und 65 nach innen über die Mitte des Zwischenstückes
66 durchgeführt, so daß sie sich kreuzen. Das Zwischenstück 66 selbst
ist mit einer Traverse 67 versehen, welche derart angeordnet und bemessen
ist, daß die beiden Aussparungen 64 und 65
der einen Geradführung eine nutenartige,
und die beiden Aussparungen 62 und 63 der anderen Geradführung vornehmlich
eine schlitzartige und nur im Bereich der Traverse 67 eine ebenfalls nutenartige
Form haben. An der Kreuzungsstelle der Ausspa-C _,eordiunaen 62 und
63 mit den dazu senkrecht ang neten Aussparungen 64 und 65 ist ein
Kreuzstück 68
in das Zwischenstück 66 eingepreßt, dessen Flächen
69 und 70 sowie 71 und 72 die Endanschläge für die innere
Begrenzung der Führungswege der mit Rollen 73 versehenen Rollenkäfige 74
bilden, mittels welcher die beiden aufeinander senkrecht stehenden Geradführungen
als Wälzführungen ausgebildet sind. Der Federring 75, welcher - eingelassen
in eine Ringnut 76 des Zwischenstückes 66 das Zwischenstück
66
auf dem Umfang umfaßt, bildet die Endanschläge für
die äußere Begrenzung
der Führungswege der Rollenkäfige 74. Die Kupplungshälften 77 und
78 sind mit je zwei Mitnahmenasen 79 und 80 bzw.
81 und 82
(82 in Fig. 8 verdeckt) versehen, welche in
die schlitzförmigen Aussparungen 62 und 63 bzw. in die nutenförmigen
Aussparungen 64 und 65 eingreifen. Die beiden Mitnahmenasen 79 und
80 sitzen auf Ausgleichsansätzen 83 und 84 der Kupplungshälfte
77,
welche eine Höhe entsprechend der Höhe der Terrasse 67 aufweisen,
während die beiden Mitnahmenasen 81 und 82 unmittelbar an der Innenfläche
der Kupplungshälfte 78 angeordnet sind. Die Kupplungshälfte 77 ist
mit der Welle 85 und die andere Kupplungshälfte 78 mit der anderen
Welle 86 fest verbunden. ;