Dichtungsvorrichtung für eine mit einem Schmiermittel- versehene gelenkige
Kupplung Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf -Wellenkupplungen,
-und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Abdichten bzw:. Festhalten von Schmiermittel
innerhalb der Kupplung.: Zahnkupplungen bzw. Verbindungen von Achsen oder Wellen,
wie sie in der US-Patentschrift 2 906 106 beschrieben sind, benötigen in ihrem Innern
eine flüssige Schmierung, da zwisehen den äußeren Zähnen an dem.Nabenteil und
den inneren
Zähnen an der Buchse eine Wälzbewegung stattfindet,
wenn ; die beiden miteinander zu kuppelnden Wellen irgendwie nicht miteinander fluchten."
Kupplungen in mechanischen Kraft-Übertragungseinrichtungen erfordern eine Schmierung,
da Drehbelastungen während der Drehung von Wellen, die versetzt im Winkel zueinander
geneigt und/oder axial nicht ausgerichtet sind, übertragen werden. Die in der US-Patentschrift
2 906 106 beschriebene, aus ein= - _ zelnen Abschnitten bestehende Dichtung ist
bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten wirksam und hält das Schmiermittel fest.
Die Segmente neigen aber bei hohen Geschwindigkeiten infolge der durch die Drehung
der Kupplung hervorgerufene Zentrifugalkraft dazu, sich auseinanderzuziehen. Wenn
man eine stärkere Feder zum Zusammenhalten der Segmente vorsieht, tritt der Nachteil
auf, daß die Segmente bei niedrigen Geschwindigkeiten der Welle so fest gegen den
Nabenteil gedrückt werden, daß die Lebensdauer der Dichtungen wesentlich verkürzt
wird. Durchgehende, d.h. nicht geteilte Ringe
dehnen sich bei hohen Geschwindigkeiten
nicht aus. Da der Ring jedoch in einer radial verlaufenden Rille,_die senlizrecht
zur Wellenachse liegt, läuft, wird die radiale Berührungsebene zwischen dem Ring
und-dem Nabenteil elliptisch,
wenn .die Wellen nicht miteinander
fluchten, und der große Zwischenraum, der zur Kompensation des elliptischen-Kontakteä
zwischen dem Ring und dem Nabenteil vorgesehen werden muß, erlaubt ein Entweichen
des Schmiermittels. Versuche, den Zwischenraum durch einen elastomeren 0-Ring zufüllen,
waren nicht erfolgreich,: da der 0-Ring infolge der ständigen Schleifwirkung an
dem Nabenteildie durch Drehung von nicht fluchtenden Wellen entsteht, dazu neigt,
sich zwischen den flachen Ring und die Nabe herauszupressen, so-daß: sich der 0-Ring
schnell abnutzt und häufig ausgewechselt werden muß. Demgemäß ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung für Wellen zu schaffen, die eine wirksame
Abdichtung zum Festhalten eines Schmiermittels in einer Kupplung und zum Fernhalten
von verunreinigenden Stoffen aufweist. Nach der vorliegenden Erfindung wird das
er-, reicht:, indem ein elastisches, spiralförmiges Dichtungsteil vorgesehen wird,
das mit der Kupplungsbuchse verbunden ist und.mit der Kupplungsnabe bzw. -welle
selbst bei äußerst starken Pluchtungsfehlern zwischen dem Näbenteil -und cter_Kupplungsbuchse
während der Drehung bei hohen Be- -triebsgeschwindigkeiten in abdichtender Berührung
bleibt.
a Im folgenden ist die Erfindung beispielsweise näher erläutert,
und zwar zeigt: Fig. 1 einen Schnitt einer Zahnkupplung, die den Aufbau der neuen
Dichtung zur Verwendung bei großen Fluchtungsfehlern " zeigt; _ Fig. 2 eine Seitenansicht,
die die elliptische Wirkurig eines Fluchtungsfehlers auf die spiralförmige, elastische
Dichtung in übertriebenen Verhältnissen veranschaulicht; Fig. 3 einen Axialschnitt
nach Linie III-III " der Fig: 2 mit übertriebenen Verhältnissen; Fig. 4 eine Radialansicht
der spiralförmigen, elastischen Dichtung, wobei der versetzte Teil dargestellt ist;
Fig. 5 einen Teilschnitt einer .Zahnkupplung, in dem der Aufbau der neuen Dichtung
zur Verwendung bei großen Fluchtungsfehlern
dargestellt ist; - |
Fig. 6 einen Teilschnitt einer anderen Ausfüh- |
rungsform der Erfindung zur Verwendung |
bei kleinen Fluchtungsfehlern, und |
Fig:"? einen Teilschnitt einer weiteren Ausfüh- |
rungsform der Erfindung zur Verwendung |
bei kleinen Fluchtungsfehlern. |
In Fg. tsind zwei im wesentlichen koaxial verlaufende Wellen 16
und 21.durch eine als Ganzes mit dem Bezugszeiehen 10 bezeichnete Zahnkupplungseinheit
miteinander verbunden. Innerhalb der Außenbuchse 11 der Einheit 10 ist eine Kupplungsnabe
13 angeordnet, die an ihrer ,Äußenfläehe in innere -Zähne 12 der Buchse 11 eingreifende
äußere Stirnradzähne 14 aufweist, so daß bei Drehung der Nabe 13 die Buchse 11 gedreht
wird und die Kupplung das Drehmoment überträgt. Die Zahnkopfflächen der Zähne 14
sind. in Bezug auf einen Bezugspunkt 15 bogenförmig gekrümmt, wie am besten aus
Fg. 1 hervorgeht, und ihre Evolventenflächen sind derart axial gebogen, daß-sie
axiale Fluchtungsfehler zwischen-der Buchse 11 und der Nabe 13 erlauben. Die Nabe
13 ist auf geeignete Weise mit-der ersten-Welle 1:6 verbunden; z.B. kann ein Ende
der Welle 16 konisch.ausgebildet sein und mittels-einer Unterlegscheibe 17 und einer
Gewindeschraube'18 innerhalb einer entsprechend konisch geformten Bohrung in der
Nabe 13 festgelegt werden. Eine Relativ= drehurig zwisehen.der Welle 16 und der
Nabe 13 kann mittels eines Keils 19 verhindert werden, der in eine in die Welle
und die Nabe eingeschnittene Keilnut eingesetzt ist.`Die Buchse
1:1 ist mit
der-zweiten .Welle 21 mittels, eines Plansches verbunden,. Dieser Flansch ist an
einer Nabe 22 auagebildet,
welche mit der zweiten Welle 21 verbunden.
ist, und zwar auf die gleiche Weise wie die Nabe 13 mit der ersten Welle 16. Die
Buchse 11 ist mittels Schrauben 23 mit der mit einem Flansch vereehenen Nabe 22
verbunden. Diese reichen durch miteinander fluchtende Öffnungen 24 in der Buchse
und der mit einem Flansch versehenen Nabe und sind mit aufgeschraubten Muttern 25
befestigt. So kann die. erste Welle 16 drehbar mit der zweiten Welle 21. durch die
Kupplungseinheit 10 gekuppelt werden, obwohl die Wellen Fluchtungafehler aufweisen
können. Die vorstehende Konstruktion ist eingehender in der US-Patentschrift 2 906
106 beschrieben. In der vorliegenden :Erfindung ist eine als Ganzes mit dem Bezugszeichen
30 bezeichnete Dichtungseinheit vorgesehen und hat die Aufgabe, ein Schmiermittel
in der Kupplungseinheit auch dann festzuhalten, wenn die Wellen bei: der Drehbewegung
einen Fluchtüngsfehler aufweisen. Die Dichtungseinheit weist eine erste-zylindrische
Halterung 31 auf, die innerhalb der Buchse 11 angeordnet und mit dieser verbunden
ist, und besitzt eine zweite zylindrische Halterung)33,, die innerhalb einer inneren,
ringförmigen Nut 32 in der Halterung 31 angeordnet ist. In einer-inneren, ringförmigen
Nut 34 in der Halterung 33 ist ein spiralf'ö'rmiger Dich- |
tungsrng 35 angeordnet, dessen Innenumfang über einem |
Schulterteil : 36 der labe 13 liegt und federnd an die= |
sem angreift. Gegebenenfalls kann der Dichtungsring 35 |
in federnder Anlage mit der Welle 16 anstatt mit dem . |
Sahulterteil-36 stehen. |
Der-Dichtungering 35 ist vorzugsweise aus Metall, z..B:. |
Stahl, obwohl auch andere Werkstoffe, wie etwa Nichteisen- |
metalle, Hartgummi, Phenolharz und andere Kunststoffe, ver- |
wendbar sind. Es ist erforderlich, daß das Material, wenn |
es geformt ist, eine gewisse Elastizität in Umfangerich- |
tung besitzt, wie noch näher beschrieben wird. Es ist wün- |
Sehenswert, daß das Material gute Abnutzungseigenschaften |
aufweist, wenn es einer Gleitreibung ausgesetzt wird. He- |
ständi:gkeit gegen Öl ist._erwünscht, da die Dichtung
ein |
Schmiermittelin der Kupplung festhalten sowie verunreini- |
gerade Stoffe fernhalten soll. |
Der Diohtungering 35 ist ein Metallband, das die Form
®i- |
ner Spirale besitzt (s,: Fg. 3 und 4), welche fast zwei |
-volle Windungen aufweist, wobei die eine Windung, wie in |
Fig. 4 dargestellt, an einer Stelle zwischen den freien |
- |
Enden des Bandes um eine Banddicke abgebogen-bzw.- gekröpft.- |
ist. Daraus ergibt sich eine effektive Dicke von-zweimal,-- |
der - |
Dicke des Bandes, wobei die :Außenflächen 3? im wesent--- |
liehen parallel sind. Die freien Enden @deslDi-chtüng.oringes |
sind- vorzugsweise mit-- gezackten Ausnehmungen. 38 v.er$ehen,.
" |
damit sie- mittels eines Werkzeugs; -z.B,:..eei.e@ Schrauben-
- . |
zfehers, -leicht aus den sie-aufnehmenden Ausnehmüngen ent- |
fernt werden können. Obwohl der Ring mit zwßi"Windungen.,-
- |
dargestellt ist, kann er auch drei oder-gegebenenfalls-mehr |
Windungen aufweieen.: |
Der Dichtungering 35 wird mittels der ;zylindrischen Halte-. |
rung :33 in abdiohtenderBerührung-mit dem Schulterteil
36 |
der Kupplungsnabe 13 gehalten, wobei der Durchmesser der |
in der Halterung vorgesehenen Innennut 34 größer ist als |
derjenige des Dichtungsringes 35,, um. diesen darin in radia- |
lem-Gleitkontakt aufzunehmen..,- |
Die :erste zylindrische Halterung 31° ist gleichfalls-mit ei- |
ner Innennut 32; versehen, deren Durchmesser .größer als der- |
jenige. der,Hal.terung 33 und die. so. ausgebildet .ist.,-
:daß sie |
die Halterung 33 darin in radialem Gleitkontakt aufnimmt..: |
Die Halterung 31 besteht aus zwei Ringen 42 und 43, die mit- |
einarider, derart- verbunden sind, daß -sie die Innennut 32 |
bilden, wie [email protected] dargestellt. Diese Ringe können so |
miteinander verbunden Bein, daß entlang ihrer aufeinander= |
liegenden, Pl4chen 44 ein Festsitz besteht. Die Halterung-- |
,/1 -ist" mit eine .Außenflausch 45 versehen, der-in die ent- |
sprechende- innere Ausnehmung 46 in der Buchse -11 paßt, und |
mittels eines Sprengrineee 47 darin .festgelegt ist, der -in |
einer-Rille-40 in der inneren Auanehmung 46 in Wirkverbin-, |
Jung mit dem: Flaneeh 45 angeordnet ist. Vorzugsweise ist |
eine Außenrille 49 in der Halterung 31 vorgesehen, die-so |
ausgebildet ist, daß sie einen Q-Ring 51 in abdichtender -
" |
- Berührung -mit der Ausnehmung- 46 festhält. Gegebenenfalls
- |
kann die haltextung -31' einstückig mit der Buchse -11
au$ge-- |
bildet sein. |
In der -Betriebe$tellung -der Kupplung ist" die mit einem |
flansch versehene Nabe 22 mittels der Unterlegsähebe 17, |
der Schraube 1$ und des Keils 19 drehbar mit der Welle
21 |
verbunden. lie Buchsre 11 ist mittels Schrauben 23 drehbar" |
mit der mit einem Flamen versehenen Nabe-22 verbunden, die |
in flüchtende -Öffnungen 24- eingesetzt und mit Müern
29- |
befestigt weiden. - |
Um die Dichtungseinheit-30 zusammenzusetzen, wird der Dich-' |
tongering 35 mit entsprechenden Werkzeugen radal-zuaammen= |
gedrückt, bis sein -Außendurchmesser -so klein ist, daB er
in |
die Rille 34 der@Hälterung-33"Oingesetzt werden kann. Darauf |
wird die Halterung-,in die " Rille 34 des- Ringes 42 eingesetzt. |
Der Ring 43 wird in den Ring 42.eingepreßt, wodurch die-Hal-
- |
-terung- 31 vervollständigt wird. Der 0-Ri- 5'1 wird ausge- |
dehnt und in die Rille 49 der Halterung 3'x h:neingestreift-: |
Der Sprengring47-und darauf ebenso -die D%chtungseinheit'30, |
werden über das-gupplungsende der Welle 16 gesteckt. Die |
Nabe 13 wird dann mittels der Unterlegscheibe 17, der Schrau- |
be "18- und- -deb Keils 19 drehfest mit der Wslle
A 6 verbundlen: |
Dann wird die Nabe 13-in die-Buchse 11 eingesetzt, wobei |
die-Außenzähne 't 4 der Nabe 13 mit den-Innenzähnen 12 der |
Buchse 11 in Eingriff kommen: Die'axiale Anordnung bzw.Aüs-, |
richturig der Welle 16 wird durch die Verbindug des der |
Kupplung gegenüberliegenden Endes mit ariächließenden XaEfchi- |
nenteilen bestimmt, wie dem `Fachmann klar sein. dürfte:` Darin |
kann jedes gewünschte Schmiermittel in-die Kupplung ginge- |
führt werden-. Gegebenenfalls kann zu diesem Zweck eine nicht= |
dargestellte öleiüfüllöffnnng vorgesehen werden. -Die-Dich- |
tungseinheit 30-wird dann in die Auenehmung 46-'-der Büchse
- |
11 gedrückt und -mittels des Sprengringes 47 befestigt. Dä
-' |
dgxr-`'?ertdurchmeaaer.des -D-chtungsringe$ 35:. .etwas kleiner |
e@l;$ @"er: Durchmesser der; ,an der Nabe. 'I3, vorgepehenen
Schul-. |
ter .;6 @i t, greift .der Ring, federnd =-an=-der. Schulter
an und " |
- deren.- erh`ndert-so-das-Austreten Ausgänge 4er.Atmo:ephäre.
des gegenüber- Schmiermittels=, abgeschlossen da alle sind_*=,: an-- |
Im-Betrieb-der Kupplung tritt zwischen-der Nabe 13 und
der |
Buchse- 1't keine,- Relativdrehung °agf. Jedoch bestehen wegen |
der -Schwierigkeit, aneinander,- anschließende Wellen, aufein- |
ander"8uszurchten,° gewöhnlich axiale-Yerlagerungen.zwi.schen |
den Wellen. liegt ein solcher Fluchtung,sfehier vor, wie in. |
Fis;. ?-,dargestellt, werden die Windungen des -Dichtungsrin- |
ges ,3.5. .radial in. die Rille- 34 abgebogen, jedoch bleibt-
sei- |
ne .Innenfläche.inäolge der Elastizität des Ringes in Be- |
rührung-.mit der Schulter 36. Liegt ein starker Fluchtungs-W |
fehler..vor, wird der Ring 33- ebenfalls radial- in der Rille |
32 verschoben..Dadurch wird .eine größere radiale Verlage- |
rung.ale durch alleinige Verwendung des Ringes 35 ermöglicht. |
CEine, andere,:] in Fig.- 6.dargestellte ;Ausführungsform
der Er- |
findung-wird rverwendet,,- -wenn nur ein kleiner Pluchtungpfeh- |
ler vorgesehen -ist.. -Diese -Ausführungsform unterscheidet |
,sich. von.der-Fig.,1 dadurch,- daß die eine Halterung fortge- |
lassen ist und die andere Halterung abgeändert ist, um .' " |
den Dichtungsring 35 gegen die Schulter 36 festzuhalten |
in Fällen, in denen kleine-Fluchtungsfehler vorliegen. |
Zwei weitere Ausführungsformen sind in Fig. 5 und 7 dar- |
gestellt. Diese Ausführungsformen stellen-nur-,umgekehrte |
Anordnungen der Teile der Ausführungsformen 1 und 6 dar,' |
insofern der Dichtungsring 35 mit der Schulter 36 verbun- |
den ist und gegen die Buchse 11 abschließt. |
Die bevorzugte Ausführungsform wurde so dargestellt, daB |
sie in einer Zahnkupplung verwendet ist, bei der die Kupp- |
lungsnabe starr mit einer Welle und die Buchse starr mit |
einer zweiten Welle verbunden ist. Die Dichtung ist jedoch |
vorzüglich auch für eine Kupplung geeignet; bei der eine |
Kupplungsnabe an einer Welle, eine-ähnliche Nabe an. einer |
zweiten Welle befestigt ist und eine Buchse die beiden
Na- |
ben in elastischem Eingriff verbindet. In diesem Fall ist |
die Dichtung vorzüglich zwischen den beiden Wellen und |
der Buchse verwendbar, ähnlich wie in den hier offenbarten |
Ausführungsformen. |
Erfindungswesentliche Merkmale sind unter anderem folgende: |
1. In, einer _: eine =Buchse. und eine. Nabe aufweisenden Wellen- |
kupplun.g_-b_efindliche: Dichtungsvorrichtung, . :die enthält: |
ein spiralförmiges, federndes Dichtungselement; und Mittel |
zum-Verbinden des Dichtungselementes mit-der Buchse, -wobei |
diese die -Nabe übergreift, wodurch- das Dichtungselement-in |
abdi@cht°ender_ Berührung mit-der Nabe gehalten wird. |
2. Dichtungsvorrichtung für eine.,-eine Buchse und eine-Na- |
be aufweisende Wellenkupplung, die folgende Teile enthält: |
eine.zylindri-sche, an der Buchse befestigte Halterung; und |
einspiralförmiges, elastisches Dichtungselement,-wobei die |
Halterung an ihrer inneren Peripherie-eine ringförmige Ril- |
le aufweist.. die@so ausgebildet ist,-daß sie das Dichtungs- |
element in.abdichtender Berührung mit der äußeren-Peripherie |
der .Nabe .:hält. |
- 3..-Dichtungsvorrichtung für eine, eine Buchse und eine
Na- |
be aufweisende Wellenkupplung, die folgende Teile enthält.: |
ein. piralfßrmiges, elastisches- Dj2htungselement; und eine. |
Einrichtung zurr Verbinden des Dichtungselementea mit -der
- - |
Buchse in radial verlagerbarer Beziehung über der Nabe, wo- |
bei das Dichtungselement bei einem Fluchtungsfehler der Na- |
be in Bezug auf die Buchse radial verschiebbar ist. |
4. Dichtungsvorrichtung -für eine, .eine Buchae -und e-ine_-Na- |
be aufweisende Wellenkupplung, die folgende Teileenthälts:.---. |
eine erste zylindrische, an der Buchse befestige ;Halterung; |
eine zweite zylindrische --Halterung; und ein, spiralförmige
,, |
elastisches Dichtungselement, wobei-die zweiteHalterung:,_- |
an ihrer inneren Peripherie eine ringförmi=ge Rille, -aufweist, |
die so. ausgebildet. _i.s.t, daß .sie: das =Dichtungs.element
.in _ab- |
dichtender. Berührung mit der ;äußeren Peripherie .der-Nabe
e=- |
hält und wobei die erste Halterung an ihrer--Innenperiphere |
eine ringförmige. Ausnehmung aufweis,t:, die im .wesexitlichen
@- |
radial größer ist- als die zweite Halterung,. und. so ausgebil- |
det ist, daß sie die zweite Halterung aufnimmt; wodurch |
eine aus dem Dichtungselement-und der zweiten -Halterung be= |
stehende Einheit bei. einem Flüchtungsfehler der:Nabe -i=er- |
halb der Auanehmung-radial verschiebbar ist.- . .- |
5. Dichtungsvorrichtung nach Merkmalgruppe 1, worin das |
Dichtungselement mit der Nahe verbunden-ist und m:t--der- |
Buchse in. abdichtender -Berührung gehalten wird.. |
6. Dichtungsvorrichtung nach Merkmalgruppe 3, worin das |
Dichtungselement radial verlägerbar.'mitder Nabe verbunden.--. |
. |
ist und mit der Buchse in--abdichtender Berührung gehalten:,... |
wird. |
7.`-Wellerikupplung mit einer Kombination aus=-folgenden |
Merkmäl,`eä .. . |
`eirie=bettt,e Welle; |
eine Kupplungsnabe, die äußere St.irnradzähne, aufweist und |
drehfest an. der ersten Welle befestigt ist; |
eine zweite Welle; |
eine Kupplungsbuchse, die innere Stirnradzähne aufweist |
und drehfest an der zweiten Welle befestigt ist und in dreh- |
barer Wirkverbindung mit der Kupplungsnabe steht; und |
eine Dichtungsvorrichtung, die mit der Kupplungsbüchse, |
welche die Kupplungsnabe übergreift, |
ist und |
einspiralförmiges, elastisches Dichtungselement aufweist, |
wodurch die erste und die zweite Welle zum Drehen gekuppelt |
werden, während ihre Achsrichtungen nicht miteinander fluch- |
ten, und wodurch ein Schmiermittel in der Kupplung unabhän- |
gig von-Fluchtungsfehlern der Wellen festgehalten wird. |
8: Kupplung zum Übertragen eines Drehmomentes. zwischen zwei |
Wellen, deren Achsen Pluchtungsfehler aufweisen können,
die |
enthält: i |
eine Kupplungsbuchse, die innere Stirnradzähne. aufweist und |
drehbar-an einer der Wellen befestigt ist; . |
eine Kupplungsnabe., die äußere Stirnradzähne aufweist und |
drehbar an der anderen der beiden Wellen befestigt ist und in
drehbarer Wirkverbindung mit der Buchse steht; und Mittel zum Festhalten eines Schmiarmittels
zwischen der Buchse und der Nabe, die enthalten: einen ersten,- mit der Büchse verbundenen
hing, der die Nabe umgibt und darin einen ersten ringförmigen, der Nabe zugekehrten
Schlitz aufweist, einen zweiten Ring, der so ausgebildet ist, daß er in den ersten
ringförmigen Schlitz paßt und die Nabe umgibt und sich in dem Schlitz radial zu
der labe verschiebt,- wennirgendwelche Fluchtungsfehler zwischen den Wellen bestehen,-wobei
der zweite Hing einen zweiten, derringförmigen Schlitz aufweist, und einen spiralförmigen
Ring,: der so ausgebildet ist, daß er in den zweiten Schlitz paßt und die Nabe umgibt,
wobei der spiralförmige Ring mindestens eineinhalb dichtungescheibenartige, benachbarte.
Windtangen aufweist., wobei Fluchtungafehler zwischen den Wellen eine Relativbewegung
des zweiten Ringes in dem ersten Schlitz und eine helativbewegung des spiralförmigen
Ringes in dem zweiten Schlitz bewirken können.
9. Kupplung nach
Merkmalgruppe 8, worin die Windungen des spiralförmigen Ringes einen rechteckigen
Querschnitt haben, wobei die lange Seite des Rechteckes sich radial zu der.Spir;ale
erstreckt und-die kurze Seite sich ioadä: axial zu der Spirale erstreckt.