DE1901238A1

DE1901238A1 - Steckkupplung zur Verbindung zweier koaxialer Wellen

Info

Publication number: DE1901238A1
Application number: DE19691901238
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Anton Kaspar; Theodor Nocon
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-01-11
Filing date: 1969-01-11
Publication date: 1970-08-13
Also published as: DE1901238B2; SE349644B; DK133257B; DK133257C; FR2028147A1

Description

Ideentia Patent-Verwaltungs- GmbH 6 Frankfurt (Main), Theodor-Stern-Kai 1

63/219 10. Januar 1969

Ha/bn

Steckkupplung zur Verbindung zweier koaxialer Wellen

Die Erfindung bezieht sicli auf eine als einstückiges, zylinderförmiges Kunststoffteil ausgebildete Kupplung zur Verbindung zweier koaxialer Wellen, insbesondere der Welle eines zum Antrieb eines ölbrenneraggregates dienenden Elektromotors mit der Welle der ölpumpe. Die einseitig abgeflachte Pumpenwelle ragt in eine in Achsrichtung verlaufende, mit zwei seitlichen Schlitzen versehene Bohrung der Motorwelle hinein. Die in diese Bohrung eingesetzte Kupplung besitzt an ihrem Außenumfang zwei in die Schlitze der Motorwelle eingreifende Hocken und ihre Innenbohrung ist der abgeflachten Form der Pumpenwelle angepaßt.

Eine solche Ausbildung als Steckkupplung ist bekannt (DBGM 1 948 096). Derartige Kupplungen funktionieren jedoch bei zueinander versetzten oder schräg zueinander stehenden Wellen, bei denen der Versatz bzw. die Schrägung an das Maß der üblichen Toleranz zwischen der Steckkupplung und der geweiligen Welle heranreicht, nicht mehr

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einwandfrei.· Um dadurch bedingte Beschädigungen des Aggregates zu verhindern, sind daher mehrere weitere Arten von Steckkupllungen entsprechend dem DBGM 1 996 bekanntgeworden, durch welche dieser Nachteil beseitigt werden soll. Bei den dort beschriebenen Kupplungen tritt jedoch wiederum der Nachteil auf, daß sie entweder - um den gestellten Bedingungen gerecht werden zu können - aus relativ weichem Material hergestellt werden müssen und daher einem großen Verschleiß unterliegen oder aber nicht mehr einteilig ausgeführt werden können und infolgedessen in ihrer Herstellung gegenüber der einfachen Grundform zu aufwendig und zu teuer ausfallen, zumal auch die beiden Wellenenden nahezu bei jeder Kupplungsart wieder anders ausgebildet werden müssen und somit die universelle Verwendungsmöglichkeit dieser Kupplungen nicht mehr gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckkupplung zu schaffen, welche einstückig ausgebildet und so einfach aufgebaut ist, daß sie ohne Änderung der bisher bei ölbrenneraggregaten üblichen Wellenformen verwendet werden kann und außerdem einen möglichst großen Versatz der beiden Wellen gegeneinander zuläßt. Diese letztgenannte Forderung wird deshalb erhoben, weil die üblicherweise als Zahnradpump en ausgebildeten Ölpumpen infolge ihrer hohen Präzision gegen schräg stehende oder mittenversetzte Antriebswellen extrem empfindlieh sind. Wenn -auch die Wellen seitens des Herstellers im allgemeinen innerhalb der zulässigen Toleranz genau ausgerichtet werden, ist es doch

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möglich, daß sich im Laufe der Betriebsdauer des Aggregates und - vor allem - beim Auswechseln einzelner Teile des Aggregates insbesondere durch Laien die Wellen seitlich oder schräg gegeneinander verschieben können. Bis zu einem gewissen Haß dieser WellenverSchiebung muß das Aggregat jedoch ohne Störungen und auch ohne störende Geräuschentwicklung betrieben werden können. Außerdem wird auch eine relativ große Standzeit der Kupplung gefordert.

Ärfindungsge»aß wird bei einer Kupplung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, daß die sich durch die Ab- · ^!l ' flachung in der Innenbohrung der Kupplung ergebende Kante senkrecht zur Hittelachse der beiden Nocken verläuft und daß jeweils eine Lose sowohl in der Innenbohrung der Kupp- ; lung in Richtung der zur Kante parallelen Hittellinie

BWisehen der Pampenwelle und der Wand der Innenbohrung der . f Kupplung als auch in der Bohrung der Motorwelle in Richtung

der Mittelachse zwischen der Außenwand der Kupplung und der ; Wand der Bohrung vorgesehen ist und die Pumpenwelle bzw. die Kupplung bei einer Drehbewegung jeweils nur in Richtung der Ihnen zugeordneten Lose verschiebbar sind.

SIn Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnimg

* dargestellt und wird la folgenden naher beschrieben. Es seigern

llg. 1 die teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenan-, 'Sicht der Wellenverbindung und

• Fig. 2 einen Schnitt H-II durch die beiden Wellen t «it der dazwischen eingesetzten Kupplung.

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In der Fig. 1 ist die teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht der Verbindungsstelle der Motorwelle mit; der Pumpenwelle dargestellt. Die ölpumpe 1, welche beispielsweise eine Zahnradpumpe sein kann, wird durch die Welle 2 angetrieben, welche an der Verbindungsstelle einseitig abgeflacht ist. Die ölpumpe 1 ist direkt auf den Lagerschild 3 des Elektromotors 4- aufgesetzt. Die Welle des Motors 4 besitzt an der Verbindungsstelle eine in Achsrichtung verlaufende Sackbohrung 6, in welche die Pumpenwelle 2 hineinragt. Die Kupplung 7 ist als Steckkupplung ausgebildet, welche auf die Pumpenwelle 2 aufgesetzt und mit ihr in die Bohrung 6 eingesteckt ist. Die Bohrung 6 weist seitlich zwei sich, gegenüberliegende Schlitze 8 auf, in welche die als Mitnehmer dienenden, gleich breiten Nocken 9 der Kupplung 7 hineinragen.

Aus der Fig. 2, die den vergrößert gezeichneten Schnitt II-II durch die miteinander gekuppelten Wellen 2 und 5 darstellt, ist die Arbeitsweise der Kupplung 7 ersichtlich. In dieser Figur bezeichnen die dunkel ausgelegten Abschnitte Hohlräume, innerhalb derer sich die Pumpenwelle 2 bzw. die Kupplung 7 während des Betriebes bewegen können. In die mit gegenüberliegenden seitlichen Schlitzen 8 versehene Bohrung 6 der Motorwelle 5 ist die Kupplung 7 so eingesetzt, daß die seitlich an der Kupplung 7 angeordneten Nocken 9 in die Schlitze eingreifen und durch deren Kanten seitlich, d. h. in Eichtung der Mittelachse 10 der beiden Nocken 9 geführt werden. Die Pumpenwelle 2 ist einseitig abgeflacht, um ihre Mitnahme durch die Kupplung 7 zn ermöglichen. Dementsprechend hat die Innenbohrung der Kupplung 7 ebenfalls

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eine Abflachung, welche die Kante 11 bildet, die senkrecht zur Mittelachse 10 verläuft. Um der Pumpenwelle 2 einen Spielraum in Sichtung der zur Kante 11 parallelen Mittellinie 12 zu geben, ist die Innenbohrung der Kupplung 7 in eben dieser Richtung erweitert. Dies geschieht dadurch, daß die Jeweiligen Mittelpunkte der beiden, die Innenbohrung umreißenden Kreisbögen 13 und 14 nicht mehr im symmetrischen Mittelpunkt der Kupplung, also im Schnittpunkt der Mittelachse 10 mit der Mittellinie 12, angeordnet sind. Vielmehr sind die Mittelpunkte der Kreisbögen 13 und 14 jeweils um das Maß a nach außen auf der Mittellinie 12 verschoben. Es entsteht somit eine ovale Hnrißform der Innenbohrung, ausgenommen die einseitige Abflachung mit der Kante 11. Dieser Kante liegt eine parallele gerade Kante von der Länge 2 a gegenüber. Die Pumpenwelle 2 hat dadurch die Möglichkeit, sich bei Drehung der Kupplung insgesamt um das Maß 2 a in Richtung der Mittellinie 12 zu bewegen und wird in dieser Richtung durch die Kante 11 geführt. Eine Bewegung senkrecht oder schräg zu dieser Richtung ist nicht möglich.

Der äußere Umriß des Querschnittes der Kupplung 7 ist ebenfalls - mit Ausnahme der Nocken 9 - oval. Seine Form entsteht dadurch, daß die Mittelpunkte der Kreisbögen 15 und auf der Mittelachse 10 Jeweils um das Maß b zurückversetzt sind. Die Kreisbögen 15 und 16, in deren Mitte jeweils die Hocken 9 angeordnet sind, enden auf beiden Seiten um das Maß b vor der Mittellinie 12 und gehen dort in eine gerade Kante über, so daß beidseitig an der Außenseite der Kupplung 7 eine zur Mittelachse 10 parallel verlaufende gerade Kante von der Länge 2 b entsteht. Diese äußere Umrißform

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erlaubt beim Betrieb eine Bewegung der Kupplung 7 in Richtung der. Kittelachse 10 um das Maß 2 b innerhalb der Bohrung 6 der Motorwelle 5. Die Kupplung 7 wird durch die Nocken in Richtung der Mittelachse 10 geführt. Eine Bewegung der Kupplung 7 senkrecht oder schräg zu dieser Richtung ist nicht möglich.

Die beschriebene Konstruktion hat zur Folge, daß die Wandstärke der Kupplung 7 (mit Ausnahme der Nocken 9) überall gleich ist. Die Nocken 9 sind so bemessen, daß sie auch bei völligem Anliegen der Kupplung 7 an der Innenwand der Bohrung 6 in Richtung der Achse 10 nicht über die Außenwand der Motorwelle 5 hinausragen.

Die beschriebene Kupplung übernimmt nach Art eines Kreuzgelenkes den Ausgleich bei seitlich oder im Winkel zueinander versetzten Mittelachsen der Pumpen- und Motorwelle. Speziell für den Ausgleich winklig zueinander stehender Wellen genügt es, die Innen- und/oder Außenwandungen der Kupplung 7 entsprechend der vorstehend beschriebenen Formen konisch zu gestalten. Die Innenbohrung wird dann so ausgebildet, daß sie an ihrem Eingang, am Kragen 17» die Pumpenwelle umschließt und sich nach innen, in Richtung auf den Motor U- zu, gleichmäßig erweitert, bis am Boden 18 die maximal mögliche Bewegungsfreiheit für die Pumpenwelle entsprechend der in der Fig. 2 gezeigten Form gegeben ist. Genau umgekehrt konisch verläuft die Außenwandung der Bohrung, welche sich gleichmäßig in Richtung zum Motor 4- hin verjüngt, bis die maximal mögliche Verjüngung vom Betrag 2 b erreicht ist.

Die Kupplung 7 ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt, kann jedoch aus allen geeigneten

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Materialien gefertigt werden. Zur Vereinfachung der Montage ist die Kupplung mit dem Boden 18 versehen. Der Kragen 17 dient als ölspritzscheibe. Diese beiden Teile können auch weggelassen werden, um beispielsweise längere als in der Pig. 1 gezeigte Pumpenwellen verwenden au können.

Die MaBe a und b sind im fformalfall gleich groß und geben denjenigen Betrag an, um welchen im äußersten Fall die Mittelachse der Welle 2 gegenüber derjenigen der Welle 5 seitlich versetzt sein darf, um noch ein einwandfreies Arbeiten der Kupplung zu gewährleisten. Stehen die Mittelachsen der beiden Wellen im Winkel zueinander, so geben die MaBe a und b den Betrag an, um welchen an jedem Ende der Kupplung die Mittelachsen beider Wellen maximal gegeneinander versetzt -sein dürfen.

Die Erfindung hat den Torteil, daß mittels einer einstückig ausgebildeten, leicht aus Kunststoff spritzbaren Steckkupplung äußerst geringer Abmessung eine einwandfreie Kreuigelenkwirkung ersielt wird, welche den seitlichen und/oder winkligen Versatz zweier koaxialer Wellen bis zu einem relativ großen Betrag auszugleichen in der Lage ist. Somit wird die Montage der einzelnen Aggregateteile aneinander wesentlich vereinfacht, da die bisher unbedingt erforderliche hohe Genauigkeit nun nicht mehr in diesem Maße notwendig ist. Ferner ist dadurch, daß innerhalb der Wellenverbindung die einzelnen Bauteile senkrecht oder schräg zur Richtung der für sie jeweils beabsichtigten Lose nahezu kein Spiel haben, ein geräuschfreier Lauf der Kupplung gewährleistet. Ein weiterer bedeutender Vorteil besteht darin, daß das Anlaufmoment des Antriebsmotors herabgesetzt werden kann, da infolge der Lose innerhalb der Kupplung nur noch

eine extrem geringe Reibung und folglich kein dadurch bedingtes Bremsmoment mehr entsteht.

- Patentansprüche 009833/0920

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs- GmbH

Frankfurt (Main), Theodor-Stern-Kai 1

65/219 10. Januar 1969

Patentansprüche

Als einstückiges, zylinderförmiges Kunststoffteil ausgebildete Kupplung zur Verbindung zweier koaxialer

™ Wellen, insbesondere der Welle eines zum Antrieb eines ölbrenneraggregates dienenden Elektromotors mit der Welle der ölpumpe, wobei die einseitig abgeflachte Pumpenwelle in eine in Achsrichtung verlaufende, mit zwei seitlichen Schlitzen versehene Bohrung der Motorwelle hineinragt und die in diese Bohrung eingesetzte Kupplung an ihrem Außenumfang zwei in die Schlitze der Motorwelle eingreifende Hocken besitzt und ihre Innenbohrung der abgeflachten Form der Pumpenwelle angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich durch die Abflachung in der Innenbohrung der Kupplung (7) ergebende Kante (11) senkrecht zur Mittelachse (10) der beiden Nocken (9) verläuft und daß

jeweils eine Lose sowohl in der Innenbohrung der Kupplung (7) in Richtung der zur Kante (11) parallelen Kittellinie (12) zwischen der Pumpenwelle (2) und der * Wand der Innenbohrung der Kupplung (7) als auch in der Bohrung (6) der Kotorwelle (5) in Richtung der Mittelachse (10) zwischen der Außenwand der Kupplung (7) und der Wand der Bohrung (6) vorgesehen ist, und die Pumpenwelle (2) bzw. die Kupplung (7) bei einer Drehbewegung nur in Sichtung der ihnen zugeordneten Lose verschiebbar sind.

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2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der die beiden kreisringförmigen Abschnitte der Innenbohrung der Kupplung (7) umreißenden Kreisbögen (13 u.14·) auf der Mittellinie (12) jeweils um den Betrag (a) verschoben sind und daß die Mittelpunkte der die beiden kreisringförmigen Abschnitte der Außenwandung der Kupplung (7) umreißenden Kreisbögen (15 und 16) auf der Mittelachse (10) jeweils um den Betrag (b) verschoben sind.
3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge (a) und (b) den maximal möglichen Versatz der Motorwelle (5) und der Pumpenwelle (2) in einer Richtung zueinander darstellen.
4. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Innenbohrung der Kupplung (7) bis zu einem Maximum entsprechend dem zweifachen Betrag (a) in Richtung auf die ölpumpe (1) hin gleichmäßig erweitert und/oder daß sich die Außenform der Kupplung (7) bis zu einem Minimum entsprechend dem zweifachen Betrag (b) in Richtung auf den Elektromotor (4) hin gleichmäßig verengt.
5. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4·, dadurch gekennz e lehnet, daß die Kupplung (7) im Spritzgußverfahren aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt ist.

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6. Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) am der ölpumpe (1) zugekehrten Ende einen Kragen (17) aufweist und/oder daß sie am motorseitigen Ende durch einen Boden (18) verschlossen ist.
7. Kupplung nach den Ansprüchen 1 Ms 6, dadurch gekennz eichnet, daß die Nocken (9) auch bei völligem seitlichen Anliegen der Kupplung (7) an der Wandung der Bohrung (6) den äußeren Umriß der Welle (5) nicht überragen.

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