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Die
Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere Keilpaketkupplung,
mit einem im Wesentlichen ringförmigen Kupplungskörper,
welcher aus einer Vielzahl einzelner gummielastischer Segmente gebildet
ist, in welche Befestigungsglieder mit Befestigungsbohrungen zur
Anordnung an einem antreibenden und einem angetriebenen Maschinenbauteil sowie
elastizitätsverringernde Elemente einvulkanisiert sind.
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Solche
gattungsgemäßen Kupplungen werden regelmäßig
als Keilpaketkupplung bezeichnet und finden vornehmlich bei Schienenfahrzeugen
wie insbesondere Straßenbahnen Anwendung. Hier koppeln
sie das Getriebe mit der den Radsatz eines Triebfahrzeuges antreibenden
Welle.
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Die
Keilpaketkupplung ist eine ausgesprochen steife Kupplung, deren
Gummielemente durch das Einvulkanisieren von metallenen Platten
in ihrer Elastizität weiter verringert sind.
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Im
druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik besteht ein
einzelnes Kupplungssegment beispielsweise aus zwei äußeren
Befestigungsgliedern, welche an den Strahlen einer Sternnabe befestigt
sind und zwischen sich ein mittleres Kupplungselement aufnehmen,
welches über Axialbohrungen mit einem Antriebsflansch verbunden
ist. In der Regel werden An- und Abtriebsseite über sechs solchermaßen
ausgestattete einzelne Segmente miteinander befestigt, so dass die
Segmente einen insgesamt in etwa ringförmigen Kupplungskörper
bilden.
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Bei
der Zusammenstellung der einzelnen Kupplungssegmente für
eine Keilpaketkupplung muss darauf geachtet werden, dass die Elastizitätswerte
der einzelnen Segmente zueinander im Wesentlichen identisch sind.
Anderenfalls würde sich die Kupplung in Betrieb exzentrisch
in Richtung des schwächsten Segmentes verlagern, was zu
einem unrundem Lauf und erheblicher Materialbelastung führt.
Von daher ist es im Stand der Technik notwendig, die einzelnen Segmente
hinsichtlich ihrer Elastizitätswerte zu prüfen
und zu Kupplungsbausätzen zusammenzuführen. Dies
führt im Rahmen der Produktion und Lagerhaltung zu einem
nicht unerheblichen Aufwand.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kupplung der gattungsgemäßen
Art derart weiterzubilden, dass der Prüf- und Lagerhaltungsaufwand
für die einzelnen Segmente wesentlich verringert ist.
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Gelöst
wird die Aufgabe von einer Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs
1, insbesondere mit dem kennzeichnenden Merkmalen, wonach Segmente
mittels scharnierartiger Verbindungselemente aneinander festgelegt
sind und einen einstückigen, radial aufweitbaren, im Wesentlichen
ringförmigen Kupplungskörper bilden.
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Dabei
ist insbesondere daran gedacht, dass die Segmente zwei einstückige
in etwa halbrinförmige Kupplungselemente bilden, wobei
die zwei halbringförmigen Kupplungselemente mittels eines scharnierartigen
Verbindungselementes verbunden sind und einen einstückigen,
im wesentlichen ringförmigen Kupplungskörper bilden.
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Der
wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die einzelnen
Segmente unverlierbar miteinander verbunden sind, wobei die scharnierartigen
Verbindungselemente in besonders bevorzugter Weise werkstoffeinheitlich-stoffschlüssige
Bestandteile des gummielastischen Körpers sind. Diese werden
durch das Vulkanisieren direkt erhalten und sind nach Art eines
Filmscharniers ausgebildet. Da die Vulkanisationsbedingungen für
die einzelnen Segmente einer derart hergestellten Kupplung identisch
sind, weisen die Segmente auch identische Elastizitäts-
und Dämpfungswerte auf. Durch ihre unverlierbare Festlegung
aneinander sind sie montagefertig einander zugeordnet. Die aus dem
Stand der Technik bekannte, aufwendige Elastizitätsprüfung der
einzelnen Segmente, sowie die Sortierung und entsprechende Lagerhaltung
gleichartiger Einzelsegmente entfällt.
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Darüber
hinaus ergibt sich in überraschender Weise auch ein positiver
Effekt für die Montage. Anstelle eine Vielzahl von Einzelsegmenten
aufwendig einpassen zu müssen, kann der ringförmige Kupplungskörper
aufgeweitet und beispielsweise um eine zylinderartige Nabe herumgelegt
werden. Er wird mit dieser dann radial verschraubt und über
Axialbohrungen in entsprechenden Befestigungselementen mit einem
benachbarten Schwungrad verbunden. Hierdurch ist der Einsatz von
aufwendig zu produzierenden Sternnaben überflüssig.
Gleichzeitig werden auch die Vorteile der Kupplung gemäß
DE 20 2008 015 810 verwirklicht,
bei welcher eine gattungsgemäße Kupplung vorgeschlagen
wurde, welche über eine Radialbefestigung die erforderliche
radial Vorspannung auf die einzelnen Segmente des Kupplungskörpers
aufbringt.
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Bilden
die einzelnen Segmente lediglich zwei Kupplungselemente, welche
mittels eines scharnierartigen Verbindungsstückes einstückig
aneinander festgelegt sind, so erhöht dies die Stabilität
der Verbindung der einzelnen Segmente untereinander bei den gleichen,
vorgenannten Vorteilen.
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Es
vorgesehen, dass das scharnierartige Verbindungsstück an
ein erstes Befestigungsglied anvulkanisiert ist.
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Je
nach Anforderung ist es denkbar, dass das scharnierartige Verbindungsstück
unmittelbar an zwei benachbarten Befestigungsgliedern befestigt ist,
oder dass das scharnierartige Verbindungselement unmittelbar an
einem Befestigungsglied und einem benachbarten Ansatzstück
befestigt ist.
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Das
Ansatzstück ist dann insbesondere dafür vorgesehen,
dass ein teilringförmiges Kupplungselement betriebssicher
am anderen teilringförmigen Kupplungselement festlegbar
ist.
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Besonders
bevorzugt ist darüber hinaus auch eine Ausführungsform,
welche sich dadurch kennzeichnet, dass das scharnierartige Verbindungselement
die Teile eines zweiteilig stufenartig aufgespaltenen Befestigungsgliedes
miteinander verbindet.
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Dies
hat den wesentlichen Vorteil, dass die Verbindung der einzelnen
Segmente bzw. der zwei teilringförmigen Kupplungselemente
durch Einsetzen des Befestigungsbolzens zur Anordnung der Kupplung
am An- oder Abtrieb erfolgt. Weitere Montageschritte zur Befestigung
der Segmente aneinander sind nicht erforderlich.
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Dabei
ist insbesondere vorgesehen, dass das Befestigungsglied die Längsachse
der Befestigungsbohrung schneidend, insbesondere quer schneidend,
aufgespalten ist.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
einiger Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
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1 Eine
erfindungsgemäße Kupplung in einer ersten Ausführungsform
in geweiteter Stellung,
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis
I in 1,
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3 die
Kupplung gemäß 1 in geschlossener
Stellung,
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4 eine
Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis
III in 3,
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5 eine
zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplung in geweiteter Stellung,
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6 eine
Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis
V in 5,
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7 die
Kupplung gemäß 5 in geschlossener
Stellung,
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8 eine
Darstellung gemäß Ausschnittskreis VII in 7,
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9 eine
dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplung in geweiteter Stellung,
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10 eine
Ausschnittsvergrößerung gemäß Ausschnittskreis
VIIII in 9,
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11 die
Kupplung gemäß 9 in geschlossener
Stellung,
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12 eine
Darstellung gemäß Ausschnittskreis XI in 11,
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13 eine
vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplung in geweiteter Stellung,
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14 eine
Ansicht gemäß Ausschnittskreis XIII in 13,
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15 die
Kupplung gemäß 13 in
geschlossener Stellung,
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16 eine
Ansicht gemäß Ausschnittskreis XV in 15,
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17 eine
fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplung in geweiteter Stellung,
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18 gemäß Ausschnittskreis
XVII in 17,
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19 die
Kupplung gemäß 17 in
geschlossener Stellung,
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20 eine
Ansicht gemäß Ausschnittskreis XVIIII in 19.
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In
den Figuren sind Bauteile gleicher bzw. analoger Funktion grundsätzlich
mit identischen Bezugsziffern versehen.
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Eine
erfindungsgemäße Kupplung ist insgesamt mit der
Bezugsziffer 10 versehen. In den 1 bis 4 ist
die erfindungsgemäße Kupplung 10 in einer
ersten Ausführungsform dargestellt.
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Die
Kupplung 10 umfasst zunächst zwei teilringförmig,
insbesondere halbringförmig ausgebildete Kupplungselemente 11,
welche aus einzelnen Segmenten 12 gebildet sind. Jedes
Segment 12 umfasst zwei Befestigungsglieder 13 sowie
einen hierzwischen angeordneten Gummikörper 14.
Zur Verringerung der Elastizität eines jeden Gummikörpers 14 sind
in diesen elastizitätsverringernde Elemente in Form von
metallenen Platten 15 einvulkanisiert.
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Die
Befestigungsglieder 13 sind mit Befestigungsbohrungen 16 versehen,
die entweder axial (1 in die Papierebene hinein)
oder radial (1 parallel zur Papierebene)
zur nicht dargestellten Rotationsachse der Kupplung 10 ausgerichtet
sind.
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Die
teilringförmigen Kupplungselemente 11 der Kupplung 10 werden
durch Vulkanisation erhalten, so dass die metallenen Platten 15 wie
auch die metallischen Befestigungsglieder 13 an die Gummikörper 14 anvulkanisiert
sind.
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Um
eine einstückige Kupplung 10 zu erhalten sind
zwei stirnseitig an den Kupplungselementen 11 anvulkanisierten
Befestigungsglieder 13 mittels eines scharnierartigen Verbindungselements 17 miteinander
verbunden (siehe 2). Dieses scharnierartige Verbindungselement 17 ist
bevorzugter Weise nach Art eines Filmscharniers aufgebildet und
besteht aus demselben Gummimaterial, wie die Gummikörper 14.
Es wird im selben Vulkanisationsprozess, mit welchem die Kupplung 10 hergestellt
wird, an die radial äußere Oberfläche
im Verbindungsbereich der unmittelbar benachbart zueinander liegenden
Befestigungselemente 13 anvulkanisiert.
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Die 3 zeigt
die Kupplung 10 gemäß 1 in
ihrer Geschlossenstellung. Hierzu werden die teilringförmigen
Kupplungselemente 11 derart um die Schwenkachse des scharnierartigen
Verbindungselementes 17 geschwenkt, dass die stirnseitig an
die Kupplungselemente 11 anvulkanisierten Befestigungsglieder 13 aneinander
zur Anlage kommen.
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Das
scharnierartige Verbindungselement 17 dient lediglich der
montageunterstützenden Festlegung der Kupplungselemente 11 aneinander.
Es nicht geeignet die beim Betrieb der Kupplung entstehenden Schub-
und Zugkräfte aufzunehmen. Zur Aufnahme der Schub- und
Zugkräfte dienen die mit dem An- bzw. Abtrieb gekoppelten
Befestigungsglieder 13.
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Die 5 bis 8 zeigen
eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Auch hier umfasst
die Kupplung 10 zwei in etwa teilringförmige Kupplungselemente 11,
bestehend aus einzelnen Segmenten 12, welche von zwischen
zwei Befestigungsgliedern 13 angeordneten Gummikörpern 14 gebildet
sind.
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An
den Stirnseiten der halbringförmigen Kupplungselemente 11 sind
bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung Teilelemente 18 je
eines aufgespaltenen Befestigungsgliedes 19 (siehe 7 und 8)
angeordnet.
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Das
Befestigungsglied 19 ist in etwa stufenförmig
in zwei Teilelemente 18 aufgespalten. Dies wird erreicht,
in dem hier im konkreten Ausführungsbeispiel ein Befestigungsglied
mit radial gerichteter Bohrung bis etwa zur Hälfte seiner
radialen Längserstreckung parallel zur Bohrung eingeschnitten
ist. Daran anschließend ist ein die Bohrung schneidender
(konkret quer zur Bohrung gerichteter) Schnitt gesetzt, an den sich
dann wiederum ein radial erstreckender Schnitt anschließt.
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Auch
ein Befestigungsglied 13 mit axialen Befestigungsbohrungen
lässt sich als aufgespaltenes Befestigungsglied 13 konstruieren.
In diesem Fall wäre ein erster Schnitt parallel zur Bohrungslängsachse
in Axialrichtung einzubringen, daran schlösse sich ein
die Bohrung schneidender Schnitt an. Ein weiterer Axialschnitt führt
zur Aufspaltung des Befestigungselementes 13.
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Eines
dieser Befestigungsglieder 19 ist mit einem scharnierartigen
Verbindungselement 17 versehen, welches die beiden durch
Spaltung erhaltenen, zusammengehörenden Teilelemente 18 des
Befestigungsgliedes 19 miteinander verbindet. In seiner Eigenart
ist dieses scharnierartige Verbindungselement identisch mit demjenigen,
welches zur ersten Ausführungsform (1 bis 4)
beschrieben wurde.
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Der
wesentliche Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu
sehen, dass zur belastbaren Verbindung der teilringförmigen
Kupplungselemente 11 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform
lediglich ein radial in An- oder Abtrieb eingreifender Befestigungsbolzen
notwendig ist. Dieser durchgreift beide miteinander fluchtend liegende
Teilbohrungen der Teilelemente 18.
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Neben
dem geringeren Montageaufwand benötigt diese Ausführungsform
zwei Befestigungsglieder 13 weniger. Auch ist auf Seiten
der Nabe die Bearbeitung einfacher, da bei der zweiten Ausführungsform
zwei Bohrungen statt der bei der ersten Ausführungsform
notwendigen vier Bohrungen ausreichend sind.
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Eine
dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den 9 bis 12 dargestellt.
Auch hier umfasst die Kupplung 10 wiederum zwei teilringförmige Kupplungselemente 11,
welche aus einzelnen Segmenten 12 bestehen. Jedes Segment 12 weist
wiederum einen zwischen zwei Befestigungsgliedern 13 angeordneten
Gummikörper 14 mit einvulkanisierten, elastizitätsverringernden
Platten 15 auf.
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In
Abänderung zu den vorherigen Ausführungsformen
der Erfindung ist an der ersten Stirnfläche eines jeden
teilringförmigen Kupplungselementes 11 ein Befestigungsglied 13 anvulkanisiert,
an der zweiten Stirnfläche eines jeden teilringförmigen Kupplungselementes 11 ist
jedoch ein Ansatzstück 20 anstelle eines Befestigungsgliedes 13 befestigt.
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Die
teilringförmigen Kupplungselemente 11 sind derart
zueinander orientiert, dass der mit Befestigungsglied 13 versehenen
Stirnfläche des einen die mit dem Ansatzstück 20 versehene
Stirnfläche des anderen Kupplungselementes 11 zugewandt
ist.
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Wie
die Ausschnittsvergrößerung der 10 zeigt,
ist eine Paarung von stirnflächenseitigem Befestigungsglied 13 und
Ansatzstück 20 über das scharnierartige
Verbindungselement 17 miteinander unverlierbar gekoppelt,
so dass die Kupplung 10 gemäß den vorherigen
Ausführungsformen einstückig aber radial aufweitbar
ist.
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Sowohl
das Ansatzstück 20 wie auch das Befestigungsglied 13 einer
jeden Paarung ist mit einer axialen Bohrung 21 versehen,
so dass im geschlossenen Zustand (11 und 12)
das Ansatzstück 20 und das Befestigungsglied 13 einer Paarung
betriebssicher belastbar miteinander durch einen Schraubbolzen 22 gekoppelt
sind. Das Ansatzstück 20 weist hierzu wenigstens
eine, besser jedoch zwei zueinander parallel ausgerichtete Seitenwangen 23 auf,
die mit der entsprechenden Axialbohrung 21 versehen sind
und in geschlossener Stellung der Kupplung 10 die Axialflächen
(parallel zur Papierebene gerichtete Flächen) des zur Paarung
gehörenden Befestigungsgliedes 13 übergreifen.
Hierbei fluchten die Axialbohrungen 21 von dem Ansatzstück 20 und dem
Befestigungsglied 13.
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Eine
vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplung 10 ist in den 13 bis 16 dargestellt.
Diese ist von ihrem Aufbau und ihrer Funktion identisch mit der
Ausführungsform der 9 bis 12.
Im Gegensatz zu dieser weist das stirnseitig angeordnete Befestigungsglied 13 jedoch nicht
eine radial weisende sondern zwei axial weisende Bohrungen auf,
mit welchen das Befestigungsglied 13 am An- oder Abtrieb
befestigbar ist. In Folge dessen weist auch das zugehörige
Ansatzstück 20 in seinen Seitenwangen 23 zwei
Axialbohrungen 21 auf. Diese fluchten in dem in den 15 und 16 dargestellten,
geschlossenen Zustand der Kupplung 10 mit den Axialbohrungen 16 des
zugehörigen Befestigungsgliedes 13. Dies hat den
wesentlichen Vorteil, dass die beiden Kupplungselemente 11 mittels der
die Kupplung am An- oder Abtrieb befestigenden Schraubbolzen miteinander
belastbar verbunden sind. Auf die separate Sicherung, die bei der
Ausführungsform gemäß den 9 bis 12 notwendig ist,
kann hier verzichtet werden.
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Schließlich
ist in den 17 bis 20 eine fünfte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung 10 dargestellt.
Hierbei handelt es sich um eine in Funktion und Aufbau analog zur
ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebauten Kupplung 10.
Insofern ist das dazu Gesagte auch auf die 18 bis 20 zu
lesen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die stirnseitig
an den ringförmigen Kupplungselementen 11 anvulkanisierten Befestigungsglieder 13 solche
sind, die axiale Bohrungen 16 zur Festlegung an An- oder
Abtrieb aufweisen.
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Zusammenfassend
wurde eine Kupplung 10 offenbart, die im Vergleich zum
Stand der Technik den wesentlichen Vorteil der Einstückigkeit
bietet. Die aus dem Stand der Technik für Keilpaketkupplungen
bekannten, aufwendigen Elastizitätsprüfungen der
Einzelsegmente und deren entsprechend ihrer Elastizitätswerte
angepasste Lagerhaltung entfällt. Die Kupplung 10 lässt
sich in einem einzigen Produktionsvorgang montagefertig vulkanisieren.
Sie darüber hinaus wesentliche Vorteile bei der Montage.
Da die Segmente 12 einstückig aneinander festgelegt sind,
bedarf es einer geringeren Anzahl an Befestigungsgliedern 13,
was eine schnellere Montage ermöglicht.
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- 10
- Kupplung
- 11
- Kupplungselement
- 12
- Segment
von 11
- 13
- Befestigungsglied
- 14
- Gummikörper
- 15
- metallene
Platte
- 16
- Befestigungsbohrung
- 17
- scharnierartiges
Verbindungselement
- 18
- Teilelement
von 19
- 19
- aufgespaltenes
Befestigungsglied
- 20
- Ansatzstück
- 21
- Axialbohrung
von 13 und 20
- 22
- Schraubbolzen
- 23
- Seitenwange
von 20
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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