DE2119325B2 - Formschluessige kupplung zur uebertragung grosser drehmomente - Google Patents
Formschluessige kupplung zur uebertragung grosser drehmomenteInfo
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Description
Zur drehfesten Verbindung zwischen einem Wellenzapfen bzw. Vollwelle und einer Nabe oder Hohlwelle
werden in zahlreichen Fällen in kleinen Durchmesserbereichen Paßfedern verwendet, mit denen
aber nur geringe Drehmomente übertragen werden können. Bei größeren Durchmessern der Nabe oder
Hohlwelle, die z. B. über 150 mm liegen, kommen für
gewöhnlich reibschlüssige Verbindungen wie z. B. Spannelemente, Spannsätze od. dgl. zum Einsatz.
Diese reibschlüssigen Verbindungen sind in vielen Fällen im Innern der Nabe oder Hohlwelle auf der
Vollwelle angeordnet. Derartige reibschlüssige Verbindungen haben den Nachteil, daß ihre innenliegenden
Elemente ein Absetzen und damit eine Schwächung der Vollwelle erforderlich machen, sie sind
außerdem von außen nur schwer zugänglich. Da erfahrungsgemäß die Reibschlußverbindungssteüen
einschließlich der Spannelemente im Laufe der Zeit vor allem beim Einsatz im Freien korrodieren, ist
eine Demontage der Hohlwelle oder Nabe d. h. ein Abziehen der Nabe von dem Wellenzapfen nur noch
schwer oder gar nicht möglich. Das kann zur Folge haben, daß die Nabe mit Gewalt entfernt werden
muß. Ein weiterer Nachteil ist, daß bei einer reibschlüssigen Verbindung bei hohen Drelimomentspitzen
ein Durchrutschen der Verbindung nicht mit Sicherheit verhindert werden kann.
Zur Übertragung großer Drehmomente sind daher bereits formschlüssige, lösbare Kupplungen zwischen
Wellenzapfen und Nabe oder Hohlwelle vorgeschlagen worden, deren Stirnseiten mit Nuten versehen
sind, in die die Zähne eines Kupplungselementes eingreifen, das durch eine Halterung an der Stirnseite
von Wellenzapfen oder Nabe bzw. Hohlwelle befestigt ist Von einer solchen Kupplung geht auch die
Erfindung aus.
Aus der deutschen Patentschrift 143 871 ist eine
formschlüssige, lösbare Kupplung für die Verbindung ein?« Wellenzanfens mit einer Nabe od?r Hohlwelle
bekannt, bei der die in einer Ebene liegenden Stirnseiten von Welle und Nabe mit radial nach außen
verlaufenden Nuten versehen sind, in die im Querschnitt keilförmige ZaMe eines gesonderten Kupplungselementes
eingreifen, das von der Stirnseite her mit der Nabe bzw. der Welle verspannt ist. Die achsnormal
ausgerichteten Nuten von Wellenzapfen und Nabe einerseits und die entsprechend verlaufenden
Zähne des Kupplungselementes andererseits setzen jedoch der Übertragung großer Drehmomente eine
Grenze, da an der Stelle der höchsten Umfangskraft zwischen den beiden miteinander zu kuppelnden Teilen,
d. h. am Übergang zwischen Welle und Nabe ein im Verhältnis zu den übrigen Abmessungen geringer
Materialquerschnitt zur Verfügung steht. Auf Grund der sich aus der achsnormalen Anordnung der Nuten
ergebenden Geometrie besteht insbesondere bei Getriebeekmenten, die Wechselbelastungen ausgesetzt
sind, an dieser Stelle die Gefahr eines Anrisses und damit des Ausgangs eines Dauerbruches.
Aus der USA.-Patentschrift 1 207 227 ist eine Kupplung bekannt, welche gleichermaßen die oben
beschriebenen Nachteile bei der Übertragung hoher Drehmomente aufweist. Hierbei ist auf dem Wellenzapfen
ein achsnormaler Steg angeordnet, der sich auf der am Wellenzapfenende angeordneten Nabe
fortsetzt. Die zur Deckung gebrachten Stege von Wellenzapfen und Nabe greifen in eine entsprechende
geformte Nut eines Kupplungselementes ein, welches mit Hilfe einer Schraube am Wellenzapfen befestigt
ist. Es wird ebenfalls nur eine geringe Ausnutzung, der Tragfähigkeit von Steg und Nut erreicht.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine formschlüssige Kupplung zur Übertragung großer
Drehmomente zu schaffen, die leicht lösbar und von außen gut zugänglich ist. Nabe oder Hohlwelle unter
optimaler Ausnutzung der hochwertigen Werkstoffe zu übertragen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Vermeidung der genannten Nachteile dadurch gelöst, daß
die Zähne und Nuten keilförmig verlaufen, wobei die Spitze des. Keiles im Bereich der Fuge zwischen Wellenzapfen
und Nabe bzw. Hohlwelle liegt.
Die erfindungsgemäße Lösung benutzt an sich bekannte kranzförmig angeordnete Kupplungszähne der
zu kuppelnden Teile (britische PatentsehrifL 986 404),
die auch in den Stirnflächen unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Wellenmitte verlaufen können
(deutsche Patentschrift 747 759).
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei werden kranzförmige
Nuten als bekannt vorausgesetzt (britische Patentschrift 986 404). Auch die elastische Verformbarkeit
des Kupplungselementes ist an sich bekannt (deutsche Patentschrift 1 221 058), jedoch bei einer Kupplung
anderer Bauart.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Nuten als Kranz und das Kupplungselement als geschlossener oder offener Ring ausgebildet
sind, der mittels eines Deckels befestigt ist. Auf einfache Weise kann z. B. mit Hilfe eines Gummiringes,
der zwischen Nabe und dem den Kupplungsring
haltenden Deckel angeordnet ist, ein Korrodieren und damit Anrosten leicht verhindert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Querschnitt des Kupplungsringes
so ausgebildet ist, daß er eine gewisse Verformbarkeit besitzt Durch diese Maßnahme wird S1Jt
Vorteü erreicht, daß beim Zusammenbau der Kupplung gelinge Fehler ausgeglichen werden können.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel, dem weitere Merkmale der Erfindung
zu entnehmen sind, näher dargestellt
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kupplung
gemäß der Erfindung im Längsschnitt,
F i g. 2 zeigt eine Ansicht des ringförmigen Kupplungselementes längs der SchnittlinieΠ-ΙΙ in Fig. 1,
F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführangsbeispiel einer
Kupplung gemäß der Erfindung im Längsschnitt,
F i g. 4 zeigt eine Ansicht des ringförmigen Kupplungselementes längs der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.
Auf einem Wellenzapfen 1 ist eine Nai -; oder
Hohlwelle 2 aufgeschoben. Die Stirnflächen sowohl des Wellenzapfens 1 als auch der Nabe 2 liegen in
einer gemeinsamen Ebene. In die Stirnflächen sind Nuten 3 zweckmäßigerweise so eingeschnitten, daß
der Keilwinkel von Nuten und Zähnen etwa 45° beträgt. Die Nuten 3 im Wellenzapfen 1 und in der
Nabe 2 bilden zweckmäßig einen Kranz. Zur formschlüssigen Verbindung zwischen Zapfen 1 und
Nabe 2 dient ein Kupplungselement 4, dessen Zähne entsprechend dem Profil der Nuten 3 keilförmig verlaufen.
Das als geschlossener Ring ausgcbilucic
Kupplungselement 4 wird nach dem Einsetzen in die Nuten 3 durch einen Deckel 5 in seiner Lage gehalten.
Der Deckel wird am Wellenzapfen 1 mit Hilfe
ίο einer in Fig. 3 dargestellten Halteschraube 10 befestigt,
die in eine Gewindebohrung 6 des Wellenzapfens 1 eingeschraubt werden kann. Zur Abdichtung
des Kupplungselementes gegenüber dem Außenraum ist der Deckel S mit einem Dichtungsring
7 versehen, der sich bei Befestigung des Deckels gegen die zylindrische Außenfläche der Nabe 2
drückt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 wird ein Kupplungselement 8 angegeben, das
sich am Deckel z. B. an nur zwei oder drei Berührungspunkten abstützt. Bei der Übertragung der
Drehmomente bewirken die auftretenden Axialkräfte so eine gewünschte Verformung des Kupplungselemcntes,
die zur Verbesserung der Anlage des Kupplungselementes 8 in den Nuten 3 führt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Formschlüssige, lösbare Kupplung zwischen einem Wellenzapfen und einer Nabe oder Hohlwelle,
deren Stirnseiten mit Nuten versehen sind, in die die Zähne eines Kupplungselementes eingreifen,
das durch eine Halterung an der Stirnseite von Wellenzapfen oder Nabe bzw. Hohlwelle
befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zähne und Nuten (3) keilförmig verlaufen, wobei die Spitze des Keiles im Bereich
der Fuge zwischen Wellenzapfen (1) und Nabe bzw. Hohlwelle (2) liegt.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (3) als Kranz und
das Kupplungselement (4, 8) als geschlossener oder offener Ring ausgebildet sind, der mittels
eines Deckels (5) befestigt ist.
3. Kupplung nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel
von Nuten und Zähnen etwa 45° beträgt.
4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Querschnitt des Kupplungsringes so ausgebildet ist, daß er eine gewisse Verformbarkeit besitzt.
'v Kupplung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (8) am Deckel nur an z.B.
zwei oder drei Berührungspunkten (9) abgestützt ist.
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