DE2119325B2

DE2119325B2 - Formschluessige kupplung zur uebertragung grosser drehmomente

Info

Publication number: DE2119325B2
Application number: DE19712119325
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 4630 Bochum Schröder
Original assignee: Wgw Westdeutsche Getriebe- Und Kupplungswerke Gmbh, 4630 Bochum
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1971-04-21
Publication date: 1973-03-22
Also published as: IT951140B; ES401702A1; FR2141050A5; DD98739A5; CH543684A; US3760605A; GB1347195A; AT313007B; BE782392A; DE2119325C3; DE2119325A1; NL7204968A

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

Patentansprüche:

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.