DE2721558C2 - Schnell lösbare Kupplung zweier Kupplungsflansche - Google Patents
Schnell lösbare Kupplung zweier KupplungsflanscheInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine schnell lösbare Kupplung zweier Kupplungsflansche, die über axial gerichtete ~>o
Klauen drehfest verbunden und durch zwei innenliegende radial gegenläufig bewegliche Spannstücke axial
gegeneinander spannbar sind und daß die Spannstücke auf einem rechtwinkelig zur Mittelachse der Kupplung
verlaufenden in einem Führungsstück gelagerten mit « gegenläufigen Gewindeabschnitten versehenen und von
außen zugänglich Bolzen abgeordnet sind.
Es sind Kupplungen dieser Art (τ. B. DE-PS 12 02 074)
bekannt, bei denen von Nachteil ist, daß sie während des Betriebes das Bestreben besitzen, sich zu lösen. Dies «>
rührt daher, daß das Drehmoment, das die Zähne übertragen, infolge der Umfangskraft, die auf die
abgeschrägten Zahnflanken wirkt, diese Umfangskraft in zwei Komponenten aufgeteilt wird, und zwar in eine
Resultierende, die rechtwinkelig auf die Zahnflanke M einwirkt und eine axial gerichtete Kraft. Diese
Axialkraft wirkt bei einer solchen Kupplung in Löserichtung, so daß diese von den Spannstücken
aufgefangen werden muß. Da jedoch die Spannstücke mit den Spannflächen der Kupplungsflansche ebenfalls
über geneigte Flächen zusammenwirken, erfolgt hier wiederum die Aufteilung der in axialer Richtung
wirkenden Kraft in zwei Komponenten. Es bildet sich eine resultierende Kraft, die rechtwinkelig zur Spannfläche
in Angriff steht und eine zweite Komponente, die gegen das Gewinde des Bolzens sowie dessen
Druckfeder wirkt, während des Betriebes einer solchen Kupplung ist das Bestreben zu erkennen, daß aufgrund
der nach innen gedrückten Spannstücke und die in axialer Richtung voneinander wegdrückenden Zähne
eine Lösung der gesamten Kupplung erfolgt
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine schnellösbare Kupplung der eingangs erwähnten Art so
auszubilden, daß durch die Gestaltung der Klauenform und der Spannstücke ein Lösen der Kupplung nicht
mehr auftreten kann. Darüber hinaus soll eine fertigungstechnisch einfache Herstellung gewährleistet
sein
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß jeder Kupplungsflansch zwei Klauen aufweist, die direkt sich
gegeneinander abstützende Flächen aufweisen, welche in einer die Mittelachse der Kupplung enthaltenden
Ebene angeordnet sind, und daß die an den Spannstükken sich abstützenden Flächen der Klauen so zur
Mittelachse des Bolzens in einem Abstand verlaufen, der radial außen um so viel kleiner als innen ist, daß die
Kraftkomponenten des Spannstück radial nach außen drücken.
Es ist zwar bereits bekannt (US-PS 19 23 307) bei Klauenkupplungen die Abstützflächen der Klauen in
einer die Kupplungsachse aufweisende Ebene anzuordnen. Dabei ist jedoch jeder Kupplungsflansch zweigeteilt
und wird mit jeweils zwei Spannschrauben zusammengebaut.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung bestehen die Flansche aus zwei Klauen, von denen Flächen jeweils
eines Flansches zusanmenarbeiten und direkt gegeneinander abgestützt sind. Durch die Anordnung der Fläche
in einer die Mittellinie beinhaltenden Ebene ist gewährleistet, daß die Umfangskraft die zur Übertragung
des Drehmomentes benötigt wird, im rechten Winkel, d. h., die Tangente, die in diesem Berührungspunkt
beider Flansche an die Umfangskraft gelegt wird, im rechten Winkel wirkt. Dadurch ist gewährleistet, daß
sich keinerlei Komponenten bilden, denn diese sind nicht erwünscht Durch die auf den Bolzen gelagerten
Spannstücke, werden beide Kupplungsflansche gegeneinander verspannt Bei dem Prinzip dieser Erfindung,
sind die Flächen so gewählt, daß sich in dem Punkt, in dem die Umfangskraft von einer Klaue auf ein
Spannstück übertragen wird, sich durch die Zerlegung der Umfangskraft, die die Resultierende bildet, eine
weiter in Umfangsrichtung wirkende Komponente und eine radial nach außen η Richtung der Achse des
Bolzens wirkende Komponente bildet Diese radial wirkende Komponente verhindert ein Lösen des
Spannstückes, da diese der Löserichtung entgegenwirkt.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die Spannstücke rechtwinkelig zur
Achsrichtung des Bolzens einen parallelogrammförmigen Querschnitt haben, wobei die an den Klauen
abstützenden Flächen in Richtung der parallel zur Kupplungsachse verlaufenden Mittelachse in Winkeln
λ, b ungleich 90° vorgesehen sind.
Durch diese Ausbildungsform lassen sich besondere Vorteile erreichen, denn das Spannstück ist in
Umfangsrichtung mit der Klaue eines Flansches derart im Eingriff, daß ein Winkel zwischen der Spannfläche
der Klaue und der Längsachse der Kupplung kleiner als
90° gebildet wird. EMe Umfangskraft wird in diesem
Punkt ebenfalls in zwei Komponenten zerlegt, nämlich in die Resultierende, die rechtwinkelig auf die
Spannfläche einwirkt und zweite Komponente, die in Achsrichtung auf den Gegenflansch zuwirkt
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Spannstücke eine pyramidenförmige Form
aufweisen, wobei die sich an den Klauen abstützenden
Flächen (Lts Spannstückes einen sich auf der zur
Kupplungsachse parallelen Mittelachse abstützenden Winkel λ bilden. Bei einer solchen Ausführungsform
treten während des Betriebes keinerlei Axialkräfte auf. Es läßt sich erreichen, daß durch diese Gestaltung der
Spannstücke und die mit diesem zusammenarbeitenden Spannflächen der Klauen, die Umfangsnchtung zwar in
Komponenten zerlegt, wobei sich jedoch die in axialer Richtung wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben. Es
bleiben aber die in Löserichtung entgegenwirkenden Kraftkomponenten der Spannstücke bestehen, so daß
der eigentliche Vorteil erhalten bleibt.
Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der ebenfalls
in Achsrichtung wirkende Kräfte vermieden werden sollen, ist vorgesehen, daß die Spannstücke kegelförmig
ausgebildet sind, wobei die sich an den Klauen abstützenden Flächen in Richtung der zur Kupplungsachse
parallelen Mittelachse kreisbogenförmig verlaufen mit einem auf der Bolzenachse liegenden Erzeugungsradius.
Durch diese Gestaltung der Flächen wird ein Lösen
der Kupplung verhindert, da auch diese Flächen so ausgewählt wurden, daß die wirkenden Kräfte vorteilhafterweise
gegen ein Lösen verwendet werden.
Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt Es zeigt
F i g. 1 eine schnell lösbare Kupplung mit An- und Antriebsaggregaten,
F i g. 2 einen Schnitt, der in F i g. 1 gezeigten Kupplung, rechtwinkelig zur Drehachse entlang der
Linie 1-1,
Fig.3 eine Draufsicht auf die Mantelflächen der Kupplung mit einem Spannstfirk
F i g. 4 u. F i g. 5 ein Spannstück in Ansicht und Draufsicht
entsprechend der F i g. 3,
Fig.6 eine Draufsicht im Prinzip wie in Fig.3,
jedoch mit dem Unterschied, daß das Spannstück eine unterschiedliche Form aufweist,
Fig. 7 u. Fig.8 ein Spannstück in Ansicht und
Draufsicht wie in F i g. 6 gezeigt,
Fig.9 eine Draufsicht im Prinzip ebenfalls wie in Fig.3, jedoch mit einer weiteren Ausführungsform
eines Spannstückes,
F i g. 10 u. F i g. 11 ein in F i g. 9 gezeigtes Spannstück
in zwei Ansichten.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte schnell lösbare Kupplung 1 besteht im wesentlichen aus zwei
Kupplungsflanschen, der Kupplungsflansch 2 ist beispielsweise mit einem Anschlußtreffer (hier schematisch
dargestellt) verbundea Der mit dem Kupplungsflansch 2 zusammenarbeitende Kupplungsflansch 3 ist mit einer
Gelenkgabel 4 eines Kreuzgelenkes verbunden. Jeder Kupplungsflansch 2,3 ist auf den einander zugewandten
Stirnflächen mit zwei Klauen 5 bzw. 6 versehen. Die beiden Klauen S bzw. 6 eines jeweiligen Flansches 2,3
greifen ineinander und übertragen dadurch das Drehmoment von der einen Kupplungshälfte auf die andere
Kupplungshälfte. Diese Drehmomentübertragung erfolgt
von der Klaue 6 über deren Fläche 7 auf die Fläche 8 der Klaue 5. Diese sich gegenseitig abstützenden
Flächen 7,8 verlaufen in einer Ebene, die die Drehachse
9 beinhaltet Selbstverständlich kann die Drehmomentübertragung auch in der umgekehrten Reihenfolge
erfolgen. Die am entgegengesetzten Ende jeweils einer Klaue 5,6 befindlichen Abstützflächen 10 dienen nur der
Verspannung beider Kupplungshälften gegeneinander.
Jeweils eine Abstützfläche 10 einer Klaue 5,6 arbeitet
mit einer Spannfläche 11 eines Spannstückes 12 zusammen. Diese Spannfläche 11 der Spannstucke 12
verlaufen in einem Abstand zur Mittelachse 13 des Bolzens 14, der radial an der Außenfläche der Kupplung
kleiner ist als zur Drehachse 9 hin. Durch diesen Verlauf der Spannflächen 11 wird erreicht, daß im Gegensatz zu
den Flächen 7 und 8, in denen die Umfangskraft rechtwinkelig auf die Gegenfläche trifft, das die das
Drehmoment übertragende Umfangskraft beim Auftreffen auf die Spannfläche 11 in mehrere Komponenten
zerlegt wird. Die Umfangskraft 15 stellt die Resultierende dar, diese wird zerlegt in eine rechtwinkelig auf die
Spannfläche 11 treffende Kraft und in eine radial nach
außen wirkende zweite Komponente, welche versucht
r, daß das Spannstück 12 nach außen gedruckt wird und
somit der Löserichtung entgegenwirkt Um die eigentliche Verspannung beider Kupplungshälften zueinander
zu bewirken, sind die Spannstücke 12 auf dem mit Gewinde versehenen Bolzen 14 radial beweglich
su angeordnet und von außen über den Vierkant 16 verstellbar. Der Bolzen 14 ist im Führungsstück 17
gelagert; durch die unterschiedlichen Gewindesteigungen auf beiden Enden des Bolzens, wird gewährleistet
daß bei Drehung des Sechskants 16 die Snannstücke 12
sich entweder beide nach außen oder innen bewegen.
beiden Kupplungsflansche 2, 3 zu ermöglichen, ist der
to Kupplung 1 gezeigt Der Kupplungsflansch 2 ist mit seiner Klaue 6 über die AbstGtzfläche 10 mit der
Spannfläche 11 des Spannstückes 12 verspannt Die zweite Spannfläche 11 des Spannstückes 12 ist mit der
entsprechenden Abstützfläche 10 des Kupplungsflan-
-»"> sches 3 in Eingriff, so daß durch dieses Zusammenarbeiten der Abstützflächen 10 der jeweiligen Kupplung*
flansche 2, 3 mit dem Spannstück 12 ein gegenseitiges
Abdrücken in Umfangsnchtung, d. h, eine Verspannung
erzeugt wird. Nach der Montage beider Kupplungshälf-
r)0 ten wird durch Drehung des Bolzens 14 Ober die
Vierkant- bzw. Sechskantschraube 16 des Spannstück radial nach außen bewegt und somit die Kupplung 1 in
Eingriff gebracht Die Umfangskraft 15 trifft auf die im Winkel kleiner 90° zur Drehachse verlaufende Spann-
'y> fläche 11 auf und wird dadurch in zwei Komponenten
zerlegt und zwar in eine Resultierende, die rechtwinkelig auf die Spannfläche U einwirkt und eine die den
Kupplungsflansch 3 in Richtung des Kupplungsflansches 2 zu bewegen versucht Hierdurch wird eine in axialer
M) Richtung wirkende Kraft erzeugt, die der Löserichtung
entgegenwirkt
In den Fig.4 und 5 ist ein Spannstück 12 als
Einzelheit dargestellt Zur Aufnahme des Spannstückes 12 auf den Bolzen 14 ist dieses mit einer Bohrung 19
hi versehen, wobei die axiale Beweglichkeit durch ein
Gewinde ermöglicht wird. Die gegenüberliegenden Spannflächen 11 des Spannstückes 12 verjüngen sich
ausgehend von einem Ende. Dieses Ende ist im
eingebauten Zustand von der Mittelachse 9 abgewandt.
Die beiden übrigen Flächen sind parallel, da sie jedoch keinerlei Funktionen auszuführen haben, ist ihre
Gestaltung unerheblich. Der Verlauf der Spannflächen 11, wie er in Fig.5 gezeigt ist, erfährt eine solche
Gestaltung, daß diese enit der jeweils benachbarten und
im gleichen Flansch zusammenarbeitende Fläche, einen
Winkel α ergibt, der kleiner 90° verläuft.
In der Fig.6 ist eine weitere Draufsicht auf die
Umfangsfläche der Kupplung 1 dargestellt. Sie besitzt lediglich im Unterschied zu der in F i g. 3 gezeigten, ein
Spannstück 12, dessen Außenkontur in Draufsicht gesehen, quadratisch ausgeführt ist. Diese Kontur
bewirkt, daß die Umfangskraft auf zwei verschiedene Spannflächen 11, deren Verlauf spiegelbildlich ist,
auftrifft- Durch diese Gestaltung wird die Umfangskrafi
in Komponenten zerlegt, deren axialgerichtete Komponenten sich gegenseitig aufheben, so daß lediglich die in
Umfangsrichtung wirkenden Komponenten, d.h. die Drehmomentübertragung bestehen bleibt. Diese Ausführungsform
wird bei den Kupplungen verwendet, in denen durch die Verspannung, die Kupplung frei von
Axialkräften bleiben sol!.
In den Fig.7 und 8 ist das Spannstück 12 einmal in
Seitenansicht und in Draufsicht gezeigt. Es ist deutlich
zu erkennen, daß der Querschnitt in Draufsicht gesehen, quadratisch ist, jedoch auch bei dieser Ausführung sind
die Spannflächen 11 von der der Mittelachse zugewandten
Seite radial nach außen mit einer Verjüngung versehen. Das Spannstück 12 erhält somit eine
pyramidenförmige Außenkontur. Ansonsten ist außer der Außenfläche die übrige Gestaltung des Spannstükkes
12 im Prinzip wie das in F i g. 4 und 5 gezeigte.
In F i g. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, im Prinzip ist dieses wie das in den F i g. 3 und 6 gezeigte
Beispiel, jedoch im Unterschied zu diesen, mit einem kegelförmig gestalteten Spannstück 12 versehen. Durch
die kegelförmige Ausbildung der Außenfläche des Spannstückes 12 wird die gleiche Funktion erreicht, wie
mit einem Spannstück 12 der Fig.7 und 8, denn auch durch diese Ausführungsform wird die Umfangskraft in
Komponente zerlegt, wobei sich die axialgerichteten Komponenten gegenseitig aufheben. Diese Kupplung
ist ebenfalls wie die in Fig. 6 gezeigte, frei von Axialkräften. Die zugehörigen Spannstücke 12 sind in
den F i g. 10 und 11 als Einzelteil gezeigt. Auch bei dieser
Ausführung ist der Verlauf der Spannfläche 11 zur einen
Seite hin verjüngt, ansonsten ist kein Unterschied zu den in den F i g. 4 und 5 gezeigten Spannstück.
Claims (4)
1. Schnell lösbare Kupplung zweier Kupplungsflansche, die über axial gerichtete Klauen drehfest
verbunden und durch zwei innenliegende radial gegenläufig bewegliche Spannstücke axial gegeneinander
spannbar sind und daß die Spannstücke auf einem rechtwinkelig zur Mittelachse der Kupplung
verlaufenden in einem Führungsstück gelagerten mit gegenläufigen Gewindeabschnitten versehenen und
von außen zugängliche Bolzen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kupplungsflansch
(2, 3) zwei Klauen (5, 6) aufweist, die direkt sich gegeneinander abstützende Flächen (7,8)
aufweisen, welche in einer die Mittelachse (9) der Kupplung (1) enthaltenden Ebene angeordnet sind,
und daß die an den Spannstücken (12) sich abstützenden Flächen (10) der Klauen (5, 6) so zur
Mittelachse (13) des Bolzens (i4) in einem Abstand verlaufen, der radial außen um so viel kleiner als
innen ist, daß die Kraftkomponenten des Spannstück
(12) radial nach außen drücken.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstücke (12) rechtwinkelig zur
Achsrichtung des Bolzens (14) einen parallelegrammförmigen Querschnitt haben, wobei die an
den Klauen (5, 6) abstützenden Flächen (12) in Richtung der parallel zur Kupplungsachse verlaufenden
Mittelachse (9) in Winkeln («, ß) ungleich 90
Grad vorgesehen sind. so
3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstücke (12) eine pyramidenförmige
Form aufweisen, wobei die sich an den Klauen (5, 6) abstützenden Flächen (11) des
Spannstückes einen sich auf der zur Kupplungsachse is
parallelen Mittelachse (9) abstützenden Winkel (y) bilden.
4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Spannstücke (12) kegelförmig
ausgebildet sind, wobei die sich an den Klauen (5,6) abstützenden Flächen (11) in Richtung der zur
Kupplungsachse parallelen Mittelachse (9) kreisbogenförmig verlaufen mit einem auf der Bolzenachse
(13) liegenden Erzeugungsradius.
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