DE2746835C2

DE2746835C2 -

Info

Publication number: DE2746835C2
Application number: DE2746835A
Authority: DE
Inventors: Ralph Franklin John Devizes Wiltshire Gb Flower
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-10-16
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1987-11-19
Also published as: GB1535571A; US4165194A; IT1118088B; FR2367940A1; FR2367940B1; DE2746835A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zur Verbindung eines eine sich axial erstreckende Bohrung aufweisenden Aufnahmeelementes mit einem axial bezüglich der Bohrung des Aufnahmeelementes bewegbaren Einführelement, das im Abstand von der Bohrungswandung angeordnet werden kann, so daß sich Bereiche von Aufnahmeelement und Einführ element überlappen und einen ringförmigen Freiraum bilden, sowie mit einem im Freiraum angeordneten Reibkupplungs element aus einem Streifen elastischen Materials, der mehrere Wendeln aufweist, die in einer Ebene normal zur Wendelachse polygonal geformt sind.

Bei einer bekannten Kupplung dieser Art (US-PS 30 33 622) wird eine Welle mit dem inneren Laufring eines Kugel lagers mittels eines Reibkupplungselementes gekuppelt, das ring- und wendelförmig ist und mehrere Wendeln aufweist, wobei die Wendeln jeweils polygonal geformt sind, jedoch die Ecken der einen Wendel gegenüber den Ecken der benach barten Wendel versetzt sind. Dieses Reibkupplungselement wird in einen ringförmigen Freiraum konstanter Weite zwischen Welle und innerem Laufring des Kugellagers ein gesetzt und soll eine relative Drehung zwischen diesen Teilen verhindern.

Eine derartige Anordnung ist ungeeignet, wenn zwei Elemente durch Bewegung in axialer Richtung sowie gleichzeitig erfolgende relative Drehbewegung miteinander verbunden werden sollen, weil das vorgesehene Reibkupplungselement bereits beim ersten Eingriff mit diesen beiden Elementen jede weitere relative Drehbewegung verhindert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung so weiterzu bilden, daß die Kupplungswirkung erst eintritt, wenn sich die zu kuppelnden Elemente in der gewünschten axialen Lage zueinander befinden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kupplung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß sich der Freiraum in axialer Richtung verjüngt, daß der die Wendeln bildende Materialstreifen einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt und die von den Wendeln gebildete Spule in der Ebene senkrecht zur Spulenachse regelmäßige polygonale Form hat und daß im überlappenden Bereich von Aufnahmeelement und Einführelement in der äußeren Fläche des Einführelementes oder in der inneren Fläche der Bohrung des Aufnahmeelementes im Bereich des geringsten ringförmigen Freiraumes eine Nut vorgesehen ist, in die die Spule eingesetzt ist, wobei erst dann die äußeren Ecken der polygonalen Spule mit dem Aufnahme element und die inneren ebenen Abschnitte der Spule mit dem Einführelement in drehmomentübertragenden Reibschluß miteinander gelangen, wenn das Aufnahmeelement und das Einführelement nach erfolgter axialer Relativbewegung zueinander in ihrer Endstellung stehen.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung ist somit nicht nur ein Reibkupplungselement vorhanden, bei dem die polygonalen Wendeln, wie bei der bekannten Kupplung, in axialer Rich tung fluchtend ausgerichtet sind, sondern bei der sich insbesondere der ringförmige Freiraum in axialer Richtung verjüngt. Dadurch können Aufnahmeelement und Einführ element zunächst durch eine Drehbewegung relativ zueinander, im Verlauf einer Verabschraubung, in axialer Richtung zuein ander verlagert werden, ohne daß es zu einem störenden, die Verlagerung behindernden Eingriff der das Reibkupp lungselement bildenden Spule mit den zu kuppelnden Elementen kommen würde. Erst wenn eine vorgegebene axiale Lage der miteinander zu kuppelnden Elemente erreicht ist, ist auch der ringförmige Freiraum so eng geworden, daß es zu dem gewünschten, eine weitere Verdrehung von Aufnahmeelement und Einführelement relativ zueinander verhindernden Eingriff der Ecken der Spule mit der Innen fläche der Bohrung des Aufnahmeelementes und der inneren ebenen Abschnitte der Spule mit der Außenfläche des Ein führelementes kommt, so daß die beiden Elemente in der gewünschten Weise miteinander gekoppelt sind.

Es ist zwar auch bereits eine Kupplung bekannt (US-PS 32 51 616), bei der ein sich verjüngender, ringförmiger Freiraum vorgesehen ist, in dem sich ein mehrere Wendeln aufweisendes Reibkupplungselement in Form einer kegel stumpfförmigen Schraubenfeder mit kreisförmigen Wendeln befindet, die sich jedoch entlang der gesamten axialen Länge des sich verjüngenden, ringförmigen Freiraumes erstreckt und nicht in einer Nut, so daß diese Spule bei der Montage nicht von einem verhältnismäßig breiten Bereich des ringförmigen Freiraumes in einen engen Bereich gelangt und erst dort die Kupplungswirkung entfaltet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbei spiele zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seiten ansicht eine Kupplung, in der das mehrere Wendeln aufweisende Reibkupplungselement im Freiraum zwischen einer Bohrung in einem Aufnahmeelement und einer ein Einführelement bildenden Welle angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht verkleinert das wendel förmige Reibkupplungselement gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Endansicht des wendelförmigen Reibkupplungselementes gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer anderen Kupplung, die im wesentlichen mit der Kupplung gemäß Fig. 1 übereinstimmt, jedoch Verbesserungen aufweist.

Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch ein anderes wendelförmiges Reibkupplungs element mit mehreren Wendeln, das in einer Nut in der Bohrung des Aufnahmeelementes der Kupplung befestigt ist, wobei das vorgeformte Profil der inneren Flächen des Reibkupplungselementes zu erkennen ist.

Fig. 6 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 5 ein weiteres wendelförmiges Reibkupplungselement mit mehreren Wendeln, das in einer Nut im Einführungselement der Kupp lung befestigt ist, wobei das vorgeformte Profil der äußeren Flächen des Reibkupplungselementes zu erkennen ist.

In Fig. 1 ist eine Kupplung mit einem auf nahmeelement 10, das eine Bohrung aufweist, und einem Einführ element 11, beispielsweise einer Welle, dargestellt, zwischen denen ein Spalt oder Freiraum gebildet ist. In den Freiraum zwischen der Bohrung des Aufnahmeelementes 10 und der Welle 11 ist ein ring- und wendelförmiges Reibkupplugnselement 13 in Form einer Spule mit mehreren Wendeln eingepaßt, das in der Ebene normal zur gemeinsamen Achse von Einführ- und Aufnahmeelement im wesentlichen hexagonale Form hat, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und aus elastisch verformbarem Stahl oder ähnlichem Material besteht. Wie Fig. 1 und 2 zeigen, kann das wendelförmige Reibkupplungselement 13 vier Wendeln aufweisen, doch es können auch mehr oder weniger Wendeln benutzt werden. Jede dieser Wendeln des Reibkupplungs elementes 13 ist im Querschnitt in etwa quadratisch (Fig. 1 und 4 bis 6), doch können auch andere im wesentlichen rechteckförmige Querschnittsformen verwendet werden. Das Reibkupplungselement 13 ist in einer Nut 16 (Fig. 1) im Aufnahmeelement 10 oder in einer Nut 16 a (Fig. 4) im Einführelement 11 befestigt. Das Reibkupplungselement 13 ist derart dimensioniert, daß bei axialer Einstellung von Einführelement 11 und Aufnahmeelement 10 auf einen geringen Freiraum über das Reibkupplungselement 13 ein fester Reibschluß zwischen den Elementen herge stellt wird. Wenn das Reibkupplungselement 13 in einer Nut 16 im Aufnahmeelement 10 (Fig. 1 und 5) befestigt ist, muß es so dimensioniert sein, daß es bei geringem Freiraum in Eingriff mit dem Einführelement 11 kommt, nachdem dieses richtig axial bezüglich dem Aufnahmeelement 10 eingestellt wurde, und selbstverständlich muß es auch in Reibschluß mit dem Aufnahmeelement 10 stehen. Bei einem polygonalen, wendel förmigen Reibkupplungselement 13 (Fig. 3), sollen vorzugs weise alle Ecken des Reibkupplungselementes 13 bei geringem Freiraum in Reibschluß mit dem Aufnahmeelement 10 gelangen.

Das Einführelement 11 und das Aufnahmeelement 10 werden häufig mittels einer Schraubverbindung miteinander verbunden, und in diesem Fall ist das wendelförmige Reib kupplungselement 13 so dimensioniert und angeordnet, daß es in Reibeingriff mit einander gegenüberliegenden, gewindefreien Flächen des Einführelementes 11 und des Aufnahmeelementes 10 gepreßt wird, wenn die Schraubverbindung hergestellt wird. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Abschrägungen oder Änderung der Durchmesser von Einführelement 11 und/oder Aufnahmeelement 10 erreicht werden.

Entsprechend ist bei Anordnung des wendelförmigen polygonalen Reibkupplungs elementes 13 in einer Nut 16 a des Einführelementes 11 (Fig. 4 und 6) das Reibkupplungselement 13 so dimensioniert und angeordnet, daß bei axialer Relativbewegung von Einführelement 11 und Aufnahmeelement 10 das wendelförmige Reibkupplungselement 13 derart in Reibeingriff mit diesen gepreßt wird, daß alle seine Ecken bei geringem Freiraum in Reibschluß mit dem Aufnahmeelement 10 gelangen. Dies wird durch ent sprechende Abschrägung oder andersartige Änderung der ent sprechenden Durchmesser von Einführelement und Aufnahmeelement und somit des Freiraums zwischen ihnen sichergestellt.

An anderen Stellen als im Bereich des geringen Freiraums kann der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes und der Durchmesser des Einführelementes gegebenenfalls verändert werden. Somit haben beide Elemente einerseits im wesentlichen den gleichen Durchmesser, um einen Gleitsitz zwischen ihnen zu bilden, während andererseits der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes 10 vergrößert (17 in Fig. 4) und der Durchmesser des Einführelementes 11 verringert (18 in Fig. 4) sein kann, um die Montage der Kupplung zu erleichtern. Zum gleichen Zweck kann das Ende oder ein anderer ausgewählter Bereich des Einführelementes 11 abgeschrägt sein, wie dies beispielsweise bei 19 in Fig. 1 angedeutet ist.

Wie Fig. 5 und 6 zeigen, hat das wendelförmige Reibkupplungs element 13, das in der Nut 16 a des Aufnahmeelementes 10 ge halten ist, an seinen Innenflächen ein vorgeformtes Profil, das in Eingriff mit der Außenfläche des Einführelementes 11 kommen kann, wie dies bei 21 in Fig. 5 gezeigt ist, und die Kupplung wird in diesem Fall durch Schieben oder eine andere axiale Bewegung der Profilflächen 21 des Kupplungselementes 13 entlang einem abgeschrägten Bereich 24 des Einführelementes 11 montiert. In einer anderen Ausführungsform (Fig. 6), ist das wendelförmige Reibkupplungselement 13 in einer Nut 16 des Einführelementes 11 gehalten, so daß es dann vorgeformte äußere Profilflächen hat, die in Eingriff mit der Innenfläche der Bohrung des Aufnahmeelementes 10 gebracht werden können. In diesem Fall erfolgt die Montage durch Verschieben der Profilflächen 21 entlang einem abgeschrägten Bereich 25 des Aufnahmeelementes 10.

Claims

1. Kupplung zur Verbindung eines eine sich axial erstreckende Bohrung aufweisenden Aufnahmeelementes mit einem axial bezüglich der Bohrung des Aufnahmeelementes bewegbaren Einführelement, das im Abstand von der Bohrungswandung angeordnet werden kann, so daß sich Bereiche von Aufnahmeelement und Einführelement über lappen und einen ringförmigen Freiraum bilden, sowie mit einem im Freiraum angeordneten Reibkupplungselement aus einem Streifen elastischen Materials, der mehrere Wendeln aufweist, die in einer Ebene normal zur Wendelachse polygonal geformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Freiraum in axialer Richtung verjüngt, daß der die Wendeln bildende Materialstreifen einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt und die von den Wendeln gebildete Spule (13) in der Ebene senkrecht zur Spulenachse regelmäßige polygonale Formen hat und daß im überlappenden Bereich von Aufnahmeelement (10) und Einführelement (11) in der äußeren Fläche des Einführelementes (11) oder der inneren Fläche der Bohrung des Aufnahmeelementes (10) im Bereich des geringsten ringförmigen Freiraumes eine Nut (16) vor gesehen ist, in die die Spule (13) eingesetzt ist, wobei erst dann die äußeren Ecken der polygonalen Spule (13 ) mit dem Aufnahmeelement (10) und die inneren ebenen Abschnitte der Spule (13) mit dem Einführelement (11) in drehmomentübertragenden Reibschluß miteinander gelangen, wenn das Aufnahmeelement (10) und das Einführelement (11) nach erfolgter axialer Relativ bewegung zueinander in ihrer Endstellung stehen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die innere Fläche der Bohrung des Aufnahme elementes (10) aus auch die äußere Fläche des Einführ elementes (11) im Schraubeingriff miteinander stehende Gewindebereiche aufweisen und daß die überlappenden Bereiche von Aufnahmeelementen (10) und Einführelement (11) im Bereich der Spule (13) von gewindefreien Flächen gebildet werden.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest eine der einander gegenüberliegenden Flächen von Einführelement (11) und Aufnahmeelement (10) zwischen dem Bereich mit großem Freiraum und dem Bereich mit geringem Freiraum in ihrem Durchmesser verjüngt.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung des Aufnahmeelementes (10) im Bereich mit geringem Freiraum kleiner ist als im Bereich mit großem Freiraum.

5. Kupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß der Durchmesser des Einführelementes (11) im Bereich mit geringem Freiraum größer ist als im Bereich mit großem Freiraum.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Windung der Spule (13) fünf bis acht ebene Abschnitte hat.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der inneren und äußeren Flächen jeder Windung der Spule (13) ein den Reibschluß zwischen dieser Fläche und der Fläche des gegenüberliegenden entsprechenden Elementes (10; 11) erleichterndes Querschnittsprofil aufweist.