DE3730728C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schnellösbare Kupplung zur Verbindung zweier ein Drehmoment übertragender Wellen­ teile, die mit ihren Stirnflächen zugeordneten Vorsprüngen und zu diesen passend angeordnete Vertiefungen zur Dreh­ momentübertragung aufweisen, und durch eine beide übergreifende Kupplungshülse zueinander lagegesichert gehalten sind, welche zwischen einer Lösestellung und einer Arretierstellung begrenzt schwenkbar ist, und die beiden Wellenteile axial zusammenhält, wozu die Kupplungshülse mit einer zylindrischen Ausnehmung und mit einer teilweise von der Kreisform abweichenden Form aufweisenden Einführungsöffnung in eine radial nach innen gericheteten Stegwandung versehen ist, und die Wellenteile eine der Einführungsöffnung entsprechende Form aufweisen.

Bei einer solchen, aus der EP 00 21 249 A1 bekannten Ausführungsform ist zwischen den beteiligten Bauteilen in der Axialrichtung immer ein Spiel vorhanden. Zwar ist aufgrund der Hinterscheidungen die Übertragung einer Axialkraft möglich, diese kann jedoch erst nach Durchmessen des Spieles zwischen den beteiligten Bauteilen und der Kupplungshülse jeweils übertragen werden.

Bei der Drehmomentübertragung dienenden Bauteilen, beispielsweise bei Gelenkwellen, tritt jedoch häufig eine axiale Bewegung ein. Wenn eine solche Bewegung jeweils mit Spiel behaftet wäre, welches die an der Drehmomentübertragung beteiligten Bauteile durchmessen müssen, bestünde die Gefahr des Passungsrostes. Dadurch würde der gewünschte Effekt der schnellen Lösbarkeit wieder aufgehoben, der durch das axiale Spiel der Kupplungshülse gegenüber den Wellenteilen erreicht wird. Offensichtlich ist die Lösung nach dem Stand der Technik nur bei solchen Antrieben zum Einsatz bestimmt, bei denen während des Betriebes keine wechselnden Axialkräfte auftreten. Es steht offensichtlich nur die schnelle Lösbarkeit bei in Axialrichtung exakt zueinander gelagerten Einrichtungen im Vordergrund, wie dies bei einer Plastifizierschnecke einer Spritzgießmaschine der Fall ist.

Aus der DE 31 49 156 A1 ist es für Gelenkwellen bekannt, eine spielfreie Verbindung zwischen einer Gelenkgabel und dem anzuschließenden Gelenkrohr über Spannhülsen und eine mehrteilige Schale durch Schrumpfen zu erreichen. Solche Maßnahmen sind jedoch nicht für den Einsatz in Schnelllösekupplungen geeignet.

Auch aus der DE-PS 15 75 744 ist eine drehstarre Kupplung bekannt, bei der die die flanschartigen Enden der zu verbindenden Wellenteile übergreifende Kupplungshülse aufgeschrumpft wird. Dabei wird die Hülse zunächst axial aufgeschoben, wobei in ihrer Bohrung vorgesehene Vorsprünge Ausnehmungen der Flansche passieren können und anschließend verdreht, so daß sich ihre Vorsprünge axial an Vorsprüngen der Flansche nach Erkalten abstützen. Eine solche Kupplung ist natürlich nicht schnell lösbar.

Ferner sind drehstarre Kupplungen bekannt, die eine direkte Weiterleitung des Drehmomentes zwischen den Wellenteilen erlauben und bei denen die Verbindung über Gewinderinge und Gewindehülsen hergestellt wird (DE-PS 4 40 816). Von Nachteil hierbei ist als Folge aus der Wahl von Gewinde­ hülsen, daß ein Lösen nach längerem Einsatz und in schmut­ ziger Umgebung nur schwer möglich ist, da ein Festrosten eintritt und darüber hinaus eine Beschränkung auf kleine Wellendurchmesser gegeben ist.

Ferner ist zum Beispiel bei engen Einbauverhältnissen die Zugänglichkeit für das nötige Werkzeug häufig nicht gegeben. Schließlich ist das Einfädeln und Aufschrauben der Gewindehülse bei engen Einbauverhältnissen nur schlecht möglich.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, bei der einerseits eine schnelle Lösbarkeit und die dazu erforderlichen Spiele gegeben sind und andererseits für die Drehmomentübertragung eine axial feste Anlage der beiden an der Drehmomentübertragung teilnehmenden Wellenteile gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• a) die beiden Wellenteile an ihren einander zugewandten Enden flanschartig vergrößert sind.
• b) die Kupplungshülse mit einem Bund an den Flansch des Wellenteiles axial begrenzt beweglich abgestützt ist, und
• c) der Kupplungshülse eine Sicherungsvorrichtung zugeordnet ist, die in axialer Richtung auf die Flansche einwirkt und diese an Sicherungsabschnitte darstellende radiale Flächenteile der Stegwandung anpreßt.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß einerseits die Drehmomentübertragung direkt zwischen den beiden Wellenteilen erfolgt und die Kupplungshülse selbst nicht vom Drehmoment beaufschlagt ist und darüber hinaus in Axialrichtung keine Spiele vorhanden sind, daß aber andererseits jedoch für das Lösen die für ein einfaches Verschwenken der Kupplungshülse von Arretierstellung in die Lösestellung bzw. umgekehrt von Hand die erforderlichen Spiele vorhanden sind.

Die spielfreie Anordnung für den Betrieb gewährleistet darüber hinaus, daß Passungsrost und damit ein negativer Einfluß auf das Löseverhalten für den Schnellösevorgang vermieden wird. Darüber hinaus wird auch gewährleistet, daß die drehmomentübertragenden Keile und Vertiefungen in Anlage zueinander gehalten werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Flansche und die Einführungsöffnung als abgerundete Polygone ausgebildet.

Zur Erzielung einer Ausrichtung der Einführungsöffnung gegenüber den anzuschließenden Wellenteilen ist vorge­ sehen, daß der Bund mit einem Ansatz versehen ist, der über den Verschwenkbereich mit einer Segmentausnehmung versehen ist, und ein in diese eingreifender Sicherungs­ anschlag am Wellenteil befestigt ist.

Bevorzugt ist als Sicherungsvorrichtung eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Kugel, die in einer axial hinter dem Flansch eines Wellenteiles mündenden Bohrung teilweise aus dieser bei Beaufschlagung axial vortretend aufgenommen ist, sowie einen in einer radial verlaufenden Bohrung einschraub­ baren Gewindestift zur Beaufschlagung der Kugel umfaßt.

Die Kugel in Verbindung mit dem Gewindestift dient der Umlenkung der vom Gewindestift ausgeübten Kraft aus der radialen Richtung in eine axiale Richtung gegen die Flansche. Dabei ist es auch möglich, an der zugeordneten Fläche des Flansches eine Vertiefung vorzusehen, in die die Kugel hineinbewegt wird, so daß darüber hinaus auch noch ein Formschluß erreicht wird.

Besonders günstig ist die Verwendung der Kupplung in Verbindung mit einer Gelenkwelle, insbesondere einer Kreuzgelenkwelle. Solche Gelenkwellen müssen häufig im Feldeinsatz zum Beispiel bei Militärfahrzeugen schnell ausgewechselt werden können, wenn sie beschädigt sind. Gleiches gilt auch für den Einsatz in Maschinen, wenn die Gelenkwelle dazu verwendet wird Alternativeinrichtungen anzutreiben.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß wenigstens eines der Wellenteile von einer einen Flansch aufweisenden Gelenkgabel eines Kreuzgelenkes gebildet ist. Normaler­ weise sind in einer Gelenkwelle die beiden äußeren Gelenk­ gabeln mit Flanschen versehen, mit denen sie an die an­ grenzenden Maschinenteile angeschlossen sind, d.h. mit dem treibenden Teil und mit dem getriebenen Teil. Der zuge­ hörige Gegenflansch, der nicht mehr zur Gelenkwelle selbst gehört, ist also entsprechend mit einem Polygon oder einem polygonähnlichen Querschnitt auszubilden. Die Hülse übergreift dabei diesen Flansch ebenfalls. Es ist auch möglich, auf die vorgeschlagene Art und Weise aus zwei Kreuzgelenken ein Doppelgelenk zu bilden, dessen Mittelteil die Kupplungshülse ist, die zwei je einer Gelenkgabel zugehörige Flansche übergreift und zueinander lagefixiert.

Schließlich ist es auch denkbar, einen der Wellenteile als Bestandteil der Zwischenwelle einer Gelenkwelle auszu­ bilden.

Durch eine solche Ausbildung wird eine Art Baukastensystem erreicht, bei dem die einzelnen Gelenkwellenteile, nämlich Kreuzgelenk und Zwischenwelle nach den erforderlichen Einbaumaßen ausgetauscht werden können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt ab gemäß Fig. 4 durch die Kupplung in Arretierstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1 in Arretierstellung,

Fig. 3 die Seitenansicht der Kupplung gemäß Fig. 2 in Lösestellung und

Fig. 4 eine weitere Seitenansicht der Kupplung auf die Gabel in Lösestellung.

Die schnellösbare Kupplung wird in Anwendung auf zwei drehmomentmäßig miteinander zentriert zu verbindende Wellenteile 1 und 2 beschrieben. Beim vorliegenden Aus­ führungsbeispiel ist die Anwendung der Kupplung auf eine Gelenkwelle dargestellt. Das erste Wellenteil 1 ist ein Verbindungsrohr, an dem ein radial nach außen verlaufender Flansch 9 angebracht ist. Dieser Flansch 9 kann beispiels­ weise Bestandteil des ersten Wellenteiles 1 sein. Das an das erste Wellenteil 1 drehmomentmäßig anzuschließende zweite Wellenteil 2 ist eine Gelenkgabel 30 eines Kreuz­ gelenkes, die als Flanschgabel ausgebildet ist und einen Flansch 10 besitzt. Das erste Wellenteil 1 weist einen Zentrieransatz 19 auf, der passend zu einer Zentrieraus­ nehmung 20 im zweiten Wellenteil 2 ausgebildet ist. Ferner besitzt das zweite Wellenteil 2 an der Stirnseite des Flansches 10 umfangsverteilt in radial­ verlaufenden Nuten angeordnete Keile oder Vorsprünge 7 auf, die in gegengleich ausgebildete radial verlaufende Nuten 8 in der Stirnseite des Flansches 9 des ersten Wellenteiles 1 eingreifen. Der Zentrieransatz 19 ist nicht unbedingt erforderlich, die Zentrieraufgaben können auch durch die Flansche 9, 10 selbst übernommen werden, wie noch nachfolgend beschrieben wird. Die beiden Flansche 9, 10 werden von einer Kupp­ lungshülse 6 übergriffen, die über einen radial nach innen verlaufenden und einen mit einem axialen Ansatz 15 versehenen Bund 11 auf der Außenfläche 24 des ersten Wellenteiles 1 drehbeweglich und in geringem Maße auch axialbeweglich gelagert ist. Die Kupplungshülse 6 kann sich axial mit dem nach innen gerichtet verlaufenden Bund 11 bzw. dessen zur Ausnehmung 12 der Kupplungshülse hin gerichteten radial­ verlaufenden Fläche an der entsprechenden Radialfläche des Flansches 9 abstützen. Der axial verlaufende Ansatz 15 des Bundes 11 der Kupplungshülse weist eine Segmentausnehmung 16 auf. In diese Segmentausnehmung 16 greift ein Siche­ rungsanschlag 17 ein, der in der unteren Hälfte von Fig. 1 in die Zeichenebene hinein verdreht dargestellt ist. Dieser Anschlag 17 ist beispielsweise als Zylinderkopf­ schraube ausgebildet und ragt radial aus der Außenfläche 24 des ersten Wellenteiles 1 heraus. Der Sicherungsan­ schlag 17 dient zum einen zur Begrenzung der Schwenkbe­ wegung der Kupplungshülse 6 gegenüber dem ersten Wellen­ teil 1 und zum anderen zur axialen Bewegungsbegrenzung der Kupplungshülse 6 auf der Außenumfangsfläche des ersten Wellenteiles 1. Die beiden Flansche 9, 10 der beiden Wellenteile 1, 2 weisen in Arretierstellung bei Aneinan­ deranliegen ihrer beiden Stirnflächen 4, 5 und Ineinander­ greifen der Keile 7 und Nuten 8 eine kongruente Ausbildung auf. Die axiale Erstreckung der Ausnehmung 12 in der Kupplungshülse 6 ist so bemessen, daß sie geringfügig größer ist als die der beiden Flansche 9, 10 im gekuppel­ ten Zustand. Die Kupplungshülse 6 weist in ihrem Bereich, der den Flansch 10 des zweiten Wellenteiles 2 übergreift, eine Stegwandung 14 auf. Die Stegwandung 14 besitzt eine Einführungsöffnung 13, die dazu dient, daß die Kupplungs­ hülse 6 über den Flansch 9 axial auf die Außenfläche des ersten Wellenteiles 1 aufgeschoben werden kann, und zwar in eine Position, bei der die innenliegende Begrenzungs­ fläche des Bundes 11 sich an die zugewandte Radialfläche des Flansches 9 anlegen kann. Ferner dient die Einfüh­ rungsöffnung 13 dazu, daß der Flansch 10 des zweiten Wellenteiles 2 in die Ausnehmung 12 eingeführt werden kann. Wie aus den Zeichnungsfiguren 2 bis 4 ersichtlich, besitzen beide Flansche 9, 10 eine abgerundete Vierkant­ form. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Einführungs­ öffnung 13 entsprechend, jedoch mit größeren Abmaßen, ausgebildet.

Die Abrundungen 18 sind als Kreisbogenabschnitte ausge­ bildet. Dabei entspricht der Erzeugungsradius dieser Kreisbogenabschnitte dem Halbmesser der Ausnehmung 12 in der Kupplungshülse 6. Für die Erreichung des gekuppelten Zustandes wird zunächst die Kupplungshülse 6 so ver­ schwenkt, daß deren Einführungsöffnung 13 in eine überein­ stimmende Lage zu dem Flansch 9 des ersten Wellenteiles 1 gebracht ist. Dies ist die in Fig. 3 dargestellte Posi­ tion, bei der der Sicherungsanschlag 17 an dem einen Ende der Segmentausnehmung 16 des Ansatzes 15 anliegt. In dieser Stellung kann die Gelenkgabel 30, die das zweite Kupplungsteil bildet, mit ihrem Flansch 10 durch die Einführungsöffnung 13 in Richtung auf die Stirnfläche 4 des Flansches 9 hinbewegt werden. In dieser Position sind auch die Keile 7 gegenüber den Nuten 8 des ersten Wellen­ teiles 1 ausgerichtet, so daß die beiden Stirnflächen 4, 5 in Anlage zueinander gebracht werden können und eine dreh­ momentmäßige Verbindung hergestellt ist. Die Sicherung der beiden Wellenteile 1 und 2 einander gegenüber erfolgt durch Verdrehen der Kupplungshülse 6 um die Längsachse, so daß die Kupplungshülse zu den Flanschen 9, 10 bzw. Wellen­ teilen 1, 2 in eine Position verbracht wird, wie sie in den Zeichnungsfiguren 2 und 4 dargestellt ist. Dabei sind die mit Abrundungen 18 versehenen Abschnitte der beiden Flansche 9, 10 durch die Sicherungsabschnitte 21, die in der Stegwandung 14 der Kupplungshülse 6 gebildet sind, überdeckt, so daß ein axiales Auseinanderbewegen der beiden Flansche 9, 10 nicht möglich ist. Die Überdeckung ist auch aus der oberen Hälfte der Zeichnungsfigur 1 ersichtlich. Die andere Begrenzungsfläche der Segmentaus­ nehmung 16 im Ansatz 15 des Bundes 11 liegt in der Arre­ tierstellung an dem Sicherungsanschlag 17, so wie aus Fig. 2 ersichtlich, an.

Es ist möglich, den Zentrieransatz 19 und die Zentrier­ ausnehmung 20 entfallenzulassen und eine direkte Zentrie­ rung der beiden Wellenteile 1 und 2 in der Ausnehmung 12 der Kupplungshülse 6 über die Abrundungen 18 vorzunehmen.

Schließlich ist die Kupplungshülse 6 über eine spezielle Sicherungsvorrichtung 22 gegen Verdrehen aus der in den Ziffern Fig. 2 und 4 dargestellten Positionen gesi­ chert. Die Sicherungsvorrichtung 22 besteht im wesent­ lichen aus einem radial in dem Bund 11 in eine Bohrung 23 eintauchenden Gewindestift 28. Der Gewindestift 28 weist einen mit Gewinde versehenen Teil und einen daran radial nach innen anschließenden kegeligen Teil auf, der wiederum in einen Zylinderteil übergeht. Der zylindrische Abschnitt ist im Durchmesser kleiner bemessen und ebenfalls ist die Bohrung 23 im Bund 11 entsprechend gestuft ausgebildet.

Axialverlaufend und die Bohrung 23 kreuzend ist eine Boh­ rung 26 vorgesehen. In diese Bohrung 26 ist eine Kugel 25 eingesetzt. Die Kugel 25 stützt sich in Arretierstellung der Kupplung an der Kegelfläche des Gewindestiftes 28 ab. Bei der in Fig. 1 dargestellten Arretierstellung ist der Gewindestift 28 soweit in die gestufte Bohrung 23 einge­ schraubt, daß der kegelige Abschnitt des Gewindestiftes 28 die Kugel 25 aus der Öffnung der Bohrung 26, die der Aus­ nehmung 12 der Kupplungshülse zugeordnet ist, heraustreten kann und in eine entsprechende Arretierausnehmung 31 ein­ rasten kann. Es kann ferner vorgesehen sein, daß die zy­ lindrische Verlängerung des Gewindestiftes 28 gleichzeitig in eine Bohrung 29 in dem ersten Wellenteil 1 zur Verdreh­ sicherung eintaucht. Es können mehrere solcher Sicherungs­ vorrichtungen 22 umfangsverteilt dem Bund 11 zugeordnet sein. Über die Radialverstellung des Gewindestiftes 28 wird durch Umlenkung auf die Kugel 25 eine Axialkraft er­ zeugt, welche die Kupplungshülse 6 nach links verschiebt (entsprechend Fig. 1) und über die Sicherungsabschnitte 21 der Kupplungshülse die beiden Flansche 9, 10 axial an­ einander anpreßt.

Claims (6)

1. Schnellösbare Kupplung zur Verbindung zweier ein Drehmoment übertragender Wellenteile, die mit ihren Stirnflächen zugeordneten Vorsprüngen und zu diesen passend angeordnete Vertiefungen zur Drehmomentübertragung aufweisen, und durch eine beide übergreifende Kupplungshülse zueinander lagegesichert gehalten sind, welche zwischen einer Lösestellung und einer Arretierstellung begrenzt schwenkbar ist und die beiden Wellenteile axial zusammenhält, wozu die Kupplungshülse mit einer zylindrischen Ausnehmung und mit einer teilweise von der Kreisform abweichenden Form aufweisenden Einführungsöffnung in einer radial nach innen gerichteten Stegwandung versehen ist, und die Wellenteile eine der Einführungsöffnung entsprechende Form aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die beiden Wellenteile (1, 2) an ihren einander zugewandten Enden flanschartig vergrößert sind,
• b) die Kupplungshülse (6) mit einem Bund (11) an dem Flansch (9) des Wellenteiles (1) axial begrenzt beweglich abgestützt ist,
• c) der Kupplungshülse (6) eine Sicherungsvorrichtung (22) zugeordnet ist, die in axialer Richtung auf die Flansche (9, 10) einwirkt und diese an Sicherungsabschnitte (21) darstellende radiale Flächenstelle der Stegwandung (14) anpreßt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (11) mit einem Ansatz (15) versehen ist, der über den Verschwenkbereich mit einer Segmentaus­ nehmung (16) versehen ist und einen in diese eingreifender Sicherungsanschlag (17) am Wellenteil (1) befestigt ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsvorrichtung (22) eine Kugel (25), die in einer axial hinter dem Flansch (9) eines Wellenteiles (1) mündenden Bohrung (26) und teilweise aus dieser bei Beaufschlagung axial hervortretend angeordnet ist, und einen in einer radial verlaufenden Bohrung (27) einschraubbaren, auf die Kugel (25) einwirkenden Gewindestift (28) umfaßt.

4. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem mit einer Gelenkwelle, insbesondere einer Kreuzgelenkwelle (29), ausgerüsteten Antriebsstrang.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenteil (1) Bestandteil der Zwischenwelle (32) einer Gelenkwelle (29) ist.

6. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenteil (1) Bestandteil der Zwischenwelle (32) einer Gelenkwelle (29) ist.