DE4005965C2 - Kupplung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuppeln eines rotationszylin
drischen Teiles, insbesondere einer Welle oder Nabe, wobei eine radial
nachgiebige Büchse mit dem zylindrischen Teil verklemmbar ist, indem sie
durch konische Elemente radial beaufschlagt wird, wozu diese Elemente
ihrerseits einer axial wirksamen Federanordnung ausgesetzt sind, um das
zylindrische Teil mit der Büchse oder einem damit verbundenen Anschluß
teil zu kuppeln, und wobei das Lösen der Kupplung durch eine Zylinder-
Kolben-Anordnung erfolgt, die durch ein hydraulisches Druckmittel betätigt
wird und die auf die Federanordnung entgegen ihrer auf die konischen
Elemente wirkenden Kraft einwirkt, und wobei die Federanordnung in dem
vom Druckmittel beaufschlagten Zylinderraum untergebracht ist (nach DE-Patent
39 11 513).
Derartige Kupplungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Grundsätzlich soll dabei eine lösbare, drehfeste Verbindung zwischen den
Kupplungshälften herbeigeführt werden.
So sind beispielsweise durch die DE 37 44 284 A1 und US 27 44 499 Kupp
lungen mit in Axialrichtung relativ zueinander verfahrbaren konischen
Spannelementen bekannt.
Bei der DE 39 11 513 C1 von der der Oberbegriff des Anspruches 1 ausgeht
und auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird, erfolgt diese drehfeste
Verbindung durch konische Spannscheiben, die sich im Bereich einer
Stirnseite in axialer Richtung abstützen, während sie an ihrem gegenüber
liegenden axialen Ende über axial einwirkende Federelemente mit der
Welle bzw. Nabe verspannt
sind. Zum Lösen der Kupplung muß die Federanpressung
aufgehoben werden, was hydraulisch durch eine Zylinder-
Kolben-Anordnung erfolgt. Die Begriffe "Zylinder" und
"Kolben" sind dabei im weitesten Sinne zu verstehen.
Hierunter sollen also im folgenden alle Konstruktions
teile verstanden werden, die einen Raum veränderlichen
Volumens für das Druckmittel bilden und sich bei Druckbe
aufschlagung relativ zueinander verschieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
den konstruktiven Aufbau der eingangs beschriebenen,
bekannten Kupplung zu vereinfachen und ihr Bauvolumen zu
verringern. Im Hinblick auf die im Patent
DE 39 11 513 C1 beschriebenen Kupplung geht es darum, deren
vorteilhafte Eigenschaften beizubehalten, wenn die Um
wandlung der axial wirkenden Betätigungskraft in die
radial wirkende Spannkraft nicht durch die dort beschrie
benen konischen Spannscheiben, sondern auf andere Weise
erfolgen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die konischen Elemente aus relativ
zueinander in Axialrichtung verfahrbaren und dabei längs
ihrer konischen Umfangsflächen aneinander gleitenden
Teilen bestehen.
Dadurch ergibt sich wie im Patent DE 39 11
513 C1 der Vorteil, daß zwei bisher getrennte Baugruppen
miteinander kombiniert werden. Der Material- und Platzbedarf
für den bisher benötigten, separaten Betätigungs
kolben zum Lösen der Kupplung entfällt. Die erfindungs
gemäße Kupplung zeichnet sich also durch einfachen und
kompakten Aufbau aus. Darüber hinaus hat die Konusver
spannung anstelle der in der älteren Anmeldung beschrie
benen Spannscheiben den Vorteil des einfacheren Aufbaues,
weil man mit weniger Einzelteilen auskommt. Hinzu kommt,
daß mit den aufeinander längs ihrer konischen Umfangs
fläche gleitenden Konuselementen größere Durchmesser
toleranzen überbrückt werden können als mit den Spann
scheiben.
Wie in der älteren Anmeldung bietet sich auch hier die
Möglichkeit, daß der Zylinder oder der Kolben, zweckmäßig
aber alle beiden genannten Teile der Zylinder-Kolben-An
ordnung durch Bestandteile des Kupplungsgehäuses gebildet
werden. Der Herstellungsaufwand wird dadurch weiter ver
ringert.
Geht es um das Kuppeln einer Welle, so empfiehlt es sich,
daß die zuvor genannte radial nachgiebige Büchse mit
einem Gehäuse-Stirnflansch verbunden ist, der mit einem
dazu verschiebbaren Außenzylindergehäuse mit etwa L-för
migen Profil den Zylinderraum bildet, in dem die Feder
anordnung über den verschiebbaren Außenzylinder, der zu
gleich als Außengehäuse fungiert, auf die konischen Ele
mente einwirken und somit die Büchse mit der Welle
verklemmen.
Geht es hingegen um das Kuppeln eines nabenförmigen Tei
les, so erstreckt sich der Zylinder der Zylinder-Kolben-
Anordnung zweckmäßig in das nabenförmige Teil hinein,
trägt auf seiner konischen Außenseite die Büchse, während
in seinem Inneren die Federanordnung angeordnet ist, die
ihrerseits auf einem als Kolben fungierenden Zapfen eines
Gehäuse-Stirnflansches geführt ist. In diesem Fall bildet
also der Zylinder selbst das Zwischenstück zwischen
Federanordnung und Büchse.
Die Erfindung wird
in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei
spielen anhand der Zeichnung erläutert; dabei zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Alternative
einer Wellenkupplung;
Fig. 2 einen Axialschnitt mit einer zweiten Alternative
und
Fig. 3 einen Axialschnitt mit einer Nabenkupplung.
Fig. 1 zeigt eine Welle 1, die über die erfindungsgemäße
Kupplung und deren Anschlußteil 2 mit einem nicht weiter
dargestellten Antrieb drehfest verbunden bzw. bei Bedarf
davon wieder gelöst werden soll. Die Kupplung ist wie
folgt aufgebaut:
Das genannte Anschlußteil 2 bildet einen sich im wesent lichen radial erstreckenden Gehäuse-Stirnflansch und trägt in seinem Zentrum eine mit ihm drehfest verbundene Büchse 3. Die Büchse 3 umfaßt das Ende der Welle 1 und ist in diesem Bereich zur Erhöhung ihrer Elastizität axial geschlitzt. An ihrem äußeren Ende verjüngt sie sich konisch, bildet also das konische Element 3a mit koni scher Außenfläche 3b. Hierauf sitzt das andere konische Element 6a das direkt an einen Außenzylinder 6 angeformt ist.
Das genannte Anschlußteil 2 bildet einen sich im wesent lichen radial erstreckenden Gehäuse-Stirnflansch und trägt in seinem Zentrum eine mit ihm drehfest verbundene Büchse 3. Die Büchse 3 umfaßt das Ende der Welle 1 und ist in diesem Bereich zur Erhöhung ihrer Elastizität axial geschlitzt. An ihrem äußeren Ende verjüngt sie sich konisch, bildet also das konische Element 3a mit koni scher Außenfläche 3b. Hierauf sitzt das andere konische Element 6a das direkt an einen Außenzylinder 6 angeformt ist.
Der Außenzylinder 6 weist eine L-förmige Kontur auf und
ist mit seinem nach innen laufenden Wandteil auf dem Bund
2a, im übrigen am Außenumfang des Stirnflansches 2 axial
verschiebbar geführt. An den beiden genannten Berührstel
len sind jeweils Dichtringe 7 bzw. 8 angeordnet. Diese
Dichtringe begrenzen einen Zylinderraum 9, der von dem
Außenzylinder 6 und dem Gehäusestirnflansch 2 gebildet
wird. Durch eine Leitung 5 ist er mit Druckmittel, ins
besondere Hydrauliköl beaufschlagbar.
Im Inneren des Zylinderraumes 9 sind drei gegeneinander
gestellte Tellerfedern 10 untergebracht, die jeweils über
Anschlagringe zwischen dem vorstehenden Bund 2a des
Stirnflansches 2 einerseits und dem Außenzylinder 6 ande
rerseits axial verspannt sind.
Dadurch wird der Außenzylinder 6 relativ zu dem Stirn
flansch 2 nach links verschoben und dementsprechend
werden die konischen Elemente 3a und 6a gegeneinander
verspannt. Dabei wird die radial nachgiebige Büchse 3
gegen die Welle 1 gedrückt. Die Anpressung ist so bemes
sen, daß das gewünschte Drehmoment mit Sicherheit von dem
Stirnflansch 2 auf die Welle 1 oder umgekehrt übertragen
wird.
Soll die Kupplung gelöst werden, so wird Druckmittel über
die Leitung 5 in den Zylinderraum 9 gedrückt. Dadurch
wird der Außenzylinder 6 nach rechts verschoben und die
Klemmwirkung der konischen Elemente aufgehoben.
Aus der Zeichnung wird deutlich, daß durch die Unterbrin
gung der Tellerfedern 10 in dem vom Druckmittel beauf
schlagten Zylinderraum 9 eine sehr platzsparende Bauweise
mit wenig Teilen erreicht wird.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Lösung. Hier ist lediglich der
vorstehende Bund 2a an seinem Ende direkt als radial ela
stische Büchse 3 ausgebildet. Im übrigen ergibt sich die
gleiche Funktion wie im vorherigen Ausführungsbeispiel.
Die Abdichtung des Zylinderraumes 9 gegenüber den Spann
scheiben 4 erfolgt wiederum durch eine Dichtung 7, die
hier zwischen dem Außenzylinder 6 und dem vorstehenden
Bund 2a angeordnet ist.
Fig. 3 zeigt eine Bauform für den Fall, daß das anzukup
pelnde Teil nabenförmig ausgebildet ist. Anstelle der
Welle 1 handelt es sich also in Fig. 3 um eine Nabe 12.
Im Innenzylinder der Nabe 12 ist die radial elastische
Büchse 13 angeordnet, die drehfest mit dem Anschlußteil
14 einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung verbun
den ist. Die Innenseite 13b der Büchse 13 ist konisch
ausgebildet und gegen die konische Außenseite 16b eines
Innenzylinders 16 verspannbar. Die konischen Elemente
werden hier also durch die Teile 13a und 16a gebildet.
Der Innenzylinder 16 ist axial verschiebbar und wird
wiederum durch ein Paar gegeneinander gestellter Teller
federn 17 derart in Axialrichtung belastet, daß die
konische Büchse 13 in die Klemmposition gedrückt wird.
Zweckmäßigerweise sind die Tellerfedern 17 radial inner
halb des Innenzylinders 16 angeordnet, damit die axiale
Baulänge der Kupplung verkürzt wird.
Innen werden die Tellerfedern von einem Zapfen 18 durch
quert, der mit dem Stirnflansch 14 verbunden ist und
einen ortsfesten Anschlag für die Verspannung der Teller
federn bildet.
Der im wesentlichen von dem Innenzylinder 16 und dem
Stirnflansch 14 gebildete Zwischenraum 19 ist durch eine
Leitung 20 mit Druckmittel beaufschlagbar, damit die An
pressung der Tellerfedern 17 und damit ihre Klemmwirkung
auf die Büchse 13 aufgehoben werden kann. Eine Dichtung
21 zwischen der Büchse 13 und dem Innenzylinder 16 stellt
sicher, daß kein Druckmittel aus dem Raum 19 entweichen
kann. Gegebenenfalls kann auch noch der Durchgang des
Zapfens 18 durch den Stirnflansch 14 abgedichtet sein.
Allen Ausführungsbeispielen ist der Vorteil gemeinsam,
daß der druckmittelbeaufschlagte Zylinderraum zugleich
die Tellerfedern 10 bzw. 17 enthält und daß die Zylinder-
Kolben-Anordnung weitgehend durch Gehäuseteile gebildet
wird, in Fig. 1 und 2 durch die Teile 6 bzw. 2 und in
Fig. 3 durch die Teile 16 bzw. 14.
Gegenüber der älteren Patentanmeldung P 39 11 513.5 be
steht im wesentlichen der Unterschied, daß anstelle der
zahlreichen, nebeneinander angeordneten Spannscheiben
zwei gegeneinander verschiebbare konische Elemente zur
radialen Verspannung der Büchse 3, 13 mit der Welle 1
bzw. der Nabe 12 verwendet werden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Kuppeln eines rotationszylindrischen Teiles, insbeson
dere einer Welle oder Nabe (1 bzw. 12), wobei eine radial nachgiebige
Büchse (3, 13) mit dem zylindrischen Teil verklemmbar ist, indem sie
durch konische Elemente (3a, 6a; 13a, 16a) radial beaufschlagt wird, wozu
diese konischen Elemente (3a, 6a, 13a, 16a) ihrerseits einer axial wirksa
men Federanordnung (10, 17) ausgesetzt sind, um das zylindrische Teil (1,
12) mit der Büchse (3, 13) oder einem damit verbundenen Anschlußteil (2,
14) zu kuppeln und wobei das Lösen der Kupplung durch eine Zylinder-
Kolben-Anordnung (2, 6; 14, 16) erfolgt, die durch ein hydraulisches oder
pneumatisches Druckmittel betätigt wird und die auf die Federanordnung
(10, 17) entgegen ihrer auf die konischen Elemente (3a, 6a; 13a, 16a) wir
kenden Kraft einwirkt, und wobei die Federanordnung (10, 17) in dem vom
Druckmittel beaufschlagten Zylinderraum (9, 19) untergebracht ist (nach
DE-Patent 39 11 513),
dadurch gekennzeichnet,
daß die konischen Elemente (3a, 6a; 13a, 16a) aus relativ zueinander in
Axialrichtung verfahrbaren und dabei längs ihrer konischen Umfangsflä
chen (3b, 6b; 13b, 16b) aneinander gleitenden Teilen bestehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder (6, 16) und/oder der Kolben (2, 14, 18)
durch Teile des Kupplungsgehäuses gebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zum Kuppeln einer
Welle (1),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Büchse (3) mit einem Gehäuse-Stirnflansch (2)
verbunden ist, der mit einem dazu verschiebbaren Außen
zylindergehäuse (6) mit etwa L-förmigen Profil den Zylin
derraum (9) bildet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zum Kuppeln eines
nabenförmigen Teiles (12),
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Zylinder (16) der Zylinder-Kolben-Anordnung
in das nabenförmige Teil (12) erstreckt und in seinem
Inneren die Federanordnung (17) enthält, die ihrerseits
auf einem als Kolben fungierenden Zapfen (18) eines
Gehäuse-Stirnflansches (14) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der die Federanordnung (10, 17) enthaltende Zylinder
raum (9, 19) durch Dichtungen (7, 21) gegenüber den
Konusflächen (3b, 6b; 13b, 16b) abgedichtet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konusflächen (3b, 6b; 13b, 16b) direkt an der
Büchse (3, 13) bzw. an den Zylinder (6, 16) angeformt
sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der Konusflächen (3b, 6b, 13b, 16b)
mit einem reibwertmindernden Werkstoff, insbesondere
einer Tetrafluoräthylen-Verbindung, beschichtet ist.
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JP (1) | JP2791601B2 (de) |
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IT (1) | IT1243098B (de) |
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