DE4225710A1 - Kupplung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zur Kraftübertragung in zwei entgegengesetzten Richtungen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige, zum Beispiel aus der DE-OS 33 40 086 bekannte Kupplung besteht aus einem Draht, der in den zu verbinden­ den Bauteilen mit Hilfe einer Stauchverbindung befestigt ist. Um einen radialen Versatz zwischen den beiden Bauteilen ausgleichen zu können, weist das eine Bauteil eine trichterförmige Ausnehmung auf. Der Draht überträgt aber sowohl die Druck- als auch die Zugkräfte. Dadurch muß der Draht relativ fest ausgebildet sein. Somit können nur in relativ geringem Ausmaß Toleranzunterschiede zwischen den beiden Bauteilen ausgeglichen werden. Eventuell durch Reibung ent­ stehende Fehlerkräfte würden somit mitübertragen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kupplung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine toleranzaus­ gleichende Kupplung zwischen zwei Bauteilen möglich ist. Durch die Kupplung ist ein Ausgleich von seitlichem Versatz sowie von Winkel­ fehlern zwischen den beiden Bauteilen innerhalb relativ großen Gren­ zen möglich. Somit werden von einem Bauteil auf das andere nur ge­ ringe Radialkräfte, die Meßfehler erzeugen würden, übertragen. Hin­ gegen ist eine Übertragung der Kräfte zwischen den beiden Bauteilen sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung ohne jegliches Spiel mög­ lich. Durch die Übertragung der Zug- und Druckkräfte mit zwei ver­ schiedenen Elementen kann die Kupplung aus einfachen, kostengünstig zu fertigenden Drehteilen hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Kupplung kann auch als drehelastische Rotationskupplung verwendet werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kupplung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung ohne Versatz zwischen den beiden Bauteilen, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II durch das Verbindungselement und Fig. 3 die erfindungsgemäße Kupplung bei einem radialen bzw. parallelen Versatz S zwischen den beiden Bauteilen und einem Winkelfehler α zwischen den beiden Bau­ teilen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist mit 10 eine Kupplung bezeichnet, die zur Verbin­ dung der beiden Bauteile 11 und 12 dient. Hierzu ist zwischen den Bauteilen 11 und 12 ein Verbindungselement 13 vorhanden, das in der Fig. 1 als Drahtseil dargestellt ist. Es kann aber auch ein anderes Verbindungselement verwendet werden, das in axialer Richtung eine hohe Stabilität bzw. Zugfestigkeit hat, wobei es zum Ausgleich eines seitlichen Versatzes zwischen den beiden Bauteilen 11 und 12 eine hohe Flexibilität aufweist. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Verbindungselement 13 beim Ausführungsbeispiel ein mehradriges Drahtseil. Das eine Ende des Verbindungselements 13 ist in einer Bohrung 15 eines Nippels 16 angeordnet und dort an einer Stelle 17 zum Beispiel mit Hilfe einer Vierkerbzange gequetscht. Der Nippel 16 ist in einer Ausnehmung des Gehäuses 12 drehbar gelagert. In die Öffnung der Ausnehmung 18 ist eine Mutter 19 eingepreßt, die zur Befestigung des Gehäuses 12 z. B. an einem Anker eines Hubmagne­ ten dient.

Das andere Ende des Verbindungselements 13 ragt in eine Sackbohrung 20 eines Gewindebolzens 21, der in das als Mutter ausgebildete Ge­ häuse 11 eingeschraubt ist. Auch hier ist das Verbindungselement 13 an einer Stelle 22 gequetscht und somit fest im Gewindebolzen 21 be­ festigt. Statt einer Quetschverbindung können die beiden Enden des Verbindungselements 13 sowohl im Nippel 16 als auch im Gewindebolzen 21 zum Beispiel mit einer Klebe- oder Lötverbindung befestigt wer­ den. Die Art der Befestigung ist abhängig von der Größe der zu über­ tragenden Kraft.

Während das Verbindungselement 13 zur Übertragung von Zugkräften zwischen den beiden Gehäusen 11, 12 dient, ist zur Übertragung von Druckkräften zwischen den beiden Gehäusen 11 und 12 eine Druckfeder 25 angeordnet. Dabei liegen die jeweiligen Enden der Druckfeder 25 jeweils an flanschartigen Fortsätzen des Gehäuses 11 bzw. des Ge­ häuses 12 an. Um die Kräfte für die seitliche Auslenkung zwischen den beiden Gehäusen 11 und 12 zu verringern, sollte die Druckfeder 25 möglichst weich ausgebildet sein und somit eine relativ kleine Federkonstante C aufweisen, d. h. der Vorspannweg der Druckfeder 25 sollte relativ lang sein. Statt einer Druckfeder kann auch ein an­ deres elastisches Element verwendet werden, das zur Druckübertragung geeignet ist.

In der Fig. 1 weist der im Gehäuse 12 angeordnete Nippel 16 eine Kugelform auf, mit der er an einer Senkung der Ausnehmung 12 an­ liegt. Dadurch ist der Nippel 16 drehbar im Gehäuse 12 gelagert. Ab­ hängig von der Einschraubtiefe des Gewindebolzens in das Gehäuse 11 kann die Druckfeder 25 auf den jeweils erforderlichen Wert vorge­ spannt werden.

In der Fig. 1 ist die Kupplung 10 mit einem im Gehäuse 1 drehbar gelagerten Nippel 16 und mit einem fest im Gehäuse 11 einge­ schraubten Gewindebolzen 21 dargestellt. Es wäre selbstverständlich auch möglich, beide Enden des Verbindungselements 13 der Kupplung 10 drehbar gelagert in den jeweiligen Gehäusen anzuordnen oder anderer­ seits beide Enden des Verbindungselements 13 fest in den beiden Ge­ häuseteilen zu befestigen, wie es zum Beispiel in der Fig. 1 beim Gehäuseteil 11 der Fall ist. Für die Herstellung der Kupplung 10, insbesondere der Einzelteile wie das Gehäuse 11, 12 oder die Druck­ feder 25 bzw. das Verbindungselement 13 können sowohl nicht magne­ tische als auch nicht metallische Materialien, wie zum Beispiel Kunststoff verwendet werden.

Im folgenden sei nun anhand von technischen Daten einer Kupplung 10 deren Wirkungsweise erläutert. Es kann zum Beispiel eine Druckfeder 25 verwendet werden, deren Drahtdurchmesser d = 1,1 mm, deren Außen­ durchmesser D = 12 mm und deren Länge im ungespannten Zustand L = 34 mm beträgt. Im eingebauten Zustand hat die Druckfeder 25, d. h. in dem Zustand, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, eine Einbaulänge von L₁ = 18 mm. Die Druckfeder 25 weist eine Vorspann­ kraft von F₁ = 32 N (Newton) auf, die insbesondere durch die rela­ tive Anordnung des Gehäuses 11 gegenüber dem Gewindebolzen 2 be­ stimmt werden kann. Die Federkonstante C der Druckfeder 25 beträgt zum Beispiel C = 2N/mm. Das als Verbindungselement 13 verwendete Drahtseil hat einen Durchmesser von 1 mm. Durch das Verbindungsele­ ment 13 sind die beiden Gehäuseteile 11 und 12 fest miteinander ver­ bunden. Im Verbindungselement 13 herrscht eine Zugkraft von F₁ = 32 N, die durch die äußere Druckfeder 25 erzeugt wird. Wie bereits oben erwähnt, kann die Druckspannung bzw. die Vorspannkraft der Druckfeder 25 mit Hilfe des auf dem Gewindebolzen 21 aufge­ schraubten Gehäuseteils 11 verändert werden. Aus dieser Anordnung ergibt sich, daß in Druckrichtung die Kupplung 10 Kräfte bis maximal F₁ = 32 N übertragen kann, wobei zwischen den beiden Gehäusen 11 und 12 keinerlei Abstandsänderungen auftreten können. Durch Ab­ standsänderungen würde die Kraftübertragung negativ beeinflußt wer­ den. Für die Zugfestigkeit F_c des Drahtseils 13 und somit der Kupplung 10 ergibt sich die Forderung F_cF₁. Dies bedeutet, daß die Kupplung 10 in Zugrichtung Kräfte übertragen kann, die größer oder gleich der Zugspannung F₁ sind, jedoch aber verständ­ licherweise nicht die Zugfestigkeit des Verbindungselements 13 über­ schreiten können. Wie bereits oben erwähnt, ist die Zugfestigkeit der Kupplung 10 auch von den Befestigungsarten des Verbindungselements 13 in den jeweiligen Gehäuseteilen 11 und 12 abhängig. Dies bedeu­ tet, daß, wie in der Fig. 1 beschrieben, die maximale Zugfestigkeit auch durch die Qualität der Quetschstellen 17 bzw. 22 mitbestimmt wird. Aus diesen Angaben ist somit ersichtlich, daß die Kupplung 10 eine absolut steife Kupplung für Druckkräfte bis maximal F₁, d. h. im Beispiel bis maximal 32 N, sowie in Zugrichtung für Kräfte F_c, d. h. der Zugfestigkeit des Verbindungselements 13 darstellt.

Zur Verdeutlichung ist in der Fig. 3 nun eine Kupplung 10 darge­ stellt, die einen parallelen Versatz s zwischen den beiden Gehäuse­ teilen 11 und 12 aufweist und zugleich eine Winkelabweichung der Stirnseite des Gehäuses 12 um den Winkel α gegenüber der Stirnseite des Gehäuses 11 aufweist. Sowohl der radiale bzw. pa­ rallele Versatz s als auch die Winkelabweichung α können zusammen oder jeweils einzeln auftreten. Mit der erfindungsgemäßen Kupplung 10 können aber die Meßfehler einzeln, oder auch wenn sie zusammen auftreten, ausgeglichen werden, so daß sich zwischen den Gehäusen 11 oder 12 nahezu keine fehlerhafte Kraftübertragung durch Reibungsver­ luste ergeben kann.

Claims (6)

1. Kupplung (10) zwischen zwei Bauteilen (11, 12), insbesondere zur Kraftübertragung in zwei entgegengesetzten Richtungen, mittels eines in Zugrichtung belastbaren und wenigstens in dieser Richtung zug­ festen, und in den zu verbindenden Teilen (11), (12) befestigten Verbindungselement (13), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Bauteilen (11, 12) zur Übertragung von Druckkräften ein zweites Verbindungselement (25) angeordnet ist.

2. Kupplung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verbindungselement ein Drahtseil ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verbindungselement (25) eine Druckfeder ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Verbindungselement (13) mindestens in einem dreh­ bar gelagerten Befestigungselement (16) befestigt ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teile der Kupplung aus nicht magnetischem Material be­ stehen.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bauteile der Kupplung aus nicht metallischem Mate­ rial, insbesondere Kunststoff, bestehen.