AT528403B1 - Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen - Google Patents

Abstract

Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen Es wird eine Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen mit einem ersten Kupplungsglied (10), welches mit einer ersten Welle (14) verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches erste sich axial erstreckende Ausformungen (22) aufweist, und einem zweiten Kupplungsglied (16), welches mit einer zweiten Welle (20) verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches zweite sich axial erstreckende Ausformungen (24) aufweist, welche formschlüssig drehmomentübertragend in die ersten, sich axial erstreckenden Ausformungen (22) greifen, vorgeschlagen, bei dem die Kupplungsvorrichtung eine Haltevorrichtung (62) aufweist, welche mechanisch mit dem ersten Kupplungsglied (10) gekoppelt ist, wobei in einer ersten Position, in der die Haltevorrichtung (62) gegen das zweite Kupplungsglied (16) anliegt, das zweite Kupplungsglied (16) in seiner axialen Position zur Haltevorrichtung (62) und zum ersten Kupplungsglied (10) durch ein abgedichtetes Volumen (58) zwischen der Haltevorrichtung (62) und dem zweiten Kupplungsglied (16) pneumatisch fixiert ist und in einer zweiten Position, in der die Haltevorrichtung (62) beabstandet zum zweiten Kupplungsglied (16) angeordnet ist, die Haltevorrichtung (62) und das erste Kupplungsglied (10) zum zweiten Kupplungsglied (16) durch Belüftung des abgedichteten Volumens (58) axial bewegbar ist. Eine derartige Haltevorrichtung ermöglicht ein schnelles Verbinden und Halten der beiden Kupplungsteile zueinander sowie ein schnelles Lösen.

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Beschreibung

KUPPLUNGSVORRICHTUNG ZUR DREHMOMENTÜBERTRAGENDEN VERBINDUNG ZWEIER WELLEN

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen mit einem ersten Kupplungsglied, welches mit einer ersten Welle verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches erste sich axial erstreckende Ausformungen aufweist, und einem zweiten Kupplungsglied, welches mit einer zweiten Welle verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches zweite sich axial erstreckende Ausformungen aufweist, welche formschlüssig drehmomentübertragend in die ersten, sich axial erstreckenden Ausformungen greifen.

[0002] Derartige Kupplungsvorrichtungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen benötigt, um eine Drehmomentübertragung von einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle zu erreichen. Beispielhaft sei die Verwendung bei der Drehmomentübertragung eines beliebigen Antriebs auf ein Dynamometer an einem Prüfstand genannt. Die Ausformungen der Kupplungsglieder zur Drehmomentübertragung werden häufig als Außenverzahnungen und passende Innenverzahnungen ausgeführt, über die die Drehung des ersten Kupplungsgliedes und damit einer der Wellen auf das zweite Kupplungsglied beziehungsweise die zu koppelnde Welle übertragen wird. Wenn eine der genannten Wellen in seiner axialen Position nicht gesichert ist, besteht bei diesen einfachen, formschlüssig ein Drehmoment übertragenden Kupplungen jedoch die Gefahr, dass sich die beiden Kupplungsglieder durch eine axiale Verschiebung einer der Wellen voneinander lösen, so dass keine weitere Drehmomentübertragung mehr erfolgen kann. So ist es bei den genannten Prüfständen üblich, die Wellen beziehungsweise die Kupplungsglieder miteinander zu verschrauben, um eine axiale Verschiebung zueinander zu verhindern. Solche Befestigungen sind jedoch sowohl sehr aufwendig herzustellen als auch nur mit erhöhtem Aufwand wieder zu lösen. Es sind daher verschiedene Haltevorrichtungen bekannt geworden, durch die die beiden Kupplungsglieder axial zueinander gehalten werden sollen. Hierzu werden insbesondere federnde Elemente verwendet, die an einer Haltevorrichtung oder einem der Kupplungsglieder befestigt sind und in entsprechende Ausnehmungen am zweiten Kupplungsglied oder der zweiten Welle einfedern.

[0003] Eine solche Haltevorrichtung für eine formschlüssige drehmomentübertragende Kupplung, welche durch eine Passfeder-Nutverbindung gebildet wird, ist beispielsweise aus der US 3,611,748 B bekannt. Die erste Welle ist in einem Gehäuse gelagert und axial gesichert. Die zweite Welle beziehungsweise das zweite Kupplungsglied wird relativ zur ersten Welle beziehungsweise zum ersten Kupplungsglied durch ein in dem Gehäuse angeordnetes und vorgespanntes Kugeldruckstück axial gesichert, welches in eine Nut der zweiten Welle greift. Problematisch an einer solchen Halterung ist es jedoch, dass zum Lösen die zweite Welle mit einer hohen Kraft relativ zum Gehäuse verschoben werden muss. Neben der schlechten Zugänglichkeit einer solchen Welle entstehen an dieser auch unerwünschte Krafteinwirkungen sowie Festigkeitsverluste durch die notwendige Einkerbung der Welle.

[0004] Weiter offenbart Dokument DE 102014204564 A1 eine Vorrichtung zum Erzeugen und L6ösen einer drehfesten Verbindung zwischen zwei Wellen, insbesondere zwischen zwei axial zueinander um eine Drehachse angeordneten Wellen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein mit der ersten Welle drehfest verbundenes, axial bewegliches erstes Kupplungsteil und ein mit der zweiten Welle dreh- und axialfest verbundenes zweites Kupplungsteil, wobei in Abhängigkeit von einer mit dem ersten Kupplungsteil in Wirkverbindung stehenden, hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch erzeugbaren, Axialkraft die Kupplungsteile über eine Axialverzahnung in und außer Eingriff bringbar sind.

[0005] Aus Dokument DE3121694 A1 ist bekannt, wie offenbart Parallelverzahnungen ebener Kupplungsflächen mit Gewindeprofil für zweiteilige starre Kupplungen oder mit intermittierendem Eingriff, ohne besondere Zentrierung. Die Kupplungen werden jedoch mit einer pneumatischen Kupplung aneinander fixiert werden.

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[0006] Ferner offenbart Dokument EP2484930 A2 eine Kupplungseinrichtung, die ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweist, die selektiv formschlüssig miteinander in Eingriff bringbar sind, sowie eine Steuereinrichtung, die eine Ausrückeinheit und eine mittels eines Fluiddrucks betreibbare Aktuatoreinheit umfasst.

[0007] Schließlich offenbart Dokument DE19537421 C1 eine Vorrichtung zum Ankuppeln eines Zylinders einer Rotationsdruckmaschine an ein Antriebszahnrad mittels einer schaltbaren Kupplung. Hierdurch soll, ein besonders verschleißarmes Einkuppeln ermöglicht werden.

[0008] Entsprechend bestehen bei den bekannten Ausführungen die Nachteile, dass bei Verwendung von Federgliedern deren Lösung meist sehr aufwendig ist und insbesondere in Notfällen häufig nicht schnell genug durchgeführt werden kann. Des Weiteren sind diese Ausführungen immer mit einer Schwächung des Kupplungsgliedes oder der anzuschließenden Welle verbunden, um einen Raum zum Einfedern des Federgliedes zur Verfügung zu stellen.

[0009] Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Kupplungsvorrichtung zur dzehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen zu schaffen, welche eine Fixierung ohne mechanische Kopplung ermöglicht, um auf dieser Weise auch eine mechanische Schwächung der Wellen- beziehungsweise Kupplungsenden zu verhindern. Des Weiteren soll die Herstellung der axialen Fixierung und deren Lösung möglichst einfach und ohne zusätzliche Hilfsmittel in möglichst kurzer Zeit durchgeführt werden können, um insbesondere in Notfällen kurzfristig eingreifen zu können.

[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsvorrichtung zur dzrehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

[0011] Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung zur dzehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen weist ein erstes Kupplungsglied auf, welches mit einer ersten Welle verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches erste sich axial erstreckende Ausformungen aufweist sowie ein zweites Kupplungsglied auf, welches mit einer zweiten Welle verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches zweite sich axial erstreckende Ausformungen aufweist, welche formschlüssig drehmomentübertragend in die ersten, sich axial erstreckenden Ausformungen greifen. Diese Ausformungen können beispielweise als Verzahnungen ausgebildet sein, so dass eines der Kupplungsglieder mit Außenverzahnung in das andere Kupplungsglied mit komplementärer Innenverzahnung axial eingeschoben werden kann. Selbstverständlich sind auch drehmomentübertragende formschlüssige Verbindungen wie Feder-Nut Verbindungen oder andere nicht runde Bauformen eines ersten Kupplungsgliedes und komplementärer Ausformung des zweiten Kupplungsgliedes möglich. Neben der ein- oder mehrstückigen Ausbildung der Wellen und der Kupplungsglieder können auch die Kupplungsglieder aus mehreren Kupplungsteilen zusammengesetzt sein oder einstückig ausgebildet werden. Diese Kupplungsglieder sind somit derart ausgebildet, dass lediglich ein in radialer Richtung und in Umfangsrichtung wirkender Formschluss gebildet wird, durch den die Drehmomentübertragung ermöglicht wird, während eine axiale Bewegung der beiden Kupplungsglieder zueinander möglich bleibt.

[0012] Um nun eine solche axiale Relativbewegung der beiden Kupplungsglieder zueinander zu verhindern, weist die Kupplungsvorrichtung eine in axialer Richtung wirkende Haltevorrichtung auf, welche mechanisch mit dem ersten Kupplungsglied gekoppelt ist. Unter mechanisch gekoppelt wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Haltevorrichtung im Betrieb mit der ersten Kupplungsvorrichtung gedreht wird und lediglich definierte Relativbewegungen zu dieser durchführen kann, so dass eine zumindest teilweise mechanische Bewegungskopplung besteht. In einer ersten Position der Haltevorrichtung liegt diese gegen das zweite Kupplungsglied an und das zweite Kupplungsglied ist in seiner axialen Position zur Haltevorrichtung und zum ersten Kupplungsglied durch ein abgedichtetes Volumen zwischen der Haltevorrichtung und dem zweiten Kupplungsglied pneumatisch fixiert. Dies bedeutet, dass durch die Anlage der Haltevorrichtung, welche auch mehrteilig ausgebildet sein kann, am zweiten Kupplungsglied ein Raum luftdicht abgeschlossen ist, so dass bei einer Relativbewegung des zweiten Kupplungsgliedes zur Haltevorrichtung eine Druckdifferenz entsteht, durch die diese Relativbewegung aufgrund der pneumatischen Kraft verhindert wird. In einer zweiten Position ist die Haltevorrichtung beabstandet zum zweiten Kupplungsglied angeordnet, so dass eine Belüftung des abgedichteten Vo-

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lumens vorliegt und das erste Kupplungsglied zum zweiten Kupplungsglied axial bewegt werden kann. Die Belüftung kann dabei entweder durch eine entsprechende von außen erfolgende Bewegung der Haltevorrichtung initiiert werden oder das Volumen kann anderweitig belüftet werden, so dass die pneumatische Haltekraft entfällt. Es wird somit eine axiale Bewegung der beiden über die Kupplungsvorrichtung verbundenen Wellen in der ersten Position der Haltevorrichtung zuverlässig verhindert. Das Erzeugen der pneumatischen Haltekraft kann ohne zusätzliche Hilfsmittel erfolgen und in Notfällen sehr schnell aufgelöst werden, um die Wellen wieder zu entkoppeln. Entsprechend können sehr kurze Rüstzeiten erzielt werden. Auch kann auf eine Bearbeitung der Wellen verzichtet werden.

[0013] Vorzugsweise ist eine axiale Bewegung der Haltevorrichtung in Richtung des zweiten Kupplungsgliedes in ihrer ersten Position durch einen Anschlag am ersten Kupplungsglied begrenzt. Durch diesen Anschlag in der ersten Position der Haltevorrichtung können somit auch kleinere Bewegungen des ersten Kupplungsgliedes zum zweiten Kupplungsglied verhindert werden, da das erste Kupplungsglied durch die pneumatische Haltekraft in seiner Position durch die Haltevorrichtung gehalten wird.

[0014] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Haltevorrichtung und dem zweiten Kupplungsglied zumindest eine elastische erste Dichtung angeordnet ist, welche in der ersten Position gegen das zweite Kupplungsglied und die Haltevorrichtung dichtend und in axialer Richtung elastisch verformt anliegt. Durch diese elastische Dichtung wird das Volumen dicht eingegrenzt, wodurch bei einem versuchten Lösen des ersten Kupplungsgliedes vom zweiten Kupplungsglied das durch die Dichtung eingeschlossene Volumen vergrößert wird, wodurch eine Druckdifferenz entsteht, die eine Kraft bewirkt, welche das erste Kupplungsglied zum zweiten Kupplungsglied zieht.

[0015] In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform begrenzt die zumindest eine elastische erste Dichtung das Volumen über dessen Außenumfang. Die Dichtung wirkt somit in gleicher Weise wie ein Saugnapf, der an seiner ersten Seite befestigt ist und an der entgegengesetzten Seite das entsprechende Volumen einschließt. Durch eine entgegengesetzte Bewegung des zweiten Kupplungsgliedes zur Haltevorrichtung steigt in bekannter Weise die Druckdifferenz, wodurch die Haltekraft erzeugt wird.

[0016] In einer alternativen Ausführungsform ist das eingeschlossene Volumen zwischen der ersten Dichtung und einer zweiten Dichtung ausgebildet. Auch bei dieser Ausführung wird das Volumen bei einer Relativbewegung vergrößert und erzeugt so die eine Haltewirkung erzeugende Druckdifferenz.

[0017] In einer alternativen Ausführungsform weist die Haltevorrichtung die erste Dichtung auf, wobei die erste Dichtung das Volumen nach radial innen begrenzt und die zweite Dichtung zwischen dem ersten Kupplungsglied und dem zweiten Kupplungsglied befestigt ist, wobei das in der ersten Position eingeschlossene Volumen zwischen dem ersten Kupplungsglied und dem zweiten Kupplungsglied ausgebildet ist. Bei einer geringen axialen Bewegung des ersten Kupplungsgliedes weg vom zweiten Kupplungsglied wird der durch die Dichtungen abgegrenzte Raum vergrößert, was zu einer Druckdifferenz führt, durch die das erste Kupplungsglied wieder zum zweiten Kupplungsglied gezogen wird, So dass das erste Kupplungsglied in seine Ausgangslage zurückgezogen wird.

[0018] In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform weist das erste Kupplungsglied eine sich ringförmig nach radial innen erstreckende Wand auf, mit der das erste Kupplungsglied axial einer geschlossenen Wandfläche des zweiten Kupplungsglieds gegenüberliegt, wobei in der ersten Position der Haltevorrichtung durch die erste Dichtung ein Spalt, der das eingeschlossene Volumen zumindest teilweise ausbildet, zwischen der sich ringförmig nach radial innen erstreckenden Wand und der axial geschlossenen Wandfläche nach radial innen abgedichtet ist. Dies hat zur Folge, dass der Spalt das abgedichtete Volumen bildet, welches bei Bewegung des ersten Kupplungsgliedes weg vom zweiten Kupplungsglied vergrößert wird, wodurch eine Rückstellkraft erzeugt wird, so dass das erste Kupplungsglied wieder in seine Ausgangslage zurückgezogen wird.

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[0019] Vorzugsweise weist das zweite Kupplungsglied einen zylinderförmigen Vorsprung auf, der in eine zylinderförmige Ausnehmung des ersten Kupplungsgliedes ragt, an deren Ende die sich nach radial innen erstreckende ringförmige Wand ausgebildet ist, die dem zweiten Kupplungsglied axial gegenüberliegt, und die zweite Dichtung ist ein Radialdichtring, der zwischen dem zylinderförmigen Vorsprung des zweiten Kupplungsglieds und einer radial die Ausnehmung umgebenden Innenwandfläche des ersten Kupplungsgliedes angeordnet ist. Dieser Radialdichtring kann in einer Nut des ersten Kupplungsgliedes oder des zweiten Kupplungsgliedes, insbesondere in der Nähe der sich nach radial innen erstreckenden, ringförmigen Wand angeordnet werden und somit das Volumen nach radial außen zuverlässig abdichten. Eine Aufhebung der Dichtwirkung durch geringfügige axiale Bewegungen des ersten Kupplungsgliedes zum zweiten Kupplungsglied kann auf diese Weise verhindert werden, ohne eine zusätzliche Anpresskraft zur Verformung der Dichtung aufrecht erhalten zu müssen.

[0020] In einer bevorzugten Ausführung weist die erste Dichtung einen Zapfen auf, mit dem die erste Dichtung in einer Bohrung der Haltevorrichtung befestigt ist. Die Montage der ersten Dichtung ist entsprechend einfach durchführbar und es wird eine zuverlässige Befestigung der ersten Dichtung an der Haltevorrichtung erzeugt.

[0021] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die mechanische Kopplung der Haltevorrichtung mit dem ersten Kupplungsglied durch eine mechanische Führung der Haltevorrichtung im ersten Kupplungsglied hergestellt ist. Die Haltevorrichtung kann entsprechend nur definiert zum ersten Kupplungsglied bewegt werden, so dass ein ungewolltes Lösen verhindert wird.

[0022] In einer hierzu weiterführenden vorteilhaften Ausführung ist im ersten Kupplungsglied zumindest eine Kulisse ausgebildet, in der die Haltevorrichtung mechanisch geführt zur Verschiebung der Haltevorrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist. Unter Kulisse wird in diesem Zusammenhang ein konturierter Führungsschlitz verstanden. Über diese Kulisse kann somit nach dem Einkuppeln des zweiten Kupplungsgliedes mit dem ersten Kupplungsglied die Haltevorrichtung definiert in Richtung des zweiten Kupplungsgliedes bewegt werden oder von diesem wegbewegt werden.

[0023] In einer wiederum weiterführenden Ausbildung der Erfindung weist die zumindest eine Kulisse eine Erstreckungskomponente in Umfangsrichtung und eine Komponente in axialer Richtung auf. Bei der Befestigung der Haltevorrichtung am zweiten Kupplungsglied sowie beim Lösen der Haltevorrichtung vom zweiten Kupplungsglied wird die Haltevorrichtung entsprechend eine kombinierte Dreh- und Axialbewegung zum zweiten Kupplungsglied ausführen. Dies erleichtert das Lösen durch die bei Drehung auftretenden Scherkräfte.

[0024] Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Haltevorrichtung einen äußeren Betätigungsring aufweist, der das erste Kupplungsglied umgibt und der über Stege mit einem inneren Halteelement verbunden ist, an dem die erste Dichtung befestigt ist und welches zumindest in der ersten Position in eine innere Öffnung im ersten Kupplungsglied ragt. Durch den äußeren Betätigungsring ist es somit möglich, von außen die Kraft zur Bewegung der Haltevorrichtung zwischen den beiden Positionen und somit zur Kopplung und Entkopplung der Haltevorrichtung am zweiten Kupplungsglied einzubringen. Die Haltevorrichtung wird entsprechend von der Kopplung der beiden Kupplungsglieder am ersten Kupplungsglied montiert und kann im gekoppelten Zustand einfach gelöst werden.

[0025] Die mechanische Kopplung der Haltevorrichtung mit dem ersten Kupplungsglied erfolgt vorzugsweise über die Stege, welche in die Kulissen des ersten Kupplungsgliedes ragen. Der Anschlag wird somit durch ein Anschlagen der Stege an einem axialen Ende der Kulissen hergestellt. Auf diese Weise wird eine vollständig geführte Bewegung auf einfache Weise hergestellt.

[0026] Vorteilhafterweise ist durch Drehung des äußeren Betätigungsrings und Führen der Stege entlang der Kulissen eine axiale Bewegung der Haltevorrichtung erzeugbar, durch die die Haltevorrichtung pneumatisch am zweiten Kupplungsglied befestigbar und vom zweiten Kupplungsglied lösbar ist. Es wird somit eine sehr einfache Bedienbarkeit der Haltevorrichtung erzielt, wobei beim Lösen die Haltekraft durch die Druckdifferenz überwunden werden muss. Dies wird durch

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die Hebelwirkung der Stege bei der kombinierten und geführten Dreh- und Axialbewegung erleichtert.

[0027] In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Volumen mit einem schaltbaren Belüftungsventil fluidisch verbunden. Durch ein solches Ventil kann zum einfacheren Lösen die Haltekraft durch die vorliegende Druckdifferenz gelöst werden, indem das Volumen nach außen belüftet wird. Auch ist es denkbar, dieses Belüftungsventil mit einer Unterdruckquelle zu verbinden, um ein zusätzliches Vakuum im Volumen zu erzeugen, welches durch Umschalten des Ventils aufgelöst werden kann.

[0028] Es wird somit eine Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen mit einer Haltevorrichtung geschaffen, durch die ein Lösen des gekoppelten Zustands der beiden Kupplungsglieder durch das Aufbringen einer pneumatischen Haltekraft zuverlässig verhindert wird. Die Haltekraft kann dabei auf besonders einfache Weise aufgebracht und wieder gelöst werden, wodurch in kürzester Zeit die Axialsicherung erzeugt und wieder aufgelöst werden kann. So können Rüstzeiten und Abrüstzeiten deutlich verkürzt werden. Auf eine Bearbeitung und Schwächung der verbundenen Wellen kann vollständig verzichtet werden.

[0029] Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

[0030] Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung.

[0031] Die Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung aus Figur 1 in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung.

[0032] Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung besteht aus einem ersten zweiteiligen Kupplungsglied 10, welches über eine Flanschverbindung 12 mit einer ersten Welle 14 verbunden ist, sowie einem zweiten zweiteiligen Kupplungsglied 16, welches über eine zweite Flanschverbindung 18 mit einer zweiten Welle 20 verbunden ist, wie in Figur 2 zu erkennen ist.

[0033] Die Drehmomentübertragung zwischen diesen beiden Kupplungsgliedern 10, 16 erfolgt über komplementär ausgebildete Ausformungen 22, 24 in Form von Verzahnungen, deren Zähne sich in axialer Richtung erstrecken, so dass ein Drehmoment über den Eingriff der Zähne übertragen werden kann. Hierzu ist am ersten Kupplungsglied 10 an einem sich axial erstreckenden Vorsprung 26, die an einem ersten Kupplungsteil 28 des ersten Kupplungsgliedes 10 ausgebildet ist, eine umlaufende Außenverzahnung, deren Zähne als erste sich axial erstreckende Ausformungen 22 dienen, ausgebildet, die in eine korrespondierende Innenverzahnung greift, deren Zähne als zweite sich axial erstreckende korrespondierende Ausformungen 24 dienen, und die an einem als Hohlrad ausgebildeten ersten Kupplungsteil 30 des zweiten Kupplungsgliedes 16 ausgebildet ist. Das Hohlrad weist einen sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung 32 auf, in dessen Innern ein zweites Kupplungsteil 34 des zweiten Kupplungsgliedes 16 befestigt ist, an dem auch die zweite Welle 20 befestigt ist.

[0034] Dieses zweite Kupplungsteil 34 des zweiten Kupplungsgliedes 16 weist in seinem radial Inneren einen zylinderförmigen, sich axial erstreckenden Vorsprung 36 auf, der in eine korrespondierend geformte innere zylinderförmige Ausnehmung 38 eines zweiten Kupplungsteils 40 des ersten Kupplungsgliedes 10 ragt. Das zweite Kupplungsteil 40 des ersten Kupplungsgliedes 10 ist im Innern des ringförmigen, sich axial erstreckenden Vorsprungs 26 des ersten Kupplungsteils 28 des ersten Kupplungsgliedes 10 befestigt und weist eine sich ringförmig nach radial innen erstreckende Wand 42 auf, welche gegenüberliegend zu einer axial geschlossenen Wandfläche 44 des zylinderförmigen Vorsprungs 36 des zweiten Kupplungsteils 34 des zweiten Kupplungsgliedes 16 angeordnet ist, wobei zwischen der Wandfläche 44 und der Wand 42 ein schmaler Spalt 46 ausgebildet ist.

[0035] An einer radial äußeren Fläche des zylinderförmigen Vorsprungs 36 des zweiten Kupplungsteils 34 des zweiten Kupplungsgliedes 16 ist eine erste ringförmige Nut 48 ausgebildet, in der ein Gleitlager 50 angeordnet ist, über welches das erste Kupplungsglied 10 auf das zweite Kupplungsglied 16 aufgeschoben werden kann.

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[0036] Zwischen der Wandfläche 44, die der sich radial nach innen erstreckenden Wand 42 gegenüberliegt und der ersten Nut 48, ist eine zweite ringförmige Nut 52 an der Außenfläche des zylinderförmigen Vorsprungs 36 angeordnet, in der ein Radialdichtring 54 angeordnet ist, die gegen eine radiale Innenwandfläche 56 des zweiten Kupplungsteils 40 des ersten Kupplungsgliedes 10, die die Ausnehmung 38 radial begrenzt, anliegt.

[0037] Der Spalt 46 bildet ein kleines Volumen 58 zwischen dem ersten Kupplungsglied 10 und dem zweiten Kupplungsglied 16 aus, welches durch eine erste elastisch verformbare Dichtung 60, die Teil einer axial wirkenden Haltevorrichtung 62 ist, und eine zweite Dichtung 64, die durch den Radialdichtring 54 gebildet ist, dicht verschlossen werden kann.

[0038] Die erste Dichtung 60 ist an einem zentralen, inneren Halteelement 66 der Haltevorrichtung 62 befestigt, welches durch eine innere Öffnung 67 des ersten Kupplungsgliedes 10 ragt. Hierzu ragt ein Zapfen 68 der ersten Dichtung 60 in eine zentrale Bohrung 70 am Halteelement 66 und ist dort entweder unter Verformung eingepresst oder beispielsweise durch Kleben befestigt. Die elastische erste Dichtung 60 weist eine zur geschlossenen Wandfläche 44 des zweiten Kupplungsgliedes 16 weisende und in der dargestellten ersten Position der Haltevorrichtung 62 gegen diese Wandfläche 44 anliegende Kreisfläche 72 auf, und ragt mit ihrem radial äußeren Rand 74 über das radial innere Ende der sich ringförmig nach radial innen erstreckenden Wand 42 hinaus, so dass sie mit diesem Abschnitt in der ersten Position der Haltevorrichtung 62 axial gegen diese Wand 42 anliegt. In dieser ersten Position ist die elastische erste Dichtung 60 axial zusammengepresst und dichtet entsprechend zuverlässig den Spalt 46 beziehungsweise das Volumen 58 ab.

[0039] Das Halteelement 66 weist drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Gewindebohrungen 76 auf, in denen jeweils ein erster Abschnitt 77 eines zweiteiligen Steges 78 eingeschraubt ist. Dieser erste Abschnitt 77 erstreckt sich bis zu einem äußeren, ringförmigen Vorsprung 80 des ersten Kupplungsgliedes 10, der sich zu einer zum Vorsprung 26 entgegengesetzten axialen Seite des ersten Kupplungsgliedes 10 erstreckt und liegt dort von radial innen gegen den Vorsprung 26 an. Ein zweiter Abschnitt der Stege 78 wird durch Schrauben 81 gebildet, die ins Innengewinde am Ende der ersten Abschnitte 77 der Stege 78 geschraubt sind und die sich jeweils durch eine Kulisse 82 erstrecken, von denen entsprechend drei gleichartige Kulissen 82 am ersten Kupplungsglied 10 ausgebildet sind. Diese Kulissen 82 bilden eine schlitzartige mechanische Führungskontur zum ersten Kupplungsglied 10 für die Stege 78 aus und weisen eine Erstreckungskomponente in Umfangsrichtung und eine deutlich kleinere Erstreckungskomponente in axialer Richtung auf. Die Breite dieser Kulissen 82 entspricht im Wesentlichen der Breite der Schraubenschäfte 84 der Schrauben 80 der Stege 78, die entsprechend schmaler ausgebildet sind als die ersten Abschnitte 77. Die Schrauben 80 werden von radial außen in entsprechende Löcher 84 eines äußeren Betätigungsringes 86, der das erste Kupplungsglied 10 radial umgibt, eingesteckt, und liegen im festgeschraubten Zustand auf entsprechenden Auflageflächen 87, die die Löcher 84 umgeben, mit ihren Schraubenköpfen 88 auf, so dass die Haltevorrichtung in einer konzentrischen Position zum ersten Kupplungsglied 10 gehalten wird.

[0040] Bei der Montage wird zunächst die Haltevorrichtung 62 am ersten Kupplungsglied 10 befestigt, Indem zunächst die ersten Abschnitte 77 der Stege 78 am Halteelement 66 verschraubt werden und anschließend das Halteelement 66 in die Öffnung 67 des ersten Kupplungsgliedes 10 gesteckt wird. Anschließend wird der Betätigungsring 86 um das Kupplungsglied 10 gelegt und die Schrauben 80 in die Löcher 84 und durch die Kulissen 82 in den ersten Abschnitten 77 der Stege 78 festgeschraubt. Anschließend kann die erste Welle 14 an das erste Kupplungsglied 10 geschraubt werden. Im Folgenden kann das zweite Kupplungsglied 16 über das Gleitlager 50 in das erste Kupplungsglied 10 und gleichzeitig mit seiner Innenverzahnung auf die Außenverzahnung des ersten Kupplungsgliedes 10 geschoben werden und die zweite Welle 20 an das zweite Kupplungsglied 16 geschraubt werden. So wird zunächst die formschlüssige drehmomentübertragende Kupplung der beiden Wellen 14, 20 geschaffen.

[0041] Bei dieser Montage befindet sich die Haltevorrichtung 62 in ihrer zurückgezogenen Position und somit mit ihren Stegen 78 an dem Ende der Kulissen 82, welches den größten axialen

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Abstand zum zweiten Kupplungsglied 16 aufweist und somit in einer zu der bezüglich Figur 1 dargestellten, entgegengesetzten zweiten Position. In dieser zweiten Position besteht ein axialer Abstand zwischen der ersten Dichtung 60 und der Wandfläche 44 des zweiten Kupplungsgliedes 16. In dieser Position kann das erste Kupplungsglied zum zweiten Kupplungsglied axial bewegt werden, da keine axiale Haltekraft vorliegt.

[0042] Durch Drehung des Betätigungsringes 86 im Uhrzeigersinn wird die Haltevorrichtung durch die Stege 78 entlang der Kulissen 82 geführt und vollzieht eine kombinierte Dreh- und Axialbewegung. Diese Bewegung erfolgt, bis die elastische erste Dichtung 60 gegen die Wand 42 des ersten Kupplungsgliedes 10 und die Wandfläche 44 des zweiten Kupplungsgliedes 16 anliegt und wird dort elastisch verpresst. Durch die Kulisse 82 ist eine rein axiale Bewegung der Haltevorrichtung 62 durch die axial begrenzenden Wandflächen nicht möglich. Stattdessen wird durch die erste Dichtung 60 und die zweite Dichtung 64 das Volumen 58 vollständig abgedichtet. Findet nun eine axiale Relativbewegung des ersten Kupplungsgliedes 10 zum zweiten Kupplungsglied 16 statt, wird der Spalt 46 beziehungsweise das Volumen 58 geringfügig vergrößert, und der Druck im Innern des abgedichteten Volumens 58 nimmt entsprechend ab. Durch die so entstehende Druckdifferenz entsteht eine Rückstellkraft, durch die die beiden Kupplungsglieder 10, 16 wieder zueinander bewegt werden. Ein Verschieben der Haltevorrichtung 62 mit dem zweiten Kupplungsglied 16 ist ebenfalls ausgeschlossen, da die Wand der Kulisse 82 einen Anschlag 90 für die Stege 78 und damit für die Haltevorrichtung 62 bildet, so dass diese nicht axial relativ zum ersten Kupplungsglied 10 verschoben werden kann.

[0043] In einem Notfall oder bei Beendigung beispielsweise eines Versuchs, wenn die erste Welle 14 die Welle eines Dynamometers ist und über die Kupplungsvorrichtung mit eines als zweite Welle 20 dienenden Antriebswelle eines Elektromotors verbunden ist, wird die axiale Haltevorrichtung 62 gelöst, indem der Betätigungsring 86 von außen entgegen des Uhrzeigersinns entlang der Kulissen 82 gedreht wird. Hierdurch wird die erste Dichtung 60 über das Halteelement 66 von der Wandfläche 44 des zweiten Kupplungsgliedes 16 entfernt, so dass eine Belüftung des Volumens 58 erfolgt. Durch diese Belüftung wirkt im Folgenden keine axial wirkende Haltekraft mehr zwischen dem ersten Kupplungsglied 10 und dem zweiten Kupplungsglied 16, so dass die beiden Kupplungsglieder 10, 16 axial auseinandergeschoben werden können und im Folgenden beispielsweise ein anderer Elektromotor an das Dynamometer angeschlossen werden kann.

[0044] Alternativ ist es möglich, statt des mechanischen Lösens und/oder Verbindens dieses über ein schaltbares Belüftungsventil 92 durchzuführen, wie dies schematisch in gestrichelten Linien in der Figur 1 dargestellt ist. Dieses wird dann über eine Bohrung 94 mit dem Volumen 58 verbunden. Bei geschlossenem Belüftungsventil 92 bleibt in diesem Fall das Volumen 58 verschlossen, während bei geöffnetem Belüftungsventil 92 das Entstehen einer Druckdifferenz durch die Belüftung verhindert wird. Auch könnte die Haltekraft durch Zuschaltung einer Unterdruckquelle noch verstärkt werden, die an einem dritten Anschluss eines entsprechenden Belüftungsventils 92 angeschlossen werden könnte.

[0045] Neben den beschriebenen Ausführungen wäre es beispielsweise auch möglich, die erste Dichtung so auszuführen, dass sie in ihrem Inneren ein Volumen einschließt und somit wie ein Saugnapf wirkt, durch den die entsprechende axiale Haltekraft aufgebracht wird.

[0046] Durch eine derartige Kupplungsvorrichtung ist somit ein schnelles Lösen und Verbinden der Kupplungsglieder auf einfache Weise möglich. Die Drehmomentübertragung wird auch bei auftretenden Vibrationen sichergestellt, da eine axiale Verschiebung der Kupplungsglieder zueinander zuverlässig verhindert wird.

Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen mit einem ersten Kupplungsglied (10), welches mit einer ersten Welle (14) verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches erste sich axial erstreckende Ausformungen (22) aufweist, einem zweiten Kupplungsglied (16), welches mit einer zweiten Welle (20) verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und welches zweite sich axial erstreckende Ausformungen (24) aufweist, welche formschlüssig drehmomentübertragend in die ersten, sich axial erstreckenden Ausformungen (22) greifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung eine Haltevorrichtung (62) aufweist, welche mechanisch mit dem ersten Kupplungsglied (10) gekoppelt ist, wobei in einer ersten Position, in der die Haltevorrichtung (62) gegen das zweite Kupplungsglied (16) anliegt, das zweite Kupplungsglied (16) in seiner axialen Position zur Haltevorrichtung (62) und zum ersten Kupplungsglied (10) durch ein abgedichtetes Volumen (58) zwischen der Haltevorrichtung (62) und dem zweiten Kupplungsglied (16) pneumatisch fixiert ist und in einer zweiten Position, in der die Haltevorrichtung (62) beabstandet zum zweiten Kupplungsglied (16) angeordnet ist, die Haltevorrichtung (62) und das erste Kupplungsglied (10) zum zweiten Kupplungsglied (16) durch Belüftung des abgedichteten Volumens (58) axial bewegbar ist.

   2. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Bewegung der Haltevorrichtung (62) in Richtung des zweiten Kupplungsglieds (16) in ihrer ersten Position durch einen Anschlag (90) am ersten Kupplungsglied (10) begrenzt ist.

   3. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Haltevorrichtung (62) und dem zweiten Kupplungsglied (16) zumindest eine elastische erste Dichtung (60) angeordnet ist, welche in der ersten Position gegen das zweite Kupplungsglied (16) und die Haltevorrichtung (62) dichtend und in axialer Richtung elastisch verformt anliegt.

   4. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elastische erste Dichtung (60) das Volumen (58) in der ersten Position über dessen Außenumfang begrenzt.

   5. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das eingeschlossene Volumen (58) zwischen der ersten Dichtung (60) und einer zweiten Dichtung (64) ausgebildet ist.

   6. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (62) die erste Dichtung (60) aufweist, wobei die erste Dichtung (60) das Volumen (58) nach radial innen begrenzt und die zweite Dichtung (64) zwischen dem ersten Kupplungsglied (10) und dem zweiten Kupplungsglied (16) befestigt ist, wobei das in der ersten Position eingeschlossene Volumen (58) zwischen dem ersten Kupplungsglied (10) und dem zweiten Kupplungsglied (16) ausgebildet ist.

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   11.

   12.

   13.

   14.

   AT 528 403 B1 2026-01-15

   Kupplungsvorrichtung zur dr’ehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   das erste Kupplungsglied (10) eine sich ringförmig nach radial innen erstreckende Wand (42) aufweist, mit der das erste Kupplungsglied (10) axial einer geschlossenen Wandfläche (44) des zweiten Kupplungsglieds (16) gegenüberliegt, wobei in der ersten Position der Haltevorrichtung (62) durch die erste Dichtung (60) ein Spalt (46), der das eingeschlossene Volumen (58) zumindest teilweise ausbildet, zwischen der sich ringförmig nach radial innen erstreckenden Wand (42) und der axial geschlossenen Wandfläche (44) nach radial innen abgedichtet ist.

   Kupplungsvorrichtung zur dr’ehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 7,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   das zweite Kupplungsglied (16) einen zylinderförmigen Vorsprung (36) aufweist, der in eine zylinderförmige Ausnehmung (38) des ersten Kupplungsglieds (10) greift, an deren Ende die sich nach radial innen erstreckende, ringförmige Wand (42) angeordnet ist, die dem zweiten Kupplungsglied (16) axial gegenüberliegt, und die zweite Dichtung (64) ein Radialdichtring (54) ist, der zwischen dem zylinderförmigen Vorsprung (36) des zweiten Kupplungsglieds (16) und einer radial die Ausnehmung (38) umgebenden Innenwandfläche (56) des ersten Kupplungsglieds (10) angeordnet ist.

   Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   die erste Dichtung (60) einen Zapfen (68) aufweist, mit dem die erste Dichtung (60) in einer Bohrung (70) der Haltevorrichtung (62) befestigt ist.

   Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   die mechanische Kopplung der Haltevorrichtung (62) mit dem ersten Kupplungsglied (10) durch eine mechanische Führung der Haltevorrichtung (62) im ersten Kupplungsglied (10) hergestellt ist.

   Kupplungsvorrichtung zur dr’ehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 10,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   im ersten Kupplungsglied (10) zumindest eine Kulisse (82) ausgebildet ist, die die mechanische Führung bildet und in der die Haltevorrichtung (62) geführt zur Verschiebung der Haltevorrichtung (62) zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist.

   Kupplungsvorrichtung zur dr’ehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 11,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   die zumindest eine Kulisse (82) eine Erstreckungskomponente in Umfangsrichtung aufweist und eine Komponente in axialer Richtung aufweist.

   Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   die Haltevorrichtung (62) einen äußeren Betätigungsring (86) aufweist, der das erste Kupplungsglied (10) umgibt und der über Stege (78) mit einem inneren Halteelement (66) verbunden ist, an dem die erste Dichtung (60) befestigt ist und welches zumindest in der ersten Position in eine innere Öffnung (67) im ersten Kupplungsglied (10) ragt.

   Kupplungsvorrichtung zur dr’ehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 13,

   dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (62) über die Stege (78), welche in die Kulissen (82) des ersten Kupplungsglieds (10) ragen, mit dem ersten Kupplungsglied (10) mechanisch gekoppelt ist.

   15. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch Drehung des äußeren Betätigungsrings (86) und Führen der Stege (78) entlang der Kulissen (82) eine axiale Bewegung der Haltevorrichtung (62) erzeugbar ist, durch die die Haltevorrichtung (62) pneumatisch am zweiten Kupplungsglied (16) befestigbar und vom zweiten Kupplungsglied (16) lösbar ist.

   16. Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen (58) mit einem schaltbaren Belüftungsventil (92) fluidisch verbunden ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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