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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lösbare Kupplung, vorzugsweise
zur lösbaren
Kupplungsverbindung von Antriebs- und Abtriebselementen wie Wellenenden,
umfassend ein erstes und ein zweites Kupplungsteil mit Mitteln zur Übertragung
von Drehmoment, wobei vorgesehen ist, dass das erste Kupplungsteil
einen sich in Richtung der geometrischen Drehachse erstreckenden
Vorsprung aufweist, in dessen Mantelfläche eine erste Umfangsnut eingelassen
ist, dass das zweite Kupplungsteil eine Ausnehmung aufweist, die
im Querschnitt an eine Aufnahme des Vorsprungs angepasst ist und
in deren Mantelfläche
eine zweite Umfangsnut eingelassen ist, dass ein ringartiges, bezüglich der
Kontur seines offenen oder geschlossenen Umfangs elastisch verformbares
Sicherungselement vorgesehen ist, das im getrennten Zustand der
beiden Kupplungsteile in eine oder wahlweise in eine der Umfangsnuten
einsetzbar ist und dessen Kontur im getrennten Zustand der beiden
Kupplungsteile aus dieser Umfangsnut herausragt.
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Es
ist eine große
Vielzahl solcher Kupplungen in unterschiedlichen Bauformen bekannt.
Allerdings sind dabei, sofern es sich um zum Lösen schaltbare Kupplungen handelt,
für den
Ein- und Ausrückvorgang
mitunter aufwändige
Zusatzeinrichtungen erforderlich. Andererseits, d. h. sofern es
sich um permanent geschlossene Kupplungen handelt, ist die Herstellung
und Auflösung
der Kupplungsverbindung häufig
nur durch einen Montagevorgang möglich.
Insbesondere sind Kupplungen bekannt, deren beide Kupplungsteile
zur Übertragung
von Drehmoment miteinander verschraubt werden müssen. Dies ist nur möglich, wenn
je nach Einbausituation der Kupplung ein ausreichender Bauraum und
eine genügende
Zugänglichkeit
gegeben sind, was jedoch nicht immer in gewünschter Weise zutrifft bzw.
zu konstruktiven Einschränkungen
führt.
Des Weiteren erfordert eine solche (De-) Montage häufig auch
einen unerwünschten
Zeitaufwand.
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Im
Stand der Technik ist aus
DE
42 07 839 A1 eine Anordnung aus einer Antriebswelle mit
einer äußeren Profilverzahnung
und einer aufgeschobenen Nabe mit einer Wellenbohrung und entsprechender
innerer Profilverzahnung sowie mit axialen Sicherungsmitteln in
Form eines federelastischen Sprengringes bekannt, der in sich gegenüberliegende
Einstiche in den beiden Profilverzahnungen eingreift. Aufgrund der
dortigen Ausgestaltung ist eine Demontage aus der Verbindungsstellung
nicht ohne Zerstörung
des Sprengringes möglich.
Des Weiteren ist eine Arretiervorrichtung für eine Antriebswelle aus
DE 295 01 158 U1 und
eine axiale Sicherung einer Zahnwellenverbindung aus
DE 44 29 256 A1 bekannt.
Die
DE 3016 944 A1 offenbart
eine exzentrische lösbare
Verbindung, wobei aber zum Lösen
erst eine Schraube gelöst
werden muss.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
eingangs genannte Kupplung gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden,
so dass insbesondere die vorgenannten Nachteile möglichst weitgehend
vermieden werden.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die im Kennzeichen von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugt
ist vorgesehen, dass das Sicherungselement im getrennten Zustand
der Kupplungsteile in der Umfangsnut, in die es eingesetzt wurde,
von sich aus eine Form und/oder Lage annimmt, so dass es automatisch
bzw. zwangsläufig daraus
federnd nachgiebig hervorsteht. Die Kupplungsteile einer derartigen
Kupplung lassen sich dadurch verbinden, dass der Vorsprung in Kupplungslängsrichtung
in die Ausnehmung eingesteckt wird, wodurch das Sicherungselement
mittels des anderen Kupplungsteiles durch dessen Formgebung vorübergehend
federnd deformiert, d. h. je nach zum Einsetzen gewählter Umfangsnut
entweder federnd aufgeweitet oder zusammengedrückt wird, worauf das Sicherungselement
bei Erreichen einer axial fluchtenden Ausrichtung der beiden Umfangsnuten
unter seiner Vorspannung selbstständig auch in die weitere Umfangsnut
eingreift. Der Verbindungszustand wird folglich durch eine bloße Relativbewegung
der beiden Kupplungs teile längs
ihrer geometrischen Drehachse bzw. Längsachse erreicht, wozu ein
geringer axialer Bewegungsraum ausreichend sein kann. Durch das
Einschnappen des vorgespannten Verbindungselements in die zweite
Umfangsnut wird der Verbindungszustand selbstständig arretiert, so dass dafür kein Werkzeug
erforderlich ist. Ein Lösen
der Kupplungsteile ist dadurch möglich,
dass auf eines oder beide Kupplungsteile entgegen der Verbindungsrichtung
eine Kraft ausgeübt
wird, die ausreichend ist, um an der bzw. den Umfangsnuten eine Kraftwirkung
zur erneuten federnden Verformung des Sicherungselementes unter
radialem Ausweichen in nur eine der beiden Umfangsnuten zu bewirken. Auch
das Lösen
der Kupplungsteile ist somit bei nur minimalem Bewegungs raum und
ohne Werkzeug möglich.
Dabei bietet die Erfindung die Möglichkeit vielfältiger Gestaltungsformen,
um insbesondere durch die Formgebung und Größenbemessung von Vorsprung
und/oder Ausnehmung und der beiden Umfangsnuten in Abstimmung auf
das Sicherungselement zu bestimmen, wie hoch die beiden zum Verbinden
und die zum Lösen
erforderlichen Kraftwirkungen sein sollen (diese können vorzugsweise
unterschiedlich groß sein)
und ob im gelösten
Zustand eine Aufnahme des Sicherungselements in der Umfangsnut des
ersten oder zweiten Kupplungsteils vorteilhaft ist.
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Bevorzugt
ist, dass das Sicherungselement hinsichtlich Formgebung und Größe so ausgeführt ist,
dass es in die zweite bzw. radial äußere Umfangsnut einsetzbar
ist und dass seine Innenkontur im gelösten Zustand der beiden Kupplungsteile
aus der zweiten Umfangsnut in den Querschnitt der ersten Ausnehmung
nach radial innen ragt und im Verbindungszustand der beiden Kupplungsteile
in die erste bzw. radial innere Umfangsnut eingreift. Alternativ wäre möglich, dass
das Sicherungselement in die erste Umfangsnut einsetzbar ist und
dass dessen Außenkontur
im gelösten
Zustand der beiden Kupplungsteile aus der ersten Umfangsnut nach
außen hervorragt
und im Verbindungszustand der beiden Kupplungsteile auch in die
zweite Umfangsnut eingreift. Bevorzugt ist weiterhin, dass die Querschnitte des
Vorsprungs und der Ausnehmung an eine gemeinsame Spiel- oder Übergangspassung
angepasst sind und vorzugsweise quer zur geometrischen Drehachse
bzw. zur Kupplungslängsachse
kreisrund berandet sind. Der Vorsprung und die Ausnehmung können dadurch
je nach Ausgestaltung eine Zentrierwirkung auf die beiden Kupplungsteile
ausüben.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird darin gesehen, dass als Sicherungselement
ein am Umfang offener Runddraht-Sprengring, vorzugsweise aus Federstahl,
verwendet wird. Dieser besitzt aufgrund seiner Umfangsöffnung und
der elastischen Materialeigenschaften eine in gewünschter
Weise federnd nachgiebige Umfangskontur, d. h. sein Durchmesser
bzw. Querschnitt kann je nach Kraftwirkung entgegen seiner federnden
Rückstellkraft
zeitweise vergrößert oder
verringert werden. Darüber
hinaus bietet für
die erfindungsgemäße Steckkupplung
auch der runde Drahtquerschnitt solcher Sprengringe Vorteile, indem sich
in Verbindung mit verschiedenen Nutquerschnitten der Umfangs- bzw. insbesondere
Ringnuten auf vielfältige
Weise bestimmen lässt,
welche Axialkraft auf das bzw. die beiden Kupplungsteile auszuüben ist,
bis es aufgrund der Kraftübertragung
durch die erste und/oder zweite Umfangs- bzw. insbesondere Ringnut
zu der gewünschten
elastischen Verformung des Sicherungselements kommt. Alternativ
können auch
andere Typen von Spreng- und Sicherungsringen sowie auch abweichend
gestaltete Sicherungselemente, insbesondere auch in Abstimmung auf
die Querschnitte von Vorsprung und Ausnehmung mit von der Kreislinie
abweichender, bspw. ovaler oder polygonaler, oder sogar unrunder
bzw. eckiger Umfangskontur Verwendung finden. Auch kann ein Sicherungselement
verwendet werden, das anstelle von Runddraht bzw. eines kreisrunden
Profilquerschnitts einen ovalen, polygonalen oder eckigen Profilquerschnitt
aufweist. Als Werkstoff kommt bspw. auch Kunststoff, insbesondere
mit Glas- oder Kohlefaser verstärkter
Kunststoff, oder bspw. eine Bimetall-Ausführung in Betracht.
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Eine
zweckmäßige Ausgestaltung
wird darin gesehen, dass die erste Umfangsnut quer zur Umfangsrichtung,
d. h. im Profil, einen gerundeten, vorzugsweise einen kreisabschnittsweisen,
weiter vorzugsweise einen halbkreisförmigen, Querschnitt aufweist.
In diesem Zusammenhang ist weiter bevorzugt, dass die zweite Umfangsnut
quer zur Umfangsrichtung einen eckigen, vorzugsweise einen rechteckigen,
weiter vorzugsweise einen quadratischen, Querschnitt aufweist. Möglich ist
auch ein insbesondere rechteckiger oder quadratischer Querschnitt, dessen
Ecken gerundet oder gefast ausgeführt sind. Der Rundungsradius
in den Ecken kann bei Bedarf so groß gewählt werden, dass sich die Querschnittsform
einem Halbkreis annähert
oder diesem entspricht. Je nach Querschnitt wird beim Lösen der
verbundenen Kupplungsteile, auch abhängig von der Eintauchtiefe
des Sicherungselements in die beiden axial fluchtenden Um fangsnuten,
unterstützt,
dass durch die im Profil gerundete, vorzugsweise radial innen liegende,
Umfangsnut die axiale Trennkraft im Vergleich zur zweiten Umfangsnut
in einem vergleichsweise größeren Ausmaß in eine
Radialkraft übersetzt
wird, so dass es zu einer radialen Aufweitung (d. h. nicht zu einer
radialen Einschnürung)
des Sicherungselements und zu dessen Ausweichen in die zweite, vorzugsweise
radial äußere Umfangsnut kommt.
Dies kann dadurch noch unterstützt
werden, dass das Sicherungselement quer zur Umfangsrichtung den
schon angesprochenen runden Querschnitt aufweist, wobei dessen Querschnittsradius
dem Rundungsradius der ersten Umfangsnut vorzugsweise entspricht
oder etwas kleiner ist und/oder dessen Durchmesser etwa gleich oder
etwas kleiner als die Breite der zweiten Umfangsnut sein kann. Bevorzugt ist
vorgesehen, dass das Sicherungselement vor der Verbindung der beiden
Kupplungsteile in die zweite Umfangsnut, welche in den Mantel der
Ausnehmung eingelassen ist, eingesetzt wird, so dass dessen Innenkontur
zunächst
aus der zweiten Umfangsnut in den Querschnitt der Ausnehmung ragt.
Um bei der Verbindung der beiden Kupplungsteile die radiale Aufweitung
zu erleichtern, besteht die Möglichkeit, dass
sich der Querschnitt des Vorsprungs an seinem beim Zusammenfügen der
Kupplungsteile dem Grund der Ausnehmung zuweisenden Rand verjüngt, vorzugsweise
konisch und/oder gerundet verjüngt. Die
beispielsweise konische Verjüngung
bewirkt je nach Konuswinkel eine die radiale Aufweitung des Sicherungselements
erleichternde Kraftübersetzung, so
dass, je nach konkreter Ausgestaltung zur Montage bzw. zum Verbinden
der beiden Kupplungsteile nur eine vergleichsweise geringe Axialkraft
erforderlich ist. Andererseits hängt
die Höhe
der zum anschließenden
Trennen der beiden Kupplungsteile erforderlichen Axialkraft von
den Profilquerschnitten der beiden Umfangsnuten und des Sicherungselementes
ab. Bevorzugt ist, dass durch deren entsprechende Ausgestaltung
die zum Trennen der Kupplungsteile erforderliche Axialkraft betragsmäßig größer als
die axiale Verbindungskraft ist, worauf nachfolgend noch näher eingegangen
wird. Die besagte Verjüngung
kann vorzugsweise bis zu einem Randquerschnitt bzw. Randdurchmesser
des Vorsprungs reichen, der etwa dem kleinsten, von der ersten Umfangsnut
belassenen Querschnitt bzw. Querschnittsdurchmesser des Vorsprunges
entspricht oder geringfügig
kleiner ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher der
Vorsprung und die Ausnehmung einen Kreisquerschnitt aufweisen und
das Sicherungselement am Umfang zumindest im Wesentlichen einer
Kreiskontur folgt, kann vorgesehen sein, dass im unbelasteten Zustand
des Sicherungselements dessen Außendurchmesser kleiner als
der Durchmesser der zweiten Umfangsnut in deren Nutgrund und größer als
der Durchmesser der Ausnehmung ist. Es steht so in der zweiten Umfangsnut
einerseits radial außerhalb
des Sicherungselements ein ausreichender Spalt, insbesondere Ringspalt,
zur Verfügung,
damit sich das Sicherungselement während des Verbindungsvorgangs
der Kupplungsteile in notwendigem Maße ausdehnen lässt. Andererseits wird
das Sicherungselement schon nach dem Einsetzen in die zweite Umfangsnut
darin verliersicher gehalten. Bevorzugt ist weiterhin, dass im unbelasteten Zustand
des Sicherungselements dessen Innendurchmesser dem Durchmesser der
ersten Umfangsnut in deren Nutgrund entspricht oder geringfügig größer oder
kleiner ist. Dies bewirkt, dass der Spreng- bzw. Sicherungsring
in der ersten Umfangsnut, wenn keine Axialkraft auf die Kupplungsteile wirkt,
auch ohne nennenswerte Radialkraft einliegt. Andererseits wird bei
einer entsprechend praktisch radial spielfreien Aufnahme eine unmittelbare
Kraftübertragung
erreicht. Bevorzugt ist außerdem,
dass auch zumindest im Verbindungszustand der beiden Kupplungsteile
der Innendurchmesser des Sicherungselements dem Durchmesser der
ersten Umfangsnut in deren Nutgrund entspricht und der Außendurchmesser
des Sicherungselements größer als der
Durchmesser der Ausnehmung ist. In Verbindung mit vorgenannten,
bevorzugten Merkmalen wird erreicht, dass die zum Verbinden der
beiden Kupplungsteile benötigte
Axialkraft betragsmäßig geringer als
die axiale Trennkraft ist. Eine solche Steckkupplung eignet sich
daher in besonderer Weise für
Anwendungen, bei denen zwar eine möglichst einfache und kraftarme
Montage erfolgen soll, andererseits aber die zur Verbindung dienende
federnd elastische Schnappver bindung bzw. Verriegelung gewisse im Betrieb
auftretende Axialkräfte
ohne Trennung der Verbindung ertragen soll. Solche Anwendungen können beispielsweise
im Antrieb von Förder-
oder Getriebeschnecken oder bspw. auch bei schräg verzahnten Getrieben liegen.
Auch wenn die zuvor beschriebenen Querschnittsformen und Durchmesser der
ersten und zweiten Umfangsnut und des Sicherungselements bevorzugte
Ausführungsformen
sind, versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung davon auch vielfältige Abwandlungen
möglich
sind. Zum Beispiel besteht die Möglichkeit,
den Profilquerschnitt der ersten Umfangs- bzw. Ringnut eckig, insbesondere
mit in den Ecken vorgesehenen Rundungen oder Fasen und/oder den
Profilquerschnitt der zweiten Umfangs- bzw. Ringnut rund auszuführen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist auch bevorzugt, dass sich an dem ersten Kupplungsteil
der Vorsprung von einem vorzugsweise scheibenartigen Anschlussende,
das zum Anschluss an ein antriebs- oder abtriebsseitiges Wellenende
dienen kann, mit seiner Mantelfläche
konzentrisch zu der geometrischen Drehachse, d. h. zur Kupplungslängs- bzw. -rotationsachse
erstreckt. Alternativ wäre
auch eine zu der genannten Dreh- bzw. Mittelachse parallel beabstandete,
d. h. exzentrische Erstreckung des Vorsprungs und entsprechend auch
der Ausnehmung möglich.
Ein solcher exzentrischer Vorsprung bildet in Verbindung mit einer
im Querschnitt passenden Exzenterausnehmung auch einen Exzentermitnehmer,
durch dessen Formschluss die Übertragung
von Drehmoment möglich
ist. Dies bedeutet, dass ein solcher Exzentervorsprung in Verbindung
mit einer Exzenterausnehmung sowohl zur lösbaren axialen Verbindung der
Kupplungsteile, als auch unter Ausübung einer Doppelfunktion zur Übertragung
von Drehmoment geeignet wäre.
Eine Drehmomentübertragung
mittels des Vorsprunges und der Ausnehmung, welche die Umfangsnuten
aufweisen, wäre auch
dadurch möglich,
dass der besagte Vorsprung und die besagte Ausnehmung zwar zentrisch
zur Mittelachse ausgebildet sind, jedoch jeweils einen zueinander
passenden unrunden Querschnitt aufweisen, bspw. einen ovalen, polygonalen
oder eckigen Querschnitt. Wenn der Querschnitt des Vorsprunges und
der Ausnehmung von einer Kreisform abweicht, kann der Umfangsverlauf
der Umfangsnuten von einer Kreislinie abweichen und insofern in
geeigneter Weise an den Umfangsverlauf von Vorsprung und Ausnehmung
angepasst sein. Auch das ringartige Sicherungselement kann hieran
angepasst sein, d. h. im unbelasteten Zustand bspw. einen ovalen,
polygonalen oder eckigen Umfangsverlauf aufweisen.
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Im
Rahmen der Erfindung ist jedoch bevorzugt, dass zur Übertragung
von Drehmoment ein gesonderter Exzentervorsprung und eine gesonderte Exzenterausnehmung
vorhanden sind. Es ist vorgesehen, dass das eine Kupplungsteil zumindest
einen, sich parallel beabstandet zur Kupplungsdrehachse erstreckenden
Exzentervorsprung und das andere Kupplungsteil zumindest eine Exzenterausnehmung zur
Aufnahme des Exzentervorsprunges aufweist, wobei verschiedene Zuordnungen
von Exzentervorsprung und Exzenterausnehmung zu den ersten und zweiten
Kupplungsteilen möglich
sind. Es besteht die Möglichkeit,
dass die Querschnitte des Exzentervorsprunges und der Exzenterausnehmung
an eine gemeinsame Spiel- oder Übergangspassung
angepasst sind, wodurch eine praktisch spielfreie Drehmomentübertragung
in beiden Drehrichtungen möglich
ist. Bevorzugt ist auch, dass die beiden Querschnitte von Exzentervorsprung
und Exzenterausnehmung quer zur Kupplungsdrehachse kreisrund oder
bspw. oval, polygonal oder dergleichen berandet sind, so dass Kanten
vermieden werden und auch die Übertragung
hoher Drehmomente ohne Beschädigung
möglich
ist. Natürlich
besteht auch die Möglichkeit,
dass mehrere derartige Exzentervorsprünge und mehrere dazu passende
Exzenterausnehmungen zur Übertragung
von Drehmoment vorhanden sind. Eine mögliche Alternative zu einem
gesonderten Exzentervorsprung und einer gesonderten Exzenterausnehmung
wird darin gesehen, dass zur Drehmomentübertragung ein gesonderter
Drehformschlussvorsprung und eine dazu passende Drehformschlussausnehmung
vorgesehen sind, welche einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen
und daher zur Drehmomentübertragung nicht
notwendig exzentrisch zur Mittel- bzw. Drehachse der Kupplung angeordnet
sind. In Betracht kommt bspw. ein ovaler, polygonaler oder unter
Umständen auch
eckiger Querschnitt. Eine bevorzugte Ausgestaltung wird darin gesehen,
dass sich der Exzentervorsprung bzw. Drehformschlussvorsprung ausgehend
von dem verjüngten
Rand des die erste Umfangsnut aufweisenden, insbesondere konzentrischen,
Vorsprungs erstreckt und dass sich die Exzenterausnehmung bzw. Drehformschlussausnehmung
ausgehend von dem Grund der die zweite Umfangsnut aufweisenden,
insbesondere konzentrischen, Ausnehmung erstreckt. Es wird so erreicht, dass
die Schnappverbindung bzw. Verriegelung erst dann entsteht, wenn
der Exzentervorsprung bzw. Drehformschlussvorsprung in die Exzenterausnehmung
bzw. Drehformschlussausnehmung eingetreten ist. Das erste und das
zweite Kupplungsteil können
auf mannigfaltige Weise zum Anschluss an Antriebs- bzw. Abtriebselemente,
wie bspw. Wellen mit Voll- oder Hohlprofil, an Flansche oder dergleichen angepasst
sein. Vorzugsweise kann das erste Kupplungsteil einen scheibenartigen
Anschlussflansch aufweisen, von dem aus sich der Vorsprung mit der Umfangsnut
erhebt. Das zweite Kupplungsteil kann vorzugsweise eine mittige,
bis in die Ausnehmung mündende
Bohrung zur Aufnahme und Befestigung ggf. einer (Abtriebs-) Welle
bei insgesamt glocken- bzw. becherartiger Ausbildung aufweisen.
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Die
Erfindung umfasst zudem auch eine Schnecke für einen Förderer, vorzugsweise für einen Probenehmer,
wobei die Schneckenwendel auf einer mittig in Längsrichtung verlaufenden Schneckenwelle
befestigt ist und die Schneckenwelle mit einem Kupplungsteil der
erfindungsgemäßen Kupplung, vorzugsweise
mit derem zweiten Kupplungsteil, verbunden ist. Darüber hinaus
umfasst die Erfindung einen Probenehmer, der einen Schneckenförderer umfasst,
der eine solche vorgenannte Schnecke aufweist. Eine solche Schnecke
bzw. ein solcher Probenehmer können
insofern auch den Gegenstand selbstständiger Ansprüche bilden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren,
welche bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung zeigen, näher
beschrieben.
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Darin
zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch die erfindungsgemäße Kupplung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
im Verbindungszustand;
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2 einen
Schnitt entlang Schnittlinie II-II in 1;
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3 eine
Draufsicht auf das in 1 dargestellte Sicherungselement;
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4 eine
Schnittansicht entlang Schnittlinie IV-IV in 3;
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5 einen
weiteren Längsschnitt
der in 1 gezeigten Kupplung, bei Beginn des Verbindungsvorganges;
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6 einen
weiteren Längsschnitt
des Verbindungsvorganges, zu einem späteren Zeitpunkt;
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7 perspektivisch
die Kupplung gemäß 1 bis 6,
in Verbindung mit einer Förderschnecke;
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8 die
Situation aus 7 in anderer Blickrichtung;
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9 eine
Längsansicht
der in den 7, 8 gezeigten
Komponenten im Verbindungszustand und
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10 ein
bevorzugtes Anwendungsbeispiel der in den 1 bis 6 gezeigten
Kupplung in einem Probenehmer mit Förderschnecke.
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1 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Kupplung 1 in
einem Längsschnitt,
der durch deren mittige, geometrische Drehachse 2 verläuft. Die
Kupplung 1 umfasst ein erstes Kupplungsteil 3 und
ein zweites Kupplungsteil 4, die jeweils einstückig ausgebildet
sind. Dabei besitzt das erste Kupplungsteil 3 eine aus
mehreren Scheibensegmenten gebildete Form, so dass man auch von
einer Kupplungsscheibe sprechen könnte. Demgegenüber besitzt
das zweite Kupplungsteil innere, aneinander angrenzende Ausnehmungen,
die im Querschnitt an die Scheibensegmente angepasst sind, so dass
dort insgesamt von einer Kupplungsglocke zu sprechen ist. An dem
ersten Kupplungsteil 3 bildet das axial randseitige, im
Durchmesser größte Scheibensegment 5 einen
Anschlussflansch zur Verbindung an einem passenden Gegenflansch
eines Antriebs- oder Abtriebselements, vorzugsweise mit einem Antriebsflansch,
aus. Dazu befinden sich an dem über
die angrenzenden Scheibensegmente 6, 7, hinausstehenden
Rand 8 am Umfang gegenüberliegend
zwei Durchgangsbohrungen 9, durch die Schrauben 10 geführt sind
zum Einschrauben in Gewinde des Gegenflansches (vgl. 10).
Zusätzlich ist
eine mittige Durchgangsbohrung 9 mit Schraube 10 vorgesehen,
deren Schraubenkopf in die im Durchmesser verringerten Scheibensegmente 6, 7 eingesenkt
ist. Das zweite Kupplungsteil 4 weist zum Anschluss an
ein Antriebs- oder Abtriebselement, vorzugsweise zum Anschluss an
eine abtriebsseitige, mit einem ausschnittsweisen Ende dargestellte Hohlwelle 11,
eine mittige Durchgangsbohrung 12 auf, die sich bis zu
besagten Ausnehmungen erstreckt. In dem gewählten Ausführungsbeispiel besitzen die
drei Scheibensegmente 5, 6 und 7 jeweils kreisförmigen Querschnitt,
wobei der Durchmesser von Scheibensegment 5 zu Scheibensegment 6 und von
dort zu Scheibensegment 7 jeweils verringert ist. Das mittlere
Scheibensegment 6 bildet insofern einen sich von dem Anschlusssegment 5 in
Richtung der geometrischen Achse 2 erstreckenden Vor sprung 13,
in dessen zylindrische Mantelfläche 14 eine
erste Umfangsnut 15 mit halbkreisförmigem Querschnitt (vgl. auch 5 und 6)
eingelassen ist. Im gewählten
Beispiel, jedoch nicht notwendig, handelt es sich um eine am Umfang
kreisförmige
und geschlossene bzw. durchgehende Ringnut. Das zweite Kupplungsteil 4 weist
eine Ausnehmung 16 auf, die in ihrem auch kreisrunden Querschnitt
an eine Aufnahme des Vorsprunges 13 mit Spiel- oder Übergangspassung
angepasst ist und in deren zylindrische Mantelfläche 17 eine zweite
Umfangsnut 18 eingelassen ist. Im gewählten Beispiel, jedoch nicht notwendig,
handelt es sich auch dabei um eine am Umfang kreisförmig und
geschlossen verlaufende Ringnut. Der Vorsprung 13 und die
Ausnehmung 16 sind bezüglich
ihrer Mantelflächen 14, 17 zu
der Mittellinie 2 konzentrisch angeordnet. In dem in 1 gezeigten
Verbindungszustand sind die beiden Kupplungsteile 3, 4 mittels
eines in die beiden Umfangsnuten 15,18 eingesetzten
Sicherungselements 19 in Axialrichtung, d. h. in Richtung
der Drehachse 2, federnd rastend lösbar verbunden. Bei dem Sicherungselement
handelt es sich, wie in den 3, 4 dargestellt
ist, um einen am Umfang offenen Runddraht-Sprengring aus Federstahl.
Während
die erste Umfangsnut 15 quer zu ihrer Umfangsrichtung einen
halbkreisförmigen
Profilquerschnitt aufweist (vgl. 5), ist
die zweite Umfangsnut 18 im Profilquerschnitt rechteckig,
dabei in dem gewählten
Ausführungsbeispiel
nahezu quadratisch, ausgebildet. Das Sicherungselement 19 weist
an seinem quer zur Umfangsrichtung orientierten Querschnitt einen Querschnittsradius
r auf, der dem Rundungsradius R der ersten Umfangsnut 15 entspricht.
Die Breite B der zweiten Umfangsnut 18 in Axialrichtung
ist nur geringfügig
(daher in den Figuren nicht sichtbar) größer als der Durchmesser d des
Profils des Sicherungselements 19. Auf die Funktion dieser
lösbaren
axialen Kupplungs- bzw. Sicherungseinrichtung, die aus dem Vorsprung 13 mit
Umfangsnut 15, der Ausnehmung 16 mit Umfangsnut 18 und
dem Sicherungselement 19 gebildet wird, wird nachfolgend
noch näher
eingegangen.
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Mit
Bezug auf die 1 und 2 wird weiterhin
deutlich, dass das erste Kupplungsteil 3 einen Exzentervorsprung 20 aufweist,
der durch das im Durchmesser kleinste Scheibensegment 7 gebildet wird.
Wie 2 zeigt, erstreckt sich diese um die Exzentrität e parallel
beabstandet zur Kupplungsdrehachse 2. Das zweite Kupplungsteil 4 besitzt
eine daran im Sinne einer Spiel- oder Übergangspassung angepasste
Exzenterausnehmung 21 zur Aufnahme des Exzentervorsprungs 20.
Der Exzentervorsprung 20 erstreckt sich ausgehend von einem
verjüngten Rand
des die Umfangsnut 15 aufweisenden Vorsprunges 13,
und die Exzenterausnehmung 21 erstreckt sich ausgehend
von dem Grund der die zweite Umfangsnut 18 aufweisenden,
konzentrischen Ausnehmung 16. Der Exzentervorsprung 20 und
die Exzenterausnehmung 21 bilden insofern eine formschlüssige, lösbare Drehmomentübertragungseinrichtung.
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Der
in den 3, 4 gezeigte Runddraht-Sprengring
weist im unbelasteten Zustand einen einer Kreislinie folgenden,
offenen Umfang auf. Die Breite X der Umfangsöffnung beträgt in dem gewählten Beispiel
etwa ¼ des
inneren Ringdurchmessers D2.
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Unter
Hinzunahme der 5 und 6 wird nun
näher die
Funktion der axialen Verbindungseinrichtung und die Herstellung
und das Lösen
der axialen Kupplungsverbindung beschrieben. 5 betrifft einen
ersten Zustand, in welchem die beiden Kupplungsteile 3, 4 noch
nicht in Axialrichtung verriegelt sind. Das Sicherungselement 19 ist
zunächst
noch beweglich in die Umfangsnut 18 des Kupplungsteils 4 eingesetzt.
In diesem unbelasteten Zustand des Sicherungselements 19 ist
dessen Außendurchmesser D1 kleiner als der Durchmesser D3 der
zweiten Umfangsnut 18 in deren Nutgrund, jedoch größer als
der Durchmesser D4 von Ausnehmung 16,
so dass eine verliersichere Aufnahme resultiert und die Innenkontur
des Sicherungselements 19 aus der Umfangsnut 18 (je
nach genauer Lage zumindest umfangsabschnittsweise) nach radial
innen in die Ausnehmung 16 ragt. Zur Verbindung der beiden
Kupplungsteile 3, 4 wird zunächst der Vorsprung 13 in
die Ausnehmung 16 bis zu einer im Vergleich zu 5 noch
etwas geringeren axialen Tiefe eingesteckt und die Kupplungsteile 3, 4 zueinander
verdreht, bis der Exzentervorsprung 20 in die Exzenterausnehmung 21 eintritt. Erst
dadurch wird die in 5 gezeigte Position erreicht,
in welcher die konische Verjüngung 22 des Vorsprungs 13 an
dessen Rand bzw. Übergang
zu dem Exzentervorsprung 20 gegen den Runddraht-Sprengring 19 in
Anlage tritt. In dem gewählten Beispiel
beträgt
der Konuswinkel der Verjüngung 22 exemplarisch
30°, abweichend
können
aber auch andere Konussteigungen und/oder Rundungen verwirklicht
sein. Unter Aufbringung einer erhöhten axialen Kraft kann das
Kupplungsteil 3 noch weiter in das Kupplungsteil 4 eingeschoben
werden. Dabei weitet die Verjüngung 22 das
Sicherungselement 19 so weit auf, dass dieses auf der Mantelfläche 14 aufsitzen kann,
vgl. 6. Bei einem noch weiteren Einschieben wird der
in 1 gezeigte Verbindungszustand erreicht, in dem
das Sicherungselement 19 aufgrund seiner Federwirkung bzw.
radialen Vorspannung in die radial innere Umfangsnut 15 eingerastet
ist. In diesem Verbindungszustand entspricht der Innendurchmesser
D2 des Sicherungselements 19 dem Durchmesser
D5 der ersten Umfangsnut 15 in
deren Nutgrund und der Außendurchmesser
D1 des Sicherungselements 19 ist
größer als
der Durchmesser D4 der Ausnehmung 16.
In dem gewählten
Ausführungsbeispiel
liegt aufgrund der beschriebenen Größen- und Durchmesserverhältnisse der Profilquerschnitt
des Runddraht-Sprengrings 19 jeweils hälftig in jeder der Ringnuten 15, 18 ein.
Darüber
hinaus entspricht in dem gewählten
Ausführungsbeispiel auch
im unbelasteten Zustand des Sicherungselements 19 dessen
Innendurchmesser D2 dem Durchmesser D5 der ersten Umfangsnut 15 in deren
Nutgrund. Das Trennen der Kupplungsteile 3, 4 erfolgt analog
durch eine umgekehrte Relativverschiebung, wobei dazu allerdings
in gewünschter
Weise aufgrund der gewählten
Profile der Ringnuten und des Runddraht-Sprengrings eine betragsmäßig größere Axialkraft
erforderlich ist. 1 verdeutlicht auch noch, dass
die axiale Position der ersten und zweiten Umfangsnuten 15, 18 so
gewählt
bzw. abgestimmt ist, dass der Vorsprung 13 und der Exzentervorsprung 20 in
dem gezeigten Verbindungszustand die zugeordneten Ausnehmungen 16, 21 beinahe
vollständig
ausfüllen,
wobei jedoch stirnseitig, wie auch an dem Flansch 8, zur
Vermeidung einer Zwangslage ein geringer axialer Spalt verbleibt.
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Die 7 bis 9 zeigen
die mit Bezug auf die vorangehenden Figuren beschriebene Kupplung 1 in
Verbindung mit einer Schnecke 23, die zum Fördern bspw.
von Schüttgütern dienen
kann. Die Schnecke umfasst eine Schneckenwendel 24, die auf
einer zentralen Schneckenwelle 25 mit Hohlprofil auf an
sich bekannte Weise befestigt ist. An dem Antriebsende tritt die
Schneckenwelle 25 in die Bohrung 12 (vgl. 1)
des zweiten Kupplungsteils 4 ein und kann auf nicht näher dargestellte
Weise an dem Kupplungsteil 4 in Axial- und Umfangs- bzw. Drehrichtung
gesichert, bspw. verschweißt,
sein. Insofern ist die Schnecke 23 erfindungsgemäß dadurch
weitergebildet, dass sie mit dem zweiten Kupplungsteil 4 bzw.
mit der Kupplung 1 gemäß der Erfindung
verbunden ist.
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10 zeigt
in einem Längsschnitt,
der teilweise schematisch vereinfacht ist, ein im Rahmen der Erfindung
liegendes bevorzugtes Anwendungsbeispiel der mit Bezug auf die vorangehenden
Figuren beschriebenen erfindungsgemäßen Kupplung bzw. Schnecke.
Bei der gezeigten Vorrichtung handelt es sich um einen sog. Probenehmer,
bei welchem die zu den 7 bis 9 beschriebene Schnecke 23 zur
Zufuhr von losem Probenmaterial, wie bspw. Zement, in einen Mischer 27 dient.
Ein Getriebemotor 28 treibt ein Mischerrührwerk 29 und
darüber
mittels der axial zwischengeschalteten erfindungsgemäßen Kupplung 1 die
Schneckenwelle 25 an. Das Probengut, beispielsweise Zement,
fällt in
einer Schurre 30 herunter (Förderung mit Unterdruck) und
gelangt durch Probenauffangöffnungen 31 in
ein Mantelrohr 32 und darin in Förderzwischenräume der Schnecke 23.
Die Öffnungen 31 können bspw.
rund, elliptisch, eckig oder langlochförmig sein und von der Lage
her achsparallel (oder auch nicht) sein. Durch die Drehung der Schneckenwelle 25 wird
eine Zementprobe von der Schnecke 23 im Mantelrohr 32 in den
Mischer 27 gefördert.
Ein Pneumatikzylinder 33 verschließt mit dem Verschlusskolben 34 einen
Probenauslauf 35 des Mischers 27. Während der
Probenahme mischt das Mischerrührwerk 29 die
Zementprobe im Mischer 27 durch. Für den Fall einer Überfüllung des
Mischers 27 wird das Probenmaterial durch den Überlauf 36 und
den Überlaufkanal 37 zum Auslass 38 geleitet.
Aus dem Mischer 27 kann eine Probe entweder über die
Einrichtung der manuellen Probenahme 39 oder durch den
Probenauslauf 35 entnommen werden. Die erfindungsgemäße Steckkupplung 1 ermöglicht das
An- und Abkuppeln und insbesondere auch noch einen nachträglichen
Anbau der Schnecke 23 an den Mischer 27. In dem
gewählten
Ausführungsbeispiel
ist das zweite Kupplungsteil 4 (d. h. die Kupplungsglocke)
unlösbar
mit der Schneckenwelle 25 verbunden. Die Schnecke selbst ist
mit der Schneckenwelle verschweißt. Zur Montage bzw. zum Ankuppeln
befindet sich das erste Kupplungsteil 3 (bzw. die Kupplungsscheibe)
auf dem Mischerrührwerk 29 an
der Antriebswelle des Getriebemotors 28, bzw. wird dort
einmalig montiert. In das zweite Kupplungsteil 4 wird der
Runddraht-Sprengring (Sicherungselement 19) in die dortige
Umfangsnut 18 eingelegt. Die Schnecke 23 wird
mit der Schneckenwelle 25 und der Kupplungsglocke 4 in Axialrichtung
durch einen Mischerflansch 41 und das Anschlussrohr 40 (Fährrohr)
eingeführt
und das zweite Kupplungsteil 4 zentrierend auf das erste Kupplungsteil 3 aufgesteckt,
bis die gewünschte Kupplungsverbindung
auf die zuvor beschriebene Weise entsteht. Dabei besteht die Möglichkeit,
durch eine Drehung der Schnecke 23 die Lage des Exzentervorsprunges 20 zu
erfühlen
und dann die Kupplung 1 durch leichten Druck, bspw. durch
Schläge
mit einem Kunststoffhammer gegen die Schnecke, die Kupplung 1 zum
Einrasten zu bringen. Durch kräftiges
Ziehen an der Schnecke 23 kann die Steckkupplung 1 wieder
gelöst
werden. Auf die beschriebene Weise kann die Schnecke auch bspw.
zum Reinigen beliebig häufig
auf die beschriebene einfache und platzsparende Art und Weise von
dem Mischer ab- und
angekuppelt werden, obwohl das antriebsseitige Wellenende nur durch
das enge Anschlussrohr 40 zugänglich ist. Das Mantelrohr 42 kann
mit einem Mantelrohrflansch 43 am Mischer befestigt und
der Mischerflansch fest mit dem Fährrohr verschraubt werden.
Mit einem weiteren Mantelrohrflansch 44 wird das Mantelrohr
an einem mit der Schurre 30 verschraubten Gegenflansch 45 angebracht.
Dieser Aufbau macht deutlich, dass sich die Schnecke 23 nach
Abnahme der Schurre 30 selbst noch bei montiertem Mantelrohr 42 an-
und abkuppeln ließe.
Aufgrund der in 8 gewählten Schnecken-Förderrichtung
wirkt im Betrieb auf die Schnecke 23 eine von der Kupplung 1 weg
gerichtete Axialkraft ein. Die Verriegelungseinrichtung der Kupplung 1 ist
auf die zuvor beschriebene Weise so beschaffen, dass diese der Axialkraft
im Betrieb standhalten kann, andererseits aber noch ein manuelles
Lösen der
Kupplung 1 möglich
ist.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.