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Steckkupplung zum lösbaren Verbinden zweier Wellen Mitunter sollen
zwei Wellen gekuppelt werden, die in den beiden Hälften eines zweiteiligen Gehäuses
gelagert sind. Diese Aufgabe tritt beispielsweise bei Energiereglern für elektrische
Zugbeheizung auf, bei denen die Regelorgane auf einer Welle sitzend in einem Deckelteil
des Gehäuses untergebracht sind, während die Welle mit dem Verstellglied zum Einstellen
der Regelorgane in einem Bodenteil des Reglergehäuses gelagert ist. Beim Zusammenbau
der beiden Gehäuseteile, also beim Aufsetzen des Deckelteils auf das Bodenteil,
sollen die beiden Wellen drehfest miteinander gekuppelt werden, und zwar ohne Spiel
in Umfangsrichtung, so daß eine am Verstellglied eingeleitete Drehbewegung ohne
Totgang auf die zu verstellenden Regelorgane übertragen wird. Auch bei anderen Geräten,
die aus mehreren Gehäuseteilen bestehen, z. B. bei Schaltern od. dgl., tritt die
genannte Aufgabe auf. Dabei ergeben sich Schwierigkeiten, wenn die Gehäuseteile
aus einem Material bestehen, das bei der Verarbeitung starken Schrumpfungen ausgesetzt
ist. Bei den heute gebräuchlichen Gehäusen aus Kunststoff, die im Preß- oder Spritzverfahren
hergestellt werden, treten solche Schrumpfungen auf, die Maßungenauigkeiten zur
Folge haben. Diese Maßungenauigkeiten, die normalerweise nicht stören, machen sich
aber bei Gehäusen, bei denen die Lager für Wellen mit angeformt sind, unangenehm
bemerkbar, weil nämlich das Kuppeln der Wellen schwierig wird. Es kann vorkommen,
daß die Wellen bei zusammengesetztem Gehäuse gegeneinander versetzt sind, so daß
eine übliche Steckkupplung, bei der ein im Querschnitt rechteckiger Dorn der einen
Welle in eine entsprechende Nut der anderen Welle eingreift, nicht anwendbar ist.
Diese Schwierigkeit läßt sich zwar vermeiden, wenn der Dorn schmaler gehalten wird,
als die zu seiner Aufnahme vorgesehene Nut, jedoch ist diese Lösung unbefriedigend,
weil dabei die z. B. mit dem Dorn bestückte treibende Welle einen toten Weg zurücklegt,
bis die Kupplung faßt, d. h. bis der Dorn mit einer seiner Kanten am Nutrand der
getriebenen Welle anschlägt.
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Es sind zwar Steckkupplungen für parallel versetzte Wellen bekannt,
beispielsweise eine Wellenkupplung für einen Schalter, bei der ein mit einem Schaltgriff
verbundenes, einen radialen Schlitz besitzendes Kupplungsteil mit einem einen exzentrisch
angeordneten Stift aufweisenden Kupplungsteil in Eingriff gebracht werden kann.
Eine solche Kupplung weist keinen Totgang auf.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Steckkupplung zum lösbaren
Verbinden zweier Wellen zu schaffen, mit der ebenfalls eine totgangfreie Kraftübertragung
möglich ist, wobei aber der tragende Querschnitt größer sein soll als bei einem
exzentrisch zur Kupplungsachse angeordneten Stift. Das Stirnende der einen Welle
weist eine Quernut auf, in die ein am Stirnende der anderen Welle in Achsrichtung
hervorragender, flacher Dorn eingreift. Erfindungsgemäß weist der mit der einen
Welle verbundene Dorn einen keilförmigen Querschnitt auf, wobei die Breite des Keiles
an der breitesten Stelle der Breite der Quernut in der anderen Welle entspricht
und die Länge des Keiles mindestens um das Doppelte des zulässigen Parallelversatzes
der Wellen kürzer ist als die Länge der Quernut. Zweckmäßigerweise sind der Dorn
und die Quernut in an sich bekannter Weise in Achsrichtung gleichsinnig verjüngt.
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Eine Kupplung mit keilförmigem Mitnehmer ist zwar an sich bekannt,
jedoch kann diese Kupplung nur bei koaxialen Wellen verwendet werden, weil die ineinandergreifenden
Kupplungsmittel eine Art Stirnverzahnung mit keilförmigen Zähnen und Zahnlücken
bilden.
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An Hand der Zeichnung, die in Fig. 1 die Enden zweier gekuppelter
Wellen und in Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 1 zeigt, sei die Erfindung
näher erläutert.
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Von einer Welle 1 soll eine Drehbewegung auf eine Welle 6 übertragen
werden. Das Ende der Welle 1 besitzt an seiner Stirnseite eine Quernut 2, in die
ein Dorn 3 hineinragt, der die Verlängerung der Welle 6 bildet. Die Wellen sind
parallel gegeneinander versetzt, so daß die Achse 4 der Welle 1 nicht mit der Achse
5 der Welle 6 fluchtet. Der Dorn 3 ist im Querschnitt keilförmig, und seine Breite
7, gemessen an der breitesten Stelle, ist so breit wie die Quernut 2 in der Welle
1. Seine Länge 8 ist kürzer als die Nut 2, und zwar mindestens um das Doppelte des
zulässigen Parallelversatzes
der Wellen 1, 6 bzw. deren Achsen
4, 5, so daß der Keil auch bei ungünstigsten Toleranzabweichungen der Wellenlager
sich noch innerhalb der Nut 2 befindet. Die ungünstigsten Toleranzabweichungen sind
auch maßgebend für die Bemessung der Nutbreite und der Breite des Dornes 3. Wegen
des Keilquerschnittes des Dornes 3 kann die Kupplung auch bei Parallelversatz der
Wellen 1 und 6 spielfrei Drehbewegungen in beiden Drehrichtungen übertragen. Aus
Fig. 2 ist zu ersehen, wie die Kraftübertragung zwischen den beiden Wellen erfolgt,
wenn ihre Achsen 4, 5 den im Ausführungsbeispiel angenommenen Versatz aufweisen.
Die Keilspitze 9 befindet sich bei der dargestellten Winkellage der Wellen dicht
an dem einen Nutrand. Durch die Auslenkung der Spitze zum Nutrand hin ist eine nur
geringfügige Verlagerung der Kante 10 erfolgt, die für den Sitz der Breitseite 7
des Keils 3 zwischen den beiden Nuträndern keine Bedeutung hat. Bei einer Drehung,
beispielsweise der Welle 6 in Pfeilrichtung, wirkt die Kante 11 des Keiles, die
am Nutrand anliegt, sofort auf die Welle 1 ein und ruft eine Drehbewegung dieser
Welle in dem Pfeilsinn hervor. Da die Achsen 4 und 5 ihre Stellung im Raum beibehalten,
bewegt sich bei weiterer Drehung die Spitze 9 allmählich von dem einen Nutrand zum
anderen, so daß nach einer Drehung von 180' der Dorn 3 die gestrichelte Stellung
einnimmt. Die Kanten 10 und 11 gleiten bei der Drehbewegung der Wellen 1, 6 an den
Nuträndern und bleiben mit diesen immer in Berührung. Nach einer vollständigen Umdrehung
ist die ursprüngliche Stellung wieder erreicht.
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Eine Drehung der Welle 6 in entgegengesetzter Richtung wird in analoger
Weise auf die Welle 1 übertragen. Selbstverständlich ist die Kupplung auch anwendbar,
wenn die Achsen der beiden Wellen fluchten, also keinen Versatz aufweisen. Die erfindungsgemäße
Kupplung ist besonders deshalb vorteilhaft, weil sie es ermöglicht, zwei Wellen,
deren Achsen nicht fluchten, durch eine einfache Steckverbindung in beiden Drehrichtungen
spielfrei zu kuppeln. Dabei ist der tragende Querschnitt des Dornes 3 relativ groß,
wie Fig. 2 zeigt, und kann jedenfalls größer sein als bei einer Steckkupplung mit
einem exzentrisch zur Wellenachse angeordneten, in eine Quernut der anderen Welle
eingreifenden Mitnehmerstift.