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Nachgiebige Wellenkupplung.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Wellenkupplung, die den miteinander gekuppelten Wellen gestattet, Verschiebungen in zwei zueinander senkrechten radialen Richtungen auszuführen, und die sich durch grosse Einfachheit des Aufbaus, insbesondere durch die völlige Abwesenheit von Gelenken sowie durch den weiteren Vorteil auszeichnet, dass sie auch Verschiebungen der beiden gekuppelten Teile in der Achsenrichtung und bis zu einem gewissen Grade Winkelverstellungen der beiden Achsen gegeneinander gestattet. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die beiden Wellen durch ein in der Umfangsrichtung steifes und in radialer Richtung federndes Zwischenglied so miteinander verbunden sind, dass die Wellen elastische Verschiebungen in zwei zueinander senkrechten radialen Richtungen ausführen können.
Zweckmässig besteht dabei das Zwischenglied aus zwei um 900 gegeneinander ver-
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Blattfedern.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
In der Fig. 1, welche das erste Ausführungsbeispiel darstellt, bezeichnet 1 die eine der beiden zu kuppelnden Wellen, 2 einen an ihrem Ende sitzenden Kupplungsflanseh und 3 eine durch Hobeln oder Fräsen hergestellte, quer zur Achse gerichtete Ausnehmung in diesem. Die Ausnehmung dient dazu, eine ovalförmig umgebogene Blattfeder 4 aufzunehmen, deren einander zugekehrte freie Enden, z. B. durch Niete, fest mit dem Kupplungsflansch 2 verbunden sind. Die zweite der beiden zu kuppelnden Wellen 5, die an ihrem Ende in gleicher Weise wie die Welle 1 einen mit einer Ausnehmung 7 versehenen Kupplungsflansch 6 trägt, ist in derselben Weise mit einer ovalförmig gebogenen Blattfeder 8 verbunden.
Zwecks Kupplung der beiden Wellen 1 und 5 sind die beiden Blattfedern 4 und 8 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise fest mit einer ebenfalls mit entsprechenden Ausnehmungen versehenen Zwischenscheibe 9 verbunden. Die Grösse der ovalförmigen Federn und insbesondere ihre quer zur Achsenrichtung der zu kuppelnden Wellen gerichtete Breite ist so gewählt, dass die Federn gegenüber dem zu übertragenden Drehmoment ein in der Umfangsrichtung völlig steifes Übertragungsglied darstellen. Dagegen ist jede der beiden ovalförmigen Blattfedern in der mit ihrer Längsachse zusammenfallenden radialen Richtung nachgiebig.
Die Federn 4 und 8 bilden also in Verbindung mit der Zwischenscheibe 9 ein in der Umfangsrichtung steifes und in zwei aufeinander senkrecht stehenden radialen Richtungen federndes Zwischen-
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Verschiebungen in irgendeiner Richtung quer zur Achse auszuführen, da man sich jede dieser Richtungen aus zwei aufeinander senkrecht stehenden radialen Komponenten zusammengesetzt denken kann.
Die Federn 4 und 8 sind infolge ihrer ovalen Querschnittsform nicht nur in radialer, sondern auch in axialer Richtung nachgiebig. Die beschriebene Wellenkupplung eignet sieh daher insbesondere auch für solche Fälle, in denen nicht nur eine Nachgiebigkeit in radialer, sondern zugleich auch eine Verschiebbarkeit in axialer Richtung gefordert wird. Ein weiterer nicht unwesentlicher Vorteil der beschriebenen Kupplung besteht darin, dass die Biegsamkeit des federnden Zwischenstückes bis zu einem gewissen
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Grade auch eine Neigung der beiden Wellenachsen gegeneinander zulässt. Die Kupplung gestattet daher eine ungemein vielseitige Anwendung und zeichnet sich trotzdem durch einen äusserst einfachen Aufbau aus.
Die vorstehend beschriebene Ausführung lässt im einzelnen verschiedene Abänderungen zu, die das Wesen der Erfindung nicht berühren. So kann man z. B. unter Weglassung des starren Zwischenstücks 9 die Blattfedern 4 und 8 unmittelbar miteinander verbinden. Man kann aber auch unter Beibehaltung des Zwischenstücks 9 dieses in Form eines Ringes ausführen, an welchem die Enden der entsprechend verkürzten Blattfedern befestigt sind. In ähnlicherweise können schliesslich auch die Kupplungsflansche 2 und 3 ringförmig ausgebildet sein unter entsprechender Verkürzung der diesen zugekehrten Teile der Blattfedern 4 und 8.
Das durch die Fig. 2-4 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel stellt die Kupplung einer mit zwei Laufrädern 11 und 12 versehenen Fahrzeugachse 10 mit einer sie umschliessenden Hohlwelle 13 dar, u. zw. zeigt Fig. 2 in ihren beiden Hälften links und rechts zwei verschiedene Varianten dieser Ausführungsform im Schnitt, Fig. 3 die dazugehörige, teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht, in der Richtung des Pfeiles x gesehen, und Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 nach der Linie A-L. Es soll zunächst die in Fig. 2 links gezeichnete Variante erläutert werden.
Die Hohlwelle 13 ist an ihrem freien Ende mit einem Flansch 14 versehen, der aus zwei um 1800 gegeneinander versetzten breiten Armen besteht. Mit den Enden jedes dieser Arme ist eine Blattfeder von ovalförmigem Querschnitt durch je vier Schrauben verbunden. An der der Verbindungsstelle gegen- überliegenden Stelle der Federn 15, wo deren freie Enden zusammenstossen, ist jede der beiden Federn durch zwei Reihen Sehrauben mit einer ringförmigen Zwischenscheibe 16 verbunden, an welcher ein zweites, mit seiner Achse um 90 gegen das erste versetzte Blattfederpaar 17 in der gleichen Weise wie das Federpaar 15 befestigt ist.
Die Federn 17 sind an der der Verbindungsstelle mit dem Ringe 16 gegen- überliegenden Stelle mit je einem sich zwischen den Speichen 20 und sich an diese ansetzenden Rippen 19 der Laufräder 11 und 12 erstreekenden Steg 18 verschraubt. Somit bilden die beiden Federpaare 15 und 17 zusammen mit der einen starren Träger für die Federn darstellenden ringförmigen Zwisehenscheibel6 ein in zwei aufeinander senkrecht stehenden radialen Richtungen federndes Zwischenstück zwischen der Achse 10 bzw. den mit ihrer Nabe 21 auf dieser sitzenden Laufrädern 11 und 12 und der Hohlwelle 13, und die Wirkung der nachgiebigen Kupplung entspricht in jeder Beziehung derjenigen der durch Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform.
Die in Fig. 2, rechte Hälfte, dargestellte Variante unterscheidet sich von der zuletzt beschriebenen nur dadurch, dass für die Federn 23 und 25, die den Federn 15 und 17 entsprechen, an Stelle des ovalförmigen ein S-förmiger Querschnitt gewählt ist. Zum besseren Verständnis der Zeichnung sei noch hinzugefügt, dass der obere Teil der rechten Hälfte von Fig. 2 dem in Fig. 4 dargestellten Schnitt, der untere Teil dagegen dem in Fig. 2 links dargestellten Schnitt entspricht. Demgemäss ist im unteren Teil der Fig. 2 rechts ein dem Arm 14 der gleichen Abbildung links entsprechender Arm 22 sichtbar, im oberen Teil dagegen nicht. Der der ringförmigen Scheibe 16 der Fig. 2 links entsprechende Ring ist in der Fig. 2 rechts mit 24 bezeichnet.
Die bisher beschriebenen Querschnittsformen der zur Herstellung des federnden Zwischenstückes verwendeten Blattfedern sind natürlich nicht die einzig möglichen. So könnte man z. B. den Querschnitt der Blattfedern auch in Form eines Halbovales, eines Halbkreises oder eines Viertelkreises ausbilden.
Wesentlich bleibt in jedem Falle nur, dass eine genügend grosse, den gestellten Bedingungen entsprechende Nachgiebigkeit in radialer Richtung bei gleichzeitiger Steifigkeit in der Umfangsrichtung erzielt wird.
Gemäss der weiteren Erfindung besteht das die beiden Wellen miteinander verbindende Zwischenglied aus zwei Paaren gerader oder annähernd gerader Blattfedern, die paarweise um 900 gegeneinander versetzt an je einer der beiden Wellen befestigt und miteinander durch einen gemeinsamen starren Träger verbunden sind. Hiedurch wird gegenüber den bei den vorhergehenden Ausführungsformen verwendeten gekrümmten Blattfedern der Vorteil einfacheren Aufbaues erzielt. Diese Wellenkupplung ist besonders bei geringerem radialem Spiel der Achsen vorteilhaft. Die Federn können in der Umfangsriehtung angeordnet sein, so dass die axiale Länge der Kupplung gering gehalten werden kann.
In Fig. 5-8 sind derartige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 5 und 6 stellen die Kupplung einer mit dem Laufrad 111 versehenen Fahrzeugachse 112 mit einer sie umsehliessenden Hohlwelle 113 dar, u. zw. zeigt Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie X-Y der Fig. 6 und Fig. 6 die Vorderansicht. Auf der Fahrzeugachse 112 ist das Laufrad 111 angeordnet, das mit dem auf der Hohlwelle 113 befestigten Zahnrad 114 federnd verbunden ist. Auf der dem Laufrad 111 zugekehrten Seite des Zahnrades 114 ist ein Flansch 115 angeordnet, der durch die Blattfeder 116 mit einem Ring 117 verbunden ist. Der Ring 117 ist durch das um 90 gegen die Feder 116 versetzte Federpaar 118 mit dem Laufrad 111 verbunden. Die Federn 118 sind in gleicher Weise wie die Federn 116 auf einem Flansch 119 des Laufrades 111 befestigt.
Beide Federnpaare 116 und 118 bilden somit in zwei aufeinander senkrecht stehenden radialen Richtungen eine federnde Verbindung zwischen der Laufachse 112 und der Hohlwelle 113.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die das federnde Zwischenglied bildenden Federn in der Umfangsrichtung des Laufrades liegen. Das auf der Fahrzeugachse 32
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befestigte Laufrad 31 besitzt zwei Flansche 33, auf denen die beiden parallelen Blattfedern 34 befestigt sind. Die beiden andern Enden der Blattfedern : J4 sind durch ein Zwischenglied 35 miteinander verbunden. Die Hohlwelle 36 ist mit dem breiten Arm 37 versehen, der die beiden gegen die Federn 34 um 90 versetzten parallelen Blattfedern 38 trägt. Die Enden des Federnpaares sind durch das Zwischenstück 89 miteinander verbunden, das seinerseits mit dem Zwischenglied 35 durch das Winkelstück 40 starr verbunden ist.
Der die beiden Federpaare verbindende starre Träger wird bei dieser Anordnung somit durch ein Winkelstück ersetzt.
Die Ausbildung der tangential liegenden Federn kann noch dadurch vereinfacht werden, dass, wie Fig. 8 zeigt, die beiden parallelen Blattfedern eines jeden Federpaares, statt wie bisher diametral, auf der gleichen Seite der Achse angeordnet werden. Das Laufrad 41 wird hiebei mit einem Flansch 43 versehen, der die beiden parallelen Blattfedern 44 des ersten Federpaares trägt. Die die Fahrzeugachse 42 umgebende Hohlwelle 46 erhält dann den gebogenen Arm 47, der die beiden gegen die Federn 44 um 90 versetzten Federn 48 trägt. Die freien Enden der beiden Federpaare 44 und 48 werden durch das starre Zwischenstück 49 miteinander verbunden, weitere starre Zwischenstücke zwischen den Federpaaren sind bei dieser Anordnung nicht erforderlich.
Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung ist unsymmetrisch, sie erfordert daher ein Gegengewicht zum Ausgleich der Massenwirkung. Sie kann aber leicht dadurch symmetrisch gemacht werden, dass man die Anzahl der Federn verdoppelt, wie punktiert gezeichnet ist.
Die beiden Federpaare 44 und 48 stellen eine genügend elastische Wellenkupplung dar, die für die Übertragung hoher Drehmomente geeignet ist, da die Blattfedern nur bei einer Verschiebung oder Neigung der Achsen elastisch sind.
Man kann die beiden parallelen, entsprechend der Fig. 8 ausgebildeten Federpaare in ähnlicher Weise wie in Fig. 5, also parallel zur Achsrichtung anordnen, wobei man die beiden Federpaare gleichachsig in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen so anordnet, dass ihre Symmetrieachsen sich kreuzen oder schneiden und die beiden Federpaare wieder durch einen starren Träger miteinander verbindet.
Da der Raumbedarf der beiden Federpaare im letzten Falle in tangentialer Richtung gering ist, kann eine grössere Anzahl von Federpaaren für die elastische Verbindung des Laufrades mit einem auf einer Hohlwelle angeordneten Antriebszahnrad vorgesehen sein, wodurch eine hohe Elastizität bei Verschiebung der Achsen, aber für die Übertragung des Drehmoments eine genügend starre Kupplung geschaffen wird. Um die axiale Länge der Kupplung zu verringern, können die einzelnen um 90 gegen- einander versetzten Federpaare ineinandergeschachtelt werden, wobei der die Federpaare miteinander verbindende starre Träger zweckmässig als Ring ausgebildet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Nachgiebige Wellenkupplung mit einem die Wellen verbindenden federnden Zwischenglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied die beiden Wellen in der Umfangsrichtung steif und in radialer Richtung federnd so miteinander verbindet, dass sie elastische Radialverschiebungen nur in zwei zueinander senkrechten Richtungen ausführen können.