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Nachgiebige Kupplung.
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sind, deren jeder eine Reihe von am Umfang vorgesehenen Zähnen aufweist. Hiebei wird die Kraft von einem auf den andern Kupplungsteil durch eine Reihe von Federn übertragen, die je von einer zwischen Zähnen mit vorzugsweise konvexen Flächen liegenden Lücke des einen Kupplungsteils zu einer solchen des andern Kupplungsteils verlaufen. Die Erfindung bezweckt die Schaffung von Mitteln, vermöge welcher Federn von einfacher und dauerhafter Form relativ zu den genannten Kupplungsteilen fixiert und den geringstmöglichen Deformationen bzw. Beanspruchungen ausgesetzt werden. Ferner wird das Einsetzen und Ausbauen der Federn erleichtert.
Bei für Maschinenwellen bestimmten Kupplungen mit rostartigen nachgiebigen Verbindungs-
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bzw. Zahnlücken lagern und letztere überbrücken, sowie von einem Gehäuse bzw. einer Verschalung umgeben sind, wurde bereits vorgeschlagen, das Gehäuse bzw. die Verschalung nur an einem dieser am Umfang genuteten Kupplungsteile zu befestigen.
Gemäss der Erfindung sind die Federn an ihren Längsrändern mit Kerben bzw. Ausnehmungen
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derart eingreifen, dass die Federn eine freie Schwenkbewegung um ihre Eingriffsstellen mit den genannten Flanschen bzw. ringförmigen Rippen, sowie eine begrenzte Längsbewegung ausführen können. Hiedurch können die einzelnen Teile derart angeordnet werden, dass die treibende und getriebene Welle miteinander einen Winkel einschliessen können bzw. dass dieser Winkel verändert werden kann, ohne dass im Wesen eine Beanspruchung der Federn eintritt. Eine solche tritt vielmehr nur während der Übertragung von Kräften auf. Die Biegung der Federn erfolgt stetig, während scharfe Biegungen, wie sie bei bekannten nachgiebigen Kupplungen auftreten, vermieden werden.
Wenn im besonderen Falle einer der beiden Flanschen bzw. ringförmigen Rippen auf einem Ring angeordnet wird und letzterer zwischen einer Schulter und einem geschlitzten Ring auf der Nabe eines der beiden Kupplungsteile fixiert wird, so werden axiale Stösse vermieden.
Gemäss der Erfindung sind ferner die Federn einseitig oder beiderseitig an ihren freiliegenden Teilen mit ausgebauchten Vorsprüngen versehen, um ihre Stärke an der Stelle der grössten Beanspruchung zu erhöhen. Auf diese Weise nimmt die Breite der Federn von der Mitte gegen die Enden hin ab, so dass ihre Biegsamkeit bedeutend erhöht wird.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass gegenüber den bekannten Kupplungen der Winkel, um den sieh die treibende und getriebene Welle bzw. die auf ihnen sitzenden Kupplungsteile gegeneinander verschwenken können, um ein erhebliches Mass gesteigert werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die normale Beanspruchung der Federn unter dem Einflusse der Kraftübertragung im Wesen nicht erhöht wird, wenn beide Kupplungsteile aus der richtigen gegenseitigen Lage herausgelangen.
Auf diese Weise wird auch eine nachgiebige Kupplung erhalten, die ein konstantes Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der treibenden und getriebenen Welle während einer ganzen Umdrehung der Kupplung ermöglicht, selbst im Falle die Wellen einen Winkel miteinander einschliessen, so dass ein besonders gleichmässiger Antrieb der getriebenen Teile erreicht und die Abnutzung der beweglichen Teile herabgesetzt wird.
Auch andauernde Änderungen des Winkels zwischen beiden Wellen, wie sie bei Kraftübertragungs-
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Die Erfindung betrifft ferner verschiedene, nachstehend beschriebene Einzelheiten.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt teils in Ansicht, teils im Schnitt eine Kupplung, Fig. 2 zeigt einen Teil der Fig. 1 im Schnitt und veranschaulicht die geringe seitliche Verschiebung des Gehäuses, die während des Einbringens der Federteile erforderlich ist. Fig. 3 zeigt teils in Ansicht, teils in Schnitt eine andere Kupplungsform, Fig. 4 ist eine Ansicht der wirksamen Teile einer Kupplung, bei der die treibende und getriebene Welle einen Winkel miteinander einschliessen, wobei zwei Mehrblattfedern in Ansicht und eine in Vordersicht dargestellt sind, die Fig. 5 und 6 zeigen eine gesonderte Mehrblattfeder in Ansicht und Vordersicht, Fig. 7 zeigt eine andere Federform in Ansicht, die Fig. 8 und 9 zeigen eine Einblattfeder in Ansicht und Vordersicht.
Fig. 10 zeigt eine mit zwei nach der Erfindung ausgebildeten Kupplungen versehene Kardanwelle, Fig. 11 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Kupplungsform, die Fig. 12 und 13 zeigen einzelne Kupplungsteile, Fig. 14 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Kupplungsform und die Fig. 15,16 zeigen Einzelteile der Kupplung nach Fig. 14.
Nach Fig. 1 sitzt auf der treibenden Welle 1 ein mit Zähnen. 3 versehener Kupplungsteil 2. Ein zweiter Kupplungsteil 4 mit Zähnen 5 sitzt auf der getriebenen Welle 6. Ein die Kupplungsteile umgebendes Gehäuse umfasst zwei Teile 7, 8, die miteinander vorteilhaft nach Art einer Muffenverbindung zusammengepasst sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Der Gehäuseteil 7 ist durch Schrauben 9 mit einem Ring 10 verbunden, der mit einem Ringflansch 11 versehen ist. Dieser Ring liegt mit seiner Innenfläche M' an einer Schulter der Nabe des. Kupplungsteils 2 an und ist an diesem durch einen in die Ringnut 13 eingelegten Sprengring fixiert. Der Sprengring 12 wird dadurch in seiner Ringnut festgehalten, dass er sich gegen die Innenwand 2' (Fig. 2) einer ringförmigen Ausnehmung in der Bohrung des Gehäuseteils 7 legt.
Am zweiten Gehäuseteil 8 ist ein Ring 15 mit Ringflansch 16 durch Schrauben 14 befestigt. Ein in der Nut 18 der Nabe des Kupplungsteils 4 gelagerter Dichtungsring 17-steht mit dem Ring 15 in Berührung und verhindert so das Ausfliessen des in dem die Zähne 3, 5 umgebenden Raume befindlichen Schmiermittels durch den Ringspalt zwischen Ring 15 und Kupplungsteil 4.
Die als Verbindungsorgane zwischen den Kupplungsteilen 2, 4 wirkenden Federn 19 sind in Lücken angeordnet, die miteinander in Deckung und zwischen je zwei Zähnen 5 liegen. Jede Feder ist an ihrer Innenkante nahe ihrem Ende mit Kerben 20, 21 versehen, in die die Ringflanschen 11, 16 der Ringe 10, 15 eingreifen, wobei ein gewisses Spiel in den Kerben gewahrt bleibt. Hiedurch wird die Längsbewegung der Federn begrenzt und gleichzeitig die Gehäuseteile 7, 8 zusammengehalten. Die Drehung der Welle 1 und des Kupplungsteils 2 wird durch die Federn 19 auf den Kupplungsteil 4 und die Welle 6 übertragen. Hiebei werden die Federn entsprechend der auf sie ausgeübten Belastung deformiert und die Elastizität der Federn verhindert Stösse, die durch abnormale Kraftübertragung od. dgL hervorgerufen werden.
Hiedurch werden abnormale Abnutzung oder Brüche von Wellen oder Getriebeteilen vermieden, mangelnde Übereinstimmung der Wellen ausgeglichen und Lagerabnutzungen herabgesetzt. Gleichzeitig kann die getriebene Welle 6 sich um ein geringes Mass in axialer Richtung frei verschieben.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Federn 19 sind in der Mitte mit Ausbauchungen 19'versehen, um ihre Stärke an der Stelle der grössten Biegungsbeanspruchung zur erhöhen. Im dargestellten Beispiel befinden sich diese Ausbuchungen an den Aussenseiten der Federn ; sie können jedoch auch an den Innenseiten oder an beiden Seiten, wie in Fig. 7, vorgesehen sein. Nach den Fig. 5 und 6 bestehen die Federn aus mehreren Blättern, welche sich gegeneinander verschieben können, wenn die Federn bei laufenden Wellen deformiert werden, insbesondere, wenn die Mittel beider Wellen nicht übereinstimmen. Die Blattanzahl kann entsprechend der zu übertragenden Kraft gewählt werden.
Wenn dickere einblattige Federn verwendet werden, so sind die Kerben 20, 21 auf beiden Seiten abgerundet (Fig. 8,9), um die gewünschte seitliche Drehbewegung der Federn um ihre Eingriffstellen mit den Ringflanschen der Gehäuseteile zu gestatten, ferner, um eine begrenzte Längsbewegung zu ermöglichen.
In Fig. 14 ist eine Feder dargestellt, bei welcher die Aussenkante völlig nach einer konvexen, die Innenkante nach einer konkaven Kurve ausgebildet ist. Die Feder wird vorzugsweise aus einem Stahl mit hoher Festigkeit gestanzt und zweckmässig hierauf getempert.
Die Gehäuseteile 7, 8 weisen innen konische Flächen 22 auf, die dadurch, dass sie sich an die äusseren Ecken der Federn anlegen, das Zusammensetzen der Kupplung erleichtern, wenn die Gehäuseteile durch Einpassen des Muffenteils von 8 in den Muffenteil von 7 vereinigt werden.
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Form einer Kupplung, die insbesondere für Kardanwellen od. dgl. bestimmt ist, bei denen die getriebene Welle einen beträchtlichen Winkel gegenüber der treibenden Welle einschliessen kann. Bei dieser Kupplungsform besteht das Gehäuse aus drei Teilen, u. zw. aus einem mittleren Ring 23, der einen Ringflansch 24 aufweist und dessen Innenfläche gekrümmt ist, um für die ausgebauchte Mittelteils der Federn Platz zu lassen, ferner aus dem auf dem gezahnten Kupplungsteil 26 aufgepassten Kappenteil 25 und schliesslich aus einem zweiten Kappenteil 27, der durch Schrauben 28 mit dem mittleren Ringe 23 verbunden ist. Am Kupplungsteil 26 ist ein Ring 29 mit Ringflansch 30 vermittels eines Sprengringes 31 befestigt, der in der Ringnut des Kupplungsteils 26, wie bei der Kupplung nach den Fig. 1 und 2, liegt.
Der Kappenteil 25 ist mit dem Ring 29 durch Schrauben : 32 verbunden.
Die Federn 33, die an ihren Aussenkanten mit Ausbuehungen 19'versehen sind, weisen Kerben 34, 35
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an den Innen-bzw. Aussenkanten auf. In diese Kerben greifen die Ringflanschen. 30, 24, so dass die einzelnen Gehäuseteile zusammengehalten werden. Die Federn liegen in den Lücken zwischen den Zähnen der Kupplungsteile 26, 37.
Der Kappenteil 25 besitzt innen eine konische Fläche. 36, die beim Aufschieben des Kappenteils 25 auf den Kupplungsteil 26 die entsprechenden Enden der Federn 3. 3 niederdrücken und ilire Kerben 34 über den Ringflanseh des Ringes 29 bringen. Dann kippen die Federn um eine Kante bzw. um ein Ende am Grunde der entsprechenden Zahnlücken des andern Kupplungsteils 37 und die Kerben 35 in der Oberkante am andern Federende gelangen in Eingriff mit dem Flansch 24 des mittleren Ringes 23.
Der Kupplungsteil 37 ist um ein Kugelgelenk schwenkbar, das aus einer Stahlkugel 38 besteht, die in eine Schale 37'dieses Kupplungsteils und eine Schale 26'des Kupplungsteils 26 passt. Durch
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geeignete Vorrichtung, wie federbetätigte, axial verschiebliche Teile der treibenden oder getriebenen Welle halten die Kugel 38 und die Schalen in gegenseitigem Eingriff, wie beispielsweise an Hand der Fig. 10 weiter unten beschrieben wird. Hiedureh vermögen die Wellen gegeneinander Winkelbewegungen frei auszuführen, ohne dass übermässige Beanspruchungen auftreten. Derartige Bewegungen sind ferner
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teile konisch ausgebildet sind und die Zahnlücken, z. B. im Kupplungsteil 37, eine entsprechende Neigung erhalten, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Das äussere Ende des Gehäuseteils 27 ist vorzugsweise als Kugelschale geformt, gegen die sieh eine Kappe 40 von entsprechender Form legt. Letztere ist am Kupplungsteil 37 oder an der (nicht dargestellten) Welle, auf welcher dieser Kupplungsteil sitzt, befestigt und wird durch eine Feder 41 gegen den Gehäuseteil 27 gedrückt. Letzterer weist auf seiner Aussenfläche eine umlaufende Nut auf, in der ein Dichtungsring aus Filz oder anderem das Schmieröl aufsaugendem Material gelagert ist. Die Zahnlücken der Kupplungsteile sind vorteilhaft an den den gegenüberliegenden Flächen der Kupplungsteile
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anspruchung der Federn 33 während der Relativbewegung der Kupplungsteile herabzusetzen.
Durch entsprechende Formgebung der Zahnfläehen kann erreicht werden, dass sie während der gegenseitigen Winkelbewegungen beider Wellen mit den Flächen der Federn in Berührung bleiben, ohne dass ein Biegen der Federn erforderlich wäre, wenn die Kupplung keine Kräfte überträgt. Gegebenenfalls können jedoch die Zähne kreisförmigen, elliptischen oder ähnlichen Querschnitt, z. B. in der Form von Kegelstumpfen, aufweisen und können unter dem Hammer geschmiedet oder auf beliebige andere Weise hergestellt sein.
Bei gekrümmter oder abgeschrägter Form der Zahnfläehen gelangen die Federn mit grösseren Teilen dieser Zahnflächen in Berührung, wenn sich der Winkel, um den die Federn gebogen werden, während der Bewegungsübertragung von einem auf den andern Kupplungsteil ändert.
Fig. 10 zeigt eine Kardanwelle, die an beiden Enden nach der Erfindung ausgebildete nachgiebige Kupplungen trägt. Hier sind die Gehäuseteile 43, 44 bei 45 ineinander gesehraubt. Beim Zusammen- schrauben legt sieh der Flansch 46 des Teils 43 gegen das Ende des rohrförmigen Teils von 44. Im Flansch 46 eingeschraubte Klemmschrauben 47 greifen in die Stirnfläche des rohrförmigen Teils von 44 ein und verhindern so ein etwaiges Losschrauben der Gehäuseteile während des Betriebes. Die Kupplungen sind ansonsten im Wesen den vorbesehriebenen Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2 und 3 gleich. Die Federn 19 werden durch Ringe 48 in Stellung gehalten, deren Rippen 49 in die Kerben 20, 21 der Federn eingreifen.
Die Dichtungsringe 50 zur Verhinderung des Ölaustrittes sind hier in Nuten der rohr-
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Zwischen der auf dem Wellenteil 51 sitzenden Scheibe 54 und der auf dem Wellenteil 50a verstellbar angeordneten Scheibe 55 ist eine Feder 53 angeordnet, die die Enden beider Wellenteile nach aussen
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auch durch eine Feder ersetzt werden, die innerhalb der rohrförmigen Welle 51 zwischen dem Ende des Wellenteils 50a und der Stirnfläche des anliegenden Kupplungsteils angeordnet wird.
Erforderlichenfalls kann der Teil 50a der Teleskopwelle eine Längsbohrung aufweisen, um den Übertritt des Schmiermittels zwischen beiden Teilen des Systems zu ermöglichen.
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geformte Aussenfläche 57 auf, die mit einer kreisförmigen Führung M zusammenwirkt. Letztere weist in ihrer Führungsfläche einen Dichtungsring 59 auf und ist am äusseren Gehäuseteil 60 befestigt, der mit dem Gehäuseteil 61 durch Schrauben 62 verbunden ist. Hiedurch wird die Kugel 38 zwangsweise innerhalb ihrer Schalen 26"und 37'gehalten. Die Federn 19"weisen auf ihrer rechten Seite eine zur Kugel 38 konzentrische Form auf.
Gemäss den Fig. 12 und 13 hängen die Zähne eines der Kupplungsteile 63 bei 64 zusammen, so dass die Festigkeit der Zähne erhöht und die Federn 65 wirksamer in Stellung gehalten werden.
Gemäss den Fig. 14,15 und 16 sind beide Kupplungsteile mit Kugelflächen 57'versehen. Letztere können entweder (Fig. 14, links) mit Führungsringen 58', die mit Dichtungsstreifen 59'versehen sind,
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zusammenwirken, oder (Fig. 14, rechts) zur Verminderung der Reibung mit einer Reihe vonin der Kugellaufbahn 67 angeordneten Kugeln 66. Die Federn 68 können mit einem Distanzring 69 versehen sein, der zwischen den Gehäuseteilen 70, M liegt. In Quernuten des Ringes 69 greifen Fortsätze 72 des mittleren Blattes der Federn 68 ein, so dass diese Federn genau in der richtigen Stellung gehalten werden. Der Distanzring 69 wird durch zwei Ringe 73, 74 fixiert, deren Auilageflächen für den Ring 69 konisch sind.
Der Ring 69 kann gegebenenfalls auch geschlitzt oder geteilt sein. Die Federn 68 sind hier zur Gänze zum Kugelzapfen 38'konzentrisch.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 11 und 14 können erforderlichenfalls kugelige Kappen 40 (Fig. 3) vorgesehen sein, die mit Dichtungsringen an den Enden der Gehäuse zusammenwirken, um die Innenräume der Kupplungen noch wirksamer gegen Eindringen von Staub zu schützen und gleichzeitig den Austritt des Schmiermittels zu verhindern.
Wenn die Kupplungen mit kugeligen Führungen 57, 57', 58', 66 versehen sind, ist die Anordnungvon Federn 53 (Fig. 10) auf den Verbindungswellen entbehrlich.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Gehäuse aus drei Teilen bestehen, u. zw. einem mit Aussengewinde versehenen 1\'littering und zwei mit Innengewinde versehenen Kappen, die auf den Ring aufgeschraubt sind.
Die Federn können auch nur mit einer Kerbe bzw. Ausnehmung versehen sein, in welchem Falle bloss ein Ringflansch im Gehäuse erforderlich ist ; beispielsweise würde nur ein Flansch 11 bzw. nur die Kerbe 20 (Fig. 1) genügen, während der Flansch 16 bzw. die Kerben 21 entbehrlich wären. Diesfalls müssen für die Vereinigung der Gehäuseteile andere Vorkehrungen getroffen sein, beispielsweise jene nach Fig. 11.
Die nach der Erfindung ausgebildete Kupplung kann derart ausgebildet sein, dass sie Verdrehungen der getriebenen, gegenüber der treibenden Welle um beträchtliche Winkel, z. B. 20 und mehr, gestattet.
Die Kupplung kann leicht Stösse aufnehmen und vermindert somit die Abnutzung von Getrieben und andern mit der treibenden bzw. getriebenen Welle verbundenen Teilen. Bei Verwendung von Federn mit in oder nahe ihrer Mitte vorgesehenen, ausgebauchte seitlichen Vorsprüngen wird ferner deren Festigkeit erheblich gesteigert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Nachgiebige Kupplung, bei der auf beiden zu kuppelnden Wellen Kupplungsteile mit einer Reihe von am Umfang zwischen Zähnen, mit vorzugsweise konvexen Flächen, angeordneten axialen Nuten sitzen, wobei die Verbindung beider Kupplungsteile durch eine Reihe von gesonderten Federn erfolgt, deren jede von der Nut oder Zahnlücke des einen Kupplungsteils zu jener des andern Kupplungsteils verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (19, 33) an ihren Längskanten mit Kerben bzw. Aus-
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30, 24) eines Gehäuses (7, 8 bzw. 23, 25) unter Wahrung eines begrenzten Spieles derart eingreifen, dass eine freie Schwenkbewegung der Federn um ihre Eingriffsstellen mit den Rippen bzw. Flanschen und eine begrenzte Längsbewegung der Federn ermöglicht ist.