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Nachgiebige Kupplung für Wellen u. dgl.
Es sind nachgiebige Kupplungen für Wellen bekannt, deren Kupplungshälften mit sternförmig um die Wellenachse angeordneten und stirnseitig tiber wenigstens ein Wellenende vorstehenden Armen ineinanderliegen und durch zwischen diesen Armen angeordnete Kupplungskörper aus elastisch verformbarem Werkstoff miteinander verbunden sind. Je nach der Form, insbesondere dem Verhältnis von Querschnitt zu Länge der Kupplungskörper, der Auswahl des für sie verwendeten Werkstoffes und ihrer Anordnung in bezug auf die Wellenachse sind derartige Kupplungen mehr oder weniger nachgiebig. Diese in ihrem Aufbau sehr einfachen, daher billigen und vielfach verwendeten Wellenkupplungen haben jedoch gewisse Nachteile.
Da die Kupplungskörper bei gegebenem Querschnitt eine gewisse Länge nicht überschreiten dürfen, weil sie sonst zum Ausknicken neigen, anderseits ein grosser Querschnitt ihre Nachgiebigkeit herabsetzt, sind die bekannten, mit Körpern aus elastisch verformbarem Werkstoff versehenen Kupplungen verhältnismässig hart. Eine Veränderung der Nachgiebigkeit dieser Kupplungen ist auch nur durch Auswechseln der Kupplungskörper möglich. Ferner ist die Verstellung der ineinandergreifenden Kupplungsarme gegeneinander in Richtung der Wellenachse und damit auch eine Winkelverstellung der miteinander gekuppelten Wellen gegeneinander, die von der elastischen Verformbarkeit der Kupplungskörper abhängig ist, verhältnismässig gering. Die Winkelverstellung erreicht bei den bekannten Kupplungen nicht einen Winkel von 100.
Auch eine Parallelverschiebung der miteinander gekuppelten Wellen ist nur in geringem Masse zulässig.
Ziel der Erfindung ist es, Kupplungen der vorbeschriebenen Art so auszugestalten, dass sie in Drehrichtung einerseits eine grössere Nachgiebigkeit aufweisen, also weicher sind als die bekannten Kupplungen, anderseits es zulassen, dass der Grad der Nachgiebigkeit ohne Austausch der Kupplungskörper in einem weiten Rahmen beliebig eingestellt werden kann. Dadurch soll erreicht werden, dass die Kupplung sich in weiten Grenzen an die zu übertragenden Drehkräfte anpassen lässt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Kupplung so auszubilden, dass die durch sie verbundenen Wellen in wesentlich grösserem Masse als bei Verwendung üblicher Kupplungen axial gegeneinander verschoben, im Winkel zueinander verstellt und parallel versetzt werden können. Dies ist besonders wichtig bei Motoren, die auf Schwingungsdämpfern abgestützt oder federnd aufgehängt sind und mit starr gelagerten Wellen gekuppelt werden sollen.
Im Gegensatz hiezuwerden beim Einschalten der bekannten Schaltkupplungen, die mit einem beweg- lichen Kupplungsteil verbundenen Klauen zwischen jeweils zwei sattelförmig die Klauen des festen Kupp- lungsteiles umgebende Kupplungskörper eingeschoben. Da dies aber nur möglich ist, wenn die nachgie- bigen Kupplungskörper die Einschuböffnungen für die Klauen nicht versperren, können bei dieser Kupplung weder massive noch hohle, unter Gasdruck stehende Kupplungskörper Verwendung finden, weil diese Hohlräume lediglich dazu dienen, die Nachgiebigkeit der Kupplungskörper zu erhöhen.
Demgegenüber werden die oben genannten Vorteile bei nachgiebigen Kupplungen für Wellen u. dgl., deren Kupplungshälften mit sternförmig um die Wellenachse angeordneten und stirnseitig über wenigstens ein Wellenende vorstehenden Armen ineinanderliegen und durch je einen inneren, zwischen diesen Armen angeordneten, mit einer elastischen Masse ausgefüllten Kupplungskörper aus elastisch verformbarem Werkstoff miteinander verbunden sind, dadurch erzielt, dass erfindungsgemäss die Kupplungskörper als mit Gas, insbesondere Luft, einstellbaren Druckes gefüllte Hohlkörper ausgebildet sind.
Solche Hohlkörper bilden zwischen je zwei Armen verschiedener Kupplungshälften Federelemente,
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diesich aus ihrem spannungslosenZustandzunächstsehr leicht, dann aber zunehmend schwerer zusammendrückenlassen. Siesind aber auch in der Lage, Zugkräfte aufzunehmen, sofern sie fest mit den Kupplungsarmen verbunden sind. Sie lassen es ferner wegen der elastischen Nachgiebigkeit ihrer Wandung zu, ihre Befestigungsflächen in weiten Grenzen nach allen Richtungen gegeneinander zu verlagern, ohne dass sie dabei zerstört oder beschädigt werden.
Wenn man den Druck des von den Kupplungskörpern eingeschlossenen Gases einstellbar macht, lässt sich erreichen, dass die Nachgiebigkeit der Kupplung in Drehrichtung in weiten Grenzen den jeweiligen Belastungsverhältnissen angepasst werden kann. Die Einstellung des Gasdruckes lässt sich mit verschiedenen Mitteln erreichen. So kann man z. B. die Kupplungsarme aus je zwei in Drehrichtung spreizbaren Teilen bestehen lassen, an deren voneinander abgekehrten Flächen die Kupplungskörper befestigt sind.
Eine besonders einfache Einstellung des Gasdruckes ergibt sich aber dann, wenn die Kupplungskörper mit einem ein Rückschlagventil enthaltenden Nippel verbunden sind, über den sie mit einer Druckgaszuführung verbunden werden können. Dann lässt sich der Gasdruck in jedem Kupplungskörper - ebenso wie z. B. ein Kraftfahrzeugreifen - auf das jeweils gewünschte Mass einstellen. Um das Gas in sämtlichen Kupplungkörpern oder in einer bestimmten Gruppe von ihnen, z. B. in den bei umlaufender Welle druckbelasteten Körpern, immer unter gleichem Druck zu halten, ist es empfehlenswert, diese Kupplungskörper durch Gas- kanäle miteinander zu verbinden.
In diesem Fall vollzieht sich ein selbsttätiger Druckausgleich innerhalb der miteinander verbundenen Kupplungskörper, so dass die von ihnen auf die angetriebene Welle übertragene Kraft stets gleichmässig auf alle Kupplungsarme verteilt ist.
Um die Nachgiebigkeit der Kupplung zu erhöhen, ohne dass man den Kupplungskörpern unerwünscht grosse Abmessungen zu geben braucht, ist es angezeigt, diese Kupplungskörper einzeln, gruppenweise oder alle gemeinsam mit einem zusätzlichen Gasbehälter zu verbinden. Auf diese Weise wird das Gasvolumen im ganzen wesentlich erhöht und damit die Kupplung besonders weich. Die zusätzlichen Behälter können aus Hohlräumen bestehen, die innerhalb der starren Kupplungsteile untergebracht sind. Dies ist umso eher möglich, als erfahrungsgemäss schon verhältnismässig geringe Änderungen des Gasvolumen genügen, um die Nachgiebigkeit der Kupplung entscheidend zu beeinflussen. Infolgedessen wird die Kupplung in ihren Abmessungen nicht umfänglicher und in ihrem Aufbau nicht wesentlich komplizierter als die bekannten Kupplungen.
Sofern bei einer Kupplung innerhalb von starren Kupplungsteilen liegende Hohlräume vor- handensind oder Zufuhrkanäle zu den Kupplungskörpern in ihnen untergebracht werden können, empfiehlt es sich, die Anschlussmittel für die Druckgaszuführung nicht an den Kupplungskörpern selbst, sondern an den starren Kupplungsteilen vorzusehen.
Eine weitere Möglichkeit, die Charakteristik der Kupplung zu verändern, ergibt sich, wenn man in die Verbindungsleitungen zwischen den Kupplungskörpern und den zusätzlichen Hohlräumen Ventile mit einstellbarem Durchlass einbaut. Durch die Unterbrechung des Durchlasses oder seine Einstellung auf ein bestimmtes Mass lässt sich die Verdrängung von Luft aus den Hohlkörpern in die Zusatzräume und umgekehrt in Abhängigkeit von der Belastung der angetriebenen und der treibenden Kupplungshälfte in weiten Grenzen verändern. Macht man z. B. die Durchgänge zwischen den die DiehlastaafnehmendenKupplungs- körpern und den Hohlräumen sehr eng, dann ist die Kupplung im Anfang hart und wird allmählich weicher, während bei genügend weiten Durchgängen die Kupplung zunächst weich ist und anschliessend allmählich härter wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die den Gegenstand der Erfindung bildende Kupplung dargestellt : Fig. 1 zeigt einen Schnitt entlang der Achse zweier miteinander durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Kupplung verbundener Wellen, Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht auf die Kupplung, teilweise im Schnitt.
Die miteinander gekuppelten Wellenl und 2 tragen je eine der Kupplungshälften 3 und 4, die im gezeichneten Beispiel einander gleich sind. Diese Kupplungshälften sind mit einem ringförmigen Teil 5 bzw. 6 auf die Enden der Wellen 1 bzw. 2 aufgekeilt. Sie tragen radial nach aussen gerichtete und über die Enden der Wellen 1 und 2 vorstehende Arme 7 bzw. 8, die untereinander durch hohle Kupplungskörper 9 aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, verbunden sind. Der Übersichtlichkeit halber wurde der von den Kupplungskörpern umschlossene Hohlraum in Fig. 2 nur bei einem der Kupplungskörper angedeutet.
Die an ihren Enden offenen und mit äusseren Flanschen versehenen Kupplungskörper 9 sind mit Hilfe von die Flanschen übergreifenden Ringen 12, die mit den Armen 7 und 8 verschraubt sind, druckdicht und fest mit deren Aussenfläche verbunden. Die Arme 7 und 8 sind im gezeichneten Beispiel hohl ausgebildet. und ihre Hohlräume sind mit den hohlen Kupplungskörpern durch Kanäle 10 verbunden.
An den Kupplungsarmen 7 und 8 sind als Anschlussmittel für eine (nicht gezeichnete) Druckgasleitung mit je einem Rückschlagventil ausgestattete Nippel 11 vorgesehen, über die in die Hohlräume in den Armen 7 bzw. 8 und
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von diesen aus in die Kupplungskörper 9 Druckluft oder ein anderes Gas eingeführt werden kann In die Verbindungskanäle 10 zwischen den Hohlräumen der Kupplungsarme 7, 8 und der Kupplungskörper 9 kann ein Ventil einstellbaren Durchlasses eingebaut sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Nachgiebige Kupplung für Wellenu. dgl., deren Kupplungshälften mit sternförmig um die Wellenachse angeordneten und stirnseitig Über wenigstens ein Wellenende vorstehenden Armen ineinanderliegen und durch je einen inneren, zwischen diesen Armen angeordneten, mit einer elastischen Masse ausgefüllten Kupplungskörper aus elastisch verformbarem Werkstoff miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskörper als mit Gas, insbesondere Luft, einstellbaren Druckes gefüllte Hohlkörper ausgebildet sind.