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Elastische Wellenkupplung
Die Erfindung betrifft elastische Wellenkupplungen, wie sie insbesondere für den Antrieb von Ein- spritzpumpen von Brennkraftmaschinen Verwendung finden und deren Aufgabe unter anderem darin be- steht, sämtliche Abweichungen der beiden zu verbindenden Wellen von der durch die Konstruktion fest- gelegten Lage auszugleichen. Solche Abweichungen ergeben sich in der Praxis sowohl bezüglich der Ent- fernung der Wellenenden als auch durch Abstände der beiden Wellen senkrecht zur Wellenflucht und schliesslich durch eine Neigung der Wellenachsen gegeneinander. Die wesentlichste Bedingung, die von diesen Kupplungen erfüllt werden muss, ist im übrigen eine in der Umfangsrichtung der beiden Wellen unveränderliche Verbindung, die eine bleibende ungewollte Verdrehung der Wellen gegeneinander aus- schliesst.
Ferner werdenWartungsfreiheit und geräuschloser Lauf bei den in Betracht kommenden Drehzah- len gefordert.
Durch die Erfüllung eines Teiles dieser Bedingungen konnten sich bisher jeneKupplungsbauarten ein- führen, bei welchen zwischen zwei Naben, die an den einander zugekehrten Wellenenden sitzen, ein
Kupplungszwischenstück angeordnet ist, das durch in Richtung der Wellenachsen elastische Lamellen oder
Lamellenpakete. mit den Naben verbunden ist, wobei die Lamellen oder Lamellenpakete je am Umfang des Kupplungszwischenstückes und des Flansches der benachbarten Nabe durch Schrauben festgespannt sind. Die Übertragung des Drehmomentes erfolgte bisher meist durch die Reibungskräfte, die durch die Schrauben, die die Lamellen mit den übrigen Kupplungsteilen verbinden, zwischen den Lamellen und den Naben bzw. zwischen den Lamellen und dem Kupplungszwischenstück hervorgerufen werden.
Diese Art der Drehmomentübertragung vermag trotz des Umstandes, dass sie mit glatten, scheibenförmigen Lamellen das Auslangen finden lässt, nicht zu befriedigen, die für die Gewährleistung des sicheren Betriebes notwendige genaue Einhaltung der Vorspannung der als Dehnschraube auszubildenden Verbindungsmittel zwischen den Lamellen und den übrigen Kupplungsteilen erweist sich in der Praxis als äusserst nachteilig.
Weiterhin müssen die Dehnschrauben eine verhältnismässig grosse Länge aufweisen, was bei der Auslegung solcher Kupplungen hinderlich ist.
Ein weiterer Vorschlag, dem offensichtlich bereits das Bestreben zugrunde liegt, diese Mängel zu beseitigen, sieht die Übertragung der Umfangskräfte zwischen den Kupplungsteilen durch die Bolzen der Kupplungsschrauben vor, die in die Schraubenlöcher der Lamellen oder Lamellenpakete eingepasst sind.
Abgesehen von der mit dieser Ausbildung verbundenen Anforderung an die Herstellungsgenauigkeit der Schraubenbolzen und Lamellen erweist sich auch diese Ausbildung als unbefriedigend, weil die Lamellen den Umfangskräften an den Schraubenlöchern nicht standhalten. Durch den grossen Lochleibungsdruck werden die Ränder der Löcher verdrückt und die Löcher ausgeschlagen. Schliesslich reissen auch die meist aus Federstahl bestehenden Lamellen andenLöchern ein.
Eine gewisse Abhilfe schuf hier die ebenfalls bereits bekannte kragenförmige Ausbiegung des Randes der Schraubenlöcher der Kupplungslamellen. Es ergibt sich dadurch zwar eine gewisse Verbesserung bei der Drehmomentübertragung, doch ist diese Bauart auf die Verwenaung einer einzigen Kupplungsscheibe beschränkt, die dementsprechend dick und wenig elastisch ist. Weiters ist es unmöglich, die Kupplungsscheibe durch Prägen herzustellen, wenn festeres Material verwendet wird, weil die Lochränder bei dieser starken Verformung einreissen. Die Vergütung muss deshalb nach der Verformung vorgenommen werden.
Die Ausführung der Befestigung durch in die Lamellen eingedrückte kegelstumpfförmige Verformungen, die mittels kegelig ausgebildeter Befestigungsschrauben in kegelige Ausnehmungen des Gegenstücks
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gedrückt werden, erlaubt nun zwar die Verwendung mehrerer dünner Lamellen statt einer dicken, da sich die Lamellen übereinanderschichten lassen, hat aber als Nachteil, dass besonders bei flexiblen dünnen La- mellen die Drehmomentübertragung wieder von der Pressung der Lamellen durch die Schrauben beeinflusst wird. Bei zu geringer Pressung kann sich der Kegelstumpf der Lamelle unter gleichzeitiger Zugbelastung im Spalt zwischen Schraube und Gegenstück in der Richtung der Kegelerzeugenden bewegen. Die.
Bewe- gung der Lamellen bei Lastwechsel ist nur durch die Grenzen der Verformbarkeit des Lamellenmaterials bzw. durch den Anschlag der Lamelle am Gegenstück begrenzt.
Um die Wirkung zu verbessern, müssen sehr tiefe oder steile Kegel vorgesehen werden, was wieder- um die einfache Herstellung derLamellen behindert oder unmöglich macht und zum Einreissen der Loch- ränder führen kann. Steile Kegel sind auch wegen des dadurch auftretenden grossen Abstandes zwischen den Lamellen nicht erwünscht.
Zur Behebung dieser Nachteile geht die Erfindung davon aus, dass die Lamellen in die auf den Wel- len sitzenden Naben und gegebenenfalls in ein zwischen den Naben liegendes Zwischenstück an mehreren
Stellen mittels aus der Lamellenebene herausragender kreisförmiger Sicken eingreifen, welche Sicken mit den Kupplungsteilen durch Schrauben im Eingriff gehalten werden. Die Erfindung besteht darin, dass die kreisringförmigen Sicken der Lamellen mit im wesentlichen U-oder V-förmigem Querschnitt ausge- bildet sind und mit korrespondierenden Ausnehmungen bzw. Erhöhungen der zu verbindenden Kupplungs- teile in Eingriff stehen.
Bei der Kupplung nach der Erfindung sind die Vorteile, die bei den erwähnten bekannten Ausführun- gen wenigstens zum Teil gegeben sind; - genaue Zentrierung der Einzelteile der Kupplung durch die aus der Ebene der Lamellen herausragenden Formteile und Verwendung mehrerer übereinandergeschichteter Lamellen - ebenfalls genützt, Zusätzlich wird jedoch durch die Ausbildung der Lamellen mit Sicken mit
U-oder V-förmigem Querschnitt erreicht, dass die für die Übertragung des Drehmomentes wirksame Flä- che bei gleichem Aussendurchmesser der Sicken gegenüber den bekannten kragenförmigen Sicken erheblich grösser wird. Es kann deshalb bei erfindungsgemässer Ausbildung der Formteile die Sickentiefe entsprechend vermindert werden, wenn in beiden Fällen die gleichen Kräfte übertragen werden müssen.
Dadurch ist die einfache Herstellbarkeit der Sicken ohne jede Schwierigkeit und Gefahr des Einreissens des Lochrandes möglich. Die seichte Sicke kann auch in härtere Materialien eingedrückt werden. Die Vergrösserung der zur Drehmomentübertragung dienenden Fläche ergibt sich gegen eine einfache kegelförmige Sicke durch den mit Bezug auf die Lochachse innenliegenden Flanschteil der U-oder V-Sicke. Hieraus folgt für die Praxis, dass gegenüber der einfachen kegelförmigen Sicke bei Anwendung der Erfindung die Sickentiefe auf die Hälfte vermindert sein kann, wenn in beiden Fällen die gleichgrosse Fläche für die Übertragung der Umfangskräfte gefordert wird.
Bei Anwendung der Erfindung wird weiterhin die Sicherheit der Drehmomentübertragung erhöht, weil bei der Kupplung nach der Erfindung ein wesentlich geringeres Schiefstellen der Lamellen bei grossen Beanspruchungen oder geringer Anpresskraft gewährleistet ist, als dies bei einfachen kegelförmigen Sicken der Fall ist. Es kann deshalb auch der Querschnitt der nach der Erfindung verwendeten Sicke in den Winkeln flacher sein, was die Herstellung erleichtert und die Gefahr der Rissbildung vermindert.
Sind die Lamellen durch Formstücke mit den übrigen Kupplungsteilen formschlüssig verbunden, wie dies früher etwa bei Lamellen vorgeschlagen worden war, die von den Kupplungsschrauben in Passlöchern durchsetzt werden, so'können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Lamellen oder Lamellenpakete nur mittels ihrer Sicken mit den Formstücken in Eingriff stehen und die Formstücke sich nur je über den Bereich einer Sicke erstrecken. Die Verwendung derartiger Formstücke ergibt eine leichtere Bearbeitung der Eingriffsflächen. Ausserdem besteht die Möglichkeit, für die Formstücke anderes Material zu verwenden als für jene Kupplungsteile, mit welchen sie formschlüssig verbunden sind, und es können Abweichungen, die sich z.
B. bei der Montage der Kupplung hinsichtlich des Abstandes der Naben ergeben, durchÄnderung der Dicke der Formstücke auf einfache Weise ausgeglichen werden. Gegenüber den bekannten Ausbildungen, bei welchen die zum Teil kegelstumpfförmigen Schäfte der Kupplungsschrauben als Formstücke dienen, stehen nach der Erfindung die Lamellen mit von den Kupplungsschrauben getrennten Formstücken im Eingriff.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Formstücke und gegebenenfalls zwischen den Lamellen oder Lamellenpaketen und den zu ihrer Verbindung mit den Teilen der Kupplung dienenden Schrauben befindlichenBeilagscheiben aus elastischem Material bestehen. Dadurch werden auch in Umfangsrichtung der Wellen wirkende Stösse innerhalb der Kupplung elastisch aufgefangen, ohne dass es dabei zu einer bleibenden Verdrehung der Wellen gegeneinander kommt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. In Fig. 1 ist eine auf den Enden der Wellen montierte Kupplung nach der Erfindung teilwei-
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teilen durch den Eingriff der Lamellen in diese Teile erfolgt und die vorhandenen Schrauben nur zur Si- cherung in der Eingriffsstellung dienen.
Die Form der Sickenquerschnitte kann entsprechend der für die Kraftübertragung erforderlichen
Sickentiefe modifiziert werden. So ergibt die im Rahmen der Erfindung liegende Ausbildung der Sicken mit entsprechend gerundetem Querschnitt die Möglichkeit, die Sicken beim Zusammenpressen des La- mellenpaketes derart elastisch zu verformen, dass sich einmal eine federnde Einspannung ergibt, die die
Gefahr des Lockerwerdens der Befestigungsschrauben verringert, zum andern werden bei dieser elastischen
Verformung die Sicken verflacht und dadurch dem Lochrand der Bohrungen für die Durchgangsschrauben
Spannungen aufgedrückt, die die Gefahr des Einreissens dieses Lochrandes vermindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elastische Wellenkupplung, insbesondere für den Antrieb von Einspritzpumpe von Brennkraftma- schienen, mit zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Welle liegenden, in Richtung der Wel - lenachsen elastischen Stahllamellen, wobei die Lamellen in die auf den Wellen sitzenden Naben und ge- gebenenfalls in ein zwischen diesen Naben liegendes Zwischenstück an mehreren Stellen mittels aus der
Lamellenebene herausragender kreisringförmiger Sicken eingreifen, welche Sicken mit denKupplungstei- len durch Schrauben im Eingriff gehalten werden, die die Lamellen in Schraubenlöchern durchsetzen, die je konzentrisch zu einer der Sicken liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisringförmigen Sicken (11, 11')
der Lamellen mit im wesentlichen U-oder V-förmigem Querschnitt ausgebildet sind und mit korrespondierenden Ausnehmungen bzw. Erhöhungen der zu verbindenden Kupplungsteile in Eingriff stehen.