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Flexible Kupplung
Die Erfindung betrifft eine flexible Kupplung, bei der die von den Kupplungshälften in axialer Rich- tung abstehenden Verbindungsglieder von je einem aus Gummi od. dgl. bestehenden Hülsenpaar getragen sind, welche Hülsenpaare mit radialer Vorspannung in entsprechenden Bohrungen eines Zwischengliedes sitzen, wobei die Hülsen jeden Paares mit zur Kupplungsachse parallelen Achsen aneinander liegen und eine im wesentlichen zylindrische Innenmantelfläche aufweisen.
Es ist bei flexiblen Kupplungen bekannt, kreisförmig um das Wellenende herum in Gehäusen ange- ordnete Gummihülsen vorzusehen, wobei die Gehäuse an einem Zentralring befestigt sind, in dem das
Wellenende mittels einer sphärischen Verdickung gelagert ist. Es ist auch bereits bekannt, die Mäntel der Hülsen abzuschrägen oder die Hülsen konisch auszubilden.
Bei Kupplungen der oben erwähnten Type wird meist jedes Verbindungsglied von einer eigenen Hül- se getragen ; wenn die Kupplung nur mässige Winkelabweichung des Antriebes zwischen den treibenden und den angetriebenen Gliedern ausgleichen soll, so ist die Hülse einer Zugbeanspruchung unterworfen, die von der Mitte der Hülse gegen die axialen Enden der Hülse zunimmt. Normalerweise wird jede Hülse um ein Drahtmaschensieb geformt, welches die Bohrung der Hülse verstärkt. Es hat sich nun bei den gebräuchlichen Kupplungstypen gezeigt, dass sie wegen des Aussetzens der Bindung zwischen der Hülse und dem Maschensieb auf Grund der Zugbeanspruchung im Gebiet der Bindung versagen.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass die Hülsen vor dem Eingriff der Verbindungsglieder nur mit ihren äusseren Peripherieteilen aneinanderliegen, wogegen die inneren Peripherieteil in axialem Abstand voneinander sich befinden und dieser Abstand sich nach dem Eingriff der Verbindungsglieder vermindert, gegebenenfalls ganz verschwindet.
Vorzugsweise sind die Hülsen jedes Paares in an sich bekannter Weise in entsprechenden Gehäusen angeordnet. Ferner sind die Verbindungsglieder in an sich bekannter Weise einstückig und in der Bohrung der Hülsen mit Festsitz gelagert. Durch den Festsitz der Verbindungsglieder sind die Hülsen in Beanspruchung gehalten. Die aus der Deformierung der Hülsen während des Zusammenbaues resultierende Vorspannung ergibt eine gewisse Kompression des Gummis jeder Hülse, der dem axialen äusseren Ende derHülse benachbart ist im Gebiet der Bindung mit der Maschenverstärkung, falls eine derartige Verstärkung verwendet wird ; auf diese Weise kann eine grössere Antriebswinkelstellung zugelassen werden, ohne dass dieses Verbindungsglied einer Zugbeanspruchung unterworfen wird.
Dies verhindert in einem starken Masse die Gefahr der frühzeitigen Trennung der Bindung zwischen der Maschenverstärkung und der Hülse.
Bei den gebräuchlichen Kupplungen der vorliegenden Type, bei denen jedes Verbindungsglied in einer eigenen Hülse lagert, ist die Bewegung der Verbindungsglieder relativ zu den äusseren Peripherieteilen der Hülsen in axialer, radialer und in Winkelrichtung begrenzt, bevor die Kompression des Gummis entlastet ist. Eine weitere relative Bewegung ruft Zugbeanspruchungen hervor, die schnell zu einer Zerstörung der Hülsen führt. Da jedes Hülsenpaar gemäss der Erfindung vorzugsweise in radialer sowie in axialer Richtung zusammengedrückt ist, kann eine Kupplung gemass der Erfindung nicht nur eine grössere Winkelstellung und das begleitende "Nachgeben", sondern auch eine grössere radiale Bewegung ausgleichen ; somit hat die Kupplung eine dementsprechend grössere Drehmomentkapazität.
Es scheint verständlich, dass. statt eine derartige Kupplung für eine grössere Drehmomentkapazität zu konstruieren, die grössere zulässige Bewegung jedes Verbindungsgliedes oder jeder Büchse relativ zu den äusseren Peripherieteilen jeder beigefügten Hülse verwendet werden kann, um eine Kupplung mit erhöhter Flexibilität zu erhal-
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;erreicht.
Versuche haben gezeigt, dass die axiale Starrheit der Kupplung gemäss der Erfindung nur halb so gross wie bei einer gebräuchlichen Kupplung derselben Type mit vergleichbaren Abmessungen ist. Dies beruht auf der Tatsache, dass, wenn jedes Hülsenpaar einer axialen Belastung ausgesetzt ist, die Bean- spruchungen in einer Hülse des Paares vermindert, während die Belastungen in der andern erhöht sind.
Der hauptsächliche praktische Vorteil dessen ist, dass die Kupplung einem axialen Nachgeben weni- ger Widerstand entgegensetzt und somit es erlaubt, eine grössere Winkelbewegung auszugleichen. Wenn eine derartige Kupplung bei der Antriebswelle bzw. Kardanwelle eines Motorfahrzeuges verwendet wird, so ergibt sich aus der axialen Starrheit der Kupplung zusätzlich eine wesentliche Verminderung der axia- len Belastung der Lager, welche die Welle tragen.
Vorzugsweise weist der Querschnitt jeder Hülse in an sich bekannter Weise in axialer Richtung eine asymmetrische Form auf.
Die Hülse ist vorzugsweise aus natürlichem Gummi geformt, aber auch andere geeignete elastische
Materialien können verwendet werden, z. B. kann ein hochfester, relativ schwerer synthetischer Gummi wie Polyurethangummi verwendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei die Zeichnungen beispielsweise zwei Ausführungsformen einer flexiblen Kupplung gemäss der Erfindung illustrieren.
Fig. l zeigt eine Endansicht einer der Kupplungen, Fig. 2 gibt einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 wieder. Fig. 3 ist eine perspektive Ansicht der andern Ausführungsform teilweise im Schnitt.
Fig. 4 stellt den Beginn eines Teilzusammenbaues der Kupplung dar. Fig. 5 ist ein vollständiger Teilzusammenbau und Fig. 6 veranschaulicht eine Teilansicht einer Hülse der Kupplung in vergrössertem Massstab.
Die flexible Kupplung gemäss den Fig. l und 2 besitzt einen Ring von vier Verbindungsgliedern 1, die gegeneinander im gleichen'Winkel versetzt sind. Die Kupplung hat einen einstückigen Träger 2, der mit vier zylindrischen Gehäusen 3 versehen ist, in welchen die Gummihülsen angeordnet sind. Ein Paar Hülsen, wie 4 und 5, sind End an End im axialen Sinne in jedem Gehäuse 3 vorgesehen. Der Träger 2 ist mit mindestens einer einwärts gerichteten Lippe 2c an einem Ende jedes Gehäuses 3 versehen, um die entsprechenden Hülsen in ihrer Stellung zu halten.
Die Hülsen 4 und 5 haben zentrale Bohrungen, die in gebräuchlicher Weise mit einem Drahtmaschensieb 6 verstärkt sind, um welches die Hülsen geformt sind ; die äussere Peripherie besitzt bei 7 eine Leinenverstärkung. Im Gegensatz zu den gebräuchlichen Anordnungen sind die Hülsen 4 und 5 jedoch asymmetrisch (wie in Fig. 4 dargestellt), so dass ihre inneren und äusseren Mantellängen, obwohl sie gleich lang sind, relativ in axialer Richtung versetzt sind. Jedes Paar Hülsen ist derart angeordnet, dass in der freien Form, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist, die äusseren Mäntel miteinander verbunden sind und die inneren Mäntel um einen von der asymmetrischen Form der Hülsen 4 und 5 abhängigen Betrag getrennt sind.
Jedes Verbindungsglied 1 besteht aus einer Stahlbüchse, welche im Festsitz in den Bohrungen der entsprechenden Hülsenpaare 4 und 5 angeordnet ist und die beim Teilzusammenbau gemäss Fig. 4 durch die Verwendung eines Aufspanndomes 8 mit einem Konus 9 in die Bohrungen eingebracht wird. Das Hülsenpaar 4,5 wird entlang dieses Dornes 8 in seine Lage am Verbindungsglied 1 gegen eine fixierte Gegenhülse 10 gedrückt, bis die inneren Mäntel der beiden Hülsen 4,5 in Kontakt kommen ; diese Anordnung wird durch den Festsitz, wie in Fig. 5 dargestellt, aufrechterhalten.
An einem Ende ist das Verbindungsglied mit einer Schulter 12 versehen, welche an der Hülse 4 anliegt. Dieses Ende besitzt einen Flansch 13 und einen Zentrieransatz 14 zur Anordnung in einem treibenden oder angetriebenen Glied (nicht dargestellt), mit welchem das Verbindungsglied 1 mittels eines Bolzens 15 (Fig. l und 2), der durch das Verbindungsglied 1 hindurchgeht, verbunden ist. Das Glied 1 erstreckt sich durch die beiden Hülsen 4, 5. Eine Beilagscheibe 16 und der Kopf des Bolzens 15 halten die'Hülsen 4, 5 zwangsläufig am Verbindungsglied 1.
Die Verbindungsglieder 1 ragen abwechselnd auf den gegenüberliegenden Seiten der Kupplung heraus, um mit den treibenden bzw. getriebenen Gliedern, die an diesen gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, verbunden zu werden.
Nachdem jedes Hülsenpaar 4,5 mit dem entsprechenden Verbindungsglied 1 zusammengebaut ist, wird dieser Teilzusammenbau gemäss Fig. 5 in eines der Gehäuse 3 des Trägers 2 eingepasst. Die Hülsen 4,5 werden in ihre Gehäuse 3 gepresst, um eine allgemeine radiale Vorkompression der Hülsen zu er-
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zeugen.
Die Kupplung gemäss Fig. 3 ist im grossen ähnlich zu der der Fig. l und 2. Der Hauptunterschied liegt darin, dass der Träger 2 durch zwei ähnliche Stahlpressstücke 2a, 2b gebildet ist, welche nach dem Zusammenbau die zylindrischen Gehäuse 3 der Hülsenpaare 4 und 5 darstellen. Jedes Pressstück 2a oder 2b ist mit einer einwärts gerichteten Lippe 2c an dem entsprechenden Ende des Gehäuses 3 versehen, um das Halten der Hülsen in ihrer Lage darin zu unterstützen. Während des Zusammenbaues dieser Kupplung wird jedes der in Fig. 5 dargestellten Elemente in eines der Pressstücke 2a, 2b eingefügt ; die Befestigung des andern Pressstückes 2b, 2a beendet dann den Zusammenbau des Trägers 2 mit den Hülsen 4 und 5 und dem Verbindungsglied 1.
Der Festsitz des Verbindungsgliedes 1 in den Hülsen 4 und 5 ist genügend, um den Gummi der Hülsen zu verformen. Die Deformation der Hülsen 4 und 5 während des teilweisen Zusammenbaues an dem Verbindungsglied 1 spannt die äusseren axialen Enden der Hülsen im Gebiet der Verbindung mit der Maschenverstärkung 6 vor, so dass die Kupplung eine wesentlich grössere Winkelstellung abfangen kann als dies bisher der Fall war, ohne dass dieses Gebiet einer Zugbeanspruchung unterworfen wird, welche ein vorzeitiges Trennen der Verbindung zwischen der Maschenverstärkung und der Hülse hervorrufen würde.
Fig. 6 ist ein halbaxialer Schnitt durch eine der ähnlichen Hülsen 4 und 5. Die freie Form der Hülse ist in dieser Figur voll ausgezogen dargestellt ; die Form der Hülse nach beendetem Zusammenbau, wenn diese in dem entsprechenden Gehäuse 3 eingepasst ist, ist strichliert in derselben Figur gezeigt. Wie dargestellt, sind die axialen Stirnflächen 17 und 18 der Hülse in der natürlichen geformten Lage parallele Bogen im axialen Querschnitt. Diese Bogen sind je um Mittelpunkte 19und 20 gezogen. Die asymmetrische Gestalt der Hülse, wenn diese eingepasst ist, zeigt klar die radiale und axiale Vorspannung der Hülse, die aus dem Zusammenbau resultiert.
Obwohl beide der beschriebenen Kupplungen zylindrische Gehäuse 3 für die Hülsen 4 und 5 benutzen, zeigt die Fig. 5 eine tonnenförmig deformierte äussere Peripherie des teilweisen Zusammenbaues in dieser Figur. In einer abgeänderten Ausführungsform, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, sind die in Fig. 3 gezeigten Pressstücke 2a und 2b des Trägers 2 der Kupplung mit allgemein teilsphärischen Ausnehmungen versehen, welche die Hülsengehäuse bestimmen. Auf diese Weise entspricht jedes Gehäuse allgemein im Umriss der Tonnenform der Fig. 5. Die Abmessungen dieser Ausnehmungen sind so gewählt, dass sie die gewünschte radiale Kompression der Hülsen 4 und 5 bei dem Endzusammenbau gewährleisten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flexible Kupplung, bei der die von den Kupplungshälften in axialer Richtung abstehenden Verbin- dungsglieder von je einem aus Gummi od. dgl. bestehenden Hülsenpaar getragen sind, welche Hülsenpaare mit radialer Vorspannung in entsprechenden Bohrungen eines Zwischengliedes sitzen, wobei die Hülsen jeden Paares mit zur Kupplungsachse parallelen Achsen aneinanderliegen und eine im wesentlichen zylindrische Innenmantelfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (4,5) vor dem Eingriff der Verbindungsglieder (1) nur mit ihren äusseren Peripherieteilen aneinanderliegen, wogegen die inneren Peripherieteil in axialem Abstand voneinander sich befinden und dieser Abstand sich nach dem Eingriff der Verbindungsglieder vermindert, gegebenenfalls ganz verschwindet.