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Die Erfindung betrifft eine drehelastische Kupplung, bestehend aus einer inneren zylindri- schen Nabe, einem äusseren, die Nabe konzentrisch umgebenden Flansch und einer zwischen Nabe und Flansch einvulkanisierten Gummischicht, deren Mittelebene senkrecht zur Drehachse liegt, deren Breite im Bereich zwischen Nabe und Flansch schmaler als die Haftflächenbreiten ist und deren Aussenkonturen im mittleren Bereich Hyperbelform besitzen.
Bei einer gattungsgemässen bekannten drehelastischen Kupplung (DE-OS 2440302) sind zur
Verbesserung der Dauerfestigkeit die radial gemessenen Gummifasern an der Aussenseite des Gummi- körpers grösser als die Gummifasern in der Mitte des Gummikörpers. Dies wird erreicht durch im Axialschnitt gewölbte Haftflächen. Über die Grösse der Auswölbung und damit über die Grösse der Verkürzung der Gummifasern in der Mitte des Gummikörpers sind keine Aussagen gemacht.
Die Dauerhaltbarkeit hängt jedoch entscheidend von der Grösse des Verhältnisses zwischen der
Länge der äusseren und mittleren Gummifasern ab, da damit das Verhältnis der Spannungen im Gummi an der Oberfläche und im Inneren bestimmt wird.
Dies bedeutet, dass nur bestimmte Verhältnisse zu einer angestrebt hohen Dauerhaltbarkeit führen, andere Verhältnisse dagegen keine Erhöhung der Dauerhaltbarkeit bewirken. Auf Grund ausgedehnter Versuche an ähnlichen Bauteilen hat sich gezeigt, dass die kritischen Stellen für die Dauerhaltbarkeit die Haftränder sind. Der Ausbildung dieser Stellen kommt für eine hohe Belastbarkeit und optimale Dauerfestigkeit eine entscheidende Bedeutung zu.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, zahlenmässige Angaben über die Grösse des Verhältnisses der Gummifaserlängen an der Aussenseite zur Innenseite des Gummikörpers zu machen und die Ausbildung der Haftränder anzugeben, um eine drehelastische Kupplung mit hoher Belastbarkeit und optimaler Dauerfestigkeit zu erhalten.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Nabe und der Flansch je einen umlaufenden Bund aufweisen, der von der Gummischicht umschlossen ist, dass die umlaufenden Haftflächen an der Nabenaussenseite und der Flanschinnenseite zu wenigstens auf einem Viertel der Haftflächenbreite zu beiden Stirnseiten hin zylindrisch verlaufen und dass sich die radialen Längen der stirnseitig aussenliegenden Gummifasern zu den in der Mitte liegenden Gummifasern wie 6 : 5 oder kleiner 5 verhalten.
Im Gummikörper der drehelastischen Kupplung treten bei einer Verdrehung Schubspannungen auf. An der Oberfläche kommen zu der Schubspannung aus der Verdrehung noch Spannungen aus zusätzlichen Beanspruchungen dazu, wie Schrumpfspannungen, Spannungen aus kardanischer Auslenkung, Alterung des Gummis, fertigungsbedingte Schwankungen in der Festigkeit. Diese Zusatzspannung beträgt auf Grund umfangreicher Erfahrungen und grundsätzlicher Untersuchungen etwa 20% der Schubspannung. Die Abmessungen der Kupplung sind so zu wählen, dass die Gesamtspannung gleich oder kleiner als die Spannung im inneren Bereich ist. Eine rechnerische Abschätzung ergibt daraus, dass sich die radiale Länge der aussenliegenden Gummifasern zu den in der Mitte liegenden Gummifasern mindestens wie 6 : 5 verhalten muss, um eine gute Dauerhaltbarkeit zu erlangen.
Eine wesentliche Verbesserung bezüglich der Dauerhaltbarkeit ergibt sich auch aus der Ausbildung der umlaufenden Haftfläche. Von besonderer Bedeutung ist, dass die Haftfläche an der Nabe und am Flansch wenigstens zu einem Viertel der Haftflächenbreite zylindrisch verläuft.
Damit erfolgt im Bereich der besonders gefährdeten Ränder die Einleitung von radialen Kräften (aus Schrumpfspannungen im Gummi und bei kardanischer Auslenkung) wesentlich günstiger als beim Stand der Technik. Die Erfahrung zeigt, dass es für die Dauerfestigkeit besonders günstig ist, wenn die Gummifasern senkrecht zur Haftfläche verlaufen. Dies gilt auch für die Einleitung eines Drehmoments. Die kürzeren Gummifasern in der Mitte ergeben auch für Radialkräfte höhere Spannungen, während sie im Bereich der Oberfläche wunschgemäss geringer sind. Nach der Erfindung ist dafür zu sorgen, dass der zylindrische Teil der Haftfläche nicht zu klein ist. Er soll mindestens ein Viertel der Haftfläche betragen. Damit werden ungünstige Spitzenspannungen an den Hafträndern vermieden.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich dadurch, dass die Querschnittaussenkonturen etwa senkrecht auf den Haftflächen stehen.
An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit weiteren Merk-
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Verformungen zu. Bei keiner der vorgenannten Belastungen treten in der Gummischicht --4-oder den Haftflächen Spannungsspitzen oder lokale Belastungen auf, die die Dauerfestigkeit und Standzeit negativ beeinflussen können.
Zusammenfassend wird festgestellt, dass mit der erfindungsgemässen drehelastischen Kupplung eine Wellenkupplung zur Verfügung gestellt wird, die einfach im Aufbau und durch nur wenige Teile preisgünstig herstellbar ist und zugleich den in der Praxis bestehenden Forderungen nach hoher Dauerfestigkeit, hoher Elastizität und starker axialer und kardanischer Verformbarkeit genügt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehelastische Kupplung, bestehend aus einer inneren zylindrischen Nabe, einem äusseren, die Nabe konzentrisch umgebenden Flansch und einer zwischen Nabe und Flansch einvulkanisierten Gummischicht, deren Mittelebene senkrecht zur Drehachse liegt, deren Breite im Bereich zwischen Nabe und Flansch schmaler als die Haftflächenbreiten ist und deren Aussenkonturen im mittleren Bereich Hyperbelform besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (2) und der Flansch (3) je einen umlaufenden Bund (7, 12) aufweisen, der von der Gummischicht (4) umschlossen ist, dass die umlaufenden Haftflächen an der Nabenaussenseite und der Flanschinnenseite zu wenigstens auf einem Viertel (14, 15) der Haftflächenbreite (13)
zu beiden Stirnseiten hin zylindrisch verlaufen und dass sich die radialen Längen der stirnseitig aussenliegenden Gummifasern zu den in der Mitte liegenden Gummifasern wie 6 : 5 oder kleiner 5 verhalten.