AT392827B

AT392827B - Drehsteife, elastisch beugefaehige wellenkupplung

Info

Publication number: AT392827B
Application number: AT9014/85A
Authority: AT
Original assignee: Federn Klaus
Priority date: 1984-05-14
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1991-06-25
Also published as: GB2169382A; WO1985005420A1; ATA901485A; GB8600510D0; US4737136A; GB2169382B; DE3417774C1

Description

AT 392 827 B

Die Erfindung betrifft eine drehsteife, elastisch beugefähige Wellenkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer aus der DE-GM 7435748 bekannten Wellenkupplung dieser Art sind Membranen mit assymmetrisch ausgebildeten Durchbrüchen vorgesehen, so daß die zwischen den Durchbrüchen gebildeten Stege schräg zur Radialrichtung verlaufen. An der Wurzel jedes Steges ist je eine Bohrung für die Einspannung der Membran mit Hilfe von Spannschrauben am Innen- bzw. Außenrand an den beiden normalerweise verschiedene Durchmesser aufweisenden Kupplungshälften vorgesehen. Weitere Befestigungsbohrungen an den Randzonen der Membranen sind nicht vorhanden. Die Membranen lassen sich daher nur deckungsgleich aufeinandergeschichtet anordnen. Die Befestigungsschrauben der Membranen werden hoch belastet, da die jeweils deckungsgleichen, auf Biegung beanspruchten Stege der geschichteten Membranen an jeweils einer einzigen Spannschraube angreifen. Die sich zwischen den Befestigungsbohrungen erstreckenden Randzonen der Membranen werden, da dort keine Verschraubungen vorhanden sind, nicht zur Drehmomentübertragung herangezogen. Dies trifft auch für eine Ausführungsvariante zu, bei der die Stege einer Membran in der Schichtung mit den Durchbrüchen der benachbarten Membran zusammenfallen.

Da derartige Kupplungen hohen Wechselbeanspruchungen ausgesetzt sind, ist es erforderlich, ihre Funktionsfähigkeit in Zeitabständen zu überprüfen. Hiezu muß die Kupplung demontiert werden, um insbesondere die Stege der Membranen auf Risse und Verformungen zu kontrollieren. Dies ist besonders zeit- und kostenaufwendig.

Aus der US-PS 3 677 031 ist eine sich gattungsmäßig unterscheidende Wellenkupplung bekannt, bei der wenigstens zwei wellenförmig profilierte mit Ausnehmungen versehene Kupplüngsglieder vorgesehen sind, die je einen tellerförmigen Teil und damit eine Kupplungshälfte bilden und an den Außenrändem durchlaufend verschweißt sind. Es ist dabei möglich, die beiden Kupplungselemente mit fluchtenden Ausnehmungen oder auch gegeneinander versetzten Ausnehmungen anzubringen und es können zwischen den beiden genannten Kupplungshälften auch noch weitere wellenförmig profilierte Membranen angebracht werden, die ebenfalls Ausnehmungen aufweisen, wobei etwa zusätzlich zu den Kupplungshälften zwei Membranen vorgesehen sind, die am Außenrand mit je einer da Kupplungshälften und an einem Innenring untereinander verschweißt sind.

Aus der US-PS 3 808 837 ist es bekannt, bei einer Wellenkupplung mehrere wellenförmig profilierte durchbrechungslose Kupplungsmembranen mit axialer Distanz anzuordnen und zu Membranpaketen zu vereinigen, die im Bereich einer Innenöffnung mit der einen und im äußeren Randbereich mit der zweiten Kupplungshälfte verbunden und in diesen Kupplungshälften eingespannt sind. Die den größeren Durchmesser aufweisende Kupplungshälfte trägt einen das Membranpaket gegen die kleinere Kupplungshälfte zu abschirmenden Schutzring.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine höhere Belastung möglich und die Funktionstauglichkeit der Membranen ohne Demontage der Kupplung kontrollierbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Diese Lösung hat den Vorteil, daß durch die Durchbrüche der Membranen hindurch die Stege der folgenden Membran wenigstens teilweise sichtbar und dadurch auch überprüfbar werden. Wegen der gegeneinander verdrehten Anbringung da Membranen sind den Stegen die zwischen den Durchbrüchen stehen bleiben jeweils andere Spannschrauben da beiden Kupplungshälften zugeordnet, so daß das eingeleitete Drehmoment gleichmäßiger über den inneren und äußeren Umfang der Kupplungshälften verteilt wird. Vor allem werden die von den Membranstegen auf die Spannschrauben am Außen- und Innenumfang der Membranen übertragenen Kräfte je auf eine größere Schraubenzahl verteilt.

Durch die Ausführung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß bei Vowendung von zwei Membranen durch die Durchbrüche der einen Membran die Stege der anderen Membran in voller Breite sichtbar und daher leicht kontrollierbar sind.

Durch die Ausführung nach Anspruch 3 wird außer der Sichtprüfung auch eine akustische Überprüfung der Membranen möglich. Der entsprechende, freiliegende Membransteg kann angeschlagen werden, wobei sich aus dem erzeugten Klangbild die Unversehrtheit oder Beschädigung feststellen läßt

Durch die Ausführung nach Anspruch 4 wird trotz des Schleuderschutzes ein entsprechender Zugang zu den Membranstegen möglich.

Die Sonderausführung nach Anspruch 5 für die besonders geformten Stege hat den Zweck, die Stege auf den Spannungszustand in der Membran unter Betriebsbelastung abzustimmen. Durch die abgerundeten Übergänge wird die Kerbwirkung gemindert.

Drei Ausführungsbespiele der Erindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt einer Wellenkupplung mit einem Paket aus zwei Membranen als Übertragungsglieda zwischen den Kupplungshälften, Fig. 2 bis 4 Vorderansichten von Membranen, die sich durch in unterschiedlicher Teilung angeordnete Befestigungsbohrungen am Innen- und am Außenrand unterscheiden, in kleinerem Maßstab als in Fig. 1, Fig. 5 eine Vorderansicht eines aus zwei gegeneinander verdrehten Membranen geschichteten Paketes als erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 6 einen Halbschnitt durch das Membranpaket entlang der Linie (VI-VI) in Fig. 5, in größerem Maßstab, Fig. 7 und 8 ein aus drei Membranen geschichtetes Paket als zweites Ausführungsbeispiel in entsprechender Darstellungsweise gemäß Fig. 5 und 6 und Fig. 9 und 10 als -2-

AT 392 827 B drittes Ausführungsbeispiel ein aus vier Membranen geschichtetes Paket, ebenfalls in einer Darstellung entsprechend den vorangegangenen Fig. 5 bis 8.

Die in Fig. 1 dargestellte drehsteife, elastisch beugefähige Wellenkupplung (2) ist mit rechtwinklig zu ihrer Drehachse (3) angeordneten Übertragungsgliedern in Form eines Membranpaketes (4) versehen, welches die beiden Kupplungshälften (5) und (6) miteinander verbindet. Die radial größere Kupplungshälfte (5) trägt am Außenrand ihres Hansches (7) einen Distanzring (8) sowie einen Spannring (9). Zwischen den Distanzring (8) und den Spannring (9) greift das Membranpaket (4) mit seinem Außenrand (10) ein. Diese Bauteile sind von entlang dem Umfang der Kupplungshälfte (5) in gleichmäßiger Teilung angeordneten Spannschrauben (11) durchgriffen und mit Muttem (12) am Flansch (7) festgespannt.

Die innenliegende Kupplungshälfte (6) hat eine Zwischenhülse (13) mit einem einwärts weisenden Flansch (14). Diesem Flansch (14) ist ein Spannring (15) zugeordnet, der sich im Querschnitt radial bis nahe dem Distanzring (8) der äußeren Kupplungshälfte (5) erstreckt. Die derart gebildete Scheibe (16) erstreckt sich parallel zu den Membranen (3) zwischen diesen sowie dem Flansch (7) der Kupplungshälfte (5) und bildet einen Schleuderschutz für den Fall des Membranbruchs. Der Flansch (14) der Zwischenhülse (13), der Innenrand (17) des Membranpakets (4) sowie der Spannring (15) sind ebenfalls von in gleichmäßiger Teilung angeordneten Spannschrauben (18) mit dazugehörigen Muttem (19) zusammengehalten.

Die in Fig. 2 dargestellte Membran (20) hat die Form eines Kreisrings. Sie ist an ihrem Außenrand (21) mit achtundvierzig Befestigungsbohrungen (22) für den Durchtritt der Spannschrauben (11) versehen. Die Bohrungen (22) sind ausgehend von der Ordinate (02) in gleichmäßiger Teilung (t2) von 7° 30' angeordnet. Die Membran (20) weist an ihrem Innenrand (23) zwölf Befestigungsbohrungen (24) für die Spannschrauben (18) der Kupplungshälfte (6) auf. Diese Bohrungen (24) haben eine von der Ordinate (02) ausgehende Teilung (T2) von 30°.

Im dazwischenliegenden Bereich ist die Membran (20) mit sechs in gleichmäßiger Teilung (D) von 60° liegenden Durchbrüchen (25) versehen. Die symmetrisch zur Radialen ausgebildeten Durchbrüche (25) haben etwa Nierenform und sind in ihrer radialen Ausdehnung zum Außenrand (21) hin parallel verlaufend begrenzt. Sie gehen beiderseits in eine Rundung (26) über, die in einen gegen den Innenrand (23) der Membran (20) gerichteten Bogen (27) größeren Radius einmündet. Ein zwischen zwei Durchbrüchen (25) verlaufender Steg (28) verjüngt sich daher vom Innenrand (23) ausgehend gegen den Außenrand (21) der Membran (20). Seine geringste Breite (B2) ist dabei kleiner als die in Umfangsrichtung gemessene lichte Weite (W2) der Durchbrüche (25).

Die in Fig. 3 dargestellte Membran (30) unterscheidet sich von der vorbeschriebenen Ausführung gemäß Fig. 2 dadurch, daß ausgehend von der Ordinate (O3) fünfundvierzig äußere Bohrungen (32) mit einer Teilung (t3) von 8° und fünfzehn innere Bohrungen (34) mit einer Teilung (T3) von 24° vorgesehen sind.

Die in Fig. 4 dargestellte Membran (40) hat demgegenüber am Außenrand (41) achtundvierzig Bohrungen (42) in einer von der Ordinate (O4) ausgehenden Teilung (t4) von 7° 30'. Am Innenrand (43) der Membran (40) sind zwölf Bohrungen (44) in einer Teilung (T4) von 30° angeordnet. Dabei kommen die Bohrungen (44) in jeweils halber Teilung (T4) zur Ordinate (04) zu liegen.

Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Membranpakets (50) zur Verwendung in der eingangs beschriebenen Wellenkupplung (Fig. 1) besteht aus zwei Membranen (20) in der Ausführung gemäß Fig. 2. Die in Fig. 5 oben liegende Membran (20') nimmt die gleiche Lage ein wie diejenige in Fig. 2, während die formgleiche untere Membran (20") um eine Teilung (T2") gedreht ist. Bei dieser Zuordnung fluchten sowohl die äußeren Bohrungen (22) als auch die inneren Bohrungen (24) für die Spannschrauben (11) bzw. (18) der Wellenkupplung (1). Dagegen sind die Durchbrüche (25') bzw. (25") der beiden Membranen (20') und (20") um eine halbe Teilung (D) derart gegeneinander versetzt, daß durch die Durchbrüche (25*) der oben liegenden Membran (20') die Stege (28") der unteren Membran (20") zu sehen sind. Hierdurch wird die bezweckte Sichtprüfung der Stege auch derjenigen Membran ermöglicht, welche bei in die Wellenkupplung (1) eingebautem Membranpaket auf der Seite der als Schleuderschutz dienenden Scheibe (16) liegt. Wie der in Fig. 6 dargestellte Halbschnitt zeigt, können die beiden Membranen (20') und (20") des Membranpakets (50) mit axialer Distanz angeordnet sein. Hierzu sind zwischen die beiden Membranen (20') und (20") Zwischenringe (60) und (61) eingefügt, welche dem Außenrand (21) und dem Innenrand (23) der beiden Membranen folgen und mit Durchbrüchen für die Spannschrauben (11) und (18) der Wellenkupplung (2) gemäß Fig. 1 versehen sind.

Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Membranpakets (70) weist drei Membranen (30) in der Ausführung gemäß Fig. 3 auf. Ausgehend von drei deckungsgleich aufeinanderliegenden Membranen (30) befindet sich die obere Membran (30') in gleicher Lage wie diejenige in Fig. 3; die darunterliegende Membran (30") ist demgegenüber um die Teilung (T3") entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht; die an unterster Stelle befindliche Membran (30'") ist gegenüber der Membran (30') um die Teilung (T3'") im Uhrzeigersinn verdreht. Auch bei dieser Zuordnung fluchten sowohl die äußeren Bohrungen (32) als auch die inneren Bohrungen (34) sämtlicher Membranen. Durch die Durchbrüche (35') der oberen Membran (30') sind -3-

Claims

AT 392 827 B die Stege (38") der mittleren Membran (30") in voller Breite und durch deren Durchbrüche (35") die Stege (38'") der unteren Membran (30'") zum Teil zu sehen. Die eingeschränkte Sichtbarkeit der Stege (38'") der unteren Membran (30"’) reicht aber zur Kontrolle auf Risse und zur Hörprüfung völlig aus. Auch beim Membranpaket (70) sind zwischen den einzelnen Membranen (30', 30" und 30'") am Außenrand (31) und 5 am Innenrand (33) Zwischenringe (80) und (81) eingefügt (Fig. 8). Das in den Fig. 9 und 10 als drittes Ausführungsbeispiel dargestellte Membranpaket (90) ist aus zwei Membranen (20) in der Form gemäß Fig. 2 sowie zwei Membranen (40) gemäß Fig. 4 aufgebaut. Das Membranpaket (90) ist oben von einer Membran (20'), darunter von zwei Membranen (40') sowie (40") und an unterster Stelle von einer Membran (20") gebildet. Ausgehend von mit ihren Durchbrüchen (25) bzw. (45) 10 deckungsgleich und in entsprechender Lage gemäß Figuren 2 und 4 aufeinanderliegenden Membranen ist die unterhalb der oberen Membran (20') liegende Membran (40') um eine halbe Teilung (T4') entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht. Die an dritter Stelle liegende Membran (40") ist gegenüber der oberen Membran (20') um eine halbe Teilung (T4") im Uhrzeigersinn verdreht. Schließlich ist die unterste Membran (20") gegenüber der oberen Membran (20') um eine Teilung (Tj") verdreht. Innerhalb der Durchbrüche (25') der oberen 15 Membran (20') sind somit die Stege (48') der darunterliegenden Membran (40') zu sehen. Durch den von den Durchbrüchen (25') der oberen Membran (20') und den Durchbrüchen (45') der an zweiter Stelle liegenden Membran (40') begrenzten Querschnitt sind die Stege (48") der darunterliegenden Membran (40") zum Teil sichtbar. Schließlich geben noch die sich geringfügig überschneidenden Durchbrüche (45') der Membran (40') sowie (45") der Membran (40") den Blick auf die Stege (28") der unteren Membran (20") frei. Auch beim 20 dritten Ausführungsbeispiel sind zwischen die einzelnen Membranen (20', 40', 40" und 20") des Pakets (90) am Außen- und am Innenrand Zwischenringe (100) und (101) eingefügt. 25 PATENTANSPRÜCHE 30 1. Drehsteife, elastisch beugefähige Wellenkupplung mit wenigstens zwei Membranen als Übertragungsglieder, welche am Außen- und am Innenrand mit in regelmäßiger Teilung angeordneten Befestigungsbohrungen für Spannschrauben der beiden Kupplungshälften und im dazwischenliegenden Bereich mit in gleichmäßiger Teilung angeordneten Durchbrüchen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsbohrungen 35 (22, 24) in einer Teilung (t2, T2) angeordnet sind, die höchstens die Hälfte der Teilung (D) der Durchbrüche (25', 25") beträgt, so daß die Membranen (20', 20") bei fluchtenden Befestigungsbohrungen (22, 24) für die Spannschrauben (11,18) um einen Bruchteil der Teilung (D) ihrer Durchbrüche gegeneinander verdreht montierbar sind.
2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (25) der Membranen (20), wie an sich bekannt, in Umfangsrichtung wenigstens eine der Breite (B2) eines zwischen zwei Durchbrüchen verlaufenden Membransteges (28) entsprechende lichte Weite (W2) auf weisen.
3. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (20’, 20") in an 45 sich bekannter Weise mit axialer Distanz angeordnet sind.
4. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Schleuderschutz (16) in Form einer sich parallel zu den Membranen (4) erstreckenden Scheibe zwischen den Membranen und der die größeren Radialabmessungen auf weisenden Kupplungshälfte (5) angeordnet ist. 50
5. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit sich zum Außenrand der Membran hin in der Breite verjüngenden Stegen zwischen den Durchbrüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrisch zu dem mittig durch sie verlaufenden Radius ausgebildeten, mit ihrem Außenrand (21) parallel zum Außenrand der Membran (20) hin verlaufenden Durchbrüche (25) von diesem Außenrand beiderseits in eine Rundung (26) 55 übergehen, die in einen gegen den Innenrand (23) der Membran gerichteten Bogen (27) mit größerem Radius mündet 60 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -4-