AT520744B1

AT520744B1 - Elastische Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Antriebswellen

Info

Publication number: AT520744B1
Application number: ATA9302/2014A
Authority: AT
Inventors: Voigt Matthias; Neyer Dirk
Original assignee: Ifc Composite Gmbh
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2019-07-15
Also published as: WO2015032376A1; CN105683604A; GB2535877B; DE102013014971B4; AT520744A5; BR112016004530A2; BR112016004530B1; US20160186816A1; BR112016004530A8; GB2535877A; CN105683604B; DE102013014971A1; GB201602181D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Antriebswellen (8, 9), mit einer ringförmigen Kupplungsscheibe (1), die axial zwischen sowie drehfest an einer ersten Antriebswelle (8) und an einer zweiten Antriebswelle (9) angeordnet ist, wobei die Kupplungsscheibe (1) bei einer Drehmomentübertragung zwischen den beiden Antriebswellen (8, 9) als ein mechanischer Kompensator wirksam ist. Es ist vorgesehen, dass die Kupplungsscheibe (1) mittels mehrerer, umfangsverteilt angeordneter Einspannstücke (2, 2’) durchdringungsfrei gehalten ist, welche zur umfangsbezogen wechselweisen Verbindung mit der ersten Antriebswelle (8) und der zweiten Antriebswelle (9) ausgebildet sind, wobei die Kupplungsscheibe (1) und die Einspannstücke (2, 2’) parallel zur Drehachsenrichtung (7) konturiert sind und, die Einspannstücke (2, 2’) die Kupplungsscheibe (1) formschlüssig umgreifen, wobei der Formschluss in Drehrichtung (12) wirksam ist.

Description

Beschreibung

ELASTISCHE KUPPLUNGSVORRICHTUNG ZUR VERBINDUNG VON ZWEI ANTRIEBSWELLEN [0001] Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Antriebswellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Derartige nichtschaltbare Kupplungsvorrichtungen werden beispielsweise in Kardanwellen von Kraftfahrzeugen oder landwirtschaftlichen und industriellen Maschinen genutzt, um zwei benachbarte Wellenabschnitte miteinander zu verbinden. Ihr wesentliches funktionales Bauteil ist ein elastisches Kupplungselement, das in der Lage ist, leichte Fluchtungsfehler der Wellenabschnitte auszugleichen und Laststöße, welche beim Anlaufen oder bei schnellen Drehzahländerungen auftreten, zu dämpfen. Solche Kupplungselemente sind als Gelenkscheiben oder, nach dem in der GB 497 903 A genannten Erfinder, als Hardyscheiben bekannt.

[0003] Die GB 497 903 A zeigt eine aus Gummi hergestellte elastische Gelenk- bzw. Hardyscheibe zur Verbindung zweier Antriebswellen, die umfangsverteilt mehrere Buchsen aufweist, durch die Schraubbolzen hindurchführbar sind. Die Krafteinleitung in eine solche Gelenkscheibe erfolgt durch das Verschrauben der Buchsen mit den beiden Antriebswellen mittels mehrerer achsparallel ausgerichteter Bolzen, wobei jeweils abwechselnd eine Buchse mit der einen Antriebswelle und die umfangsbezogen nachfolgende Buchse mit der anderen Antriebswelle verbunden wird.

[0004] Aus der DE 10 2010 053 691 A1 ist eine elastische Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Antriebswellen bekannt, bei der ein elastisches Kupplungselement schiffspropellerartig geschwungene Arme aufweist, die sich von radial innen nach radial außen erstrecken. Die Arme sind in einer Radialebene oder in zwei in axialer Richtung übereinander liegenden Radialebenen symmetrisch über den Umfang des Kupplungselements verteilt angeordnet. Im Bereich des radial äußeren Endes eines jeden Arms ist jeweils eine axial ausgerichtete Öffnung zur Durchführung eines Verbindungselements bzw. eines Schaubbolzens angeordnet. Die Verbindungselemente sind wechselweise mit einem freien Ende der ersten Antriebswelle und einem freien Ende der zweiten Antriebswelle verbindbar. Das Kupplungselement kann aus Gummi, aus einen einem Faserverbundwerkstoff oder aus Metall hergestellt sein, wobei die geschwungenen Arme eine vergleichsweise hohe Elastizität besitzen.

[0005] Die US 1 482 570 A offenbart eine Kupplungsvorrichtung mit zwei Wellenflanschen mit jeweils drei radial abstehenden Armen. Am freien Ende der Arme ist jeweils ein im Längsschnitt U-förmiges Joch befestigt, welches mit seinen axialen Schenkeln axial über einen Kreissegmentabschnitt einer Kupplungsscheibe greift und diesen Abschnitt in dem durch das U-förmige Joch gebildeten Aufnahmeraum aufnimmt. Der Aufnahmeraum ist durch ein Halteteil verschlossen, das als axiales Widerlager für die Kupplungsscheibe dient. Eine Schraube, welche das Uförmige Joch am Arm fixiert, drückt auch axial auf die Kupplungsscheibe und ermöglicht so eine Kraftübertragung zwischen der Kupplungsscheibe und dem jeweiligen Arm der beiden Wellenflansche.

[0006] Die DE 10 2009 009 683 A offenbart eine Drehmomentübertragungseinrichtung für Fahrzeuge, die aus mehreren blattfederartigen Segmenten aufgebaut ist, die jeweils mittels plattenartiger Klemmelemente zusammengeklemmt sind. Diese Klemmelemente sind dazu paarweise von Schrauben durchdrungen.

[0007] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elastische Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Antriebswellen vorzuschlagen, die einfach und leicht im Aufbau, kostengünstig in der Herstellung sowie langlebig und robust im Betrieb ist.

[0008] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

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AT 520 744 B1 2019-07-15 österreichisches patentamt [0009] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer elastischen Kupplungs- bzw. Gelenkscheibe zur Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zweier zueinander leicht achsversetzter bzw. winkelversetzter Antriebswellen, das Einbringen von Bohrungen oder Ausstanzungen die Elastizitätseigenschaften und die Haltbarkeit der Scheibe in Undefinierter sowie möglicherweise über die Betriebsdauer in veränderlicher Weise ungünstig beeinflussen können. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kupplungs- bzw. Gelenkscheibe aus einem leichten Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Durch eine formschlüssige Befestigung der Kupplungsscheibe zwischen den beiden Antriebswellen ist hingegen, mittels einfacher konstruktiver Maßnahmen, eine sichere Drehmomentübertragung unter Ausgleich von Fluchtungsfehlern, möglich, ohne die Kupplungsscheibe schädigend zu durchbohren oder anderweitig die Beschaffenheit der Kupplungsscheibe schädigend zu verändern.

[0010] Demnach geht die Erfindung aus von einer elastischen Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Antriebswellen, mit einer Kupplungsscheibe, die axial zwischen sowie drehtest an einer ersten Antriebswelle und an einer zweiten Antriebswelle angeordnet wird, wobei die Kupplungsscheibe bei einer Drehmomentübertragung zwischen den beiden Antriebswellen als ein mechanischer Kompensator wirksam ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung zudem vor, dass die Kupplungsscheibe mittels mehrerer, umfangsverteilt angeordneter Einspannstücke durchdringungsfrei gehalten wird, dass die Einspannstücke umfangsbezogen wechselweise mit der ersten Antriebswelle oder der zweiten Antriebswelle verbindbar sind, dass die Kupplungsscheibe sowie die Einspannstücke parallel zur Drehachsenrichtung der Kupplungsscheibe derart konturiert sind, dass die Einspannstücke die Kupplungsscheibe an jeweils zugeordneten Kupplungsscheibenabschnitten zumindest teilweise formschlüssig umgreifen, und dass der Formschluss in Drehrichtung der Kupplungsscheibe wirksam ist.

[0011] Durch diese Anordnung wird eine elastische Kupplungsvorrichtung zum Verbinden zweier Antriebswellen mit einem möglichen Achs- oder Winkelversatz zur Verfügung gestellt, bei der die Antriebskräfte durch eine Kupplungsscheibe hindurch geführt werden, ohne dass dazu in die Kupplungsscheibe Befestigungsöffnungen eingebracht werden müssen. Außerdem werden in die Kupplungsscheibe keine Buchsen oder dergleichen zur Verstärkung der Befestigungsöffnungen sowie zur Durchführung von Bolzen eingebracht.

[0012] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einspannstücke als Klemmelemente ausgebildet sind, welche vorgespannt auf die Kupplungsscheibe formschlüssig aufschiebbar sind. Die Kupplungsscheibe ist demnach in Einspannstücke eingespannt und über die Einspannstücke zwischen den beiden Antriebswellen befestigt. Diese Befestigung ist mit einem geringen Aufwand sowie kostengünstig realisierbar. Durch das Einspannen der Kupplungsscheibe wird, im Zusammenwirken mit den Einspannstücken, die Kraftübertragung zwischen den beiden Antriebwellen erreicht, ohne die Scheibenstruktur zu stören oder zu unterbrechen. Durch einen in Drehrichtung der Antriebswellen bzw. in Drehrichtung der Kupplungsvorrichtung wirksamen Formschluss zwischen der Kupplungsscheibe und den Einspannstücken ist die Vorrichtung gegen ein Verdrehen oder Durchdrehen gesichert und kann auch vergleichsweise hohe Drehmomente, die aufgrund hoher Lasten oder großer Drehzahlgradienten an der Kupplungsvorrichtung angreifen können, zuverlässig übertragen.

[0013] Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsscheibe als ein monolithisches Bauteil, bestehend aus einem Faserverbundwerkstoff, hergestellt ist. Die aus dem Faserverbundwerkstoff bestehende Kupplungsscheibe kann eine definierte Faserorientierung aufweisen. Beispielsweise ist die Faserorientierung so gewählt, dass die Fasern in der Kupplungsscheibe im Wesentlichen kreisförmig oder spiralförmig angeordnet sind.

[0014] Faserverbundwerkstoffe sind in vielen Materialien, aufweisend Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Kunststofffasern oder sogar Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen verfügbar, und sie sind in nahezu jeder beliebigen geometrischen Form herstellbar. Faserverbundwerkstoffe bestehen bekanntermaßen aus einer Trägermatrix und darin angeordneten Fasern, die dem jeweiligen Körper eine hohe Festigkeit bei vergleichsweise sehr geringem Gewicht verleihen. Die Elastizitätseigenschaften eines solchen Bauteils sind sowohl material- als auch

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Patentamt richtungsabhängig. Vorzugsweise ist die Kupplungsscheibe monolithisch, also aus einem Teil gefertigt. Alternativ dazu kann die Kupplungsscheibe jedoch auch aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt aufgebaut sein.

[0015] Eine für die Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung besonders gut geeignete Kupplungsscheibe kann beispielsweise als ein fugenfreies Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sein, welches in einem Spritzgussverfahren oder in einem Laminierverfahren hergestellt ist. Eine derartige Kupplungsscheibe ist besonders leicht und kann einen Winkelversatz im Bereich von 2 bis 5 Grad kompensieren, und sie kann somit ein aufwendiges Kardangelenk bei dieser Größenordnung von Fluchtungsfehlern ersetzen.

[0016] Es ist möglich, eine Hauptfaserrichtung im Herstellungsprozess der Scheibe gezielt festzulegen, um bestimmte Elastizitätseigenschaften der Scheibe einzustellen oder zumindest zu verstärken. Idealerweise soll die Scheibe durch das Zusammenwirken von Materialauswahl, Scheibenabmessungen und Faserorientierung in Richtung der Scheibenebene für eine vorgegebene maximale Spannung und in Richtung der Ebene der Scheibennormale für ein vorgegebenes maximales Biegemoment ausgelegt sein.

[0017] Bei einer Kupplungsscheibe aus einem Faserverbundwerkstoff werden, gemäß der Erfindung, deren Trägermatrix und Verstärkungsfasern nicht schädigend durchbohrt oder anderweitig einer Beschädigung ausgesetzt. Potentielle Schwachstellen in der Scheibe, wie Öffnungen oder Einschnitte, an denen Feuchtigkeit, Öl oder Verschmutzungen in die Kupplungsscheibe eindringen könnten, sind somit ausgeschlossen. Die Kupplungsscheibe aus Faserverbundwerkstoff ist dadurch besonders belastbar und wird auch nach langer Betriebszeit die Eigenschaften gemäß ihrer Spezifikationen behalten.

[0018] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsscheibe als eine Ringscheibe ausgebildet ist, dass die Einspannstücke umfangsbezogen symmetrisch verteilt und wechselweise von radial innen nach radial außen sowie von radial außen nach radial innen formschlüssig auf die Kupplungsscheibe aufschiebbar sind, dass die Einspannstücke im Wesentlichen aus jeweils zwei ringabschnittförmigen Platten bestehen, welche beidseitig der Kupplungsscheibe gegenüberliegend angeordnet und radial außerhalb der Kupplungsscheibe an einer Stirnseite fest oder einstückig ausgebildet zu einem U-förmigen Bauteil miteinander verbunden sind. Die jeweilige Verbindung von zwei konturierten Platten zu einem Einspannstück kann durch Verschweißen, Verkleben, Verschrauben, Vernieten, und/oder Umbördeln realisiert sein. Möglich ist auch eine jeweils einstückige Herstellung der Einspannstücke.

[0019] Die Ringscheibengeometrie ermöglicht demnach das Anbringen von einseitig geschlossenen Klammern bzw. Klemmelementen sowohl am Außenumfang als auch am Innenumfang der Kupplungsscheibe. Dadurch wird in radialer Scheibenrichtung sowie in Umfangsrichtung eine ausgewogene Verteilung der Klemm- bzw. Einspannkräfte erreicht. In einer zentralen Öffnung der Kupplungsscheibe kann die Kupplungsvorrichtung zudem bedarfsweise eine Zentrierhilfe aufnehmen.

[0020] Beispielsweise sind sechs Einspannstücke an der Kupplungsscheibe umfangsverteilt angeordnet. In einer solchen Anordnung umgreift vorzugsweise jeweils abwechselnd ein Einspannstück die Kupplungsscheibe von radial innen nach radial außen sowie das umfangsbezogen nachfolgende Einspannstück von radial außen nach radial innen. Möglich wäre es auch, dass jeweils zwei umfangsbezogen unmittelbar benachbarte Einspannstücke die Kupplungsscheibe von radial innen nach außen und zwei umfangsbezogen nachfolgende, unmittelbar benachbarte Einspannstücke die Kupplungsscheibe von radial außen nach radial innen umgreifen.

[0021] Zur Verbindung der Kupplungsscheibe beziehungsweise der Einspannstücke, zwischen denen die Kupplungsscheibe eingespannt ist, mit einem freien Ende oder einem Flansch der ersten Antriebswelle sowie einem freien Ende oder einem Flansch der zweiten Antriebswelle kann vorgesehen sein, dass jeweils im Bereich des radial äußeren Endes des Einspannstücks),

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AT 520 744 B1 2019-07-15 österreichisches patentamt zumindest auf einer der den Antriebswellen zugewandten Seiten, ein flanschartiger oder bolzenartiger Abschnitt ausgebildet ist, an dem ein Verbindungselement, wie ein Stehbolzen oder eine Maschinenschraube, direkt befestigbar oder in einer entsprechenden Ausnehmung oder Gewindebohrung drehtest einsetzbar oder verschraubbar ist. Vorzugsweise wird jeweils abwechselnd ein Einspannstück mit der einen Antriebswelle und das umfangsbezogen nachfolgende Einspannstück mit der anderen Antriebswelle drehtest verbunden. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Krafteinleitung in die Scheibe erreicht.

[0022] Zur Realisierung des Formschlusses zwischen der Kupplungsscheibe und den Einspannstücken kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsscheibe zumindest im Bereich der Einspannstücke gewellt ausgebildet ist, und dass die Einspannstücke an ihren den Axialflächen der Kupplungsscheibe zugewandten Flächen jeweils entsprechend gewellt ausgebildet sind sowie mit der gewellten Kupplungsscheibe formschlüssig verbindbar sind.

[0023] Herkömmliche Kupplungsscheiben aus Gummi oder einem gummielastischen Werkstoff weisen allein durch das Material eine bestimmte Elastizität auf. Bei Kupplungsscheiben aus Metall kann eine Federwirksamkeit durch eine entsprechende federartige Ausformung erreicht werden. Eine Scheibe aus einem Faserverbundwerkstoff kann an sich elastische Materialeigenschaften besitzen, um einen leichten Achsversatz beziehungsweise Winkelversatz der beiden zu verbindenden Antriebswellen zu kompensieren. Eine wellige Geometrie verleiht der Faserverbundscheibe allerdings eine Federeigenschaft, die insbesondere die Kompensation gelenkiger Drehschwingungen bei der Drehmomentübertragung von der ersten Antriebswelle über die Scheibe auf die zweite Antriebswelle erleichtert, wobei an den betreffenden Wellenflanken in Umfangsrichtung beziehungsweise in Drehrichtung der Kupplungsvorrichtung entsprechende Kraftvektoren angreifen.

[0024] Die Kupplungsscheibe kann demnach zumindest in den Bereichen, in denen der Formschluss mittels der Einspannstücke hergestellt werden soll, alternierenden axiale Auswölbungen besitzen, welche aus der Scheibenebene heraustreten. Möglich ist jedoch auch eine Welligkeit, die über den gesamten Scheibenumfang ausgebildet ist. Die Kupplungsscheibe kann beispielsweise als eine gewellte Ringscheibe aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein. Die Wellung der Kupplungsscheibe kann demnach auf entsprechende Erhöhungen und/oder Vertiefungen an den Axialflächen der Kupplungsscheibe beschränkt sein, oder die Kupplungsscheibe axial insgesamt durchsetzen.

[0025] Grundsätzlich sind auch andere formschlüssige Verbindungen zwischen der Kupplungsscheibe und den Einspannstücken möglich. Beispielsweise können kugelförmige Auswölbungen, welche aus der Scheibenebene axial hervorstehen und in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung verteilt an der Kupplungsscheibe ausgebildet sind, und entsprechende Auswölbungen, welche an den Einspannstücken ausgebildet sind, Formschlusselemente bilden.

[0026] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Einspannstücke aus einem Leichtbauwerkstoff hergestellt sind. Die Einspannstücke können beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sein, etwa bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungsvorrichtung für die Übertragung vergleichsweise geringer Drehmomente. Stehbolzen aus Metall oder metallische Gewindehülsen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben sind dann in diese Einspannstücke einlaminiert. Dadurch kann das Gewicht der Kupplungsvorrichtung weiter verringert werden. Selbstverständlich können auch herkömmliche Einspannstücke beziehungsweise Klemmelemente aus einem metallischen Material verwendet werden.

[0027] Außerdem kann vorgesehen sein, dass axial zwischen den Einspannstücken und der Kupplungsscheibe jeweils eine elastisch deformierbare Zwischenlage angeordnet ist. Demnach ist die Kupplungsscheibe beispielsweise unter Zwischenlegen von Gummimatten, einer Siliconschicht oder dergleichen im Bereich der Einspannstücke eingespannt. Dadurch wird die Oberfläche der Kupplungsscheibe gegenüber den Einspannstücken besonders geschützt. Die Zwischenlage wirkt zudem als stoßdämpfende Schicht und verstärkt die schwingungsdämpfende Wirksamkeit auf die Kupplungsvorrichtung. Die Zwischenlage kann auch die Elastizität der Kupplungsvorrichtung weiter erhöhen. Alternativ dazu können auch einfache, dicke Schutzfolien

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Patentamt zwischen den Einspannstücken und der Kupplungsscheibe gelegt sein.

[0028] Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt [0029] Fig eine perspektivische Ansicht einer elastischen Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung, [0030] Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsscheibe einer Kupplungsvorrichtung gemäß Fig. 1, und [0031] Fig. 3 die Kupplungsvorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Längsschnitt.

[0032] Demnach weist die in Fig. 1 dargestellte elastische Kupplungsvorrichtung eine Kupplungsscheibe 1 auf, die in sechs symmetrisch über den Umfang verteilt angeordneten Einspannstücken 2, 2’ eingespannt ist. Die Kupplungsvorrichtung dient zur elastischen Verbindung zweier nur symbolisch angedeuteter Antriebswellen 8, 9, beispielsweise zweier Wellenabschnitte einer Kardanwelle eines Kraftfahrzeugs, wobei durch die Elastizität der Verbindung leichte Fluchtungsfehlerzwischen den Wellenabschnitten ausgleichbar sein sollen.

[0033] Die Kupplungsscheibe 1 ist als eine Ringscheibe ausgebildet und aus einem faserverstärkten Kunststoff als ein einstückiges Bauteil hergestellt. Die Einspannstücke 2, 2’ sind als Uförmige Klemmelemente ausgebildet, welche die Kupplungsscheibe 1 umgreifen. Jedes dieser Einspannstücke 2, 2’ besteht aus zwei ringabschnittförmigen Platten 3, 3’, die sich an den axialen Seiten der Kupplungsscheibe 1 gegenüberliegen und an einer Stirnseite 4, 4’ radial außerhalb der Kupplungsscheibe 1 fest miteinander verbunden sind. Drei Einspannstücke 2 sind radial außerhalb des Innenumfangs der Kupplungsscheibe 1 geschlossen. Die drei anderen Einspannstücke 2’ sind radial außerhalb des Außenumfangs der Kupplungsscheibe 1 geschlossen. Die sechs Einspannstücke 2, 2’ sind in Umfangsrichtung abwechselnd von radial innen nach radial außen und von radial außen nach radial innen formschlüssig sowie vorgespannt auf die Kupplungsscheibe 1 aufgeschoben. Zwischen die Einspannstücke 2, 2’ und die Kupplungsscheibe 1 ist jeweils eine materialschonende gummielastische Zwischenlage 13 eingelegt.

[0034] I m Bereich seines radial äußeren Endes weist jedes Einspannstück 2, 2’ einen verstärkten Flanschabschnitt 5 auf, der mit der jeweils zugeordneten Platte 3, 3’ fest verbunden ist. Die Flanschabschnitte 5 sind als zylindrische Bolzenansatzstücke ausgebildet. Bei drei Einspannstücken 2’ sind in die Bolzenansatzstücke 5 Gewindebohrungen 6 zur Aufnahme von drei nicht dargestellten Stehbolzen eingebracht. Die in Umfangsrichtung dazwischen angeordneten drei anderen Einspannstücke 2 weisen entsprechende Gewindebohrungen zur Aufnahme von drei weiteren Stehbolzen auf der in Fig. 1 nicht sichtbaren Unterseite der Kupplungsscheibe auf.

[0035] Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung der beiden Antriebswellen 8, 9 werden die Stehbolzen auf beiden Seiten der Kupplungsscheibe 1 in die Gewindebohrungen eingeschraubt und mit ihrem freien Ende jeweils an einer nicht dargestellten Flanschscheibe oder dergleichen des freien Ende der benachbarten ersten Antriebswelle 8 bzw. zweiten Antriebswelle 9 verschraubt. Die Verschraubungen sind umfangsbezogen wechselseitig ausgeführt, wobei jeweils abwechselnd ein Einspannstück 2’ der Kupplungsscheibe 1 mit der einen Antriebswelle 8 und das umfangsbezogen nachfolgende Einspannstück 2 mit der anderen Antriebswelle 9 verbunden ist.

[0036] Die Kupplungsscheibe 1 ist in den Bereichen der Einspannstücke 2, 2’ wellig ausgebildet. Die Welligkeit der Kupplungsscheibe 1 ist in Fig. 2 und Fig. 3 deutlich erkennbar. Demnach weist die Kupplungsscheibe 1 in den zum Einspannen vorgesehenen Bereichen Wellen 10, 10’ auf. Die Wellen 10, 10’ ragen axial parallel zu der Richtung der Drehachse 7 der Kupplungsscheibe 1 als Auswölbungen aus der Scheibenebene heraus beziehungsweise auf der gegenüberliegenden Seite als Einwölbungen in die Scheibenebene hinein und erstrecken sich in radialer Richtung über die gesamte Ringbreite. Die Auswölbungen und Einwölbungen der Wellen 10, 10’ sind umfangsbezogen abwechselnd ausgebildet.

[0037] An den Einspannstücken 2, 2’ sind entsprechende Wellen 11, 11’ als axiale Einwölbun5/12

AT 520 744 B1 2019-07-15 österreichisches patentamt gen und Auswölbungen ausgebildet, so dass die wellenförmigen Auswölbungen und Einwölbungen der Kupplungsscheibe 1 sowie der Einspannstücke 2, 2’ formschlüssig ineinander geschoben sind, wie insbesondere Fig. 3 verdeutlicht.

[0038] Durch den Formschluss zwischen den beiden Antriebswellen 8, 9 über die Einspannstücke 2, 2’ und die Kupplungsscheibe 1 greifen die Kräfte bei der Drehmomentübertragung an den Flanken der Wellen 10, 10’, 11, 11’ in Umfangsrichtung beziehungsweise Drehrichtung 12 der Kupplungsscheibe 1 an. Die Antriebskräfte werden von der ersten Antriebswelle 8 über die drehfeste Befestigung der ersten Einspannstücke 2’ mit dieser ersten Antriebswelle 8 durch die Kupplungsscheibe 1 und die drehfeste Befestigung der zweiten Einspannstücke 2 mit der zweiten Antriebswelle 9 auf die zweite Antriebswelle 9 übertragen. Die Elastizität dieser Verbindung ist durch die Materialeigenschaften der Kupplungsscheibe 1 sowie durch die Wellengeometrie der Kupplungsscheibe 1 bestimmt. Bei der Drehmomentübertragung zwischen den Antriebswellen 8, 9 werden aufgrund dieser elastischen Eigenschaften auftretende leicht gelenkige Drehschwingungen und/oder geringe Fluchtungsfehler kompensiert.

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BEZUGSZEICHENLISTE

Kupplungsscheibe

2,2’ Einspannstück

3, 3’ Platte des Einspannstücks 2, 2’

Radial äußere Stirnseite des Einspannstücks 2’

4’ Radial innere Stirnseite des Einspannstücks 2

Flanschabschnitt des Einspannstücks 2, 2’

Aufnahme, Gewindebohrung

Drehachse der Kupplungsscheibe

Erste Antriebswelle

Zweite Antriebswelle

10,10’ Scheibenseitige Wellen

11,11’ Einspannstückseitige Wellen

Drehrichtung der Kupplungsscheibe

Zwischenlage

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Claims

Patentansprüche

1. Elastische Kupplungsvorrichtung zur Verbindung von zwei Antriebswellen (8, 9), mit einer ringförmigen Kupplungsscheibe (1), die axial zwischen sowie drehtest an einer ersten Antriebswelle (8) und an einer zweiten Antriebswelle (9) angeordnet ist, wobei die Kupplungsscheibe (1) bei einer Drehmomentübertragung zwischen den beiden Antriebswellen (8, 9) als ein mechanischer Kompensator wirksam ist, wobei die Kupplungsscheibe (1) mittels mehrerer, umfangsverteilt angeordneter Einspannstücke (2, 2') durchdringungsfrei gehalten ist, wobei die Einspannstücke (2, 2') zur umfangsbezogen wechselweisen Verbindung mit der ersten Antriebswelle (8) oder mit der zweiten Antriebswelle (9) ausgebildet sind, wobei die Kupplungsscheibe (1) sowie die Einspannstücke (2, 2') parallel zur Drehachsenrichtung (7) der Kupplungsscheibe (1) konturiert sind und die Einspannstücke (2, 2') die Kupplungsscheibe (1) an jeweils zugeordneten Kupplungsscheibenabschnitten zumindest teilweise formschlüssig umgreifen, und wobei der Formschluss in Drehrichtung (12) der Kupplungsscheibe (1) wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannstücke (2, 2') umfangsbezogen symmetrisch verteilt und wechselweise von radial innen nach radial außen sowie von radial außen nach radial innen formschlüssig auf die Kupplungsscheibe (1) aufgeschoben sind, und dass die Einspannstücke (2, 2) aus jeweils zwei ringabschnittförmigen Platten (3, 3') bestehen, welche beidseitig der Kupplungsscheibe (1) gegenüberliegend angeordnet sowie radial außerhalb der Kupplungsscheibe (1) an einer Stirnseite (4, 4') fest oder einstückig ausgebildet zu einem U-förmigen Bauteil miteinander verbunden sind.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannstücke (2, 2') als Klemmelemente ausgebildet sind, welche vorgespannt auf die Kupplungsscheibe (1) formschlüssig aufgeschoben sind.
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe(l) als ein monolithisches Bauteil, bestehend aus einem Faserverbundwerkstoff, hergestellt ist.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Faserverbundwerkstoff bestehende Kupplungsscheibe (1) eine definierte Faserorientierung aufweist.
5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in der Kupplungsscheibe kreisförmig oder spiralförmig angeordnet sind.
6. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, zur Verbindung der Einspannstücke (2, 2') mit der ersten Antriebswelle (8) oder der zweiten Antriebswelle (9), jeweils im Bereich des radial äußeren Endes des Einspannstücks (2, 2'), zumindest auf einer der den Antriebswellen (8, 9) zugewandten Seiten ein flanschartiger oder bolzenartiger Abschnitt (5) ausgebildet ist, an dem ein Verbindungselement direkt befestigt ist, oder in dessen Ausnehmung oder Gewindebohrung (6) ein Verbindungselement eingesetzt oder eingeschraubt ist.
7. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (1) zumindest im Bereich der Einspannstücke (2, 2') gewellt ausgebildet ist, und dass die Einspannstücke (2, 2') an ihren den Axialflächen der Kupplungsscheibe (1) zugewandten Flächen jeweils entsprechend gewellt ausgebildet und mit der gewellten Kupplungsscheibe (1) formschlüssig verbunden sind.
8. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellung der Kupplungsscheibe (1) auf entsprechende Erhöhungen und/oder Vertiefungen an den Axialflächen der Kupplungsscheibe (1) beschränkt ist, oder die Kupplungsscheibe (1) insgesamt axial durchsetzt.
9. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannstücke (2, 2') aus einem Leichtbauwerkstoff hergestellt sind.

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10. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen den Einspannstücken (2, 2') und der Kupplungsscheibe (1) jeweils eine elastisch deformierbare Zwischenlage (13) angeordnet ist.