CH409542A - Drehelastische Kupplung - Google Patents

Drehelastische Kupplung

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CH409542A
CH409542A CH1398262A CH1398262A CH409542A CH 409542 A CH409542 A CH 409542A CH 1398262 A CH1398262 A CH 1398262A CH 1398262 A CH1398262 A CH 1398262A CH 409542 A CH409542 A CH 409542A
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Raoul Dipl Ing Joern
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/76Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic ring centered on the axis, surrounding a portion of one coupling part and surrounded by a sleeve of the other coupling part

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Description


      Drehelastische    Kupplung    Die Erfindung bezieht sich auf eine drehelasti  sche Kupplung mit einem gummielastischen, auf  Drehschub beanspruchten Ringkörper, der zur     Ein-          und        Ausleitung    des Drehmomentes mit einem     Innen-          und    Aussenring festhaftend verbunden ist.

   Bekannt  sind drehelastische Kupplungen, die     zwischen    einem  metallischen Antriebs- und     Abtriebsteil    durch einen  gummielastischen Ringkörper verbunden sind, und  die radial gesehen sich zum äusseren Rande ver  jüngen, und zwar nimmt die Breite des Ringkörpers  nach aussen so stark ab, dass er umgekehrt proportio  nal der zweiten Potenz des mittleren Radius des  Rotationskörpers entspricht, falls die Spannung im  gummielastischen Ringkörper überall gleich sein soll.

    Um eine sehr weiche Kupplung zu besitzen, die etwa  25  Verdrehung bei Nenndrehmoment zulassen, wie  es bei Schiffswellen oder auch Kraftfahrzeugantrie  ben nötig ist, muss in radialer Richtung ein sehr  dicker Ringkörper vorhanden sein, weil der     Ver-          drehwinkel    dem Schiebewinkel z. B. im Gummi und  der Gummidicke proportional ist. Ein dicker Ring  körper lässt sich aber nicht ausreichend auf Druck  vorspannen, weil z. B. der volumenbeständige Gummi  beim     Zusammendrücken    beispielsweise durch     radiales     Zusammenziehen des Aussenringes, seitlich ausweicht,  ohne dass im Gummi wesentliche Druckspannungen  hervorgerufen werden.

   Weiterhin wird das Erzielen  einer     Druckvorspannung    dadurch erschwert, dass die  Gummibreite nach aussen abnimmt und nur eine  schmale Haftfläche zur Verfügung steht.  



  Es sind weiterhin drehelastische Kupplungen be  kannt, bei denen der gummielastische Ringkörper  durch einvulkanisierte Zwischenringe unterteilt wird.  Damit ist zwar die Querausdehnung des z. B. volu  menbeständigen Gummis bei     zusammendrückbarer     Belastung vermindert, aber die hohe Dauerfestigkeit  des schubbeanspruchten, z. B. aus Gummi bestehen-    den Ringkörpers, die durch     Vorspannung    nur er  reicht und für hochbeanspruchte Kupplungen gefor  dert wird, ist damit nicht gegeben.  



  Die Aufgabe der Erfindung ist, eine drehelasti  sche Kupplung zu schaffen, die eine hohe Dauer  festigkeit und     grosse    Drehelastizität aufweist, d. h.  elastische     Verdrehwinkel    von wenigstens. 12 bis zu  30  bei auftretendem Nenndrehmoment beherrscht.  



  Die Erfindung sieht hierzu vor, dass der gummi  elastische Ringkörper durch zumindest einen ein  vulkanisierten Zwischenring in mehrere Scheiben  unterteilt ist, dass diese Scheiben, der Zwischenring  sowie der Innen- und Aussenring konisch gestaltet  sind, dass die Scheiben in ihrer     axialen    Länge nach       aussen    abnehmen und dass die Scheiben, der  Zwischenring und der Innen- und Aussenring axial  symmetrische Hälften bilden, deren Scheiben ledig  lich durch axiales     Gegeneinanderspannen        zweier     gegenüberliegender     Innen    oder Aussenringe auf Druck       vorspannbar    sind.  



  Die     Druckvorspannung    z. B. im Gummi ist für  die Dauerfestigkeit     drehschubbeanspruchter    Gummi  metallelemente ausschlaggebend. Durch sie werden  die Kautschukmoleküle gerichtet, die Schrumpfspan  nungen im Gummi beseitigt und an den Haftflächen  eine Reibungshaftung hervorgerufen, die auch bei  schlechter Haftung zwischen Gummi und Metall     zur     Kraftübertragung ausreicht und letztere in jedem  Falle unterstützt. Die Zwischenringe, die konisch  geformt, z.

   B. im Gummi einvulkanisiert sind, ver  hindern, dass der sehr dicke Gummi bei     Druckvor-          spannung    eine Querausdehnung erfährt, und er  ben damit eine wesentliche     Drucksteifigkeit.    Hinzu  kommt, dass die     einvulkanisierten    Zwischenringe  auch die z. B.     im    Gummi auftretenden Drehschub  spannungen wieder     gleichmässig    auf den Gummi ver  teilen. Erhöht wird diese Wirkung noch dadurch,      dass die     einzelnen    gummielastischen Scheiben in ihrer  axialen Länge nach aussen abnehmen.  



  Das Wesen der neuartigen Kupplung liegt also  in der Kombination des durch einvulkanisierte       Zwischenringe    unterteilten, in radialer Richtung     dik-          ken    Ringkörpers, z. B. aus Gummi, in einzelne  Scheiben mit einer konischen Anordnung der Schei  ben sowie der Innen-, Aussen- und Zwischenringe,  der     Aufteilung    in zwei     axialsymmetrische    Hälften  und der besonderen Art des     Vorspannens    aller  Scheiben durch axiales Zusammenziehen der Aussen  ringe. Durch diese Kombination wird eine bisher  unerreicht hohe Drehelastizität und hohe Dauer  festigkeit erzielt.  



  Mit Vorteil können die Querschnitte der einzelnen  Scheiben stufenförmig gegeneinander abgesetzt sein,  und der Querschnitt der einzelnen Scheiben kann  im     ungespannten    Zustand ein Trapez oder Parallelo  gramm bilden. Diese besondere Ausbildung der  Querschnitte ergibt günstigen Spannungsverlauf.  



  Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsge  mässen Kupplung kann darin bestehen, dass die den  Ringkörper unterteilenden konischen Zwischenringe  in an sich bekannter Weise aus der gummielastischen  Scheibe hervorragen, dass die Innen-, Aussen- und  Zwischenringe eines oder beider zueinander gehören  der Kupplungselemente zur Mitte hin zylindrisch ver  laufen und dass die zur Trennfuge hin liegenden  Stirnflächen der gummielastischen Scheiben sich nach  aussen voneinander entfernen. Bei dem Verspannen  der beiden Kupplungshälften einer Kupplung werden  die Scheiben ein wenig     ballig    und füllen den Raum  aus, der durch das Hervorragen der Innen-,     Aussen-          und        Zwischenringe    gebildet wird.

   Dadurch drücken  die beiden Stirnflächen der     gummielastischen    Schei  ben von nebeneinander verspannten Kupplungshälf  ten nur so stark aufeinander, dass die Scheiben in  ihrer Lage bleiben und die     Vorspannung    von den  Aussen- und Innenringen erzielt wird. So wird der  angestrebte günstige Spannungsverlauf im gummi  elastischen Material gestört und die beiden Kupp  lungselemente geben eine feste Einheit, die trotz  dem elastisch ist.  



  Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung  an verschiedenen Ausführungsbeispielen.  



       Fig.    1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kupp  lung im eingebauten Zustand.  



       Fig.    2 stellt die Seitenansicht der Kupplung nach       Fig.    1 dar.  



       Fig.    3 zeigt einen     Längsschnitt        durch    zwei Kupp  lungshälften, im nicht vorgespannten Zustand.  



       Fig.    4 zeigt den     Längsschnitt    einer weiteren Aus  führungsform der Kupplung, im vorgespannten Zu  stand.  



       Fig.5    bis 8 zeigen den Längsschnitt weiterer  Ausführungsformen der Kupplung.  



       Fig.    9 zeigt den Querschnitt einer drehelastischen  Kupplung mit festen Anschlägen im Einbauzustand.       Fig.    10 zeigt einen Schnitt nach der Linie     A-B     der     Fig.    9.    Nach den     Fig.    1 und 2 ist zwischen einer An  triebswelle 1 und einer     Abtriebswelle    2 eine dreh  elastische Kupplung eingebaut, die aus zwei symme  trisch ausgebildeten     Hälften    besteht. Jede Hälfte  weist einen Innenring 3, einen Aussenring 4 und  einen Zwischenring 5 auf, der einen Ringkörper  aus Gummi in zwei ringförmige Gummischeiben 6  und 7 unterteilt.

   Die Ringe 3, 4 und 5 sowie die  Gummischeiben 6 und 7 beider Kupplungshälften  sind konisch gestaltet und in     Fig.    1 durch Schrauben  8 gegeneinander verspannt, so dass in den Gummi  scheiben 6 und 7 eine     Druckvorspannung    entsteht.  Die Kupplungshälften sind in der     Fig.    3 im nicht  vorgespannten Zustand dargestellt, wobei der Winkel  a der Gummischeibe 7 gegenüber dem Winkel  der Gummischeibe 6 derart unterschiedlich ist, dass  der Winkel     /3    grösser als der Winkel a ist. Die  aus Metall bestehenden Ringe 4 und 5 sind nur  innerhalb der Gummischeibe 6 und 7 im Querschnitt  konisch ausgebildet. Die nach aussen vorstehenden  Enden 9, 10 der Ringe 4 und 5 verlaufen zylindrisch.

    Statt eines Zwischenringes 5 könnten auch zwei  Zwischenringe vorgesehen sein.  



  Nach     Fig.    4 ist auf einer Antriebswelle 1 eine  aus zwei unsymmetrischen, aber geometrisch     ähnlichen          Teilen    bestehende     drehelastische    Kupplung befestigt.  Jeder Kupplungsteil weist einen Innenring 3a bzw.  3b, einen Aussenring<I>4a</I> bzw.<I>4b</I> und einen Zwischen  ring 5a bzw. 5b auf, der einen     Ringkörper    aus  Gummi in zwei ringförmige Gummischeiben 6a und  <I>7a</I> bzw. 6b und<I>7b</I> unterteilt. Die Metallringe 3a,  <I>4a, 5a</I> bzw.<I>3b, 4b,</I> 5b sind konisch gestaltet.

   Ihr  konischer     Anstellwinkel    nimmt nach aussen hin zu,  so dass die konischen Begrenzungsflächen der ring  förmigen Gummischeiben 6a,<I>7a</I> bzw.<I>6b, 7b</I> sich  in den Scheitelpunkten 8a und 8b auf der Drehachse  der Kupplung     treffen.    Die aussen konischen Metall  ringe 3a,<I>4a, 5a</I> bzw.<I>3b, 4b,</I> 5b verlaufen zur  Mitte hin zylindrisch. Die zur Mitte hin liegenden  Stirnflächen der ringförmigen Gummischeiben 6a,  6b und<I>7a, 7b</I> entfernen sich nach aussen vonein  ander.  



       Fig.    5 zeigt eine linke Kupplungshälfte, die sich,  mit gestrichelten Linien dargestellt, im nicht vorge  spannten Zustand befindet und sich dann durch  Zusammenfügen mit der in     Fig.    6 gezeigten rechten  Kupplungshälfte in der mit ausgezogenen Linien dar  gestellten Lage befindet. Die Zwischenringe 5c sind  im Querschnitt     kegelstumpfförmig    gehalten und mit       ihren    Kegelböden gegeneinander gestellt. Die Innen  ringe 3c sind mit ihren schmalen Ringflächen gegen  einander spannbar, so dass die     Druckvorspannung     durch ihr Verspannen und durch das Zusammen  spannen der     Aussenringe    4c erreicht     wird.     



       Fig.    7 zeigt die linke Hälfte einer weiteren Kupp  lung, welche Hälfte sich, mit gestrichelten Linien  dargestellt, im nicht vorgespannten Zustand befindet  und sich dann durch Zusammenfügen mit der in       Fig.    8 gezeigten rechten     Kupplungshälfte    in der mit  ausgezogenen Linien dargestellten Lage befindet.      Diese Kupplung ist mit Zwischenringen 5d ausge  stattet, wobei zum Druckvorspannen diese Zwischen  ringe 5d mit den schmalen     Kegelstumpfseiten    gegen  einander gestellt sind und die     Druckvorspannung     durch ihr     Gegeneinanderverspannen    erfolgt.  



  Nach den     Fig.    9 und 10 ist zwischen zwei symme  trischen Kupplungshälften mit den konischen Innen  ringen 3e, den Aussenringen 4e, dem     Zwischenring     5e und den ringförmigen Gummischeiben 6e, 7e  eine metallische     Mitnehmerscheibe    10 angeordnet.  Diese     Mitnehmerscheibe    10 ist durch Stifte 11 mit  den Innenringen 3e drehschlüssig verbunden. Die       Mitnehmerscheibe    10 trägt     ringsegmentförmige    Er  höhungen 12, die in entsprechende     Ausnehmungen     der Zwischenringe 5e eingreifen und dort bei grösserer  Verdrehung     stirnseitig    zum Anschlag kommen.

   Zwi  schen den Flanschen der konischen Aussenringe 4e  ist ein Ring 13 eingenietet, der mit Nocken 14 ver  sehen ist. Letztere greifen in entsprechende     Aus-          nehmungen    15 der     Mitnehmerscheibe    10 ein und  begrenzen die elastische Gesamtverdrehung der  Kupplung. Die gezeichnete Anordnung erlaubt es,  die einzelnen Gummischeiben nacheinander abzu  schalten, und lässt daher ein     progressives    Feder  diagramm der Kupplung erzielen.  



  Selbstverständlich kann anstatt Gummi jeder  andere gummielastische Werkstoff für die Kupplung  verwendet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Drehelastische Kupplung mit einem gummiela stischen, auf Drehschub beanspruchten Ringkörper, der zur Ein- und Ausleitung des Drehmomentes mit einem Innen- und Aussenring festhaftend verbunden ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merk male, dass der gummielastische Ringkörper durch zumindest einen einvulkanisierten Zwischenring (5) in mehrere Scheiben (6, 7) unterteilt ist, dass diese Scheiben, der Zwischenring sowie der Innen- und Aussenring (3, 4) konisch gestaltet sind, dass die Scheiben in ihrer axialen Länge nach aussen ab nehmen und dass die Scheiben, der Zwischenring und der Innen- und Aussenring axialsymmetrische Hälften bilden,
    deren Scheiben lediglich durch axiales Gegeneinanderspannen zweier gegenüberliegender Innen- oder Aussenringe auf Druck vorspannbar sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Querschnitte der einzelnen gummielastischen Scheiben stufenförmig gegeneinan der abgesetzt sind und der Querschnitt der einzelnen Scheiben im unvorgespannten Zustand ein Trapez oder Parallelogramm bildet. 2. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die den gummielastischen Ring körper unterteilenden konischen Zwischenringe aus der Scheibe hervorragen und dass sie zylindrisch auslaufen. 3.
    Kupplung nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelpunkte der äusseren und inneren konischen Begrenzungsflächen jeder gummielasti schen Scheibe<I>(6a, 7a</I> bzw.<I>6b, 7b)</I> eines Kupp lungsteiles in einem Punkte (8a bzw. 8b) auf der Drehachse der Kupplung liegen. 4. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Innen-, Aussen- und Zwischen ringe (3a,<I>4a,</I> 5a bzw.<I>3b, 4b,</I> 5b) zumindest eines von zwei zueinander gehörigen Kupplungselementen zur Mitte hin zylindrisch verlaufen und dass die zur Trennfuge hin liegenden Stirnflächen der gummi elastischen Scheiben (6a,<I>7a</I> bzw.<I>6b, 7b)</I> sich nach aussen voneinander entfernen. 5.
    Kupplung nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass konische Innen-, Aussen- und Zwischenringe des einen Kupp lungsteiles<I>(3a, 4a,</I> 5a) steilere Anstellwinkel <I>a,</I> fl, <I>y</I> aufweisen als die Innen-, Aussen- und Zwischenringe <I>(3b, 4b,</I> 5b) des anderen Kupplungsteiles und beide Kupplungsteile im Querschnitt geometrisch ähnlich sind (Fig. 4). 6. Kupplung nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwi schenringe im Querschnitt keilförmig ausgebildet sind und die Aussenringe (4c, 4d) in entgegenge setzter Richtung gegen die Achse geneigt sind wie die Innenringe (3c, 3d). 7.
    Kupplung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenringe (5c) bei im Querschnitt keilförmiger Ausbildung mit dem brei teren Kegelboden in der Symmetrieebene aneinander liegen. B. Kupplung nach Unteranspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zwischenringe (5d) bei im Querschnitt keilförmiger Ausbildung mit der schma len Oberseite des Kegelstumpfes in der Symmetrie ebene gegeneinander liegen. 9.
    Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass eine stirnseitig mit Erhöhungen (12) und radial mit Ausnehmungen (15) versehene Mitnehmerscheibe (10) zwischen den Kupplungs hälften angebracht ist, dass die Erhöhungen (12) in Ausnehmungen der Zwischenringe (5e) liegen und an diesen zur Begrenzung eines vorbestimmten Ver- drehwinkels anliegen und dass die Nocken (14) eines mit den Aussenringen (4e) drehfest verbundenen Ringes (13) in den Ausnehmungen (15) der Mit nehmerscheibe (10)
    liegen und an dieser zur Be grenzung eines vorbestimmtenn Verdrehwinkels an liegen (Fig. 9, 10).
CH1398262A 1961-12-08 1962-11-29 Drehelastische Kupplung CH409542A (de)

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