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Technisches
Gebiet
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Kupplungen sind Maschinenelemente,
die Wellenenden miteinander verbinden und die Funktion haben, Drehmomente
und Drehzahlen von einem zu einem anderen Aggregat weiterzuleiten.
Bei Kupplungen wird zwischen schaltbaren und nicht schaltbaren Kupplungen
unterschieden. Nicht schaltbare Kupplungen können entweder als starre Kupplungen
oder auch als einen Bauteilversatz ausgleichende Kupplungen oder
auch als elastische Kupplungen beschaffen sein.
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Stand der
Technik
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Kupplungen, an welche die Anforderung
einer hohen Geräuschdämpfung durch
ausgewählte Elastizität sowie
die Anforderung der Ausgleichbarkeit eines hohen axialen radialen
Achs- und Winkelversatzes gestellt werden, sind häufig sehr
komplex aufgebaut. So umfassen solche Kupplungen in der Regel Einlegeteile
aus einem Elastomermaterial, die von metallischen Komponenten umschlossen
bzw. tangential eingeklemmt sind. Über die aus Elastomermaterial
beschaffenen Einlegeteile wird der Kupplung ein bestimmtes Maß an Elastizität verliehen.
Diese durch die Auswahl und die Gestaltung der Elastomermaterialien
eingestellte Elastizität
kann jedoch durch einen zu starken radialen Versatz, den die beiden
durch die Kupplung miteinander zu verbindenden Wellenenden aufweisen
können,
beeinträchtigt
werden. Im Falle eines zu großen
Versatzes der beiden miteinander zu kuppelnden Wellenenden erfolgt
die Krafteinleitung vom treibenden Wellenende an das getriebene
Wellenende so ungünstig,
dass die ursprünglich
eingestellte Elastizität
einer elastisch ausgelegten Kupplung negativ beeinflusst wird.
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Bei Kupplungen, die einfach aufgebaut
sind, kann die Anforderung einer wirksamen Geräuschdämpfung durch einstellbare Elastizität nur eingeschränkt erfüllt werden;
zudem weisen einfach aufgebaute Kupplungen nur einen sehr begrenzten
Versatzausgleich auf und ermöglichen
nur begrenzt eine Geräuschdämpfung.
Die mit einfach aufgebauten Kupp lungsbauarten erzielbare Ausgleichbarkeit
ist auf den Ausgleich eines radialen Versatzes von ± 0,1 mm
bzw. auf einen Winkelversatz von etwa 1° beschränkt.
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Aus
DE 24 56 091 A geht ein Induktionsmotor mit
einer federbelastenden Bremsscheibe hervor. Gemäß dieser Lösung wird eine verdrehelastische Ankopplung
offenbart, die ein prellfreies Arbeiten des Induktionsmotors ermöglicht.
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DE 38 13 496 A1 offenbart einen Anlasserzahnkranz
aus zwei über
Elastomere verbundene Zahngrenzen. Durch die Elastomere werden Radialspiel
und Klappergeräusche
vermindert.
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Aus
DE 42 40 045 C1 geht ein Elektromotor für ein Kraftfahrzeug
mit einer Hohlwelle hervor. Es wird eine Dämpfungseinrichtung an einer
Zahnradwelle vorgeschlagen, mit der ein Startergenerator unter Zwischenschaltung
eines Zwischenrades mit einer Kurbelwelle gekoppelt wird. Gemäß dieser
Lösung
sind axial abstehende Stifte sowie gummielastische Buchsen vorgesehen,
die als Federelemente fungieren. Es wird eine versetzte Freilaufscheibe
sowie ein Freilaufring vorgeschlagen. Über diese wird für unterschiedliche
Drehrichtungen jeweils eine unterschiedliche Dämpfungscharakteristik erzeugt.
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Darstellung
der Erfindung
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Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich
eine elastische Kupplung bereitstellen, die ein erhebliches Maß an Elastizität sowie Achs-
und Winkelversatz zulässt,
d. h. diese Versatze ausgleicht. Die Wellenverbindung wird durch
ein Federbauteil dargestellt, welches in Aufnahmeschlitze eines
treibenden und eines angetriebenen Wellenendes eingelassen wird.
Die Aufnahmeschlitze an den Wellenenden sind mit Anfasungen versehen,
so dass die Enden des Federbauteiles auch bei Winkelversatz und
bei axialem Versatz der Wellenenden zueinander in den Aufnahmeschlitz
einfädeln.
Aufgrund der den Windungen des Federbauteiles innenwohnenden Elastizität wird der
Axial-, der Winkel- und Achsversatz zwischen den Wellenenden kompensiert
und das Federbauteil verliersicher zwischen den Wellenenden aufgenommen,
da diese insbesondere bei Wellenversatz der beiden Wellenenden auf
Torsion beansprucht ist und sich somit in die Aufnahmeschlitze der
miteinander zu kuppelnden Wellenenden stellt.
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Je nach Windungsanzahl und Materialstärke der
Federwindungen lässt
sich die Elastizität
des die Wellenenden kuppelnden Federbauteiles hinsichtlich der für die jeweiligen
Arbeitsbedingungen geforderten Kennlinie einstellen. Die Federenden
des Federbauteiles, die in den Aufnahmeschlitzen der Wellenenden
eingeführt
werden, können
sowohl eine senk rechte als auch eine parallele Ausrichtung zueinander
haben. Das Federbauteil kann von einer Gummimanschette umgeben sein.
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Das die Wellenenden formschlüssig verbindende
Federbauteil kann durch Variation der Materialstärke, d. h. der Feder-Drahtstärke, des
Wickeldurchmessers und der Anzahl der Federwindungen an den jeweiligen
Einsatzzweck angepasst werden. Steht wenig Bauraum zu Verfügung, weist
das Federbauteil nur eine geringe Anzahl von Windungen auf. Ist
bei geringem Bauraum eine hohe Federsteifigkeit gefordert, wird
der Draht-Durchmesser der Federwindungen entsprechend groß gewählt. Steht
hingegen mehr Bauraum zur Verfügung,
können
Federbauteile eingesetzt werden, die eine größere Anzahl von Windungen aufweisen,
wobei die Federenden sowohl eine senkrechte als auch eine parallele
Orientierung relativ zueinander annehmen können.
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Zeichnung
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend
eingehender beschrieben.
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Es zeigt:
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1 ein
erfindungsgemäß ausgeführtes Federbauteil,
umgeben von einer Manschette aus Gummi,
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1.1 eine
Draufsicht auf die Gummimanschette,
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1.2 eine
Seitenansicht der Gummimanschette gemäß 1.1,
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1.3 ein
Detail des Manschettensteges der Gummimanschette gemäß 1.1,
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1.4 eine
perspektivische Ansicht der Gummimanschette,
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2.1 eine
perspektivische Ansicht des Federbauteiles,
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2.2 eine
Draufsicht auf das Federbauteil,
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2.3 eine
Seitenansicht des Federbauteiles,
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3 eine
beispielhaft dargestellte, eine Förderschnecke aufweisende Welle
mit geschlitztem Wellenende,
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4 eine
Antriebswelle mit geschlitztem Wellenende,
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5 eine
Ausführungsvariante
eines zwei Wellenenden verbindenden Federbauteiles,
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6 eine
Wellenverbindung,
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7 die
Draufsicht auf das Federbauteil gemäß 5,
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8 eine
perspektivische Ansicht des Federbauteiles gemäß 7 und
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9 eine
Wellenverbindung zweier Wellenenden im Längsschnitt.
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Ausführungsvarianten
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1 ist
ein erfindungsgemäß ausgeführtes Federbauteil
zu entnehmen, welches von einer Manschette aus Gummi umschlossen
ist.
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Eine zur Symmetrieachse 1 rotationssymmetrisch
ausgebildete Manschette 2 aus einem Elastomermaterial oder
aus Gummi umschließt
ein Federbauteil 5. Die in 1.1 ineinanderliegend
dargestellten Komponenten 2 und 5 bilden eine
Baueinheit, die nach außen
durch eine Mantelfläche 3 der
Manschette 2 gekapselt ist. Eine der Stirnseiten 4 der Manschette 2 ist
in 1.1 nicht dargestellt.
Das Federbauteil 5 ist als eine im Wesentlichen zylindrisch konfigurierte
Druckfeder aufgebaut und umfasst in der Ausführungsvariante gemäß 1.1 zwei Federwindungen 6.
Am Federbauteil 5 sind zwei gebogene Federenden 8 und 9 ausgebildet.
Der Durchmesser des Federdrahtes des Federbauteiles 5 ist
mit Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Die beiden Federenden 8 bzw. 9 liegen
in Parallellage 11 zueinander. An jedem der beiden Federenden 8 und 9 ist
eine etwa in der Mitte der freien Länge der Federenden 8, 9 liegende
Abflachung 12 bzw. 13 ausgebildet. Im Bereich
der Abflachung 12 bzw. 13 ist der Durchmesser 7 der
Federenden 8 bzw. 9 reduziert. Durch die beispielsweise
als Stanzungen ausgebildeten Abflachungen 12 bzw. 13 werden
ein- oder beidseitig
liegende Anlageflächen 14 zur
Aufnahme in 1.1. nicht
dargestellter Wellenenden gebildet.
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Anstelle der in 1. dargestellten Parallellage 11 der
beiden Federenden 8 bzw. 9 des Federbauteiles zueinander,
können
die Federenden 8, 9 auch senkrecht zueinander
stehen und beispielsweise in einem Winkel von etwa 90° zueinander
orientiert sein.
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Aus 1.1 geht
ein Manschettenkörper 20 hervor,
der eine erste Öffnung 21 sowie
eine weitere, zweite Öffnung 22 aufweist.
Die erste Öffnung 21 und die
zweite Öffnung 22 sind
durch einen Manschettensteg 23 voneinander getrennt. Der
Manschettenkörper 20 ist
in einer Axiallänge
ausgebildet, die im Wesentlichen der axialen Längenerstreckung des Federbauteils 5 entspricht.
Der mit Bezugszeichen 25 identifizierte Durchmesser des
Manschettenkörpers 20 übersteigt
den Durchmesser des Federbauteiles 5. Die erste Öffnung 21 sowie
die zweite Öffnung 22 ermöglichen
ein Einführen
von mit den Federenden 8 bzw. 9 des in 1.1 dargestellten Federbauteiles 5 in
den Manschettenkörper 20.
Der Manschettenkörper 20,
der als Kapselung des Federbauteiles 5 dient, kann aus
Gummi oder einem anderen, verformbaren elastischen Material gefertigt
sein.
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1.2 zeigt
eine Seitenansicht der Gummimanschette gemäß 1.1.
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In den Manschettenkörper 20 der
Manschette 2 ist das Federbauteil 5 gemäß einer
ersten Ausführungsvariante
eingelassen. Die Axiallänge
des Manschettenkörpers 20 des
Federbauteils 5 ist mit Bezugszeichen 24 gekennzeichnet.
Parallel zu den sich durch die Manschettenkörper erstreckenden Öffnungen 21, 22 verläuft der
Manschettensteg 3, an dessen Außenseiten jeweils Erhebungen 26 ausgebildet
sind (vgl. Darstellung gemäß 1.3). In gestrichelter Darstellung
sind in 1.2 die Abflachungen 33, 34 bzw. 35, 36 an
den Federenden 8, 9 des Federbauteiles angedeutet.
Die Mantelfläche
der Manschette 2 ist mit Bezugszeichen 3 gekennzeichnet.
Mit den Bezugszeichen 31 bzw. 32 sind die Stirnseiten
der Federenden des Federbauteiles 5 bezeichnet.
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1.3 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Manschettensteges, der die Öffnungen
der Manschette gemäß 1.1 voneinander trennt.
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1.3 ist
entnehmbar, dass der Manschettensteg 23 einzelne, voneinander
beabstandete Erhebungen 26 aufweist. Auf die Erhebungen 26 sind am
Manschettensteg 23 auf der den Öffnungen 21 bzw. 22 des
Manschettenkörpers 20 zuweisenden Seite
angeordnet. Die Höhe
der Erhebungen an den den Öffnungen 21 bzw. 22 zuweisenden
Seiten des Manschettensteges 23 ist in 1.3 durch Bezugszeichen 27 angedeutet.
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1.4 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Manschettenkörpers gemäß der 1.1 und 1.2.
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Die den Manschettenkörper der
Manschette 2 in axiale Richtung durchziehenden Öffnungen 21 bzw. 22 sind
durch den Manschettensteg 23 voneinander getrennt. Sowohl
an den Innenseiten der Öffnungen 21, 22 als
auch auf den den Öffnungen 21, 22 zuweisenden
Seiten des Manschettensteges 23 können voneinander beabstandet,
Erhebungen 26 ausgebildet sein. Die Erhebungen 26 liegen
an den Außenseiten
von klauenförmig
konfigurierten Wellenenden (vgl. Darstellung gemäß der 3 und 4)
an und ermöglichen
deren spielfreien Sitz innerhalb des Manschettenkörpers 20 der
Manschette 2.
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2.1 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Federbauteiles.
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Das Federbauteil 5 gemäß der Darstellung
in 2.1 ist symmetrisch
zur Symmetrieachse 1 aufgebaut. Das Federbauteil gemäß 2.1 umfasst zwei Windungen 6,
die in einem Windungsabstand 30 voneinander ausgeführt sind.
Je nach geforderter Steifigkeit bzw. Elastizität der durch das Federbauteil 5 bereitgestellten
Wellenverbindung können
auch mehrere, anstelle der in 2.1 am
Federbauteil 5 ausgebildeten zwei Federwindungen 6,
vorgesehen sein. Das einen Durchmesser 7 aufweisende Federdrahtmaterial
läuft an
den Enden des Federbauteiles 5 in einem ersten Federende 8 und
einem zweiten Federende 9 aus. Die beiden Federenden 8 bzw. 9 sind
in Parallellage 11 zueinander orientiert. Die Stirnseite
des ersten Federendes ist mit Bezugszeichen 31, diejenige
des zweiten Federendes mit Bezugszeichen 32 gekennzeichnet.
Etwa mittig orientiert und im Wesentlichen auf der Symmetrieachse 1 des
Federbauteiles liegend, sind an dem ersten Federende 8 und
dem zweiten Federende Abflachungen 12 bzw. 13 ausgebildet.
Die Abflachungen 12 bzw. 13 können beispielsweise durch Stanzen
oder eine andere Kaltumformung an den Federenden 8 bzw. 9 erzeugt
werden. Durch die Ausbildung der Abflachungen 12 bzw. 13 am
ersten Federende 8 und am zweiten Federende 9 werden
seitlich liegende Anlageflächen
geschaffen. Die erste Abflachung 12 am ersten Federende 8 weist
einen ersten Anlagepunkt 33 sowie einen diesem gegenüber liegenden weiteren,
zweiten Anlagepunkt 34 auf. Analog dazu wird durch die
zweite Abflachung 13 am zweiten Federende 9 einerseits
eine Durchmesserreduzierung im Bereich der zweiten Abflachung 13 an
diesem erzeugt, andererseits ein dritter Anlagepunkt 35 und
ein vierter Anlagepunkt 36 gebildet. Die in 2.1 dargestellten Anlagepunkte 33, 34 bzw. 35 und 36 dienen
der formschlüssigen
Aufnahme der Federende 8 bzw. 9 in entsprechenden
Aufnahmeschlitzen an Wellenenden (vgl. Darstellung gemäß der 3 und 4). Die Abflachungen 12 bzw. 13 ermöglichen
ferner eine definierte Axiallänge 24 der
Manschette 2 beim Umspritzen des Federbauteiles 5.
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Das formschlussfähig gebogene Federbauteil 5 lässt durch
Variation bzw. Kombination zwischen dem Durchmesser 7 des
Federdrahtmateriales sowie des Windungsabstandes 30 und
seiner axialen Baulänge
auf das maximal übertragbare
Drehmoment und unter Berücksichtigung
des zur Verfügung
stehenden Einbauraumes dimensionieren. Aufgrund der dem als zylindrische
Druckfeder ausgebildeten Federbauteil innewohnenden Elastizität können axiale
und radiale sowie Winkelversatze ausgeglichen werden, die durchaus
mehrere mm betragen können,
auch Winkelversatze von bis zu 10° können durch
die dem Federbauteil 5 innenwohnende Elastizität problemlos
ausgeglichen werden. Da der Manschettenkörper 20, der das Federbauteil 5 gemäß 2.1 umschließt, ebenfalls
aus elastischem, d. h. verformbarem Material gefertigt ist, passt
sich der Manschettenkörper 20 der
Verformung des Federbauteiles 5 zum Ausgleich von Axialversatz
bzw. zum Ausgleich eines Winkelversatzes der miteinander zu kuppelnden
Wellenenden an.
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2.2 zeigt
eine Draufsicht auf das Federbauteil.
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Aus der Draufsicht gemäß 2 geht hervor, dass eine
freie Länge 38 der
beiden in der Darstellung gemäß 2.2 übereinanderliegenden Federenden 8, 9 des
Federbauteiles 5 im Wesentlichen dem mittleren Durchmesser 10 des
Federbauteiles 5 entspricht. Während die Federenden 8 bzw. 9 sowie die
Federwindungen 6, von denen in der Draufsicht gemäß 2.2 nur eine dargestellt
ist, in einem Durchmesser 7 ausgebildet sind, ist die Materialstärke der
Federenden 8 bzw. 9 im Bereich der Abflachungen 12 bzw. 13 aufgrund
einer radialen Aufweitung der Federenden 8 bzw. 9 reduziert.
Die reduzierte Materialstärke
im Bereich der Abflachungen 12, 13 an den Federenden 8, 9 ist
durch Bezugszeichen 37 angedeutet. Die Stirnseiten 31 bzw. 32 der
Federenden 8, 9 liegen in der Draufsicht gemäß 2.2 übereinander.
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2.3 zeigt
eine Seitenansicht des Federbauteiles.
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Aus der Darstellung gemäß 2.3 geht hervor, dass die
Abflachungen 12 bzw. 13 an den beiden Federenden 8, 9 an
diesen die Anlagepunkte 33 bzw. 34 im Bezug auf
das erste Federende 8 sowie Anlagepunkte 35 und 36 in
Bezug auf das zweite Federende 9 bilden. Der Windungsabstand
der Federwindungen 6 des Federbauteiles 5 ist
mit Bezugszeichen 30 angedeutet, der Wickelwinkel zwischen
den einzelnen Federwindungen ist durch α angedeutet. Je nach geforderter
Steifigkeit kann der Wickelwinkel α größer oder kleiner als der in 2.3 beispielhaft dargestellte
Wickelwinkel α gewählt werden.
Die Stirnseiten 31 bzw. 32 der beiden Federenden 8, 9 sind
so angeordnet, dass sie etwa dem mittleren Durchmesser 10 des
Federbauteiles 5 entsprechen.
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3 zeigt
eine eine Förderschnecke
aufweisende Welle mit geschlitztem Wellenende.
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Die in 3 dargestellte
erste Welle 40 ist rotationssymmetrisch zu ihrer Symmetrieachse 1 aufgebaut.
Die 1. Welle 40 umfasst einen Aufnahmeschlitz 41,
der an einem kupplungsseitigen Wellenende 46 ausgebildet
ist. Die den Aufnahmeschlitz 4 begrenzenden Materialbereiche
am kupplungsseitigen Wellenende 46 der 1. Welle 40 weisen
jeweils eine Anfasung 42 auf, um ein leichteres Führen der
Abflachungen 12 bzw. 13 aufweisenden Federenden 8, 9 des
elastischen Federbauteiles 5 zu ermöglichen.
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Die Aufnahmeschlitze 41 am
kupplungsseitigen Wellenende 46 der 1. Welle 40 umfassen
einander gegenüberliegende
Anlageflächen 43.
Die Anlageflächen 43 des
Aufnahmeschlitzes 41 werden durch eine Stirnseite 45 des
kupplungsseitigen Wellenendes 46 begrenzt. Die Länge der
Anlageflächen 43 am
Aufnahmeschlitz 41 der 1. Welle 40 ist durch Bezugszeichen 44 gekennzeichnet.
Die Länge 44 des
Aufnahmeschlitzes 41 – in
axiale Richtung gesehen – übersteigt
den Durchmesser 7 der Federenden 8 bzw. 9 des
elastischen Federbauteiles 5.
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Bei der 1.Welle 40 kann
es sich beispielsweise – wie
in 3 dargestellt – um eine
solche Welle handeln, an deren Umfang eine Förderschnecke 47 ausgebildete
ist, die einen schraubenlinienförmig
gewundenen Steg 48 aufweist, der sich in einer bestimmten
Steigung am Außenumfang
der 1. Welle 40 erstreckt.
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4 zeigt
eine Antriebswelle mit geschlitztem Wellenende.
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Die in 4 dargestellte,
bezüglich
ihrer Symmetrieachse 1 rotationssymmetrische Welle 49 umfasst
ebenfalls ein kupplungsseitiges Wellenende 50, an welchem
ein Aufnahmeschlitz 51 angeordnet ist. Der Aufnahmeschlitz 41 ist
durch zwei einander gegenüberliegende
Anlagefläche 43 analog
zum Aufnahmeschlitz 41 der ersten Welle 40 gemäß der Darstellung
in 3 begrenzt. Die mit
Bezugszeichen 54 bezeichnete Öffnungsweite des Aufnahmeschlitzes 51 entspricht
in etwa dem Durchmesser 7 des ersten bzw. des zweiten Federendes 8 bzw. 9 des
Federbauteiles 5. Die Länge
des Aufnahmeschlitzes 51 am kupplungsseitigen Wellenende 50 der
zweiten Welle 59 ist mit Bezugszeichen 53 bezeichnet.
Darüber
hinaus ist am kupplungsseitigen Wellenende 50 der zweiten
Welle 49 ein Wellenbund 52 ausgebildet, der zum
Beispiel als Anlagefläche
für einen
länger
bauenden Manschettenkörper 20,
der die Axiallänge 15 des
Federbauteiles 5 übersteigt,
dient.
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Werden die in 3 bzw. 4 dargestellten Wellen 40 bzw. 49 über das
in den 2.1, 2.2 und 2.3 dargestellte elastische Federbauteil 5 gekuppelt, werden
die Federenden 8 bzw. 9 des Federbauteiles in
Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 der 1. Welle 40 und der
zweiten Welle 49 eingeführt.
Die im Bereich der Federenden 8, 9 ausgebildeten
Abflachungen 12 bzw. 13 liegen mit ihren Anlagenstellen 14 bzw. 33, 34 und 35, 36 an
den die Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 begrenzenden
Anlagenflächen 43 an.
Dadurch ergibt sich eine formschlüssige und eine verliersichere Verbindung
zwischen dem Federbauteil 5 und den miteinander zu kup pelnden
Wellen 40 bzw. 49. Ein Axialversatz sowie ein
Winkelversatz zwischen den einander zuweisenden Wellenenden 46 bzw. 50 der ersten
Welle 40 und der zweiten Welle 49 kann aufgrund
der dem Federbauteil 5 innewohnenden Elastizität ausgeglichen
werden. Je nach der Anzahl der Federwindungen 6 sowie des
Wickelwinkels α sowie der
Axiallänge 15 kann über die
Ausbildung der als Federbauteil 5 dienenden zylindrischen
Druckfeder eine Variation bzw. eine Kombination von Materialstärke, Wickelverhältnis und
Baulänge
eine auf das maximal zu übertragende
Drehmoment entsprechende Auslegung des Federbauteiles 5 erfolgen.
Neben der in 2.1 dargestellten
Anordnung der Federenden 8, 9 in Parallellage 11,
ist auch eine senkrechte Orientierung der beiden Federenden 8, 9 des
Federbauteiles 5 möglich.
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Zur Montage der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Wellenverbindung durch ein Federbauteil 5 werden die Federenden 8 bzw. 9 einfach
in die Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 an den einander
zuweisenden Wellenenden 46 bzw. 50 eingeführt. Ist
das Federbauteil 5 zuvor in einem Manschettenkörper 20 gemäß 1.3 eingeführt, kann
auch ein einfaches Einschieben der Wellenenden 46 bzw. 50 in
die durch einen Manschettensteg 23 begrenzten Öffnungen 21, 22 an
den Stirnseiten des Manschettenkörpers 20 zur
Montage der Kupplung erfolgen.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Wellenverbindung
ist unempfindlich gegen Wärmeausdehnung
und Kälteschrumpfung,
wenn das Federbauteil 5 elastisch ausgebildet wird und
die Wellen aus identischem Material gefertigt werden, da die Wärmedehnungkoeffizienten
der Bauteile übereinstimmen.
Das das Federbauteil 5 und die Manschette 2 umfassende
Kupplungselement zeichnet sich durch eine sehr gut definierbare
Elastizität
aus. Durch die definierbare Elastizität ist eine optimale axiale
Anstellung des Kupplungselementes 2, 5 an Lagerungsstellen,
wie zum Beispiel Kugellager von miteinander zu verbindenden Wellen 40, 49 applikationsspezifisch
mitgeliefert.
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Der Darstellung gemäß 5 ist eine weitere Ausführungsvariante
eines Federbauteiles entnehmbar, mit in einer aus Federstahlblech
geformter Kontur.
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Die beiden gemäß 5 miteinander zu kuppelnden Wellen 40 bzw. 49 weisen
an ihren Enden jeweils Aufnahmeschlitze 41, 51 auf.
Die Aufnahmeschlitze sind in Axiallängen 44 bzw. 53 ausgebildet.
Die Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 werden von Anlageflächen 43 begrenzt,
die an ihren dem Kupplungselement zuweisenden Enden Anfasungen 42 aufweisen
können.
In die Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 der Wellen 40 bzw. 49 wird
ein zweites Federbauteil 60 eingeführt. Das zweite Federbauteil 60 umfasst
einen ersten Schenkel 61 sowie einen zweiten Schenkel 62.
Ein Mittelsteg 63 des zweiten Federbauteiles 60 wird
in die Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 eingeführt, wobei
der erste Schenkel 61 sowie der zweite Schenkel 62 die
beiden Wellenenden der Wellen 40 bzw. 49 an der
Außenseite
umgibt (vgl. Darstellung gemäß 6). Die Wellenenden der
Wellen 40 bzw. 49 sind demnach einerseits an der
Innenseite durch den in die Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 hineinragenden
Mittelsteg 63 miteinander verbunden; andererseits liegen
die federnd ausgebildeten Schenkel 61, 62 an der
Außenseite
der Wellenenden an. Somit ergibt sich gemäß der Darstellung in 6 eine federnde Verbindung
zwischen angetriebener und getriebener Welle 40 bzw. 49.
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7 zeigt
die Draufsicht auf das zweite Bauteil gemäß der Darstellung in 5.
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Das zweite Federbauteil 60 ist
als Federstahlbauteil beschaffen und weist eine geformte Kontur
auf.
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Das zweite Federbauteil 60 gemäß der Draufsicht
in 7 umfasst den ersten
Schenkel 61 und den zweiten Schenkel 62. Die beiden
federnd ausgebildeten Schenkel 61 bzw. 62 des
zweiten Federbauteils 60 umfassen jeweils gerundet ausgebildete
Schenkelenden 66, 67. Diese erleichtern eine einfache
Montage des zweiten Federbauteiles 60 an den Wellenenden
von miteinander zu kuppelnden Wellen 40 bzw. 49.
Das zweite Federbauteil 60 umfasst den Mittelsteg 63,
der eine erste Aufweitung 64 sowie eine zweite Aufweitung 65 aufweist.
Die Außenseiten
der ersten Aufweitung 64 bzw. der zweiten Aufweitung 65 liegen
an den Anlageflächen 43 der Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 der
Wellenenden der Wellen 40 bzw. 49 an. Die erste
Aufweitung 64 sowie die zweite Aufweitung 65 sind
durch eine Einschnürstelle 68 voneinander
getrennt. Die Einschnürstelle 68 stellt
den engsten Bereich des Mittelsteges 63 dar, wobei jedoch
eine Schlitzbreite 69 zwischen den einander zuweisenden
Enden des Mittelsteges 63 aufrechterhalten bleibt. In der
in 7 dargestellten Ausführungsvariante
des zweiten Federbauteiles 60 ist dieses aus zwei Lagen
Federstahlblech entsprechend geformt. Die federnd ausgebildeten
Schenkel 61, 62 des zweiten Federbauteils 60 umfassen
die Umfangsflächen
der Wellenenden der Wellen 40 bzw. 49, wobei die
Montage des zweiten Federbauteils 60 an diesen dadurch
erleichtert wird, dass die Federschenkel 61 bzw. 62 jeweils
gerundete Endbereich 66, 67 aufweisen.
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Der Darstellung gemäß 8 ist eine perspektivische
Ansicht des zweiten Federbauteiles gemäß 5 entnehmbar.
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Die beiden Federschenkel 61 bzw. 62 des zweiten
Federbauteiles 60 sind über
den Mittelsteg 63 miteinander verbunden, wobei dessen die
erste Aufweitung 64 bzw. die zweite Aufweitung 65 begrenzende
Wandung so geformt ist, dass zwischen den Begrenzungen der Aufweitungen 64, 65 ein
Abstand 69 verbleibt. Dadurch wird dem zweiten Federbauteil 60 eine
durch den Abstand 69 vorgegebene Elastizität verliehen.
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9 zeigt
eine Wellenverbindung zweier Wellenenden durch ein Kupplungsbauteil
aus einer Manschette und ein in diese eingelassenes Federbauteil.
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Die erste Welle 40 und die
zweite Welle 49 sind über
ein Kupplungselement verbunden, welches eine Manschette 2 aufweist,
in der das Federbauteil 5 eingelassen ist. Der Manschettensteg 23 ist
jeweils in Aufnahmeschlitze 41 bzw. 51 und den
Wellenenden der ersten Welle 40 und der zweiten Welle 49 eingelassen.
Mit den Bezugszeichen 12 und 13 sind die Abflachungen
an den Federenden 8 bzw. 9 des Federbauteils 5 dargestellt,
die in den Manschettenkörper
der Manschette 2 eingegossen sind. Der Manschettensteg 23 liegt
an den Anlageflächen 43 des ersten
Aufnahmeschlitzes 41 sowie des zweiten Aufnahmeschlitzes 51 der
ersten Welle 40 bzw. der zweiten Welle 49 an.
Bei der ersten Welle 40 kann es sich beispielsweise um
eine eine Schnecke 47 aufweisende Welle handeln, die mit
einem in 9 nicht dargestellten
Schneckenrad zusammenarbeitet.
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Auf dem Wellenbund 52 der
zweiten Welle 49 ist in der Darstellung gemäß 9 ein Lager 70 aufgenommen.
Bei diesem Lager handelt es sich um Wälzlager, welches sowohl als
Kugellager oder auch als Rollenlager zur Aufnahme von radialen bzw.
axial wirkenden Kräften
dient. Der Innenring 71 des Lagers 70 wird durch
die Manschette 2 des Kupplungselementes 2, 5 gegen
einen Bund der zweiten Wellen 49 gedrückt. Aufgrund der dem Kupplungsbauteil 2, 5 innenwohnende
Elastizität
stellt sich sowohl eine erste Axialspannung 74 auf den
Innenring 71 des Lagers 70 ein, als auch eine
zweite Axialspannung 75, die zwischen einem Wellenbund
der ersten Welle 40 und der diesem gegenüberliegenden
Stirnseite des Manschettenkörpers
der Manschette 2 erzeugt wird. Die sich einstellenden Axialvorspannungen 74 und 75 verlängern einerseits
die Lebensdauer des Lagers 70 und tragen andererseits zur
Verbesserung der Laufruhe, insbesondere bei Drehrichtungsumkehr
der als Antriebswelle dienenden zweiten Welle 49 bei. Die zweite
Welle 49 stellt gemäß der Darstellung
in 9 beispielsweise
die Ankerwelle eines elektrischen Antriebes an, die mit der ersten
Welle 40, die eine Schnecke 47 aufweisen kann, über das
das definiert elastisch ausbildbare Kupplungselement 2, 5 angetrieben
wird. Der Vollständigkeit
halber sei erwähnt, dass
das Lager 70 neben dem Innenring 71 einen Außenring 72 umfasst,
wobei zwischen dem Innenring 71 und dem Außenring 72 Lagerkörper 73 aufgenommen
sind, die in der Darstellung gemäß 9 als Kugeln ausgeführt sind.
-
- 1
- Symmetrieachse
- 2
- Manschette
- 3
- Mantelfläche
- 4
- Stirnseite
- 5
- Federbauteil
- 6
- Federwindung
- 7
- Materialstärke Windungsmaterial
- 8
- 1.
Federende
- 9
- 2.
Federende
- 10
- Durchmesser
Federbauteil
- 11
- Parallellage
Federenden
- 12
- 1.
Abflachung
- 13
- 2.
Abflachung
- 14
- Anlage
Aufnahmeschlitz
- 15
- Axiallänge
- 20
- Manschettenkörper
- 21
- 1. Öffnung
- 22
- 2. Öffnung
- 23
- Manschettensteg
- 24
- Axiallänge Manschettenkörper
- 25
- Durchmesser
Manschettenkörper
- 26
- Erhebung
- 27
- Erhebungshöhe
- 30
- Windungsabstand
- 31
- 1.
Stirnseite
- 32
- 2.
Stirnseite
- 33
- 1.
Anlagepunkt
- 34
- 2.
Anlagepunkt
- 35
- 3.
Anlagepunkt
- 36
- 4.
Anlagepunkt
- 37
- Materialstärke Abflachung
- 38
- freie
Länge Federende
- 40
- 1.
Welle
- 41
- 1.
Aufnahmeschlitz
- 42
- Anfasung
- 43
- Anlageflächen Aufnahmeschlitz
- 44
- Länge Aufnahmeschlitz
- 45
- Stirnseite
- 46
- kupplungsseitiges
Wellenende
- 47
- Förderschnecke
- 48
- Steg
- 49
- zweite
Welle
- 50
- Wellenende
2. Welle 49
- 51
- Aufnahmeschlitz
- 52
- Wellenbund
- 53
- Länge Aufnahmeschlitz
- 54
- Öffnungsweite
- 55
- Schlitzbreite
- 60
- 2.
Federbauteil
- 61
- erster
Schenkel
- 62
- zweiter
Schenkel
- 63
- Mittelsteg
- 64
- 1.
Aufweitung
- 65
- 2.
Aufweitung
- 66
- gerundetes
Schenkelende
- 67
- gerundetes
Schenkelende
- 68
- Einschnürstelle
- 69
- Schlitzbreite
- 70
- Lager
- 71
- Innenring
- 72
- Außenring
- 73
- Lagerkörper
- 74
- 1.
Axialvorspannung
- 75
- 2.
Axialvorspannung