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Elastische Wellenkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine elastische Wellenkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der
in der Achsrichtung auftretende Schwingungen gedämpft werden.
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Bei der Übertragung von Drehmomenten mittels Kupplungen ist es erforderlich,
gewisse Schwankungen bezw. Schwingungen in der Achsrichtung der Kupplung zu berücksichtigen.
Insbesondere ist dies z. B. bei der Antriebsübertragung auf die Lenk- und Treibräder
mit zwei getrennten Achsen erforderlich, wo Längenschwankungen zugelassen werden
müssen, damit die Fahrzeugabfederung bei allen Ausschlagwinkeln der Lenkräder ungehindert
auf- und abwärts schwingen kann.
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Zu diesem Zweck werden entweder mit Mitnehmerstiften bzw. mit Keilnuten
versehene Kulissen oder Vorrichtungen mit elastischen Längenschwankungen (von der
Art der Gummi-Metall-Verbindungen od. dgl.) oder auch beide gemeinsam benutzt.
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Die Verwendung der Kulisse hat den Nachteil, daß sie beim Übertragen
eines Drehmomentes durch die zwischen den Gleitflächen auftretende Antriebskraft
jegliche Längsverschiebung ausschließt, solange die durch das Auf- und Abwärtsschwingen
der Fahrzeugabfederung bedingte axiale Kraft unterhalb eines bestimmten Wertes liegt.
Dieser Wert S ist gleich F ₧ f (Gleitbewegungsschwelle), wobei F die Antriebskraft
und f die Beizahl der zwischen den Kulissen auftretenden Reibung bezeichnet. Solange
die Gleitbewegungsschwelle nicht erreicht ist, gleiten die Teile nicht gegeneinander,
so daß die kleinen Stöße übertragen werden und ein Geräusch verursachen. Das Überschreiten
der Schwelle kann an sich sehr geräuschvoll sein.
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Durch die Erfindung soll eine Kupplung mit gedämpften Schwingungen
in der Achsrichtung geschaffen werden, die einen möglichst starren Antrieb einer
umlaufenden Transmissionswelle bei gleichzeitiger Aufnahme kleiner Längsschwingungen
auch bei unterhalb der Gleitbewegungsschwelle liegenden Beanspruchungen ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von bekannten Kupplungen
aus, bei denen zwischen zwei konzentrischen Kupplungskränzen mehrere Gummikörper
gleichmäßig verteilt in Ausnehmungen des äußeren Kupplungskranzes angeordnet sind
und zwischen die Gummikörper Zähne oder Rippen des inneren Kupplungskranzes eingreifen.
Die bekannten Kupplungen dieser Art sind jedoch nur in Drehrichtung elastisch ausgebildet,
nicht aber in der Achsrichtung oder in beiden Richtungen.
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Damit eine solche Kupplung auch die erstrebte Elastizität in der Achsrichtung
erhält, dabei aber in der Drehrichtung praktisch kein Spiel aufweist, wird gemäß
der Erfindung der äußere Kupplungskranz aus zwei in Achsrichtung gegeneinander bewegbaren
symmetrischen Ringscheiben gebildet, welche die Gummikörper und die Zähne oder Rippen
des inneren Kupplungskranzes in einander zugekehrten trapezförmigen Ausnehmungen
aufnehmen und beim Zusammenziehen die Gummikörper in der Querrichtung, d. h. in
der Richtung der Antriebsbewegung, unter Druckspannung setzen.
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Die Zähne oder Rippen des Innenkranzes können dabei konkave Querflächen
aufweisen, während die Gummikörper zweckmäßig konvexe Flächen aufweisen, die mit
den Hohlflächen der Rippen oder Zähne des inneren Kranzes zusammenwirken.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.
Es zeigt Fig_ 1 die Kupplung im Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1 nach dem Zusammenziehen der beiden Ringscheiben
des äußeren Kupplungskranzes, Fig. 3 den Schnitt der Fig. 2 vor dem Zusammenziehen
der beiden Ringscheiben des äußeren Kupplungskranzes, Fig. 4 eine graphische Darstellung
der axialen Verstellungen in Abhängigkeit von den Beanspruchungen und Fig. 5 und
6 Stirn- und Profilansichten der Gummikörper.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Kupplung aus
einem inneren Kupplungskranz 1, der von einem äußeren Kupplungskranz 2 über die
Gummikörper
3 angetrieben wird. Die Gummikörper 3 haben die in
Fig. 5 und 6 dargestellte Form, die, wie insbesondere aus Fig.6 ersichtlich ist,
eine konvexe Fläche und zwei einen Winkel bildende ebene Flächen aufweist. Sie sind
paarweise in Aussparungen des äußeren Kupplungskranzes 2 angeordnet, der aus zwei
in Achsrichtung gegeneinander bewegbaren, zur Mittelebene symmetrischen Ringscheiben
5 und 6 besteht. Zur Aufnahme der Gummikörper 3 sind die Ringscheiben 5 und 6 mit
einander zugekehrten trapezförmigen Aussparungen 4 versehen. Sie sind ferner durch
Schrauben od. dgl. zusammenziehbar, so daß sie die Gummikörper in der Querrichtung
unter Druckspannung setzen. -In die Aussparungen 4 greift zwischen die beiden Gummikörper
3 jeweils eine am Innenkranz 1 angebrachte Rippe 7 ein. Jede Rippe 7 ist in Richtung
parallel zur Kranzachse zweckmäßig mit konkaven Querflächen versehen, die mit den
konvexen Flächen der beiden zugehörigen Gummikörper derart zusammenwirken, daß die
Gummikörper bei einer Verdrehung der beiden Kupplungskränze 1 und 2 gegeneinander
das Bestreben haben, sich in dem durch die Pfeile angedeuteten Sinne abzuwälzen.
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Der Innenkranz 1 ist an seinem Innenumfang mit Keilen 8 versehen,
durch welche die Bewegung auf eine nicht dargestellte Keilnutenwelle übertragen
wird. Der äußere Kranz 2 ist durch eine seiner beiden Ringscheiben 5 und 6 mit einer
nicht dargestellten treibenden Welle verbunden.
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Die beschriebene Bauart unterscheidet sich grundsätzlich von den bekannten
Systemen, wie z. B. den drehfedernden Wellenverbindungen und Vorrichtungen mit unter
Vorspannung eingesetzten Gummihülsen oder Gummi-Metall-Verbindungen.
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Bei diesen letzteren nimmt der Gummi entweder die Zug- oder die Druckbeanspruchungen
auf, während bei der Vorrichtung nach der Erfindung der Gummi gleichzeitig sowohl
zwecks Übertragung des Antriebes auf Druck als auch zwecks Dämpfung der axialen
Schubkräfte schwach auf Zug arbeitet.
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Diese letzteren entstehen in der in Fig. 2 (Pfeil P) angedeuteten
Weise. Sie haben das Bestreben, den Gummiblöcken zwischen den sie zusammenpressenden
Flächen eine Wälzbewegung im Sinne der Pfeile J zu erteilen.
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Infolge der besonderen Formgebung der Gummieinlage und ihrer Zusammenpressung
ergibt sich für die axiale Verformung ein größerer Wert als für die in der Querrichtung,
d. h. im Sinne der Drehmomentübertragung eintretende Verformung.
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Die graphische Darstellung der mechanischen Wirkung im Vergleich zu
den axialen Schüben ist in Fig. 5 gegeben.
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In den Keilnuten bewirkt eine auf die gleitbaren Teile fortschreitend
ausgeübte Kraft zunächst keine Verlagerung. Sobald der Wert S= f ₧ F erreicht
ist, ist die statische Reibung überwunden, und die Verlagerung nimmt alsdann einen
wachsenden Wert an, während die Widerstandskraft abnimmt (bewegliche Reibung), was
durch die Linie S-G zum Ausdruck kommt.
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Betrachtet man nun die Wirkung des elastischen Gliedes, so wird man
feststellen, daß dasselbe die Beanspruchungen entsprechend einer Linie O-A aufnimmt
und daß infolgedessen eine elastische Übertragung der axialen Beanspruchungen bis
zum Punkt G' erfolgen wird, wo die Gleitbewegung der Kulissen entsprechend der Linie
S'-G' einsetzt.
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Die Schwingungsdämpfung erfolgt also auf der ganzen Kurve vom Punkt
O an, während es ohne das elastische Glied erforderlich war, daß erst der Punkt
S erreicht wird, damit die Gleitbewegung die Schwingungen aufnimmt.
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Eine derartige Vorrichtung kann die verschiedensten Anwendungen finden,
bei denen ihre Wirkungsweise mit geringer Zugbeanspruchung für die Dämpfung eines
axialen Schubes ausgenutzt wird.