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Elastische Kupplung zur Verbindung von zwei gleichachsigen Weilen
Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung zur Verbindung von zwei gleichachsigen
Wellen, bei der an jeder Welle eine ringförmige Kupplungsscheibe mit im wesentlichen
senkrecht zur Scheibenebene im Abstand voneinander angeordneten radialen Stegen
und in Verbindung mit der einen Kupplungsscheibe eine dritte mit solchen Stegen
besetzte Scheibe angebracht ist und zwischen den einander zugekehrten Stegen der
drei Scheiben, von denen jeweils ein Steg jeder äußeren Scheibe zwischen
zwei Stege der mittleren Kupplungsscheibe eingreift, innerhalb eines Deckringes
elastische Zwischenstücke angeordnet sind, die bei einer Drehbewegung der Kupplungsscheiben
gegeneinander verformt werden und der Drehbewegung durch die Verformung Widerstand
leisten.
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Elastische Kupplungen dieser Art sind bekannt. Derartige Kupplungen
sind unter anderem als Wellenkupplungen in Fällen anwendbar, in denen sie große
Kräfte übertragen müssen und die Wellen z. B. infolge Querschwingungen Abweichungen
aus ihrer gegenseitigen Fluchtlage erfahren sowie kleine gegenseitige Bewegungen
in axialer Richtung aufnehmen müssen. Zum Beispiel können solche Kupplungen als
Wellenkupplungen für Schiffsschrauben oder in ähnlichen Fällen verwendet werden,
bei denen der Antriebsmotor auf elastischen Fundamenten aus Gummi od. dgl. montiert
ist, um die Schwingungen des Motors von dem Schiffskörper oder dem sonstigen Unterbau
nach Möglichkeit fernzuhalten. Es ist daher notwendig, zwischen der vom Motor abgehenden
Antriebswelle und der z. B. die Schraube tragenden Welle eine nachgiebige Kupplung
anzuordnen, die nicht nur kleine axiale Abweichungen zwischen diesen beiden Wellen
zuläßt, sondern auch Schwingungen zu dämpfen vermag sowie z. B. durch die Schiffsschraube
verursachte Axialbelastungen der Antriebswelle elastisch aufzunehmen hat. Hierzu
sind in der Kupplung die elastischen Zwischenstücke angeordnet, die z. B. aus Gummi
oder ähnlichem elastischem Werkstoff bestehen.
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Beim ständigen Betrieb einer solchen Kupplung werden die elastischen
Zwischenstücke allmählich verbraucht und müssen ersetzt werden. Da eine solche Auswechslung
oft erforderlich wird, wenn die Kupplung nicht lange außer Betrieb gesetzt werden
kann, z. B., wenn sich ein Schiff auf See befindet, ist es von großer Bedeutung,
daß eine Möglichkeit besteht, die elastischen Zwischenstücke auszuwechseln, ohne
daß die beiden axialen Wellen aus ihrer Betriebslage herausbewegt werden müssen.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine solche Auswechslung
in einfacher Weise ohne längere Betriebsunterbrechung zu ermöglichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß bei
einer elastischen Kupplung der eingangs erläuterten Art die äußeren Kupplungsscheiben
in an sich bekannter Weise durch den Deckring starr verbunden sind und der Deckring
aus einzeln für sich lösbaren 'Peilstücken besteht.
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Wenn bei einer solchen Ausbildung der Kupplung elastische Zwischenstücke
ausfallen und ersetzt werden müssen, kann das entsprechende Teilstück des Deckringes
für sich gelöst und weggenommen werden, so daß die nicht mehr betriebsfähigen Zwischenstücke
in radialer Richtung aus der Kupplung herausgenommen und durch neue Zwischenstücke
ersetzt werden können. Hierbei bleiben aber die anderen Teilstücke des Deckringes
in ihrer Stellung und halten damit auch die äußeren Kupplungsscheiben in fester
gegenseitiger Verbindung. Diese Ausbildung ermöglicht daher in vorteilhafter Weise
die Auswechslung der elastischen Zwischenstücke ohne jegliche axiale Lageveränderung
der beiden Wellen außerhalb des Betriebsspiels.
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Es ist zwar eine elastische Kupplung bekannt, bei der abwechselnd
mit Mitnehmerklauen Gummiblöcke angeordnet sind, die durch einen in zwei Halbkreisringe
unterteilten Spannring zusammengehalten werden.
Abgesehen davon,
daß bei dieser bekannten Kupplung jedoch nur zwei Kupplungsflansche bzw. -Scheiben
angeordnet sind und nicht, wie bei der Kupplung nach der Erfindung, mit der einen
Kupplungsscheibe eine dritte Kupplungsscheibe verbunden ist, ist diese bekannte
Kupplung zur Übertragung sehr großer Drehmomente kaum geeignet, da hierfür die Bolzen
zur abwechselnden Befestigung der Mitnehmerklauen zu groß und die beiden Halbkreisteile
des Spannringes zu schwer würden. Außerdem kann eine Auswechslung der Gummiblöcke
nur durchgeführt werden, wenn die durch die Kupplung miteinander verbundenen Wellen
axial gegeneinander bewegt werden. Weiterhin weist die bekannte Kupplung keine Nachgiebigkeit
in axialer Richtung auf, so daß auch die Möglichkeit einer Fluchtabweichung der
beiden Wellen begrenzt ist. Auch dürfte ihre Torsionssteifigkeit sehr groß sein,
da wenig Möglichkeit zur Verformung der Gummiblöcke gegeben ist. Bei erhöhter Torsion
wird daher die Kupplung bald starr, wobei das Gehäuse starkem Innendruck ausgesetzt
wird.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Kupplung nach der
Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch die eine Kupplung nach
der Erfindung, F i g. 2 eine Stirnansicht der Kupplung nach F i g.1 mit einem Teilschnitt
nach der Linie II-II der F i g. 1, F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Kupplung,
wobei das in F i g. 1 und 2 dargestellte Abdeckglied weggelassen ist, und F i g.
4 eine der F i g. 3 entsprechende Teildraufsicht einer anderen Ausführungsform der
Kupplung. Nach den F i g. 1 und 2 sind zwei gleichachsige Hohlwellen 1 und 2 je
mit einem Endflansch versehen. An dem Flanschende der Welle 1 ist mittels Schraubenbolzen
4 eine Kupplungsscheibe 3 befestigt, die mit mehreren radialen Flügeln 5 versehen
ist, die auf der der Welle 1 abgewendeten Stirnfläche der Kupplungsscheibe 3 in
gleichmäßiger Verteilung angeordnet sind. An dem Flanschende der Welle 2 ist ebenfalls
eine mittels Schraubenbolzen 8 befestigte Kupplungsscheibe 6 angebracht, deren innerer
Rand 7 verstärkt ausgeführt ist. Die Kupplungsscheibe 6 ist auf beiden Stirnflächen
mit einer gleichen Anzahl von radialen Flügeln 9 besetzt, die ebenfalls gleichmäßig
verteilt angeordnet sind und dieselbe Ausbildung aufweisen wie die Flügel 5. Die
gegenseitige Anordnung der Flügel 5 und 9 ist dabei derart, daß jeweils ein Flügel
s in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Flügeln 9 hineinragt, während jeweils
ein Flügel 9 auch in dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Flügeln 5 liegt.
Schließlich ist eine weitere Kupplungsscheibe 10 angeordnet, welche das Flanschende
der Welle 2 umgibt und mit dem äußeren Rand an dem Deckring 11 befestigt ist, der
seinerseits an der Kupplungsscheibe 3 befestigt ist. Der Deckring 11 besteht aus
nicht zusammenhängenden Teilstücken. Die Kupplungsscheibe 10 ist auf der der Kupplungsscheibe
6 zugewendeten Stirnfläche mit radialen Flügeln 12 versehen, die in der gleichen
Weise wie die Flügel 5 der Kupplungsscheibe 3 in den Zwischenraum zwischen je zwei
benachbarten Flügeln 9 der Kupplungsscheibe 6 eingreifen. Die Kupplungsscheiben
3 und 10 sind weiterhin durch Ankerbolzen 13 miteinander verbunden, die durch Langlöcher
des verstärkten Randes 7 der Kupplungsscheibe 6 hindurchgeführt sind. Diese Langlöcher
sind in ihrer Breite etwas größer als der Durchmesser des Schaftes der Ankerbolzen
13, so daß sich die Kupplungsscheibe 6 gegenüber den Ankerbolzen 13 bewegen kann.
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Zwischen den benachbarten und versetzt einander gegenüberliegenden
Flügeln 5, 9, 12 der Kupplungsscheiben 3, 6 und 10 sind elastisch verformbare Zwischenstücke
14 derart angeordnet, daß je zwei benachbarte Flügel s, 9 bzw. 9, 12 zwei Zwischenstücke
14 zwischen sich aufnehmen, die den Raum zwischen den beiden Flügeln mindestens
teilweise ausfüllen. An der Kupplungsscheibe 6 sind beiderseits des verdickten Randes
7 Ringe 15 befestigt, von denen jeder außen einen zylindrischen Abschnitt aufweist,
der dazu dient, die mögliche Radialbewegung der elastischen Zwischenstücke 14 nach
innen zu begrenzen. Von den elastischen Zwischenstücken 14 zwischen benachbarten
entgegengesetzt gerichteten Flügeln werden die Kupplungsscheiben 3 und 6 sowie
6 und 10 gegenseitig auf axialen Abstand gehalten, wobei die Kupplungsscheibe
6 in der Gleichgewichtsstellung etwa in der Mitte zwischen den Ringgliedern
3 und 10 liegt. Die elastischen Zwischenstücke 14 liegen ferner an
den gegenüberliegenden Flächen von je zwei benachbarten gegeneinander gerichteten
Flügeln an, so daß im Gleichgewichtszustand jeder Flügel gleichen Abstand von dem
benachbarten Flügel hat, wobei dieser Abstand der halben Entfernung zweier Flügel
5 bzw. 9 bzw. 12 entspricht.
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Der Ersatz und der Einbau der Zwischenstücke 14 in den verschiedenen
Abschnitten der Kupplung ist dadurch erleichtert, daß der Deckring 11 aus nicht
zusammenhängenden Teilstücken besteht.
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Die mit der beschriebenen Kupplung verbundenen Wellen 1 und 2 können
eine begrenzte gegenseitige Bewegung ausführen. Infolge der Anwendung der elastisch
verformbaren Zwischenstücke 14 wird eine wesentlicheDämpfung jederSchwingungskomponente
einer solchen Relativbewegung erreicht. Außerdem wird bei der Ausführungsform nach
F i g. 1 bis 3, wenn eine der Wellen, z. B. die Welle 1, abgestützt ist, während
die andere Welle, also beispielsweise die Welle 2, nicht abgestützt ist, die Welle
2 eine schwache Abweichung von der Mittellinie der Kupplung erfahren. Wenn aber
die Welle 1 ein Drehmoment auf die Welle 2 überträgt, so wird diese Abweichung in
Abhängigkeit von der Größe des übertragenen Drehmomentes verringert.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform füllen die elastisch verformbaren
Zwischenstücke 14 lediglich einen Teil des Zwischenraumes zwischen je zwei benachbart
gegenüberliegenden Flügeln aus. Es können aber auch elastische Zwischenstücke angewendet
werden, die diesen Zwischenraum voll ausfüllen. Bei einer Ausführung mit elastischen
Zwischenstücken, die die Zwischenräume nur teilweise ausfüllen, liegt jedoch ein
größerer Bereich vor, in dem die Drehsteifigkeit der Kupplung mit wachsendem Drehmoment
steigt.
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Bei der iri F i g. 4 dargestellten Ausführungsform ragt jeder Flügel
nur um ein geringes Maß in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Flügeln eines
Ringgliedes hinein. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen zwei benachbarten gegeneinander
gerichteten Flügeln 5 und 9 bzw. 9 und 12 immer nur ein elastisch verformbares Zwischenstück
16 angeordnet. Durch Änderung des Maßes, um das jeder
Flügel in
den gegenüberliegenden Zwischenraum hineinragt, kann das Verhältp?s der Druckbeanspruchung
zur Scherbeanspruchung des elastischen Zwischenstückes 16 bei der Drehmomentübertragung
geändert werden.