-
Drehelastische Wellenkupplung Die Erfindung betrifft eine drehelastische
Wellenkupplung mit einer unter radialer Verformuno, zwisehen zwei starren Kupplungsflanschen
eingespannten und mit diesen formschlüssig verbundenen, das Drehmoment übertra-enden
Muffe aus elastischem Material mit im wesentlichen zylindrischer Außenmantelfläche
und innenseitig mit Verzahnungen versehenen Enden sowie einer entsprechenden Gegenverzahnung
an den oeaenüberstehenden Stirnflächen der zugehörigen Kupplungshälften. Kupplungen
mit einem aus Gummi oder elastischem Kunststoff -efertigten, drehmomentübertragenden
Verbindungsglied, das auf Torsion beanspruch wird, bieten den Vorteil, daß die zu
verbindenden Wellen nicht unbedingt genau "leichachsig a zueinander liegen müssen,
sondern auch etwas -egeneinander versetzt und/oder unter einem nicht allzu großen
Winkel zueinander stehen können.
-
Bei Kupplungen dieser Art wird die elastische Verbindunasmuffe üblicherweise
mit Hilfe von mehreren durch Schraubenbolzen zusammeligehaltenenKlemmringen, Klemmbacken
oder ähnlichen Befestigungselementen mit den starren Kupplungshälften verbunden.
Die Klemmringe weisen bei einer bekannten Wellenkupplung dieser Ausführung kegelig
erweiterte Einführöffnungen auf, in denen die Enden des elastischen Verbindungsgliedes
beim Aufschieben der Klemmringe radial zusammengedrückt werden.
-
Bekannt ist eine Wellenkupplung mit einer Verbindungsmuffe, die aus
einer oder mehreren aummiimprägnierten Textillagen aufgebaut ist und an deren
C 42 Innenmantelfläche in der Achsrichtunc, der Muffe sich erstreckende Zähne
aus Gummi anvulkanisiert sind. Für das Zusammenwirken mit den Zähnen der Verbindungsmuffe
sind an den Außenmantelflächen der Kupplungshälften entsprechende Gegenzähne gebildet.
Zur Sicherung des Zahneingriffes der lose ineinander-eschobenen Verzahnungen ist
es unerläßlich, daß die Verzahnungen der starren Kupplun-shälften über eine größere
Län-e in die Verzahnungen der Verbindungsmuffe eingreifen. Da die Verbindungsmuffe
nur in geringem Maße elastisch verformbar ist, ist die drehelastische Verformbarkeit
dieser Wellenkupplung gering und praktisch auf die elastische Nachgiebigkeit der
an der Muffen-Innenmantelfläche angebrachten Zähne beschränkt. Die Zähne müssen
gegen den starken Abriebverschleiß, dem sie zufolge der Verschiebungsbewegungen
ge-C aenüber den Zähnen der starren Kupplungshälften ausgesetzt sind, durch aufvulkanisierte
Bänder geschützt werden. Dadurch wird die Herstellung der Muffe, die in axialer
Richtung nicht verformbar ist, noch erheblich verteuert.
-
Bei einer anderen bekannten drehelastischen Wellenkupplung besteht
das elastische Verbindungsglied aus einer im Längsschnitt bogenförmio, oder gewellten
Gummimuffe, die innenseitig an den beiden Enden mit zahnartigen Höckern versehen
ist. Diese Zahnglieder stehen im Zahneingriff mit in ringsum laufenden Absetzungen
der einander abgekehrten Stirnflächen oder der Außenmantelflächen der beiden Kupplungshälften
gebildeten Zahnlücken und sind durch Formschlußhalter an ihnen festgelegt, die ihrerseits
durch Gewinderinge oder durch Knag en C9 in den Arbeitsstellungen gesichert sind.
Die für diese Verbindungsart erforderlichen Formschlußhalter vergrößern den Platzbedarf
und erhöhen das Gewicht der Kupplung. Sie erschweren die Montage und Demontage der
Kupplung und stellen auch eine Ge-C fahrenquelle insofern dar, als sie sich bei
schnell laufenden Kupplungen lockern können.
-
ZD Bei einer anderen bekannten Wellenkupplung sind die beiden Kupplungshälften
durch mehrere Gummisegmente miteinander verbunden, die mit zahnförmi-Z, Olen Innenvorsprüngen
an den beiderseitigen Enden in entsprechende Gegenzähne der Außenflächen der Kupplungshälften
eingefügt und in der Einbaustel-C lung durch angeschraubte Halteringe gesichert
sind. Die Gummisegmente sind von der übertragung des Drehmomentes von der einen
auf die andere Welle weitgehend dadurch entlastet, daß die Naben der beiden Kupplungshälften
mit Nocken versehen sind, die wie die Klauen einer Klauenkupplung ineinandergreifen.
Die Gummisegmente dienen in erster Linie dazu, gegenseitige Bewegungen der beiden
Kupp-C
lungshälften in radialer Richtung zu ermöglichen, werden
aber nicht für die Herbeiführung eines Ge-Pneinanderverdrehens der Kupplungshälften
aus-0, genutzt. Zur drehelastischen Festlegung von Zahnrädern auf Wellen ist schließlich
eine an den beiden Stirnseiten mit Zähnen versehene Kupplungsscheibe aus Gummi bekannt,
die zwischen dem Bund einer auf der Welle befestigen stirnseitig gezahnten Buchse
und dem Zahnrad, das an der der Buchse zugekehrten Seite ebenfalls mit Zähnen versehen
ist, angeordnet ist. Die Gummischeibe ergibt nur eine geringe Drehelastizität des
Zahnrades.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehelastische Wellenkupplung
zu schaffen, die konstruktiv einfach, serienmäßig billig herstellbar, ohne Befestigungsmittel
und Hilfseinrichtungen rasch montierbar und demontierbar ist und einen großen elastischen
Drehbereich hat, ohne daß sich dies auf die Betriebszuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit
der Wellenkupplung nachteilig auswirkt. Dies wird nach der Erfindung erreicht durch
die Vereinigung fol-C aender, an sich bekannter Merkmale: a) die Muffe ist an den
Enden an den den Verzahnungen abgekehrten Außenflächen kegelig geformt, zu deren
Anlage die ihnen zugeordneten Ku C ppgenfläche aufweilungshälften je eine
kegelige Geg sen, b)die einander gegenüberstehenden Stirnflächen der C
Kupplungshälften
sind zur Aufnahme der Muffen-C enden mit je einer axial gerichteten ringförmigen
Nut versehen.
-
Eine in dieser Weise ausgebildete, drehelastische Wellenkupplung bringtgegenüber
den bisher bekannten drehelastischen Kupplungen einen erheblichen technischen Fortschritt
hinsichtlich des elastischen Verhaltens im Betrieb, hinsichtlich der vielseitigeren
Brauchbarkeit und einfacheren Montaue und schließlich auch in Bezug auf größere
Haltbarkeit bei Dauerbeanspruchung, da die Zähne der elastischen Muffe mit den Zähnen
der starren Kupplungshälften fest zusammengespannt sind und daher kein Reibungsverschleiß
an den Zähnen auftreten kann.
-
Zur Begrenzung des axialen Zusammenschiebens der elastischen Muffe
kann zweckmäßigerweise an jede der an den beiden Enden der Muffe gebildeten Kegelflächen
eine weitere Kegelfläche mit einem größeren Kegelöffnungswinkel angeschlossen sein,
die beim axialen Zusammenschieben der Muffe zwischen den Kupplungshälften an der
achsnormalen Stirnseite der zugehörigen Kupplungshälfte anliegt.
-
In Weiterausbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, die
getTen die achsnormalen Stirnseiten der Kupplungshälften anliegenden Kegelflächen
und die Stirnseiten der beiden Kupplungshälften in an sich bekannter Weise mit ineinandergreifenden
Verzahnun-en zu versehen. Hierdurch wird die Verbindung der Kupplungshälften mit
der zwischen ihnen eingespannten elastischen Muffe noch verbesseit, und es ist dann
möglich, auch größere Drehmomente zu übertragen.
-
Um bei hohen Drehzahlen ein unerwünscht weites Ausbeulen des Mittelabschnittes
des elastischen Hohlkörpers durch Fliehkraftwirkung zu vermeiden und bei winkliger
Wellenverlagerung der Walkarbeit entgegenzuwirken, empfiehlt es sich, die elastische
Muffe zum gleichmäßigen Vorwölben des Mittel-C abschnittes im axial zusammengeschobenen
Zustand zwischen den beiden Kupplungshälften in bekannter Weise mit einer von den
beiden Enden zur Mitte hin stetig abnehmbaren Wandstärke auszuführen.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i 1 einen Längsmittelschnitt durch die auseinandergerückten g
Einzelteile der Kupplung C, F i g. 2 die Stirnansicht des elastischen ringförmi-"en
Hohlkörpers, Fig. 3 einen Querschnitt durch die eine starre Kupplungshälfte
nach der Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 einen Längsmittelschnitt durch die
zusammengebaute Kupplung in Anordnung bei gleichachsig zueinander lie-enden Wellen
und Fig. 5 einen Längsmittelschnitt durch die zusammengebaute Kupplung in
Anordnung bei winklig C el zueinander stehenden Wellen.
-
Die dargestellte Kupplung besteht aus den beiden Kupplungshälften1
und 2 und der elastischen Muffe 3, die aus Gummi, gummiähnlichem Kunststoff
oder anderem elastischem Werkstoff gefertigt ist. Die Kupplungshälften
1 und 2 sind durch Keile 4 auf ihren Wellen 5 und 6 in Drehrichtun
g und axial festgelegt. Die beiden Enden der elastischen Muffe
3 sind je mit einer Innenverzahnung 7 und einer kegeligen Außenfläche
8 versehen. Den keaeli-en Enden der elastischen Muffe3 stehen die Nuten9
in den Stirnseiten der als Flansche ausgebildeten Kupplungshälften1 und 2 gegenüber.
In jeder der Nuten9 ist eine Außenverzahnung 10 gebildet, die mit der Innenverzahnung
7 des ihr zugekehrten Endes der elastischen Muffe 3 in Eingriff gebracht
werden kann. Die äußeren Wandungen der Nuten 9 sind als Legelige Gegenflächen
11 ausgeführt, die zu den kegeligen Außenflächen8 der beiden Enden der elastischen
Muffe3 passen. Die Muffe3 kann daher mit ihren Enden in die ringförmigen Nuten9
der Kupplungshälften 1, 2 eingeführt werden, wobei dann die Innenverzahnungen
7 der Muffe 3 und die Außenverzahnun-en 10 der Kupplungshälften
1 bzw. 2 so fest C t7 ineinandergefügt werden, daß sie einen Drehmoment übertragen
können. Die eng aufeinanderliegenden kegeligen Mantelflächen 8 und
11 verhindern auch bei größeren Drehmomenten ein Ausrasten der Verzahnungen,
und selbst bei großen Drehzahlen der Wellen 5, 6 ist es mit Sicherheit ausgeschlossen,
daß die auf den freiliegenden Mittelabschnitt der elastischen Muffe 3 einwirkende
Fliehkraft im Sinne des Ausrastens der Kupplungsteile wirksam wird. Die elastische
Nachgiebigkeit der Muffe 3 schafft einen Ausgleich, wenn die zu kuppelnden
Wellen im Winkel zueinander stehen, wie es in F i g. 5 gezeigt ist.
-
Die ke-eligen Außenflächen 8 an den beiden Enden der elastischen
Muffe 3 gehen in weitere Abschnitte mit ke-eli-en Außenflächen 12 über, deren
öffnungswinkel wesentlich größer ist als derjenige an den beiden kegeligen Enden
8 der elastischen Muffe 3.
Die kegeligen Außenflächen 12 legen sich,
wie die F! g. 4 und 5 erkennen lassen, gegen die achsnormalen Stirnflächen
13 der Kupplungshälften 1 bzw. 2 an, wenn die Kupplung in der Achsrichtung
zusammen(Yeschoben wird.
-
Es ist auch möglich, die Verzahnungen7, 10 so flach auszuführen,
daß nur ein Drehmoment von bestimmter Größe übertragen wird und bei überschreiten
des vorbestimmten zulässigen Höchstdrehmomentes
die Kupplung rutscht
oder sogar völlio, C
unwirksam wird.
-
An der rechten Seite der F i g. 1 ist eine Ausiührun- -ezei-t,
die für die Übertragung von großen Drehmomenten besonders geeignet ist. An der kegeligen
Außenfläche 12 der elastischen Muffe 3 ist eine zusätzliche Verzahnung 14
gebildet, der eine entsprechende Verzahnung 15 an der Stirnseite
13 der Kupplungshälften 1, 2 gegenübersteht, die beim Zusammenschieben
der Kupplung ebenfalls noch in Eingriff kommen.
-
Fig. 4 zeigt die Kupplung , in betriebsfertig zusammenaebauterii
Zustand. Die Muffe3 ist dabei unter elastischer Verformung kräftig zusammen-epreßt,
so daß die Flächenabschnitte ihrer Innenwandung16, deren Erzeugende aus zwei konvex
nach innen -ekrümmten Linien -ebildet ist, georentD CD C
einander anlieaen.
Auch in F i g. 4 ist auf der linken Seite die einfache Ausführung und auf
der rechten Seite die Ausführung mit der zusätzlichen Verzahnung14, 15 dargestellt.
Durch Zusammenstauchen der Muffe3 wird der Druck auf die ineinandergefügten Verzahnungen7,
10 sowie gegebenenfalls14, 5 wirksam aufrechterhalten, und die Muffe
3 kann auch der Bewegung bei winklig zueinanderstehenden Wellen
5 und 6 folgen, wie dies in F i g. 5 gezeigt ist; denn die
Vorspannung der zusammengestauchten Muffe 3 ist groß genug# um bei geringer
Entspannung in der Stellung gemäß F i g. 5 im unteren Teil noch so viel Kraft
aufzubringen, daß die Kupplungszähne im gekuppelten Zustand fest zusammengehalten
sind.
-
Die Herstellung der drehelastischen Verbindung von zwei Wellen mittels
der dargestellten Kupplung ist außerordentlich einfach. Die Kupplungshälften
1,
2 werden mit den Keilen 4 auf den Wellenenden 5
und 6 festgelegt,
und dann wird unter Einschaltung der elastischen Muffe 3 ohne jede weiteren
Befestiu , lemente die Kupplung einfach zusammenge-0 nose schoben. Wenn die
Wellen5, 6 bereits fest eingebaut sind und nachträglich nicht mehr voneinander
abgerückt werden können, dann müssen die Kupplungshälften1, 2 und die elastische
Muffe3 schon bei der Montage der Wellen auf die Wellenenden aufgeschoben,werden.
Es wird sodann die eine Kupplungshälfte, z. B. die Kupplungshälfte 1 auf
ihrer Welle 5
befestigt und danach die andere Kupplungshälfte 2 unter Zusammenstauchen
der Muffe 3 in ihre richtige t2
Lage gebracht und ebenfalls festgelegt.
-
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Verzahnungen und die kegeligen
Mantelflächen in um-C Crekehrter Anordnung an den Enden der elastischen Muffe anzubringen
derart, daß die Verzahnungen außen und die schwachkegeligen Mantelflächen innen
liegen, wobei dann am zugehörigen Kupplungsflansch C C
die Verzahnuno, und
die kegelige Innenmantelfläche C
entsprechend umgekehrt angeordnet sein müssen.