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Die Erfindung betrifft elastische Wellenkupplungen, wie sie insbesondere
für den Antrieb von Einspritzpumpen von Brennkraftmaschinen Verwendung finden und
bezieht sich dabei auf Kupplungen, bei denen mehrere zwischen der treibenden und
der getriebenen Welle liegende, in Richtung der Wellenachsen elastische Stahllamellen
in die auf den Wellen sitzenden Naben und gegebenenfalls in ein zwischen diesen
Naben liegendes Zwischenstück an mehreren Stellen mittels aus der Lamellenebene
herausragender kreisförmiger Vorsprünge eingreifen, die mit den benachbarten Kupplungsteilen
durch Schrauben im Eingriff gehalten werden, die die Lamellen in Schraubenlöchern
durchsetzen, welche jeweils konzentrisch zum Vorsprung liegen, während die Vorsprünge
an korrespondierenden Ausnehmungen bzw. Erhöhungen der zu verbindenden Kupplungsteile
anliegen.
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Bei Kupplungen dieser Art ist eine Bauform bekannt, bei der zwischen
den mit den Wellenenden verbundenen Flanschteilen nebeneinander mehrere Ringscheiben
liegen, die an ihren beiden Stirnflächen mit Lamellen verschraubt sind, die entweder
an einem Flanschteil oder an einer anderen Ringscheibe festgeschraubt sind. Im Bereich
der Löcher für die die Ringscheiben bzw. die Flanschteile durchsetzenden Schrauben
besitzen die Lamellen einen kegelstumpfförmigen Kragen, der in eine analog geformte
kraterförmige Vertiefung in Vorsprüngen der Ringe und Flanschteile eingreift und
durch den Kopf der Kupplungsschrauben ausgefüllt wird. Bei dieser bekannten Ausbildung
ist trotz des großen Aufwandes für die Anfertigung der zahlreichen Formteile nur
eine verhältnismäßig beschränkte Kupplungswirkung erreichbar, weil der Einfluß der
unvermeidlichen ; Herstellungstoleranzen auf die Kraftübertragung durch die Schräge
des Kragenteiles der Lamellen an den Schraubenlöchern groß ist und die Unnachgiebigkeit
dieser stark verformten Randbereiche einen elastischen Ausgleich verhindert. Hinzu
, kommt, daß nach dem bekannten Vorschlag die Anzahl der Lamellen, die in der Kupplung
untergebracht werden können, gering ist.
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Auch die Schichtung der Lamellen mit kragenförmigem Rand der Lamellenlöcher
ergibt ungünstige , Auswirkungen auf die Stabilität des Sitzes eines solchen Lamellenpaketes
in den zugehörigen Vertiefungen der korrespondierenden Kupplungsteile. Durch Toleranzen
oder durch ungleichförmiges Anziehen der Kupplungsschrauben entstehende Spalten
; in der Größenordnung von nur 0,01 mm ergeben bereits erhebliche Verschiebungen
in der Umfangsrichtung, die zur Zerstörung der Kupplungsteile führen können. Der
Einfluß der Pressung der Lamellen wird bei flexiblen dünnen Lamellen besonders groß.
; Um die Wirkung zu verbessern, müssen sehr tiefe oder steile Kegel vorgesehen werden,
was wiederum die einfache Herstellung der Lamellen behindert oder unmöglich macht
und zum Einreißen der Lochränder führen kann. Steile Kegel sind auch wegen des da-
i durch auftretenden großen Abstandes zwischen den Lamellen nicht erwünscht.
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Bei einer anderen bekannten Kupplung sind die Lamellen eines geschichteten
Lamellenpaketes mit radialen Ausbiegungen versehen, die in analoge Vertiefungen
oder Vorsprünge der Flanschteile der Kupplung eingreifen. In diesem Fall verursachen
die über die Breite der ringförmigen Lamellen reichenden Ausbiegungen eine Elastizität
der Lamellen in der Umfangsrichtung, weil die Lamellen zufolge ihrer Schichtung
nicht zur Gänze aneinanderliegen. Durch das übertragene Drehmoment werden die Lamellen
gestreckt und hierdurch an den Ausbiegungen besonders beansprucht. Auch hier gilt
im übrigen der oben angeführte Mangel, daß die Stahllamellen - die bei dem hier
behandelten Vorschlag zwischen Textilscheiben angeordnet sind - sehr empfindlich
gegen Abweichungen von der Lamellenpressung sind.
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Die Beseitigung dieser Nachteile ist das Ziel der Erfindung, bei der
durch die besondere Art des formschlüssigen Eingriffs der Lamellen in die auf den
Wellen sitzenden Naben eine unerwünschte Beweglichkeit der Teile der Kupplung gegeneinander
unterbunden ist, wobei auch der Einfluß von Herstellungstoleranzen und Montageungenauigkeiten
möglichst klein gehalten wird. Die Erfindung geht von der zuletzt erläuterten Kupplungsbauart
aus und besteht nun darin, daß die Vorsprünge der Lamellen kreisringförmige Sicken
mit U- oder V-förmigem Querschnitt sind.
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Bei Verwendung kreisringförmiger Sicken bleibt - in radialer Richtung
gesehen - neben diesen ein Teil der Lamellen unverformt, was die Starrheit dieser
Lamellen in der Umfangsrichtung garantiert. Wird ähnlich der obigen Betrachtung
bei einer Lamellenverbindung nach der Erfindung ebenfalls von einer etwa durch ungenügendes
Anziehen der Schrauben entstandenen Spalthöhe von 0,01 mm ausgegangen, so wird in
diesem Fall die mögliche Relativbewegung der Sicke bei einer Neigung der Sickenwand
unter 45° nur mehr 0,01 : y2 mm, also etwa 0,007 mm, betragen. Bei der Kupplung
nach der Erfindung sind die Vorteile der genauen Zentrierung der Kupplungsteile
aneinander und der Vergrößerung der für die Kraftübertragung verfügbaren Flächen
der U- und V-Sicken gegenüber der bei Lamellen mit kragenförmigen Aufbiegungen an
den Lochrändern der Lamellen gegeben. Die Sickentiefe kann deshalb gegenüber der
Höhe der bekannten Ausbiegungen vermindert werden, wenn in beiden Fällen die gleichen
Kräfte übertragen werden müssen. Dadurch ist wiederum eine einfachere Herstellbarkeit
der Sicken ohne Gefahr des Einreißens des Lochrandes möglich. Die seichte Sicke
kann auch in här-' tere Materialien eingedrückt werden. Die Vergrößerung der zur
Drehmomentübertragung dienenden Fläche ergibt sich gegen eine einfache kegelförmige
Ausbiegung durch den mit Bezug auf die Lochachse innenliegenden Flanschteil der
U- oder V-Sicke. Hieraus folgt für die Praxis, daß gegenüber der einfachen kegelförmigen
Ausbiegung die Sickentiefe auf die Hälfte vermindert sein kann, wenn in beiden Fällen
die gleich große Fläche für die übertragung der Umfangskräfte gefordert wird.
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Weiterhin wird die Sicherheit der Drehmomentübertragung erhöht, weil
die Lamellen im Bereich der Sicken steifer sind als dies bei einfachen kegelförmigen
Vertiefungen der Fall ist, und damit nur ein wesentlich geringeres Schiefstellen
der Lamellen bei großen Beanspruchungen oder geringer Anpreßkraft möglich ist. Es
kann deshalb auch der Querschnitt der nach der Erfindung verwendeten Sicke in den
Winkeln flacher sein, was die Herstellung erleichtert und die Gefahr der Rißbildung
vermindert.
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Sind die Lamellen an formschlüssig mit den
übrigen
Kupplungsteilen verbundenen Formstücken befestigt, so können in weiterer Ausgestaltung
die Lamellen oder Lamellenpakete mit ihren Sicken mit den Formstücken im Eingriff
stehen und die Formstücke sich nur über den Bereich je einer Sicke erstrecken. Die
Verwendung derartiger Formstücke ergibt eine leichtere Bearbeitung der Eingriffsflächen.
Außerdem besteht die Möglichkeit, für die Formstücke anderes Material zu verwenden
als für jene Kupplungsteile, mit welchen sie formschlüssig verbunden sind, und es
können Abweichungen, die sich z. B. bei der Montage der Kupplung hinsichtlich des
Abstandes der Nabe ergeben, durch Änderung der Dicke der Formstücke auf einfache
Weise ausgeglichen werden. Gegenüber den bekannten Ausbildungen, bei welchen die
zum Teil kegelstumpfförmigen Schäfte der Kupplungsschrauben als Formstücke dienen,
stehen nach der Erfindung die Lamellen mit von den Kupplungsschrauben getrennten
Formstücken im Eingriff.
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Nach weiteren Merkmalen können die Formstücke und die gegebenenfalls
zwischen den Lamellen oder Lamellenpaketen und den zu ihrer Verbindung mit den benachbarten
Kupplungsteilen dienenden Schrauben befindlichen Beilagescheiben aus elastischem
Material bestehen. Dadurch werden auch in Umfangsrichtung der Wellen wirkende Stöße
innerhalb der Kupplung elastisch aufgefangen, ohne daß es dabei zu einer bleibenden
Verdrehung der Wellen gegeneinander kommt.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt F i g. 1 eine auf den Enden der Wellen
montierte Kupplung, teilweise im Axialschnitt, F i g. 2 die Ansicht der Kupplung
nach F i g. 1 in Richtung des Pfeiles II, F i g. 3 die Ansicht derselben Kupplung
in Richtung des Pfeiles III der F i g. 1, F i g. 4 eine Kupplungslamelle in Ansicht,
F i g. 5 den Querschnitt der Lamelle nach F i g. 4, F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Kupplung, teilweise im Schnitt, F i g. 7 die Ansicht der Kupplung nach F i g.
6 in Richtung des Pfeiles VII.
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In beiden Ausbildungsbeispielen bezeichnen 1 und 2 die beiden Wellen,
die durch die Kupplung miteinander verbunden sind. Die Kupplung besteht aus zwei
Naben 3 und 4, zwischen welchen sich das Kupplungszwischenstück 12
befindet, das durch die Lamellenpakete 9 und 15 mit den beiden Naben der Kupplung
verbunden ist. Während das Lamellenpaket 15 an der benachbarten Nabe unverschieblich
befestigt ist, ist für die Einstellung eines Voreilwinkels zwischen den beiden Wellen
das Lamellenpaket 9 mittels eines Zentrierstückes 8 an der anderen Nabe zentriert
und diese Nabe mit Hilfe des Zentrierstückes gegenüber den anderen Kupplungsteilen
in einem Winkelbereich einstellbar.
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Bei der in den F i g. 1 bis 3 wiedergegebenen Kupplung tragen die
beiden Ansätze 5 der Nabe 3 an ihrem Ende Langlöcher 6 für die Kopfschrauben 7,
mit welchen das Zentrierstück 8 der Kupplung gemeinsam mit dem Lamellenpaket 9 an
der Nabe 3 befestigt ist. Das Zentrierstück sitzt mit seiner zentralen Öffnung auf
dem zylindrischen Ansatz 3 a der Nabe 3 auf und sichert dadurch die zentrische Lage
des Lamellenpaketes 9 gegenüber der Welle 1, unabhängig von der Winkelstellung,
die das Zentrierstück und damit das an ihm unverschieblich befestigte Lamellenpaket
gegenüber der Nabe 3 einnimmt.
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Das Lamellenpaket 9 weist ebenso wie das zweckmäßig gleich ausgebildete
Lamellenpaket 15 über seinen Umfang verteilt vier Schraubenlöcher 10 auf, die je
von einer kreisförmigen Sicke 11 bzw. 11' umgeben sind. Die Sicken 11 und 11' sind,
wie aus F i g. 5 zu erkennen ist, an gegenüberliegenden Seiten der Lamellen angeordnet
und greifen in entsprechend geformte rillenförmige Vertiefungen bzw. Erhöhungen
ein, die bei dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Beispiel an den radialen Fortsätzen
des Zentrierstückes 8 und des Kupplungszwischenstückes 12 vorgesehen sind. Das Kupplungszwischenstück
trägt an jedem seiner vier kreisförmig angeordneten Ansätze 13 bzw. 13' mit den
Sicken der Lamellenpakete 9 und 15 zusammenwirkende Profile. Die Sicken der Lamellenpakete
werden durch Flanschschrauben 14 vermittels dem Sickenquerschnitt entsprechend geformten
Beilagscheiben 16 in den für ihren Eingriff vorgesehenen Profilen des Kupplungszwischenstückes
12 und der Ansätze 17 der Nabe 4 festgehalten. In gleicher Weise erfolgt die Befestigung
des Lamellenpaketes 9 an dem Zentrierstück 8, wobei jedoch hier der Eingriff des
Lamellenpaketes durch die Schrauben 7 gesichert wird, die zugleich die Verbindung
zwischen dem Zentrierstück und den Ansätzen 5 der Nabe 3 herstellen.
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Die bei dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel mit den Ansätzen
17 versehene Nabe 4 ist geschlitzt ausgebildet und mittels der Klemmschraube
18 auf der Welle 2 befestigt.
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Das in den F i g. 6 und 7 dargestellte Ausführungsbeispiel der Kupplung
unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen vor allem hinsichtlich der Befestigung
der Lamellenpakete 9 und 15 an der Nabe 3 und dem Zentrierstück 8 sowie an dem Kupplungszwischenstück
1.2, da hier die Auflagefläche für die Lamellenpakete durch gesonderte Formstücke
21 gebildet werden, die mit der Nabe 3 bzw. dem Zentrierstück 8 und dem Kupplungszwischenstück
12 formschlüssig verbunden sind. Durch die Verwendung entsprechend dicker Formstücke
können Abweichungen, die sich bei der Montage der Kupplung hinsichtlich des Abstandes
a der Naben ergeben, leicht ausgeglichen werden. Im übrigen stimmt der Aufbau der
in den F i g. 6 und 7 dargestellten Kupplung mit dem der Kupplung, die in den F
i g. 1 bis 3 dargestellt ist, weitgehend überein; es sind deshalb die einander entsprechenden
Teile mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Ein Unterschied des konstruktiven
Aufbaues besteht lediglich in der etwas unterschiedlichen Gestaltung des Zentrierstückes
8, welches bei der in F i g. 6 dargestellten Kupplung als Scheibe mit gegenüberliegenden
Ausnehmungen für die Schrauben 14" ausgebildet ist und unabhängig von den für die
Befestigung des Lamellenpaketes 9 am Zentrierstück dienenden Schrauben 14' mit vier
Flanschschrauben 20 am Flansch 19 der Nabe 4 in Umfangsrichtung einstellbar festgeschraubt
ist.
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In gewissen Fällen ist von Vorteil, die Formstücke 21 ebenso wie die
Beilagscheiben 16 aus elastischem Material herzustellen. Weiterhin ist es für die
Anordnung von Sicken ohne Belang, wenn unter Verzicht auf das Kupplungszwischenstück
12 eine einzige Lamelle oder ein Lamellenpaket zwischen den Naben
angeordnet
ist, das sodann etwa mit entsprechend abgewinkelten lappenförmigen Randteilen in
die Naben der Kupplung eingreift und in der Eingriffslage mit Schrauben gehalten
ist. Ausschlaggebend ist in allen Fällen, daß die Übertragung des Drehmomentes zwi-
5 schen den Lamellen und den übrigen Kupplungsteilen durch den Eingriff der Lamellen
in diese Teile erfolgt und die vorhandenen Schrauben nur zur Sicherung in der Eingriffsstellung
dienen.
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Die Form der Sickenquerschnitte kann entspre- 1o chend der für die
Kraftübertragung erforderlichen Sickentiefe verändert werden. Dabei ergibt die Ausbildung
der Sicken mit entsprechend gerundetem Querschnitt die Möglichkeit, die Sicken beim
Zusammenpressen des Lamellenpaketes elastisch zu ver- 15 formen, damit sich eine
federnde Einspannung ergibt, die die Gefahr des Lockerwerdens der Befestigungsschrauben
verringert. Bei dieser elastischen Verformung werden die Sicken flacher und in dem
Lochrand der Bohrungen für die Durchgangs- 2o schrauben Spannungen hervorgerufen,
die die Gefahr des Einreißens dieses Lochrandes vermindern.