DE1475488A1 - Flexible Eingelenkkupplung - Google Patents

Description

• Flexible Eingelenkkupplung =========================== Die Erfindung betrifft eine flexible Kupplung zur Übertragung von Winkelbewegungen; und zwar des Ganzmetalltyps, der keine gleitenden Teile aufweist. Derartige Kupplungen gestatten eine Kraftübertragung von einer Welle zu einer anderen bei begrenzter Winkel- und radialer Fehlabgleichung; sie verhindern ausserdem die Übertragung von übermässigen axialen Kräften von einer Welle auf die andere, wenn beim Betrieb relative Bewegungen stattfinden.
• Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, bei einer Kupplung von gegebener Gesamtdimension eine Vergrösserung der zulässigen Fehlabgleichung und des übertragenen Drehmoments sowie eine Verminderung der übertragenen axialen Kraft bei einer gegebenen axialen Auslenkung zu schaffen. Eine flexible Kupplung zur Übertragung von Winkelbewegungen kennzeichnet sich gemäss der Erfindung durch zwei Teile, die mit den zu kuppelnden Teilen verbunden sind oder so eingerichtet sind, dass sie mit diesen verbunden werden können, und die ihrerseits durch ein Verbindungsstück oder Gelenk in Form eines einheitlichen Teiles aus federndem Metall zusammengekuppelt sind, das jeweils mit den beiden Teilen an Punkten verbunden ist, die im Abstand entlang dem Wälzkreis um die Achse der Winkelbewegung der beiden Teile angeordnet sind.
• Bei einer zweckmässigen Anordnung sind zwei Teile mit dem zu kuppelnden Teil und wenigstens einem Zwischenteil verbunden oder so eingerichtet, dass sie mit dem zu kuppelnden Teil und wenigstens einem Zwischenteil verbunden werden können, wobei jedes der Teile mit dem Zwischenteil oder Stück durch ein einheitliches Teil aus federndem Metall gekuppelt ist, welches mit dem Teil oder dem Zwischenstück oder Teil an Punkten verbunden ist, die im Abstand entlang dem Wälzkreis um die Achse der Winkelbewegung der Teile angeordnet sind.
• Einige Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden beispielsweise anhand. der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig.1 bis 4 schematische Ansichten einer üblichen flexiblen Kupplung, die Fig.5 bis 7 Ansichten einer erfindungsgemässen Kupplung, die Fig.8 und 9 Diagramme, in denen die Vorteile eines erfindungsgemässen Aufbaues dargestellt sind, Fig.10 eine schematische Ansicht einer weiteren bekannten Anordnung, Fig.11 eine ähnliche schematische Ansicht der erfindungsgemässen Anordnung, Fig.12 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Kupplung, die Fig.13 und 14 Ansichten einer alternativen Anorf..»iung gemäss der Erfindung und die Fig.15 und 16 Schnittansichten von Unterleg- oder Zwischenlagscheiben, die bei der erfindungsgemässen Kupplung verwendet werden können.
• In Fig.1 ist schematisch das Prinzip einer flexiblen Kupplung dargestellt. Zwei starre Naben 1 und 2, die so eingerichtet sind, dass sie jeweils an der treibenden und getriebenen Welle befestigt werden können, sind durch eine oder mehrere und flexible metallische Platten 3 verbunden, die die in den Fig.2 und 3 gezeigten typischen Formen aufweisen. Die in Fig.2 gezeigte flexible oder biegsame Platte hat eine Speichenform, um die Ylexibilität zu vergrössern, die sonst ungenügend sein würde. Bezüglich der Drehmomentübertragung weist der Drehmomentarm eine Länge L auf, auf den eine Kraft F wirkt. Die Schwäche dieser Form einer flexiblen oder biegsamen Platte liegt darin, dass der Arm dünn ist und leicht knickt und-somit nicht fähig ist, einer grossen Kraft F zu widerstehen. Da in der Praxis die Länge L verhältnismässig klein ist, ist ausserdem die zulässige .. Biegung oder Auslenkung klein.
• Fig.3 zeigt einen Versuch, die flexiblen Platten 3 so zu formen, dass das Drehmoment durch eine Zugkraft in der Platte übertragen wird, anstatt durch Biegung, wie bei der in Fig.2 gezeigten Speichenform. Der Nachteil der in Fig.3 gezeigten Form besteht darin, dass die induzierten Zugkräfte hoch sind, dass jedoch die axiale Biegsamkeit gering ist. Bei dem in den Fig.5 und 6 dargestellten erfindungsgemässen Aufbau weist jede Nabe 1,2 zwei Aufhängepunkte auf, deren Linien im rechten Winkel zueinander liegen und somit eine "Kardan" Aufhängung bilden. Die vier Punkte sind durch ein Verbindungsstück in Form eines einheitlichen Teiles aus federndem Metall 4 untereinander verbunden, welches an zwei Paaren gegenüberliegenden Punkten mit den Naben 1,2 durch Bolzen 5 verbunden ist, die auf einem Wälzkreis um die Achse der Winkelbewegung der Naben liege. Es ist zu ersehen, dass bei einem gegebenen Kupplungsdurchmesser die Armlänge Z 1. der in den Fig.5 und 6 gezeigten Anordnung beträchtlich grösser ist als die Armlängen L der in den Fig.2 und 3 gezeigten üblichen Anordnungen. Ausserdem arbeiten die Arme des Verbindungsstückes 4 nur unter Zug und nicht unter Biegung, und bei einem gegebenen Drehmoment ist die in dem Arm induzierte Zugkraft geringer als die einer wie sie in Yig.3 gezeigt ist. Bei einer gegebenen Plattenbeanspruchung kann folglich die in den Fig.5 und 6 dargestellte erfindunggemässe Kupplung ein grösseres Drehmoment übertragen; und ihre Yähigkeit, Vinkelfehlausgleichungen zu wideretehen$ ist grösser" da die hänge LI des Verbindungsstückes oder Gelenkes 4 grösser ist als die Länge L der in den Fig.2 und 3 gezeigten üblichen Anordnung.
• 8s 'rann eine axiale Ylezibilität in ziemlich weiten Arensen erhalten werden, ohne dass eine merkliche axiale Kraft übertragen wird,durch die elastische #usleniung der Verbindungsstücke. In alternativer Weise: falle die Dinge LI der flexiblen Arme des VerbixAungestückes 4 ein paar Tausendstel eines Zoll grösser gemacht virl, als der Mttenabstand der entsprechenden Bolzen 5 in den laben# wird der Ars den Verbindungentückes unter Druck stehen, wenn die Kupplung kein Drehsoxont überträgt. Da die dünnen Yerbindungsatiloie nicht fähig sind, Druckbelastungen zu tragen, hrüanen sie sich# wie es schematisch in der Stellung 2 nach Zig. 8 geneigt ist. In den Stellungen 't und 3 der Fig.8 sind die Verbirdungestücke mit aufgenoausnea "Durchhang" auf jeder Seite der mittleren Stellung dargsstellt. "Fig.9 neigt ein kurvenbildv bei dem die axiale Kraft gegen die luslenkung einer üblichen Kupplung und einer erfindungsgemässen Kupplung aufgetragen ist. In dem letzteren Fall sind die axialen Kräfte in den Übergang von der Stellung 1 zur Stellung 3 vernachlässigbar und ändern ihr Vorzeichen, wie es in Fig.9 dargestellt ist. Die weitere Auslenkuag über die Stellung 3 hinaus verläuft mit einer Federkonstante, die geringer ist als bei der üblichen Kupplung. Der Arbeitsbereich von 1 bis 3 ist ausreichend für alle praktischen Zwecke, so dass durch die Anordnung die axiale Flexibilität praktisch unendlich in den angegebenen Bereich wird;.
• Bei der in Fig.10 gezeigten lnordnung ist eine Ecke einen flexiblen Blezentaufbaus dargestellt, bei den das flexible Verbindungsstück aus einer Reihe von Verbindungsstücken hergestellt ist, die über einsaderliegen, wo sie durch die Bolzen 5 verbunden sind. Diese Anordnung ist in der britischen Patentschrift 9239141 beschrieben und beansprucht. Beim Betrieb übt die Kraft F! die von einest Verbindl-a"-atück übertragen wird, ein Biegemoment Yka auf den Bolzen oder Stift 5 aus. Fig.11 zeigt die Stellung des einzigtz,. Verbindungsstücks oder Gelenks in Fora eines einheitlichen Teiles aus einem federnden Notall, welches bei der Erfinduna verwendet wird, wodurch die Verwendung eines Paaren von Verbindungsstücken vermieden wird, die übereinander-liegen, so dann der Überhang b kleiner ist als der in gig.10 gezeigte Überhang a. Das auf den Bolzen 5 in Fig.11 ausgeübte Biegemoment F x b ist beträchtlich kleiner, so dass die Festigkeit der Bolzen und Mutterverbindung-und folglich die Festigkeit der gesamten Kupplung erhöht wird.
• Im Falle eines Versagens oder Ausfalles der flexiblen Verbindungsstücke 4 ist es erwünscht, dass der Antrieb zeitweilig fortgesetzt wird. In gleichartiger Weise muss in dem Fall, wo eine doppelte Verbindung verwendet wird, d.h. wo zwei Verbindungsstücke, wie es in Fig.5 gezeigt ist, in Linie verbunden sind, so dass die Naben 2 zwischen den beiden Naben 1 angeordnet sind, das mittlere Teil fest sein. Dieses wird, wie es in den Vig.5 bis 7 gezeigt istg dadurch erreicht, dass kreisförmige Platten 6 vorgesehen sind, die Öffnungen 7 aufweisen, welche auf den beiden Treibzapfen 5 aufgepasst oder uentriert sind, und die Aussparungen 8 für die getriebenen Zapfen 5 aufweisee.
• Die Platten 6 sind also normalerweise ausser Eingriff und übertragen den Antrieb nur in einem Notfall.
• Fig.12 zeigt einen erfindungsgemässen Aufbau zur Schaffung einer doppelten flexiblen Kupplung, bei dem jedes Teil dem in den Fig.5 und 6 gezeigten Aufbau entspricht. Jede Kupplung umfasst also die Naben 1 und 2, wobei die Naben 2 verbunden sindt um ein Zwischenstück des Abatandsstükkes 9 zu bilden. Die Naben 2 ,sind mit den Naben 1 durch die flexiblen Verbindungsstücke 4 verbunden, die an den Bolzen 5 befestigt sind, welche von den Naben 1 und 2 getragen werden. Bei dem dargestellten Aufbau werden die kreisförmigen Platten 6, wie sie in den Fig.5 und 6 gezeigt sind, nicht verwendet.
• Die Verbindungsstücke 4 können aus einem Metall mit einer Blechstärke in Form eines Rahmens hergestellt werden, wie es dargestellt ist, oder sie können zwei oder mehr Lagen oder Schichten aufweisen. In den Fig. 13 und 14 ist eine alternative Anordnung dargestellt, bei der die Verbindungsstücke aus Lagen oder Schichten bestehen. Die lamellierten oder geschichteten Verbindungsstücke 4 weisen an der Stelle, wo sie an den Bolzen 5 angebracht sind, eine erhöhte Stärke auf, in dem weitere Schichten oder Lagen 41 von abnehmender Länge angebracht werden, die über den Lamellen oder Lagen 4 en deren Verbindungspunkten liegen, so dass ein Versteifungseffekt von sich verändernder Intensität zwischen den,Verbindungspunkten geschaffen ist.
• Die Wirksamkeit der Verankerung des flexiblen Elementes an den Naben 1 und 2 wird durch die Gestaltung der Naben an des Verbindungspunkt erreicht. Bei den dargestellten Anordnungen haben die Naben an diesem Punkt die Form von Unterscheiben 10. Fig.15 zeigt eine geeignete Unterlag-Scheibe, von der je eine an jeder Seite der verschraubten Ecke der flexiblen Zagen angeordnet sein kann, und die eine Fläche 11 aufweist, welche schalen- oder schüsselförmig vertieft ist. Der.Yertiefungswinkel Alpha ist so ausgelegt, dass der von den Bolzen auf die Lagen ausgeübte-Druck auf den Umfang der Unterlagscheibe lokalisiert ist. Bei der in Fig.16 gezeigten alternativen Anordnung ist die Oberfläche 11 der Unterlagscheibe mit flachen a= Umfang angeordneten Auskehlungen oder Nuten versehen, so dass der durch die Bolzen-belastung auf die lagen ausgeübte Einheitsdruck erhöht wird.

Claims (10)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e ============================================== Flexible Kupplung zum Ubertragen von Winkelbewgungen, g e k e n n z e i c h n e t durch zwei Teile, die mit den zu kuppelnden Teilen verbunden sind oder so eingerichtet sind, dass sie mit diesen Teilen verbunden werden können, und die-wiederum .durch ein Verbindungsstück in Zorn eines einheitlichen Teiles aus federndem Metall zusammengekuppelt sind, welches jeweils mit den beiden Teilen an Funkten verbunden ist, die in Abstand entlang einem Wälzkreis um die Achse der Winkelbewegung der beiden Teile angeordnet sind.
2. 2. flexible Kupplung zum Übertragen von Vinkelöewegnngen, g e k e n n sei o h a e t durch zwei Teiles die mit den zu kuppelnden Seilen verbunden sind oder so eingerichtet sind. dann sie mit dieses verbunden werden können, und xealgatenie eia Zninohenteil! wobei jedes der leilmit dem Zwischenteil durch ein einheitlicher Glied aus e.--: lederndem Metall gekuppelt ist t welches mit des ?eil und dem Zwisehenteil an Punkten verbunden ist, die in Abstand entlang einem "Wälakreis in die Achse der Vinkelbexegang der Teile angeordnet sind.
3. 3. Flexible Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge K e n n s e i c h a e t , das das ein»itliohe Teil von einer oder mehreren dünnen Metallagen oder Schach-, ten gestützt wird.
4. 4. Flexible Kupplung nach Anspruch 3, dadurch g e - . k e n n z e i c h n e t , dass die Schichten oder Lagen an den Verbindungspunkten der Teile oder des Zwischenteiles vorgesehen sind und verschiedene Längen aufweisen, um einen Versteifungseffekt von sich verändernder Intensität zwischen den Verbindungspunkten zu schaffen.
5. 5. Flexible Kupplung nach den Ansprüchen 1,2,3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das einheitliche Gleid oder Teil die Form eines im wesentli-chen quadratischen Rahmens aufweist.
6. 6. Flexible Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h ne t , dass die Verbindungspunkte den einheitlichen Gliedes oder Teilen mit den Teilen und/oder dem Zwischenteil durch Stifte oder Bolzen gebildet werden, die im wesentlichen parallel zur Achse der Winkelbewegung liegen.
7. 7. Flexible Kupplung nach Anspruch 6, dadurch g e -k e n n z e ic h n e t , dass die Fläche des Teilen oder des Zwischenteiles um den Bolzen so geformt ist, dass eine Berührung nur auf einer verhältnisaäseig kleinen Fläche in bezug auf die-Gesamtfläche geschaffen ist, die an der Fläche des einheitlichen Teiles _ verfügbar ist. . B.
8. Flexible Kupplung nach Anspruch 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass die Berührungsfläche des Teiles oder des Zwischenteiles schüsselartig vertieft oder gewellt ist. .
9. 9. Flexible Kupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Berührungsfläche als getrenntes Teil von dem Teil oder dem Zwischenteil gebildet ist, welches die Form einer Unterlagscheibe aufweist, die den Bolzen umgibt.
10. 10. Flexible Kupplung-'nach einem der vorhergehenden Anspräche, g e k e n n z e i c h n e t durch Sicherungselemente, die das Teil oder die Teile und das Zwischenteil an ihren Verbindungspunkten mit dem einheitlichen Teil mit einem Bewegungsspielraum verbinden, der über den Bewegungsbereich hinausgeht, der von dem einheitlichen Teil ermöglicht vLrdo