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Wellenkupplung = = Die Erfindung betrifft eine bewegliche elastische
Wellenkupplung, bei der sowohl das treibende als auch das getriebene Kupplungsteil
Je zwei einander diametral gegenüberliegende Mitnehmer aufweist, die auf gleiohet
Teilkreis in ein gemeinsames Mitnehmerteil eingreifen.
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Kupplungen dieaer Art können folgenden Zwecken dienen: 1. Ausgleich
geringer Wellenbewegungen in Längsrichtung, beispielsweise hervorgerufen durch Temperaturänderungen
oder veränderliche Schubkräfte; 2. Ausgleich von Verlagerungen der zu kuppelnden
Wellenenden in radialer Richtung,infolge von Biegemomenten,
Wärmedehnungen,
Verspannungen durch Befestigungsschrauben, ungenauem Ausrichten; 3. Ausgleich von
geringen Winkelabweichungen; 4. Ausgleich der schwingungserregenden, schwankenden
Drehmomente der Kraft- und Arbeitsmaschinen. Die Krlpplungen mildern hierbei Stöße
durch vorübergehendes Aufspeichern mechanischer Arbeit.
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Bei bekannten Bauarten elastischer Wellenkupplungen greifen zapfenartige
axiale Vorsprünge des einen Kupplungsteils in Löcher oder Taschen des anderen Kupplungsteils
ein, wobei an den Eingriffsstellen zwischen die krauftübertragenden Flächen beider
Eupplungsteile elastische Bauglieder in Form von Gummi oder Lederklötzen, Guminimuffen
oder ähnliches eingeschaltet sind.
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Bei anderen bekannten Bauarten elastischer Kupplungen werden zwischen
beide Kupplungsteile ringförmige bzw.
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ringsegmentförmige Elemente aus elastischem Stoff eingeschaltet, die
mit den Kupplungsteilen verschraubt oder verklebt sind oder sich mit den formahlüsig
verzahnen
Ein Nachteil der genannten Bauarten ist es, daß bei gegenseitigem
Versatz der Wellenenden erhebliche elatische Reaktionekräfte entstehen; die durch
die Wellenlager aufgenommen werden müssen. Wesentlich geringere Renktionekräfte
bei gegenseitiger Radialverlagerung der Wellenenden weisen Kupplungen auf, bei denen
zwischen die zu verbindenden Wellenenden ein starres Zwischenstttck eingeschaltet
ist, das mittels scheibenförmiger oder lamellenartiger Elemente oder mittels einer
Verzahnung an seinen beiden Enden mit je einem der zu verbindenden Wellenenden gelenkig
verbunden ist.
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Diese Kupplungen lassen sogar sehr erhebliche radiale und winklige
Verlagerungen zu. Sie haben aber den Nachteil einer verhältnis'aiäßig aufwendigen
Bauweise und großen Baulänge.
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Die Kupplungen mit gleitendem Zwischenstück nach Art der Oldham-Kupplung
vermeiden zwar die große Baulänge; dafür erfordern die gleitenden Zwischenstücke
aber eine hohe Präzision in der Herstellung und unterliegen auch einem gewissen
Verschleiß.
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Deshalb besteht trotz der Unzahl der aue dem Markt befindlichen Kupplungsbauarten
auch heute noch das Bedilrfnia nach Kupplungen mit folgenden Eigenschaften:
1.
Möglichst einfache Bauart; 2. geringste Herstellkosten; 3. Spielfreiheit in Umfangsrichtung;
4. Ausgleich von gegenseitigem Versatz der Wellenenden in Längsrichtung und in radialer
Richtung sowie Ausgleich von Winkelabweichungen; 5. Geräuschlosigkeit; 6e geringste
Reibungsverluste (geringe Erwärmung); 70 möglichst geringe Abnützung0 Diese Forderungen
werden in hohem Maße erfüllt durch die erfindungsgemäße Kupplung, die ausgehend
von einer beweglichen elastischen Wellenkupplung, bei der sowohl das treibende als
auch das getriebene Kupplungsteil je zwei einander diametral gegenüberliegendeMitnehmer
aufweist, die auf gleichem Teilkreis in ein gemeinsames Mitnehmerteil eingreifen,
dadurch gekennzeichnet ist daß das Mitnehmerteil Je zwei im Winkel von 90°
zueinander
stehende,an den Enden eines gemeinsamen Mittelstückes symmetrisch angebrachte,in
der Radialebene federnd ausgebildete Arme aufweist, deren freie Enden zur Aufnahme
der Mitnehmer ausgebildet sind, daß die Enden der zwei auf der gleichen Seite des
Mittelstückes liegenden zueinander senkrecht stehenden Arme jeweils nahe beieinander
liegen, und daß jeweils zwei sueinander parallele Arme mit den Mitnehmern eines
der beiden Kupplungsteile verbunden sind.
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Sie besitzt zwei Nabenteile mit Je zwei diametral einander gegenüberliegenden
axial gerichteten Zapien, die in ein erfindungsgemäß ausgebildetes elastischee Mitnehmerteil
eingreifen, und zwar greifen je zwei Zapfen eines Nabenteiles in die Löcher an den
Enden zweier paralleler Arme des Mitnehmerteiles sin, die in entgegengesetzter Richtung
von einem diagonal verlaufenden Mittelstück des Xitnehmerteiles im Winkel von 450
ausgehen. Die Richtungen der Armpaare für die beiden Nabenteile stehen senkrecht
aufeinander.
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Jeder Arm kann hierbei durch mehrere etwa gleich lange,in seiner Längsrichtuiig
verlaufende, axial durchgehende Schlitze durchquert sein, so daß er in
Querrichtung
elastisch verformbar und in Längsrichtung drehelastisch ist, Relativ zur Mitte des
Mitnehmerteils kann dadurch jedes der eingreifenden Krupp lungsteile senkrecht zur
Längsrichtung der zugehörigen Arme elastisch verlagert werden. Außerdem ist in der
jeweiligen Ebene der Verlagerung auch eine winklige Verlagerung zulässig.
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Im Zusammenwirken der aufeinander senkrecht stehenden Armpaare ergibt
sich eine gegenseitige Verlagerungs möglichkeit beider Kupplungsteile zueinander
in jeder Richtung der Radialebene. Ebenso entsteht eine allseitige Winkelbeweglichkeit.
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Wie ohne weiteres ersichtlich, werden die Arme des Mitnehmerteils
beim Ubertragen eines Drehmomentes entweder alle auf Zug beansprucht. Dann entsteht
in dem diagozial verlaufenden MittelstUck eine Druckspannung.
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Bei entgegengesetzter Kraftricatung werden die Arme des Mitnehmerteils
auf Druck beansprucht, während im diagonal verlaufenden MittelstUck eine ZugBpannung
entsteht
Es ist ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Längsschlitzung
der Arme des Mitnehmerteiles, daß sich das Ende des Armes mit der Mitnehmer-Aufnahme
etwa parallel zu sich selbst verschiebt. Bei Radialversatz der Wellenenden erfolgt
also keine Drehbewegung zwischen Mitnehmer und Aufnahme0 Dies verhindert einen Verschleim
zwischen den kuppelnden Teilen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung fst es, daß
die zwischen den Längsschlitzen liegenden dünnen elastischen Armteile an beiden
Enden eingespannt wirken, wodurch sich eine besondere hohe Sicherheit gegen Ausknicken
bei Druckbeanspruchung ergibt0 Die erfindungsgemäße Ausführung hat ferner den Vorteil,
daß das Mitnehmerteil aus Stanzteilen aufgebaut werden kann, also äußerst billig
ist. Gleiche Vorteile ergeben sich auch durch Spritzteile aus elastischem Kunststoff,
die serienmäßig sehr billig herzustellen sind.
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Es ist aber durchaus möglich, nur dünne parallele Stäbe aus hochelastischem
Material herzustellen und mit dem diagonalen Mittelstück und der Aufnahme für die
angreifenden Mitnehmer zu verbinden.
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Durch die Wellenkupplung nach der Erfindung werden die an ein solches
Bauelement zu stellenden Vorzüge tatsächlich erreicht: Die Wellenkupplung besteht
insgesamt nur aus wenigen leicht herzustellenden Bauteilen, die bei entsprechender
Materialwahl keiner Wartung bedürfen.
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Die Herstellung der Kupplungsteile beschränkt sich auf das Drehen
der Kupplungsnaben und das Einsetzen der Mitnehmer; das Mitnehmerteil als Stanzteil
oder ebenso einfach und billig herzustellendes Kunststoff-Spritzteil erfordert ebenfalls
keine großen Aufwendungen. Insgesamt ist also die Wellenkupplung einfach und billig
herzustellen.
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folie Wellenkupplung ist fähig, radialen, axialen und winkligen Wellenversatz
auszugleichen, bzw. Verlagerungen in Längsrichtung sowohl wie auch in radialer Richtung
aufzunehmen, ohne daß die Lagerungen der Wellenenden hierdurch in nennenswertem
Maße zusätzlich belastet werden. Da keine sich gegenseitig verschiebenden oder verdrehenden
Kupplungsteile vorhanden sind, ist die erfindungsgemäße Kupplung praktisch ge räuschlos,
und es entstehen auch keine Gleitreibungsverluste.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, und zwar zeigen: Figur 1 eine Kupplung in Seitenansicht
und Figur 2 die Kupplung nach der Schnittlinie II-II der Figur 1; Pigur 3 eine weitere
beispielsweise Ausführung des Mitnehmerteils der Kupplung in Achsrichtung gesehen;
Figur 4 das Mitnehmerteil naoh Figur 3 in elastisch deformiertem Zustand, der einer
Radialverlagerung des dem beschauer sugekehrten Nabenteils nach oben und einer gleichzeitigen
winkligen Verlagerung nach links entspricht.
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Der Kupplungsteil 1 einer antreibenden Welle sowie (2) einer angetriebenen
Welle sind Je mit einem Paar diametral gegenüberstehender Mitnehmerzapfen 3, 4 versehen.
Die Zapfen 3, 4 sind auf einfachste Weise in
Bohrungen der Kupplungste,ile
1, 2 eingepreßt. Sie greifen bin in ein Mitnehmerteil 51 das ein im Scheibendurohmesser
liegendes MittelstUck 6 sowie davon in einem Winkel von 450 abgehende Arme 7, 8
aufweist. Hierbei greifen die Mitnehmerzapfen 3 in die Drehrichtung 9 vorne liegenden
Arme 7 und die Mitnehmerzapfen 4 der angetriebenen Welle in die in Drehrichtung
9 nach hinten weisenden Arme 8 ein. In die Arme 7, 8 sind Längsschlitze 10 eingebracht,
die ein elastisches Nachgeben der Arme 7, 8 senkrecht zu ihrer Längserstreckung
zulassen.
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Die Erfindungagedanken können auf die verschiedenste Weise verwirklicht
werden. So zeigt die Figur 3 eine andere beispielsweise Ausführung, bei der die
elastisehen Teile jedes Mitnehmerarmes aus mindestens zwei metallischen BLattfedern
11 beatehen,die an einem Ende mit dem diagonalen Mittelstück 6 des Mitnehmerteiles
und am anderen Ende mit am die Mitnehmerzapfen 3 aufnehmenden durchbohrten Endstück
12 des Armes verbunden sind.
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wn Figur 4 ist gezeigt, in welcher Weine sich ein derartiges Mitnehmerteil
bei gegenseitiger radialer und winkliger Wellenverlagerung verformt.
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Sind die gekuppelten Wellenenden zueinander radial versetzt, so werden
die Ausgleichsbewegungen bei der erfindungsgemäßen Wellenkupplung durch elastische
Verformung der Arme 7, 8 aufgenommen, Unabhängig von der Drehmomentbelastung werden
also die benachbarten Wellenlager zusätzlich jsmr mit der Querkraft belastet, die
zur elastischen Verformung der Arme notwendig ist. Dies trifft selbstverständlich
auch dann zu, wenn sich die Drehriohtung 9 umkehrt,