DE1953933B2 - Elastische kupplung - Google Patents

Description

Ferner ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, Drehmoment unterworfen. Dieses Drehmoment umer-

daß die elastischen Stäbe jeweils aus einem Bündel von wirft die elastischen Stäbe 3,4,5,6 einem Biegemoment,

miteinander verdrehten Stangen bestehen. Die elasti- Die Stäbe können sich dann zwischen den Halterungen,

sehen Stäbe können nach einer weiteren Ausführungs- die für sie die Sacklöcher (z. B. 3a und 3b) bilden,

form auch aus einem Bündel von miteinander um eine 5 abbiegen. Die Abbiegung der elastischen Stäbe zwi-

mittlere Stange verdrehten Stange bestehen. Es ergibt sehen den Halterungen nimmt demgemäß Drehschwin-

sich dadurch der Vorteil gegenüber bekannten Ausbil- gungen auf, die insbesondere beim Anlaufen, durch die

düngen derartiger elastischer Elemente, daß bei der Asynchronität des über die Motorwelle die Kupplungs-

Drehmomentübertragung alle Stangen identisch abge- hälfte 1 antreibenden Motors und der durch die

bogen werden, so daß die Ermüdungserscheinungen io Abtriebswelle mit der Kupplungshälfte 2 verbundenen

und die Bruchgefahr möglichst gering ist. mechanischen Belastung der Kupplung hervorgerufen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgen- werden,

den an Hand der Zeichnungen erläutert; es bedeutet Entsteht zwischen Motor- und Abtriebswelle ein

F i g. 1 eine erfindungsgemäße elastische Kupplung, RichtungsfehJer oder eine Neigung, so verursachen

teilweise im Längsschnitt entlang der Linie Ι-Γ in 15 diese Fehler eine entsprechende Abbiegung der elasti-

F i g. 2, _schen Stäbe zwischen ihren Halterungen und werden

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-Il in durch diese Abbiegung absorbiert. Die Wellen, die mit

Fig. 1, den Kupplungshälften 1 u-'. 2 durch in den Keil-

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbe^piel der Erfin- nuten Ta und 8a gleitende Keile verbunden sind, kön-

dung in ähnlicher Darstellung wie F i g. 1, ao nen sich infolgedessen dennoch parallel zu ihrer jewei-

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorlie- ligen Achse frei verschieben.

genden Erfindung in ähnlicher Darstellung wie F i g. 1, Zur Kupplung gehört ferner ein Gehäuse 10, das

bei dem die elastischen Elemente durch flache Stangen rohrförmig ausgebildet ist und die Kupplungshälften 1

gebildet werden, und 2 umgibt Die Enden 10a und 106 des Gehäuses 10

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV »5 sind nach innen umgebogen oder auf andere Weise

in F i g. 4, deformiert. Sie sind dadurch den Kugelflächen la und

F i g. 6, 7 und 8 Teillängsschnitte (ähnlich wie 2a angepaßt und bilden mrt ihnen zusammen ein F i g. 4), die Kupplungen zeigen, deren Elemente aus Kugelgelenk, welches es ermöglicht, daß sich die Kugelschraubenförmig gewundenen Streifen bzw. Stangen- hälften 1 und 2 quer zueinander bewegen (d. h., mit bündeln bzw. Rohren bestehen. 30 ihren Stirnflächen 16 und 26 sich parallel zueinander

Die in F i g. 1 gezeigte Kupplung besteht u. a. aus verschieben) und sich gegeneinander neigen. Trotz

einer antreibenden Kupplungshälfte 1 und einer ange- dieser Möglichkeit einer gegenseitigen Bewegung der

triebenen Kupplungshälfte 2; die beiden Kupplungs- Kugelhälften 1 und 2 hindert das Gehäuse 10 diese

hälften sind jeweils mit (nicht gezeigten) Motorwelle daran, sich dabei voneinander zu entfernen und hält

bzw. einer (nicht gezeigten) Abtriebswelle durch Keile 35 infolgedessen die Stäbe 3, 4, 5, 6 trotz einer solchen

verbinden. Die Kupplungshälften 1 und 2 sind durch Relativbewegung der Kugelhälften gegeneinander im

elastische Stäbe 3,4,5,6 gekuppelt, die in Halterungen Eingriff mit den jeweiligen Sacklochern, die für sie die

in den Kupplungshälften angebracht sind und sich bei Halterungen darstellen. Gleichzeitig dient das Gehäuse

Auftreten eines Drehmomentes durchbiegen und so 10 außerdem als Schutzgehäuse. Dadurch wird vermie-

das Drehmoment von der antreibenden Kupplungs- 40 den, daß dann, wenn ein Bruchlall eintritt. Teile der

hälfte 1 auf die angetriebene Kupplungshälfte 2 über- Stäbe nach außen geschleudert werden,

tragen. Die Berechnung der Kupplung in Abhängigkeit von

Die Kupplungshälften 1 und 2 sind Drehteile und den auftretenden Drehmomenten, d. h. des zu überweisen eine Kugelfläche Ie bzw. 2a auf, die der Gestalt tragenen Drehmoments und der gewünschten Elastizieiner Kugelzone entsprechen. Die Kupplungshälften 45 tat, kann sehr einfach bemessen werden. Die Bestimsind ferner mit Bohrungen 7, 8 versehen, welche Keil- nring der elastischen Stäbe basiert auf einer Berechnuten 6a, 8a aufweisen, in denen die Motor- bzw. die nung ihrer elastischen Ausbiegung zwischen den HaI-Abtriebswelle verkeilt ist. terungen; diese Berechnung kann mit großer Genauig-

Die Kupplungshälfte 1 hat auf ihrer inneren Sirn- keit durchgeführt werden. So sieht beispielsweise eine

fläche 16 vier Sacklöcher 3a, 4a, 5a, 6a, die im gleichen 50 Ausführung vor, daß ein Drehmoment von 7,4 mkg

Abstand auf einem zu der Achse der Kupplungshälfte übertragen wird. Dabei werden vier Stahlstäbe der

konzentrischen Kreisen 8 angeordnet und auf diesem (französischen) Güte 45 S 8 (Elastizitätsgrenze 150 bis

gleichmäßig verteilt sind. Die Kupplungshälfte 2 weist 170kg,mm²) vorgesehen. Sie weisen einen Durch-

in gleicher Weise auf ihrer Innenfläche 26 vier Sack- messet von 6 mm und eine Länge / zwischen den

löcher 36 und 46 auf, die ebenfalls gleichmäßig auf 55 Halterungen von 68 mm auf und sind auf einem

einem um die Achse derselben konzentrischen Kreis 9 Kreis 9 mit einem Durchmesser von 56 mm um die

verteilt sind. Die elastischen Stäbe greifen mit ihren Achse der Kupplungshälfte herum angeordnet. Die

Enden jeweils in die Sacklöcher auf den Kupplungs- antretende Kupplungshälfte ί und die angetriebene

hälften ein; so greift die Stange 3 beispielsweise mit Kupplungshälfte 2 können aus Schmiedestahl der

ihren Enden in die Sacklöcher 3a und 36. Sind die bei- 60 (französi&chen) Güte 35 NCD 16 bestehen (Elastizitäts-

den (nicht gezeigten) Wellen auf die Achse XX' aus- grenze 140 bis 150 kg/mm²). Das Gehäuse 10 besteht

gerichtet, dann verlaufen die vier elastischen Stäbe 3, beispielsweise aus Kesselstahl. Eine solche Kupplung

4, 5, 6 parallel zu dieser Achse und sind mit gleichem kann mit einer relativen Neigung von Motor- und

Abstand um sie herum angeordnet. Abtriebswelle von bis zu \¥ arbeiten.

Wird die antreibende Kupplungshälfte 1 durch die 65 Um zu vermeiden, daß die Stäbe bei einer gegensei-

mit ihr verbundene Motorwelle in Rotation versetzt, tigen Neigung der Kupplungshälften 1 und 2 einer

dann überträgt sie diese Bewegung auf die Kupplungs- Druckkraft ausgesetzt sind, ist zwischen den Enden der

hälfte 2. Dabei wird die gesamte Kupplung einem Stab·; und dem Grund der Sacklöcher ein Spiel U vor-

tisch ohne Spiel in dem Sackloch Ab sitzt und mit einem Spiel in derGrößenordnungvonebenfallsO.l mm in das Sackloch 4a greift. Eine solche Anordnung

gesehen Ferner greift jeder Stab mit einem bestimmten nach Art von um eine Seele gewundenen Litzendräht-Spiel in das ihn"aufnehmende Sackloch ein. Aus den chen, die ein Kabel bilden.

F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß der Stab 3 praktisch Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der

ohne jedes Spiel in das Sackloch 3a eingreift und mit Erfindung können die Stangen 21a, Hb parallel zueineinem Spiel 12 in der Größenordnung von 0.1 mm in 5 ander angeordnet sein, so daß sie ein Bündel bilden,
das Sackloch 3/> eingreift, während der Stab 4 prak- Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 sind die

verhältnismäßig steifen Kupplungsstäbe 21 Rohre von einem äußeren Durchmesser α bei denen das Verhältnis des Widerstandsmomentes zum Trägheitsmoment

erleichtert die Montage der Kupplung ohne eine extrem to kleiner ist als dasjenige bei einer massiven Stange vom genaue Behandlung der einzelnen Teile. Die Spiele 12 Durchmesser a.

sind jedoch nicht alle in derselben Montagerichtung Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele können

vorgesehen; aus diesem Grunde ergibt sich selbst dann, in mancherlei Hinsicht abgewandelt werden, ohne den wenn mehrere Stäbe vorgesehen sind, keine Wieder- Rahmen der Erfindung zu verlassen. Man kann so holung der Spiele, wenn die Kupplungshälfte 1 in 15 z. B. die Halterung der Stäbe durch Stifte oder durch Rotation versetzt wird. Festschweißen vorsehen. Beide Enden der Stäbe kön-

In Abwandlung dieser Anordnung können alle nen auch mit einem gewissen Spiel in die Sacklöcher Spiele 12 auf derselben Seite der Kupplung vorgesehen greifen. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß die sein, und zwar entweder bei den Sacklöchern der an- elastischen Stäbe parallel zur Übertragungsachse lietreibenden Kupplungshälfte oder bei den Sacklöchern ao gen; sie können vielmehr auch beispielsweise auf einem in der angetriebenen Kupplungshälfte. Kegelmantel liegen.

Die in F i g. 3 gezeigte Ausführungsform der Erfin- Das Verkeilen der Wellen mit den Kupplung^-

dung unterscheidet sich von der vorhergehenden nur häiften 1 und 2 kann durch eine andere Verbindungsart dadurch, daß das Gehäuse aus zwei Teilen 13 und 14 ersetzt sein. In den Bohrungen 7 und 8 können dembesteht, die jeweils mit einem Bund 13a. bzw. I4a »5 gemäß für die Enden der Wellen Anschläge vorgesehen versehen sind. Diese Bunde sind an der Stelle 15 mit sein.

Hilfe von Bolzen miteinander verbunden. Diese An- Das Gehäuse 10 kann durch andere Verbindungsordnung läßt es zu. daß nach dem Lösen der Bolzen stücke ersetzt sein, beispielsweise durch einen Käfig die Kupplungshälfte 1 und/oder 2 auf ihrer jeweiligen Besteht keine Gefahr, daJJ die beiden Kupplungsteile Welle verschoben werden können, um die Stäbe, z. B. 30 sich nennenswert voneinander entfernen, so kann das den Stab 3 außer Eingriff zu bringen, um sie zu inspi- Gehäuse auch weggelassen sein,
zieren oder um die Kupplung zu lösen. Die Kupplungsstücke und insbesondere die elastt-

Bei der Ausführungsart nach den F i g. 4 und 5 wird sehen Stäbe können aus nicht oxydierendem Material jeder der elastischen Stäbe, 16, 17, 18, 19 durch eine bestehen oder auch durch nicht alternde Materialien Flachstange gebildet, die mit ihrer Breitseite radial aus- 35 geschützt sein.

gerichtet, so daß sie sich nach Art eines Federblattes Die Vorteile der erfindungsgemäßen elastischen

\erformt, wenn die Motorwelle über die Kupplung die Abtriebswelle antreibt. Sind α und /1 die Maße des Rechteckquerschnittes jedes dieser Stäbe, dann ist das

Kupplung bestehen darin, daß

Trägheitsmoment eines Stabes gleich --^- und sein

45

12

alt· Widerstandsmoment gegen Biegung gleich —-_fi .

Das Verhältnis des Widerstandsmomentes zum Trägheitsmoment ist also -. . Es ist größer als das Verhältnis des Widerstandsmomentes zum Trägheitsmoment einer runden Stange desselben radialen Ausmaßes a. Liegt das radiale Ausmaß fest, so ist es also möglich, eine Kupplung, die ein vorgegebenes Moment mit einer bestimmten Flexibilität übertragen soll, zu verkürzen.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 ist die Verbindung zwischen beiden Kupplungshälften durch schraubenförmig gewundene Bänder hergestellt. Es ergeben sich damit elastische Elemente 20, die die Form von Schraubenfedern aufweisen. Sie haben eine große Weichheit (was ein schwaches Trägheitsmoment ausgleicht) für ein gegebenes Widerstandsmoment.

Dasselbe trifft zu auf die elastischen Stäbe 21 des Ausführungsbeispieles nach F i g. 7, die jeweils aus mehreren Stangen 21a gebildet sind, welche schraubenförmig um eine zentrale Stange 21 b gewunden sind

sie völlig aus Metall besteht, also entsprechend unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen und in ihrem Gebrauch nicht auf bestimmte Umgebungen beschränkt ist;

ihr Platzbedarf in Kehrrichtung verhältnismäßig gering und ihre Trägheit in gleicher Weise gering ist;

Im Gegensatz zu den meisten bekannten Kupp lungen keine äußerlichen Unebenheiten vorhander sind und keine Schmierung benötigt wird: es ist also überflüssig, ein äußeres Gehäuse korn plizierter Form vorzusehen;

sie hat keine exzentrischen asymmetrischen Mas sen; ihre Arbeit bringt infolgedessen keim Unwuchtprobleme mit sich;

die Kraftübertragung erfolgt ohne Verlust um ruhig; die Biegsamkeit der elastischen Stäbe absor biert alle Stöße;

die Kupplung läßt während des Betriebs nich nach und weist demgegenüber den Kupplungen die eine mit Verdrehung arbeitende Vorrichtun aufweisen, einen erheblichen Vorteil auf; der Aufbau der Kupplung und ihre Montage au den Wellen sind sehr einfach.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

"OQ

Claims (4)

1 2 vermeiden, zieht die genannte bekannte Lösung eine Patentansprüche: Kugelkopfausbildurig der verwendeten elastischen Stäbe vor, die jedoch fertigungsmäßig recht aufwendig

1. Elastische Kupplung zur Aufnahme von rela- und hinsichtlich der örtlichen Belastung durch Flächentiven Verlagerungen und Drehschwingungen der zu 5 pressung sehr ungünstig ist. Sie läßt zudem nur sehr verbindenden Wellen unter Verwendung mehrerer geringe Unregelmäßigkeiten zu. Andere bekannte in Umfangsrichtung verteilter elastischer Stäbe, die Lösungen der genannten Art sehen überhaupt keine mit ihren Enden, vorzugsweise an einem Ende mit Maßnahmen vor, um. eine unerwünschte Veränderung etwas Spiel in Sacklöcher hineinreichen, die in der wirksamen elastischen Länge der Stäbe bei einem jeweils eine der beiden Kupplungshälften vorge- iq Sich-voneinander-Entfernen der beiden Kupplungssehen sind, dadurch gekennzeichnet, hälften infolge einer axialen Veränderung der gekupdaß mindestens einer der Kupplungshälften (1, 2) pelten Wellen zu verhindern.

mit ihrer jeweiligen Welle axial verschiebbar ver- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese

bunden ist und die Kupplungshälften (1, 2) an Nächteile zu vermeiden. Mit einer erfindungsgemäßen

ihren einander abgewandten Seiten jeweils eine 15 elastischen Kupplung sollen insbesondere Ausrich-

Kugelfläche (la, 2a) aufweisen, über die die Enden tungsfehler (Abwinklungen) der Wellen sowie ihre

(10a, iOb) eines die Kupplung umgebenden und die radialen und axialen Verlagerungen sowie ferner Dreh-

Kupplungshälftet. axial zusammenhaltenden, rohr- schwingungen absorbiert werden, und zwar bei sehr

föi-migen Gehäuses (10; 13,14) jeweils kugelgelenk- einfachem Aufbau, leichter und billiger Herstellbarkeit

artig greifen. ao und geringem Raumbedarf in radialer Richtung. Die

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- erfindungsgemäße elastische Kupplung soll schließlich zeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse in Axial- eine große Anpassungsmöglichkeit an die unterschiedrichtung aus zwei miteinander verbundenen Teilen lichsten Drehmomentbelastungen ohne allzu große (13,14) zusammengesetzt ist. Umbauten und komplizierte Berechnungen ermögli-

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 25 chen.

gekennzeichnet, daß die elastischen Stäbe (21) Eine elastische Kupplung zur Aufnahme von rela-

jeweils aus einem Bündel von miteinander verdreh- tiven Verlagerungen und Drehschwingungen der zu

ten Stangen (21a) bestehen. verbindenden Wellen unter Verwendung mehrerer in

4. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Umfangsrichtung verteilter elastischer Stäbe, die mit gekennzeichnet, daß die elasti; .hen Stäbe (21) 30 ihren Enden, vorzugsweise an einem Ende mit etwas jeweils aus einem Bündel voc miteinander um eine Spiel in Sacklöcher hineinreichen, die in jeweils einer mittlere Stange (21 ft) verdrehten .Stangen (21a) der beiden Kupplungshälften vorgesehen sind, ist bestehen. erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß min-

destens eine der Kupplungshälften mit ihrer jeweiligen

35 Welle axial verschiebbar verbunden ist und die Kupplungshälften mit ihrer jeweiligen We".r axial verschieb-

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Kupp- bar verbunden ist und die Kupplungshälften an ihren lung, bei der die Ausrichtungsfehler der Wellen, ihre einander abgewandten Seiten jeweils eine Kugelfläche radialen und axialen Verlagerungen sowie ferner die aufweisen, über die die Enden eines die Kupplung Drehschwingungen, die von der Asynchronität des 40 umgebenden und die Kupplungshälften axial zusamangekuppelten Motors und Widerstandes herrühren menhaltenden, rohrförmigen Gehäuses jeweils kugelabsorbiert werden sollen. gelenkartig greifen.

Es sind elastische Kupplungen bekannt, die zur Auf- Gegenüber den oben beschriebenen bekannten nähme von relativen Verlagerungen und Drehschwin- Lösungen ergibt sich dabei der Vorteil, daß bei Abgungen der zu verbindenden Wellen mehrere in Um- 45 winkelungen, sowie bei radialen oder axialen Verlagefangsrichtung verteilte elastische Stäbe vorsehen, die riingen der Welle sich die elastisch wirksame Welle der mit ihren Enden, vorzugsweise an einem Ende mit etwas elastischen Stäbe zwischen den Aufnahmebohrungen Spiel in Sacklöcher hineinreichen, die in jeweils einer in den Kupplungshälften nicht, bzw. und weit gen rider beiden Kupplungshälften vorgesehen sind. gerem Maße als bei den bekannten Kupplungen ver-

Die bekannten Lösungen weisen jedoch verschiedene 50 ändert, da die beiden Kupplungshälften durch das sie

Nachteile auf. So sind bei einer der bekannten Lösun- kugelgelenkartig umgreifende Gehäuse daran gehindert

gen die beiden Kupplungshälften auf der mit ihnen werden, sich — gemessen an der für die elastischen

verbundenen Welle jeweils fest aufgekeilt. Die elasti- Stäbe entscheidenden Strecke zwischen den zusammen-

sehen Stäbe sitzen dabei fest in einer Kupplungshälftc gehörenden Bohrungen — voneinander zu entfernen,

und greifen mit Spiel in Sacklöcher in der anderen 55 Bei einer radialen Verlagerung der beiden Wellen

Kuppliingshälfte ein. Bei Abwinklungen. radialen Ver- nähern sich die beiden Kupplungshälften im senkrech·

liigcrungen und einem Sich-voneinander-Entfernen der ten Abstand entsprechend an, so daß auch dann die

beiden Wellen in axialer Richtung gehen die beiden elastischen Stäbe nicht wesentlich aus ihren Bohrungen

Kuppliingshiilften entsprechend mit, so daß sich die gleiten und ihre für die elastische Abbiegung wir*· .me

beiden Lingriffsptmklc der elastischen Stäbe ebenfalls 60 Länge nicht vergrößert wird. Es sind daher wesentlich

voneinander entfernen. Entsprechend verlängert sich stärkere radiale und axiale Verlagerungen, sowie r.tär-

die elastisch abbiegbare Länge der Stäbe zwischen ihren kerc Abwinklungen möglich, als dies beiden bekannter

beiden Aufnahmen und dementsprechend auch die Anordnungen der Fall ist.

Kraftünertragungschariiktcristik jedes einzelnen Stabes. Die Erfindung ist Ferner dadurch gekennzeichnet

Daraus ergeben sich zusätzliche Schwingungen und 65 daß das rohrförmige Gehäuse in Axialrichtung au;

Unruhen, und zwar um so stärker, je größer die Ab- zwei miteinander verbundenen Teilen zusammen

wicklungen und die radialen und axialen Vcrlagerun- gesetzt ist. Dadurch werden Unwuchten verhindert, wie

ircn /wischen den beiden Wellen werden. Um dies zu sie bei bekannten Anordnungen auftreten können.