DE19639304B4

DE19639304B4 - Elastische Gelenkkupplung

Info

Publication number: DE19639304B4
Application number: DE1996139304
Authority: DE
Inventors: Thomas Volbers
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: DE19639304A1

Abstract

Elastische Gelenkkupplung
1.1 mit einem zwischen zwei Kupplungsflanschen angeordneten Zwischenring, der aus einzelnen am Umfang verteilt in Gummiblöcken einvulkanisierten Metallelementen besteht, die wechselseitig mit den Kupplungsflanschen verschraubt sind;
1.2 die Metallelemente des Zwischenringes (3, 7) bestehen ausschließlich aus in Umfangsrichtung gleichmäßig oder im wesentlichen gleichmäßig verteilten Keilen (11, 13), die sich in radialer Richtung über die gesamte Ringbreite erstrecken;
1.3 die einvulkanisierten Gummiblöcke (10, 12) stehen im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung unter Druckvorspannung; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.4 der Zwischenring (3, 7) besteht aus Einzelsegmenten mit mindestens einem Gummiblock (10, 12) und beidseitig anvulkanisierten Metallelementen, die jeweils zu Keilen (11a', 11a'' bzw. 11b', 11b'') verbindbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Gelenkkupplung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, auf deren Verwendung als kardanische Doppelkupplung sowie auf ein Verfahren zum Zusammenbau einer elastischen Gelenkkupplung.

Es ist eine elastische Gelenkkupplung der Firma Tschan bekannt, die als elastisches Element zwischen zwei Kupplungsflanschen eine Scheibe aus einzelnen Metallschuhen besitzt, die mit Gummi oder einem ähnlichen Stoff zusammen vulkanisiert sind. Die Zwischenscheibe ist hierbei wechselseitig mit den Kupplungsflanschen verschraubt. Die Metallschuhe der ringförmigen Zwischenscheibe sind dabei in Umfangsrichtung abwechselnd als sich über die gesamte Ringbreite erstreckende Keile und am äußeren und inneren Rand des Scheibenringes angeordnete kleinere Einzelelemente ausgebildet, zwischen denen in radialer Richtung jeweils eine Gummischicht angeordnet ist. Die keilförmigen Elemente sind mit dem einen Kupplungsflansch und die kleineren Einzelelemente mit dem anderen Kupplungsflansch verbunden. Eine Vorspannung des Gummis zwischen den einzelnen Metallschuhen in Umfangsrichtung ist bei dieser bekannten Kupplung nicht vorgesehen. Sie würde auch zu unzulässigen Zugspannungen im Gummi selbst und an der Grenzfläche zwischen Gummi und den Metallschuhen führen.

Aus der EP 0 152 568 A1 ist eine kardanische Doppelkupplung mit zwei elastischen Gelenkkupplungen bekannt, wobei die Kupplungsflansche sternförmig radial nach außen gerichtete Arme aufweisen, die in Umfangsrichtung beiderseits durch an vorgespannte Gummiblöcke anvulkanisierte Platten eingeschlossen sind und jeder Gummiblock außer den Platten aus zwei in der Seitenansicht der Kupplung spiegelbildlichen Gummihälften und einem dazwischenliegenden, mit der Spitze der Kupplungsmitte zugewandten Keil besteht, der die Gummihälften durch Vulkanisation festhält und mit den Armen des Kupplungsflansches lösbar verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform müssen die Berührungsflächen für die Platten an den Armen jeweils bearbeitet werden. Außerdem muß die Elastizität der einzelnen Gummiblöcke, die für einen Kupplungsflansch verwendet werden, möglichst genau abgestimmt sein, da die eingesetzten Gummipakete Elastizitätsschwankungen unterliegen. Die Elastizitätsschwankungen der Gummiblöcke führen bei gleicher Vorspannung zu unterschiedlichen Radialkräften an den Metallkeilen. Es bleibt eine resultierende Radialkraft, die einen radialen Versatz der zu einer Gelenkkupplung gehörenden Kupplungsflansche verursacht. Deshalb ist zur Erzielung eines kleinstmöglichen Versatzes der zu einer Gelenkkupplung gehörigen Kupplungsflansche eine Sortierung der einzelnen Gummipakete erforderlich.

DE 2 353 548 A beschreibt eine elastische Gelenkkupplung mit einem zwischen zwei Kupplungsflanschen angeordneten Zwischenring, der aus einzelnen am Umfang verteilt in Gummiblöcken einvulkanisierten Metallelementen besteht. Die Metallelemente sind wechselseitig mit den Kupplungsflanschen verschraubt. Die Metallelemente des Zwischenringes bestehen ausschließlich aus in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Keilen, die sich in radialer Richtung über die gesamte Ringbreite erstrecken.

DE 854 293 C beschreibt ein Verfahren zum Zusammenbau einer elastischen Gelenkkupplung. Die Art und Weise der Montage der Keile ergibt sich hieraus nicht im einzelnen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elastische Gelenkkupplung der gattungsgemäßen Art und ein Verfahren zu deren Zusammenbau vorzuschlagen, bei der der vorgenannte Aufwand nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße abwechselnde zweckmäßigerweise geradzahlige Anordnung von metallischen Keilen und keilförmigen auf Druck vorspannbaren Gummiblöcken zu einem Zwischenring wird eine kompakte elastische Verbindung der Kupplungsflansche ermöglicht. Der Zwischenring wird entweder komplett einteilig und weist in Umfangsrichtung abwechselnd eine keilförmige Gummischicht und einen Metallkeil – zweckmäßigerweise aus Leichtmetall – auf. Durch den Wegfall der bei der EP 0 152 568 A1 an den Enden der Gummiblöcke anvulkanisierten Platten und eines Teils der an den Kupplungsflanschen angebrachten Arme, die nunmehr lösbar mit einem Metallkeil verbunden sind, kann entweder die Anzahl der Metallkeile bei gleichen Außendurchmesser der Kupplung erhöht werden, wodurch ein höheres Drehmoment übertragen werden kann, oder bei gleicher oder geringerer Anzahl der Metallkeile kann der Außendurchmesser, d.h. die Baugröße der Kupplung und somit das Gewicht reduziert und die Verlagerungsfähigkeit der Kupplung erhöht werden. Die Ausbildung der Kupplungsebene als Ring führt zu einer deutlichen Vereinfachung der Fertigung der Kupplungsflansche, da die aufwendige Fräsbearbeitung der Arme durch eine einfache Drehbearbeitung ersetzt werden kann. Da ein Gummiblock nicht mehr durch starre Arme begrenzt wird, werden Elastizitätsschwankungen der eingesetzten Gummipakete automatisch ausgeglichen, so daß keine resultierende Radialkraft und ein dadurch hervorgerufener Versatz auftritt. Eine aufwendige Sortierung und Anpassung der Gummipakete kann so entfallen.

Die Montage des Zwischenringes zwischen den Kupplungsflanschen erfolgt erfindungsgemäß mit einer Vorspannung, die in radialer Richtung auf die Metallkeile so aufgebracht wird, daß sich die Metallkeile in Abhängigkeit von den Steifigkeitsschwankungen in den einzelnen Gummiblöcken in Umfangseinrichtung frei einstellen können. Dabei werden entweder die Innenflächen oder die Außenflächen der Metallkeile auf eine gemeinsame, vorzugsweise kreisförmige Zentrierung gedrückt. Der auf diese Weise vorgespannte Zwischenring wird lösbar mit den Kupplungsflanschen derart verbunden, daß die Innenflächen oder Außenflächen der Metallkeile abwechselnd auf einem Zentrieransatz der zugehörigen Kupplungsflansche anliegen und diese auf diese Weise mit minimalem Versatz zueinander lösbar verbunden werden. Aus der freien Einstellbarkeit der Metallkeile in Umfangsrichtung beim Aufbringen der Vorspannung und dem damit verbundenen sehr geringen Montageversatz ergibt sich bei kleinerem Außendurchmesser und gleichem Drehmoment ingesamt die Eignung einer solchen elastischen Gelenkkupplung für höhere Drehzahlen insbesondere auch für eine kardanische Doppelkupplung wie sie unter anderem in der EP 0 152 568 A1 beschrieben ist.

Um eine radiale Montierbarkeit des Zwischenringes zu ermöglichen (ohne Demontage der Anschlußbauteile), kann der Ring auch aus mehreren miteinander lösbar verbundenen Segmenten bestehen.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten 1 bis 6 beispielsweise näher erläutert.
1 zeigt im Längsschnitt eine kardanische Doppelkupplung
2 ist ein Schnitt nach der Linie A-A von 1
3 ist ein Schnitt nach der Linie B-B von 1
4 zeigt in stark vereinfachter Form die prinzipielle Anordnung bei einer kardanischen Doppelkupplung
5 zeigt den Ausschnitt eines aus Segmenten zusammengesetzten Zwischenringes
6 ist eine Abwicklung entsprechend der Linie A-A von 5.
In der Anordnung der kardanischen Doppelkupplung nach den 1 und 4 sind im wesentlichen zwei elastische Gelenkkupplungen kombiniert worden. Die eine Gelenkkupplung besteht dabei aus dem Kupplungsflansch 1 mit den daran radial angeordneten Armen 2 und dem linken Teil des Kupplungsflansches 5 mit den Armen 4. Zwischen den Armen 2 und 4 wird dann der Zwischenring 3 angeordnet. Die zweite im wesentlichen baugleiche Gelenkkupplung ist in den Figuren mit den Bezugszeichen 5 bis 9 versehen. Der Zwischenring 3 besitzt in Umfangsrichtung abwechselnd die Keile 11a und 11b mit den dazwischen angeordneten mit den Keilen durch Vulkanisierung verbundenen Gummiblöcken 10. Bei dem Zwischenring 7 sind die entsprechenden Keile mit 13a, 13b und die Gummiblöcke mit 12 bezeichnet. Zur Verbindung der Arme 2 mit den Keilen 11a dienen die Schrauben 14a. Die Arme 4 sind mit den Keilen 11b über die Schrauben 14b verbunden. In entsprechender Weise sind Arme 6 und Keile 13a über die Schrauben 15a und die Arme 8 mit den Keilen 13b über die Schrauben 15b verbunden.
Nach den 5 und 6 besteht der Zwischenring 3 aus Einzelsegmenten mit mindestens einem Gummiblock 10 und daran seitlich anvulkanisierten Metallelementen 11a', 11a'' bzw. 11b', 11b''. Mit Hilfe der Zentrierbuchse 16 werden die getrennt hergestellten Einzelsegmente zu einem Zwischenring 3 bzw. 7 lösbar miteinander verbunden.

1: Kupplungsflansch, Nabe
2: Arme an 1
3: Zwischenring
4: Arme an 5
5: Zwischenwelle, Zwischenhohlwelle mit zwei Kupplungsflanschen
6: Arme an 5
7: Zwischenring
8: Arme an 9
9: Kupplungsflansch, Nabe
10: Gummiblöcke an 3
11a, 11a', 11a'': Keile an 3 zur Verbindung zwischen 2 und 3
11b, 11b', 11b'': Keile an 3 zur Verbindung zwischen 3 und 4
12: Gummiblöcke an 7
13a: Keile an 7 zur Verbindung zwischen 6 und 7
13b: Keile an 7 zur Verbindung zwischen 7 und 8
14a: Schrauben zur Verbindung von 2 und 11a
14b: Schrauben zur Verbindung von 11b und 4
15a: Schrauben zur Verbindung von 6 und 13a
15b: Schrauben zur Verbindung von 13b und 8
16: Buchse zur Zentrierung

Claims

Elastische Gelenkkupplung 1.1 mit einem zwischen zwei Kupplungsflanschen angeordneten Zwischenring, der aus einzelnen am Umfang verteilt in Gummiblöcken einvulkanisierten Metallelementen besteht, die wechselseitig mit den Kupplungsflanschen verschraubt sind; 1.2 die Metallelemente des Zwischenringes (3, 7) bestehen ausschließlich aus in Umfangsrichtung gleichmäßig oder im wesentlichen gleichmäßig verteilten Keilen (11, 13), die sich in radialer Richtung über die gesamte Ringbreite erstrecken; 1.3 die einvulkanisierten Gummiblöcke (10, 12) stehen im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung unter Druckvorspannung; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.4 der Zwischenring (3, 7) besteht aus Einzelsegmenten mit mindestens einem Gummiblock (10, 12) und beidseitig anvulkanisierten Metallelementen, die jeweils zu Keilen (11a', 11a'' bzw. 11b', 11b'') verbindbar sind.
Zwischenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallelemente mittels einer Zentrierbuchse (16) formschlüssig verbindbar sind.
Verwendung der elastischen Gelenkkupplung nach den Ansprüchen 1 oder 2 für eine kardanische Doppelkupplung, wobei an einer Zwischenwelle oder Zwischenhohlwelle (5) an beiden Enden Kupplungsflansche für jeweils eine elastische Gelenkkupplung angeordnet sind, die über Zwischenringe (3, 7) mit äußeren Kupplungsflanschen (1, 9) verbindbar sind.
Verfahren zum Zusammenbau einer elastischen Gelenkkupplung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Keile (11, 13) in radialer Richtung zum Mittelpunkt des Zwischenringes (3) bis gegen eine gemeinsame Zentrierung gedrückt werden und in dieser vorgespannten Stellung die Keile (11, 13) abwechselnd mit den beiden Kupplungsflanschen (1, 5 bzw. 5, 9) lösbar verbunden werden.