DE19951613A1 - Federscheiben-Kupplung - Google Patents

Abstract

Die vorgeschlagene Federscheibenkupplung (22) zur drehsteifen und drehspielfreien Verbindung einer ersten mit einer zweiten Kupplungshälfte (28, 38) weist eine Federscheibe (2) mit einem äußeren ringscheiben-förmigen Bereich (4) und einem inneren gleichseitig dreieck-förmigen Bereich (6) auf, wobei der ringscheiben-förmige Bereich (4) drei gleichmäßig am Umfang verteilte äußere Befestigungspunkte (8) für die erste Kupplungshälfte (28) und jeder Schenkel des dreieck-förmigen Bereichs (6) mittig einen inneren Befestigungspunkt (10) für die zweite Kupplungshälfte (38) aufweist. Die drei äußeren und die drei inneren Befestigungspunkte sind gleichwinklig angeordnet, und die Ecken des dreieck-förmigen Bereichs münden in den ringscheiben-förmigen Bereich, wodurch winkelversetzt zu den Befestigungspunkten drei Knotenpunkte (16) entstehen. Die erfindungsgemäße Federscheibenkupplung (22) erlaubt auf kleinem Bauraum eine große axiale Verlagerung der Kupplungshälften. Die Federcharakteristik ist sehr weich und verläuft in einem großen Bereich linear.

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Federscheiben­ kupplung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Federscheibenkupplungen erlauben während des Betriebs geringe axiale Verlagerungen der gekuppelten Ele­ mente oder auch geringe Winkelverlagerungen.

Bei einer bekannten Ausgestaltung einer solchen Kupp­ lung besteht die Scheibenfeder aus einem einfachen Blech­ ring, der gleichmäßig am Umfang verteilt Befestigungsboh­ rungen aufweist, abwechselnd für eine erste und eine zweite Kupplungshälfte. Eine solche Kupplung ist drehsteif und eignet sich für die Übertragung von hohen Drehmomenten. Allerdings sind auch bei relativ hohen Axialkräften nur geringe axiale Verlagerungen der gekuppelten Elemente mög­ lich, die für bestimmte Anwendungsfälle nicht ausreichend sind. Bei größeren axialen Auslenkungen weist diese Ausge­ staltung eine hochgradig nichtlineare Federcharakteristik auf.

Die DE-AS 16 75 159 zeigt in Kupplungen verwendbare Federscheiben, bei denen sämtliche Befestigungsbohrungen auf einem Kreisradius angeordnet sind. Die DE 30 39 697 C2 zeigt eine Federscheibe, die nur bezüglich einer Drehrich­ tung höhere Drehmomente übertragen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feder­ scheibenkupplung zu schaffen, die auf kleinem Bauraum eine größere axiale Verlagerung erlaubt. Dabei soll die Fe­ dercharakteristik möglichst linear verlaufen, insgesamt sollen nur geringe Kräfte zur Verlagerung notwendig sein und Drehmomente sollen bezüglich beider Drehrichtungen gleichermaßen übertragbar sein.

Diese Aufgabe wird durch eine, die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende Federscheibenkupplung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gegeben.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Federscheibenkupplung mit einer Feder­ scheibe;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Federscheibenkupplung mit zwei Feder­ scheiben und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Federscheibe.

In den Schnitt-Darstellungen nach Fig. 1 und 2 ist mit 20 die Rotationsachse der rotationssymmetrischen Feder­ scheibenkupplung 22, die nur zur Hälfte dargestellt ist, bezeichnet. Mit 24 ist eine erste Welle bezeichnet, die drehsteif und drehspielfrei mit einer zweiten Welle 26 ge­ kuppelt ist. Auf der Welle 24 sitzt drehfest eine Kupplungshälfte 28, die am Umfang verteilt drei Befestigungs­ bohrungen 30, die mit Gewinden versehen sind, aufweist. Mehrere Schrauben 32 sind durch äußere Befestigungsbohrun­ gen 8 der Federscheibe 2 in die Gewindebohrungen 30 der Kupplungshälfte 28 eingeschraubt. Auf beiden Seiten der Federscheibe 2 befinden sich Distanzscheiben 34, 36. Hier­ durch wird gewährleistet, daß sich die Federscheibe 2 au­ ßerhalb der Befestigungspunkte 8 in beiden Richtungen frei durchbiegen kann. Die Kupplungshälfte 38 ist an inneren Befestigungsbohrungen 10 mittels der Schrauben 40 und der Distanzscheiben 42, 44 an Befestigungsbohrungen 46 mit der Federscheibe 2 in entsprechender Weise verbunden.

Während die in Fig. 1 dargestellte Federscheibenkupp­ lung zum Ausgleich von axialen Verlagerungen sowie von Win­ kelverlagerungen der beiden Wellen 24, 26 geeignet ist, kann mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform zu­ sätzlich ein Mittenversatz der beiden Wellen 24, 26 zuein­ ander ausgeglichen werden. Hierzu sind zwei Federschei­ ben 102, 202 vorhanden, die an den inneren Befestigungsboh­ rungen 110, 210 jeweils an einer Kupplungshälfte 128, 228 befestigt sind. Zwischen den äußeren Befestigungsbohrun­ gen 108, 208 der Federscheiben 102, 202 sind Distanzstüc­ ke 48 angeordnet. Bei einem Mittenversatz der beiden Wel­ len 24, 26 werden die beiden Federscheiben 102, 202 auf Biegung belastet. Die Distanzstücke 48 werden dabei zur Rotationsachse 20 geneigt. Die Länge der Distanzstücke 48 bestimmt den durch die Federscheibenkupplung 122 ausgleich­ baren Mittenversatz.

Die in Fig. 3 gezeigte einstückige Federscheibenkupp­ lung 2 besteht aus einem äußeren ringscheiben-förmigen Be­ reich 4 und einem inneren dreieck-förmigen Bereich 6. Der ringscheiben-förmige Bereich 4 weist drei gleichmäßig am Umfang verteilte äußere Befestigungsbohrungen 8 auf, an denen eine erste Kupplungshälfte 28 durch Schrauben 32 oder Niete befestigt werden kann. Jeder Schenkel des dreieck­ förmigen Bereichs 6 weist mittig eine innere Befestigungs­ bohrung 10 zur Befestigung einer zweiten Kupplungshälfte 38 auf. Die drei äußeren und die drei inneren Befestigungsboh­ rungen 8, 10 sind gleichwinklig angeordnet. Die Ecken des gleichseitig dreieck-förmigen Bereichs 6 münden in den ringscheiben-förmigen Bereich 4. Der Umkreisradius des gleichseitig dreieck-förmigen Bereichs 6 entspricht in etwa dem Radius des ringförmigen Bereichs 4. Im Überlappungsbe­ reich entstehen winkelversetzt zu den Befestigungsbohrun­ gen 8, 10 drei Knotenpunkte 16. Die Federscheibenkupplung 2 kann kostengünstig beispielsweise durch Laser-Schnittechnik aus einem Federstahlblech gefertigt werden. Anstelle von Schraub- oder Nietverbindungen können auch andere Verbin­ dungsarten verwendet werden. Wesentlich ist die Lage der Befestigungspunkte.

Zwischen den äußeren und den inneren Befestigungsboh­ rungen 8, 10 entstehen bei geringem Gesamtdurchmesser der Federscheibenkupplung sehr lange Biegeschenkel aus jeweils einem Teil des ringscheiben-förmigen äußeren Bereichs 4 und einem Teil des dreieck-förmigen inneren Bereichs 6. Die große Biegelänge ermöglicht eine große axiale Auslenkung der beiden zu kuppelnden Elemente 24, 26 bzw. der beiden Kupplungshälften 28, 38 bei einer weichen und annähernd linearen Federcharakteristik. Gleichzeitig ist die Verbin­ dung der Kupplungshälften drehspielfrei und drehsteif und für die Übertragung von relativ hohen Drehmomenten bezüg­ lich beiden Drehrichtungen geeignet.

Durch die einstückige Ausbildung und die geringe An­ zahl von Befestigungspunkten ist die Federscheibenkupplung sehr montagefreundlich. Der Innenring 18, der die Schenkel des dreieck-förmigen Bereichs 6 miteinander verbindet, und zu einer erhöhten Drehsteifigkeit beiträgt, kann bei der Montage auf einer Welle entsprechenden Durchmessers als Zentrierhilfe benutzt werden.

Die radial versetzte Anordnung der Befestigungsbohrun­ gen ist besonders vorteilhaft, wenn ein Bauteil größeren Durchmessers auf einer Welle kleineren Durchmessers axial auslenkbar befestigt werden soll. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Federscheibenkupplung hervorragend zur Verbindung einer Welle mit einem axial auslenkbaren Über­ tragungselement einer elektromagnetisch schaltbaren Kupp­ lung.

Bezugszeichen

2

Federscheibe

4

ringscheiben-förmiger Bereich

6

dreieck-förmiger Bereich

8

Befestigungsbohrung

10

Befestigungsbohrung

16

Knotenpunkt

18

Innenring

20

Rotationsachse

22

Federscheibenkupplung

24

Welle

26

Welle

28

Kupplungshälfte

30

Gewindebohrung

32

Schraube

34

Distanzscheibe

36

Distanzscheibe

38

Kupplungshälfte

40

Schraube

42

Distanzscheibe

44

Distanzscheibe

46

Gewindebohrung

48

Distanzstück

102

Federscheibe

108

Befestigungsbohrung

110

Befestigungsbohrung

122

Federscheibenkupplung

128

Kupplungshälfte

202

Federscheibe

208

Befestigungsbohrung

210

Befestigungsbohrung

228

Kupplungshälfte

Claims (4)

1. Elastische Federscheibenkupplung (22) zur drehstei­ fen und drehspielfreien Verbindung einer ersten Kupplungs­ hälfte (28) mit einer zweiten Kupplungshälfte (38) durch eine Federscheibe (2), mit gleichmäßig verteilten Befesti­ gungspunkten (8, 10) für die erste und die zweite Kupp­ lungshälfte (28, 38), wobei zwischen den Befestigungspunk­ ten biegeelastische Abschnitte (4, 6) vorgesehen sind, so dass die beiden Kupplungshälften zueinander axial beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (2) einen äußeren ringscheiben-förmigen Be­ reich (4) und einem inneren gleichseitig dreieck-förmigen Bereich (6) aufweist, wobei der ringscheiben-förmige Be­ reich (4) drei gleichmäßig am Umfang verteilte äußere Befe­ stigungspunkte (8) für die erste Kupplungshälfte (28) und jeder Schenkel des dreieck-förmigen Bereichs (6) mittig einen inneren Befestigungspunkt (10) für die zweite Kupp­ lungshälfte (38) aufweist, wobei die drei äußeren und die drei inneren Befestigungspunkte gleichwinklig angeordnet sind, und wobei die Ecken des dreieck-förmigen Bereichs in den ringscheiben-förmigen Bereich münden, wodurch winkel­ versetzt zu den Befestigungspunkten drei Knotenpunkte (16) entstehen.

2. Federscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des drei­ eckförmigen Bereichs (6) der Federscheibe (2) durch einen Innenring (18) miteinander verbunden sind.

3. Federscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass an den Befesti­ gungspunkten Befestigungsbohrungen (8, 10) vorgesehen sind.

4. Federscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (2) durch Laserschnitte aus Federstahlblech hergestellt ist.