DE2155819C3 - Elastische Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung mit zwei gegenüberliegenden scheibenförmigen Wellenflanschen, auf deren Umfang gleichmäßig verteilte, axial vorstehende und abwechselnd ineinandergreifende Klauen fest angeordnet und zwischen deren radial verlaufenden Flanken elastische Zwischenstücke eingeschoben sind sowie einer Zentriervorrichtung gegen radialen Versatz der Wellenflansche.

Durch die BR PS 8 27 998 ist eine elastische Wellenkupplung bekannt, von deren Wellenflanschen abwechselnd ineinandergreifende Klauen axial abstehen, zwischen deren radial verlaufenden Flanken radiale Arme eines elastischen Zwischenstücks liegen. Das elastische Zwischenstück stützt sich mit einem zentralen ringförmigen Teil auf innenliegende buckelartige Naben ab, deren je eine mit einem Wellenflansch fest verbunden ist. Die von einer Welle erzeugten Drehmomente werden über die Kupplungsklauen und das elastische Zwischenstück auf die andere Welle übertragen. Hierbei findet eine Zentrierung statt, indem gegenseitige Radialverschiebungen der in der Kupplung liegenden Wellenenden durch das elastische Zwischenstück aufgefangen werden. Eine elastische Kupplung der gleichen Gattung wurde durch die FR-PS 10 72 260 bekannt.

Das elastische Zwischenstück dieser Kupplung hat die Gestalt eines sechsarmigen Sterns. Die äußeren Enden der Sternarme haben radial verlaufende Flanken, zwischen denen die Kupplungskäauen liegen, wobei die Klauen der beiden Kupplungshälften abwechselnd aufeinander folgen. Das elastische Zwischenstück stützt sich mit seinem zentralen ringförmigen Teil auf der dem einen Wcllenflansch zugeordneten Welle ab. Bei beiden Kupplungen erfordert das Ausbauen und der Wiedereinbau des elastischen Zwischenstücks eine axiale Verschiebung mindestens einer Kupplungshälfte, wobei auch noch die Axialverschiebung einer Welle erforderlich ist, wenn die Wellenenden dicht zusammenliegen.

Axialverschiebungen müssen auch bei einer durch die US-PS 20 74 941 bekannten Kupplung zu dem vorstehend geschilderten Zweck vorgenommen werden. Bei dieser Kupplung besteht der elastische Teil aus gummierten Lamellen. Eine Anzahl parallel zueinander verlaufender Lamellen mit radial nach außen sich erstrekkenden Armen und einem zentralen, nicht durchlöcherten Nabenteil sind nur zu den Wellen zwischen den Kupplungshälften angeordnet. Die Drehmomente werden über die Arme und über die zwischen den Armen liegenden Kupplungsklauen von einer Welle auf die andere übertragen, wobei radiale Verschiebungen der Wellenenden und auch Winkelabweichungen ausgeglichen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Wellenkupplung der eingangs gekennzeichneten Gattung so auszubilden, daß eine einfache Anlage und Wartung der Kupplung garantiert und dabei die Kupplung höchsten Beanspruchungen gewachsen ist.

Dieie Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zentriervorrichtung aus einem koaxial zwischen den Wellenflanschen und radial innerhalb der Klauen und elastischen Zwischenstücke fliegend angeordneten, auf seiner äußeren Umfangsfläche mit einer elastischen Zwischenschicht versehenen Ring besteht, auf deren Außenumfang sich die Klauen und elastischen Zwischenstücke mit entsprechend breit geformten Flächen abstützen. Dank der fliegenden Anordnung der elastischen Zwischenstücke und der innenliegenden Teile der Zentriervorrichtung kann die Montage der Kupplung in radialer Richtung erfolgen. Axiale Verschiebungen von Kupplungsteilen können entfallen, so daß der Ein- und Ausbau der Kupplung schnell und unkompliziert vorgenommen werden karm. Durch die erfindungsgemäße Abstützung der Klauen auf der elastischen Zwischenschicht mi! hreiigeformten Flächen ist eine relativ kleine Flächenpressung und damit eine optimale Belastung der Kupplung infolge der Fliehkräfte garantiert.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal besteht die elastische Zwischenschicht aus mehreren getrennten Gumniieiementen, die zwischen dem Ring und den Klauen angeordnet sind. Die erfindungsgemäß aus getrennten Gummielementen bestehende Zwischenschicht kann mit Vorteil Verwendung finden, wenn die Belastung der Kupplung nicht sehr groß ist. Der Vorteil ist durch eine Einsparung an Gummimasse gegeben.

Die Erfindung sieht auch vor, daß die elastische Zwischenschicht ein einziges um den Ring angeordnetes

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φ-kmal garai

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elastisches Gummielement ist. Dieses Merkmal garan- :;ert auch bei größeren Belastungen der Kupplung eine einwandfreie Zentrierung der Klauen des einen gegenüber den Klauen des anderen Flansches und der Klauen gegenüber dem Ring. Ebenfalls aus den vorstehend genannten Gründen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Zwischenschicht und die Zwischenstücke eine einzige Gummimasse bilden.

In vorteilhafter Weiiterausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gummimassen unter Vorspannung stehen. Bei der Übertragung der Drehmomente wird die eine Hälfte der elastischen Teile auf Druck und die andere Hälfte auf Zug beansprucht Aus diesem Grunde werden gemäß Erfindung die Gummiteile vorgespannt. Hierdurch wird erreicht, daß die schädliche Zugbelastung aufgehoben oder wenigstens weitgehend verringert wird. Die erfindungsgemäße Vorspannung wirkt im Sinne der Erfindungsaufgabe, deren einer Teil darauf gerichtet ist, die Kupplung so auszubilden, daß sie höchsten Beanspruchungen gewachsen ist. zo

In den Fällen, in denen die beiden gekuppelten Wellen in einer Flucht bleiben sollen, sieht die Erfindung vor, daß das Profil der Stützflächen zylindrisch ausgebildet ist.

Wenn aber die Kupplung die Aufgabe eines Kardangelenks erfüllen soll, erhält das Profil der Stützflächen eine sphärische Form, deren Krümmungsradien auf den Mittelpunkt der Kupplung zentriert sind.

Die Erfindung ergibt sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in den folgenden Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in F i g. 1,

F i g. 3 die Hälfte der Seitenansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig.4 einen Schnitt durch das abgewandelte Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3.

Die erfindungsgemäße Kupplung soll Drehmomente zwischen zwei Wellen über die ihnen zugeordneten Wellenflanschen A und B übertrsgen. Die Kupplung kann an sich jede beliebige geeignete Form haben. Vorzugsweise wird sie durch eine im wesentlichen ringförmige Anordnung gebildet, bei der am Umfang der Wellenflansche axial vorstehende und abwechselnd ineinandergreifende Klauen 2, 2' gleichmäßig verteilt sind. Zwischen den radial verlaufenden Flanken der Klauen liegen an den Klauen haftende elastische Zwischenstücke 1. Die Klauen und die Zwischenstücke sind je in gerader Anzahl vorhanden, wobei die Hälfte der Klauen 2 fest mit dem Flansch A und die Hälfte 2' fest mit dem Flansch B verbunden ist. Die Befestigung der Klauen an den Wellenflanschen kann auf beliebige geeignete Weise erfolgen, vorzugsweise aber mit Hilfe von Bolzen 3, die durch in den Klauen angeordnete Löcher treten.

Für die Übertragung der Drehmomente, insbesondere großer Drehmomente, sieht die Erfindung eine Vorspannung der elastischen Zwischenstücke 1 vor. Zur Erzeugung der Vorspannung kann z. B. ein Gurt dienen, der es gestattet, durch Zusammendrücken den Durchmesser des von den Zwischenstücken 1 und den Klauen 2, 2' gebildeten Ringes zu verringern, bis die Achsen der Löcher 4 mit denen der Bolzen 3 fluchten, wobei der Abstand der letzteren von der Achse der Kupplung so gewählt ist, daß er die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Vorspannung gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist gegen radialen Versatz der Wellenflansche ein als Zentriervorrichtung dienender Ring 5 vorgesehen, der koaxial zwischen den Wellenflanschen und radial innerhalb der Klauen und elastischen Zwischenstücke fliegend angeordnet ist. Auf dem Ring können sich die Fußteile der Klauen 2, 2' unier Zwischenschaltung einer elastischen Zwischenschicht. 7 abstützen. In den F i g. 1 und 2 ist der Ring 5, der bei 6 ausgehöhlt ist, und die elastische Zwischenschicht 7 dargestellt, die zwischen den Stützflächen 8, 10 und 9 der Klauen 2, 2' bzw. des Ringes 5 angeordnet ist. Die Zwischenschicht 7 kann aus mehreren Teilen bestehen, die gegenüber den Klauen 2, 2' angeordnet sind. Es ist jedoch ganz allgemein zweckmäßig, daß sich die Zwischenschicht 7 kontinuierlich um den ganzen Ring 5 herum erstreckt, während die Abstützfußteile der Klauen 2, 2' vorzugsweise verbreitert werden, um eine Berührung auf einer möglichst großen Fläche zu erhalten. Zu diesem Zweck können die Klauen Verbreiterungen !0 aufweisen.

Das Profil der Stützflächen 8 und 9 wird entsprechend dem Verwendungszweck der Kupplung bestimmt. Wenn die Kupplung die Aufgabe eines Kardangelenks erfüllen soll, erhält dieses P.-ofi! zweckmäßig eine sphärische Form, deren Krümmungsradien auf den Mittelpunkt Oder Kupplung zentriert sind. In anderen Fällen jedoch, insbesondere wenn die beiden Wellen, an denen die Flansche A und B befestigt sind, in einer Flucht bleiben sollen, brauchen die Flächen 8 und 9 nur zylindrisch zu sein. Zwischen diesen beiden Lösungen kann jede beliebige andere Form vorgesehen werden, insbesondere eine tonnenförmige Zwischenform, welche beträchtliche Verformungsmöglichkeiten ergibt, und zwar sowohl in Form eines Kegelwinkels als auch in Form einer Axialverschiebung.

Die Erfindung garantiert in allen Fällen die Zentrierung der Klauen 2 und 2' in bezug auf den Ring 5. Die drei an dem gleichen Flansch (z. B. der Antriebswelle) befestigten Klauen werden in jedem Augenblick in bezug auf die anderen, an dem anderen Flansch (Abtriebswelle) befestigten Klauen zentriert. Die Zentrierung ist umso besser, je größer die radiale Steifigkeit der Zwischenschicht 7 ist, was gleichzeitig von der Härte des Gummis, seiner Dicke und der Größe der einander gegenüberliegenden metallischen Stützflächen abhängt. Für diesen letzteren Punkt, d. h. die Größe der metallischen Stützflächen, ist die oben angegebene Lösung (Verbreitung 10 der Klauen 2) besonders vorteilhaft.

In diesem letzteren Fall wird zweckmäßig die Ausb'ldung so getroffen, daß die elastischen Zwischenstücke i und die elastische Zwischenschicht 7 der gleichen Gummimasse angehören. Es werden dann aber Ausnehmungen in dem Zwischenraum zwischen den verschiedenen Verbreiterungen 10 vorgesehen, um nicht in dieser Zone ein Hindernis für die gegenseitigen Tangentialverschiebungen zwischen den beiden Wellen zu schaffen. So können in der Gummimasse an den angegebenen Stellen kreisförmige Ausnehmungen 11 vorgesehen werden. Diese Ausnehmungen bewirken nicht i.jr, daß die unter der Wirkung des Drehmoments auftretenden elastischen Druck- und Zugverformungen nicht behindert werden, sondern sie vermeiden außerdem das Auftreten von gefährlichen lokalen Ermüdungserscheinungen in der Gummimasse. Bei der dargestellten Ausführung ist die axiale Breite D der metallischen Klauen 2 etwas größer als die axiale Breite d der Zwischenstücke 1.

In F i g. 3 und 4 ist eine Ausführungsabwandlung dargestellt, welche die Berechnung der radialen Steifigkeit

des Zwischenstücks zwischen den Klauen 2, 2' und dem Ring 5 gestattet.

Oben war ausgeführt, daß die Zentrierung umso besser ist, je größer die radiale Steifigkeit der Zwischenschicht 7 ist, was dazu führen kann, dieser eine sehr geringe Dicke zu geben. Dies ist nicht ohne Nachteil, da sich hieraus eine gesteigerte Steifigkeit für die Kardanverformung und die axialen Verformungen ergibt. Dieser Nachteil ist bei der Ausführungsabwandlung der F i g. 3 und 4 fortgefallen, welche die Vergrößerung der radialen Steifigkeit der elastischen Zwischenschicht 7 ohne Verringerung ihrer Gesarnldicke und somit ohne Verringerung ihrer konischen Nachgiebigkeit oder ihrer axialen Nachgiebigkeit gestattet. Gemäß der Ausführungsabwandlung erhält die Zwischenschicht 7 einen »geblätterten« Aufbau, der sie in Abschni;te (zwei bei dem dargestellten Beispiel) unterteilt, und zwar mit Hilfe von gezogenen Blechelemcnten 12 mit einem zu den Profilen 8 und 9 parallelen Profil.

Die erfindungsgemäße Ausführung besitzt gegenüber den bereits bekannten Ausführungen zahlreiche Vorteile, insbesondere folgende: sie ermöglicht eine Zentrierung der Kupplung durch einfache, nur die Elastizität des Gummis ausnutzende Mittel;

es können daher alle bei den bekannten Lösung:cr erforderlichen Glieder zur Haltung oder mechanischer Zentrierung fortfallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

55 Patentansprüche:

1. 'Elastische Wellenkupplung mit zwei gegenüberliegenden scheibenförmigen Wellenflanschen, auf deren Umfang gleichmäßig verteilte, axial vorstehende und abwechselnd ineinandergreifende Klauen fest angeordnet und zwischen deren radial verlaufenden Flanken elastische Zwischenstücke eingeschoben sind sowie einer Zentriervorrichtung gegen radialen Versatz der Wellenflansche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriervorrichtung aus einem koaxial zwischen den Wellenflanschen (A, B) und radial innerhalb der Klauen (2, 2') und elastischen Zwischenstücke (1) fliegend angeordneten, auf einer äußeren Umfangsfläche (9) mit einer elastischen Zwischenschicht (7) versehenen Ring (5) besteht, auf deren Außenumfang sich die Klauen (2,2') und elastischen Zwischenstücke (1) mit entsprechend breit geformten Flächen (10 bzw.

8) abstützen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Zwischenschicht (7) aus mehreren getrennten Gummielementen besteht, die zwischen dem Ring (5) und den Klauen (2, 2') an- 2;; geordnet sind.

3. Kupplung nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Zwischenschicht (7) ein einziges um den Ring (5) angeordnetes elastisches Gummielement ist.

4. Kupplung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) und die Zwischenstücke (1) eine einzige Gummimasse bilden.

5. Kupplung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimassen unter \ orspannung stehen.

6. Kupplung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Stützflächen (8,

9) zylindrisch ausgebildet ist.

7. Kupplung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Stützflächen (8, 9) sphärische Form hat, deren Krümmungsradien auf den Mittelpunkt der Kupplung zentriert sind.

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