DE2214093C3 - Nachgiebige Wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine nachgiebige Wellenkupplung, nach dem Oberbegriff Jes Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Wellenkupplungen dieser Art besteht die in den gummielastischen Werkstoff der die Drehkraft zwischen den genannten Kupplungsteilen übertragenden gummielastischen Ringscheibe eingebettete Verstärkungseinlage in der Regel aus einem gleichfalls ringscheibenförmigen Gewebezuschnitt, und die in Nähe der Ränder gleichfalls in den Werkstoff der Ringscheibe eingebetteten Versteifungsringe bestehen aus rundumlaufenden Fadenbündeln, Schnüren, aus Drahtseil oder aus einfachem Runddraht. In allen Fällen bilden die Randversteifungsringe den Kern von wulstartigen Verdickungen der Ringscheibenränder, die beim Befestigen der Ringscheibe an den starren Kupplungsteilen von der Wulstform angepaßten Klemmringen über- und hintergriffen werden.

Bei derartigen Kupplungen ergeben sich erhebliche Nachteile schon bei der Herstellung der gummielastischen Ringscheiben sowie später beim Betrieb der Kupplungen dadurch, daß die Gewebeeinlage in Richtung der sich senkrecht kreuzenden Gewebefäden wesentlich weniger nachgiebig ist. als in allen anderen radialen Richtungen. Daraus folgt, daß schon beim Herstellen der gummielastischen Ringscheiben, bei dem zwei oder mehrere je eine Verstärkungseinlage zwischen sich aufnehmende Rohgummikörper unter axialem Druck zusammenvulkanisiert werden, die Gewebeeinlage sich verzieht und dann nicht mehr

40 gleichmäßig zwischen den kreisförmigen Innen- und Außenrändern der gummielastischen Ringscheibe erstreckt Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die verstärkte gummielastische Ringscheibe zur Erhöhung ihrer Nachgiebigkeit einseitig ausgewölbt ist Ein derartiges Verziehen der Gewebeeinlage kann auch durch die inneren und äußeren Versteifungsringe nicht verhindert werden, um die die Innen- und Außenränder der Gewebeeinlage umgeschlagen sind, weil diese Versteifungsringe schon relativ geringen radialen Beanspruchungen gegenüber nachgeben. Diese Abweichungen der Gewebeeinlage und der Versteifungsringe von der idealen Form setzen sich beim Betrieb der Kupplung allmählich fort bis an der Kraftübertragung praktisch nur noch diejenigen Teile der Verstärkungseinlage und Versteifungsringe beteiligt sind, die zwischen zwei sich senkrecht kreuzenden Durchmessern liegen.

Diese Nachteile wirken sich besonders ungünstig aus, wenn die gummielastische Ringscheibe an den benachbarten Kupplungsteilen mit Hilfe von Klemmringen befestigt ist die durch die Ringscheibe zwischen deren Versteifungsringen in geringem Abstand von diesen durchsetzende Schraubenbolzen gegen die beiden starren Kupplungsteile gezogen sind. Dann findet eine Kraftübertragung im wesentlichen nur noch in den Bereichen um die Spannschrauben statt, was früher oder später zu örtlichen Überlastungen und zum Einreißen der Verstärkungseinlage führt. Die geschilderten Gefahren sind besonders groß bei gummielastischen Ringscheiben größerer Abmessungen, die durch mehrere in Achsrichtung nebeneinanderliegende Gewebeeinlagen und Versteifungsringe an den Rändern verstärkt sind. Dann ist es nämlich kaum zu vermeiden, daß unter den beim Vulkanisieren angewendeten axialen Druckkräften und unter den im Betrieb auftretenden radialen Zugkräften benachbarte Versteifungsringe mit kreisrundem Querschnitt sich im ganzen oder örtlich in radialen Richtungen gegeneinander verschieben und dann zwischen ihren Kreuzungsstellen den von den Klemmringen ausgehenden Einspannkräften wesentlich weniger ausgesetzt sind, als an solchen Kreuzungsstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine nachgiebige Wellenkupplung zu schaffen, bei der Formänderungen der die gummielastische Ringscheibe verstärkenden Gewebeeinlage sowie der Versteifungsringe unmöglich sind.

Erreicht wird das bei einer nachgiebigen Wellenkupplung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß wenigstens der äußere Versteifungsring jeder Einlage aus einem in radialer Richtung gegenüber beim Betrieb der Kupplung von den Fäden der Verstärkungseinlage auf ihn ausgeübten Zugkräften biegungssteifen — vorzugsweise metallischen — Flachring besteht und daß die Ränder der Ringscheibe zwischen ebenen Flächen der Flansche des Außenrings sowie der Nabe und der Klemmringe eingespannt sind.

Die Verwendung metallischer Ringe mit länglich rechteckigem Querschnitt und in der Ringebene liegenden Hauptflächen als Mittel zur Randverstärkung von elastischen Kupplungsringscheiben ist zwar bekannt (US-PS 16 04 925). Bei dieser elastischen Wellenkupplung besteht jedoch die Verstärkungseinlage der elastischen Ringscheibe aus in fortlaufenden radialen Windungen um den äußeren und den inneren Versieifungsring gewickelten Fäden. Fadengruppen oder Gewebestreifen. Damit diese Windungen sieh nicht

gegenüber den Versteifungsringen verschieben, sind die Versteifungsringe mit sich in Umfangsrichtung abwechselnden Vorsprüngen und Vertiefungen versehen, die dadurch geschaffen worden sind, daß Ringteile mit verschiedenen Querschnittsformen in kurzen Abständen mit flachen, länglich rechteckigen Ringteilen abwechseln, deren Hauptflächen senkrecht zur Ringebene gerichtet sind. Diese Ringteile und ihre Übergänge zu den unverformt gebliebenen Ringteilen nehmen dem Ring eine vor der Verformung allenfalls vorhandene Biegesteifigkeit gegenüber in der Ringebene radial nach innen wirkenden Kräften.

Die Aufnahme solcher im Betrieb der Kupplung auftretenden Kräfte gehört auch nicht zu den Aufgaben dieser Randversteifungsringe. Diese haben vielmehr die Aufgabe, die Ränder der elastischen Ringscheibe wulstartig zu verdicken, damit sie von den Wänden einer der Wulstform angepaßten Blechrinne so fest umschlossen werden können, so daß auf die Fäden der Verstärkungseinlage wirkende Zugkräfte über die Versteifungsringe auf die Blechrinne übertragen werden.

Dies gibt deshalb der Fachwelt keine Anregung, bei Kupplungen der eingangs genannten Art die Fäden von Verstärkungseinlagen an Randversteifungsringen festzulegen, die fest und steif genug sind, die im Betrieb der Kupplung auf die Einlage wirkenden Kräfte in sich aufzunehmen. Erst recht ist daraus keine Anregung für die Festlegung der freien Enden von Fäden eines Gewebezuschnitts an den Randversieifungsringen durch Einspannen zwischen jeweils zwei Paaren ton gegeneinander angedrückten breiten ebenen Flächen herzuleiten.

Im Sinne der Erfindung in radialer Richtung biegungssteife Flachringe verhindern wegen ihrer breiten Anlageflächen ein Verziehen der um sie herumgelegten Gewebeeinlage schon beim Verbinden und Vulkanisieren der sie einschließenden Gummiteile und verhindern auch im Betrieb der Kupplung Verschiebungen von Einlageteilen innerhalb oder unter Mitnahme der gummielastischen Ringscheibenmasse. Die radial biegungssteifen Flachringe sorgen auch dafür, daß die nachgiebigen Ringscheiben über den gesamten Umfang ihrer Außen- und Innenränder gleichmäßig eingespannt sind, und zwar auch dann, wenn mehrere Gewebeeinlagen und Versteifungsringe in Achsrichtung nebeneinander liegen, weil diese biegungssteifen Flachringe auch unter den beim Herstellen der Ringscheiben, bei der Montage der Kupplung sowie bei deren Betrieb auftretenden Kräften stets ihre Form und ihre Lage innerhalb der gummielastischen Masse bewahren.

Um im Bereich der Einspannstellen ein Verdrängen und Verlagern von Teilen der gummielastiscben Masse zu verhindern, sollen die Schichten dieser Masse beiderseits der gummierten Flachringe und der diese Ringe umschließenden, mit Gummi getränkten Einlagenränder so dünn sein, da3 durch die Einspannkräfte bewirkte Kompressionen und Verdrängungen sowie auf die Einlage wirkende radiale Kräfte nicht zu bleibenden Verlagerungen von Teilen der elastischen Masse gegenüber der Einlage und den Versteifungsringen führen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele für die den Gegenstand der Erfindung bildende Wellenkupplung im Vergleich mit entsprechenden Wellenkupplungen bekannter Bauart schematisch dargestellt. Darin zeigt die

F i e. 1 und 2 Beispiele von zum Stanae der Technik gehörenden nachgiebigen Wellenkupplungen auf die sich die Erfindung bezieht, und

F i g. 3 und 4 entsprechende, im Sinne der Erfindung abgewandelte Wellenkupplungen, jeweils in einer Achsebene geschnitten.

Die in F i g. 1 dargestellte Wellenkupplung besteht im wesentlichen aus der auf dem Ende einer Welle zu befestigenden Nabe 1, einem mit der anderen Welle zum Beispiel über einen Flansch oder eine Schwungscheibe to zu verbindenden starren Außenring 2 sowie einer diese beiden Kupplungsteile in allen Richtungen nachgiebig verbindenden gummielastischen Ringscheibe 3.

Diese Ringscheibe 3 ist zur Erhöhung ihrer Nachgiebigkeit nach einer Seite ausgewölbt und im is übrigen mit einer Verstärkungseinlage 4 versehen, die übermäßige Dehnungen des gummielastischen Werkstoffs verhindert Die Verstärkungseinlage besteht aus einem gleichfalls kreisringscheibenförmigen flachen Zuschnitt aus einer Textil-, Kunststoff- oder Drahtgewebebahn. Der innere und der äußere Rand des Gewebezuschnitts sind um je einen Versteifungsring 5 bzw. 6 umgeschlagen, so daß die Ränder der Einlage 4 aus zwei Gewebelagen bestehen, die am Außen- und Innenumfang zusammenhängen und dort einen Versteifungsring umschließen.

Der Außenrand der Ringscheibe 3 ist an dem Außenring 2 der Kupplung dadurch befestigt, daß er

zwischen einem Innenflansch 2a dieses Rings und einem

Klemmring 7 eingespannt ist, der durch über den

jo Umfang des Außenrings 2 verteilte Schrauben 8 gegen

den Flansch 2a gezogen wird. Diese Schrauben 8 sind innerhalb des Versteifungsrings 5 in geringem Abstand

von diesem durch den gedoppelten Außenrand der Verstärkungseinlage 4 gesteckt. Über die Einlage 4 auf

den Versteifungsring nach innen ausgeübter radialer Zug wird damit von den Schrauben 8 aufgenommen und durch diese auf den Außenring 2 übertragen. Um die Schrauben 8 und vor allem den Ring 5 von solchen Zugkräften zu entlasten, und damit auch zwischen benachbarten Schrauben 8 wirkende Zugkräfte besser

auf den Außenring 2 übertragen werden, sind der Klemmring 7 und der Ringflansch 2a an den einanderzugekehrten Seiten ihrer Innenränder mit je

einer Ringwulst versehen, die in ihrem Bereich die auf

■j5 die Ringscheibe 3 wirkende Klemmkraft erhöhen.

In entsprechender Weise ist der Innenrand der Ringscheibe 3 an der Nabe 1 mit Hilfe eines Klemmrings T, eines Außenflansches la der Nabe und von Spannschrauben 8' befestigt.

.o Die Wellenkupplung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 lediglich dadurch, daß zwecks Übertragung größerer Drehkräfte die gummielastische Ringscheibe 9 dicker ist und ihre Dicke entsprechend dem Drehmomentlauf gegen den Nabenteil 1 hin .: zunimmt. Die Ringscheibe 9 ist hier mit zwei Verstärkungseinlagen 4,4' versehen, die ebenso wie die Versteifungsringe 5, 5' und 6, 6' in Achsrichtung mit Abstand nebeneinander liegen.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Wellenkupplung mit hd der Nabe 11, dem Außenring 12 und der gummielastischen Ringscheibe 13 bestehen die von den gedoppelten Rändern der Verstärkungseinlage 14 umschlossenen Verrteifungsringe aus radial biegungssteifen Flachringen 15 und 16, und die Schrauben 18, 18' sind mit minimalem Spiel durch Bohrungen dieser Flachringe gesteckt. Diese Flachringe nehmen über ihren gesamten Umfang auf sio wirkende radiale Kräfte gleichmäßig auf. ohne daß die Gefahr von Verlaeeruneen oder

Formänderungen besteht. Infolgedessen kann hier auch auf Ringwülste an den Klemmringen 17, 17' und an den Flanschen 12a und 11a verzichtet werden.

Die Kupplung nach Fig.4 unterscheidet sich in gleicher Weise von der Kupplung nach Fig. 2 wie die Kupplung nach Fig. 3 von derjenigen nach Fig. 1. Die von den Rändern der Verstärkungseinlagen 14, 14' umschlossenen Flachringe 15, 15' einerseits und 16, 16' andererseits können weder durch radiale noch durch axiale Kräfte verformt werden. Auch hier liegen die Ränder der Ringscheibe 13 an ebenen radialen Flächen der Flansche 11a und 12a sowie der Klemmringe 17, 17'

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Nachgiebige Wellenkupplung, bei der die eine Nabe und einen diese konzentrisch in wenigstens annähernd gleicher Ebene umgebenden starren Ring verbindende Ringscheibe aus gummielastischem Werkstoff durch wenigstens eine kreisringscheibenförmige Textil- oder Drahtgewebeeinlage flachen Zuschnitts verstärkt ist, deren Innen- und Außenränder um je einen metallischen Versteifungsring umge- legt und durch axial verspannte Klemmringe gegen die Versteifungsringe angedrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der äußere Versteifungsring (15,15') jeder Einlage aus einem in radialer Richtung gegenüber beim Betrieb der Kupplung von den Fäden der Verstärkungseinlage (14, 14') auf ihn ausgeübten Zugkräften biegungssteifen Flachring (15) besteht und daß die Ränder der Ringscheibe (13) zwischen ebenen radialen Flächen der Flansche (12a. Wa) des Außenrings (12) sowie der Nabe (U) und der Klemmringe (17, 17) eingespannt sind.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachringe (15,16; 15', 16') mit achsparallelen Bohrungen zum Durchstecken 2"> von Spannschrauben (18) versehen sind, durch die die Ränder der Ringscheibe (13) zwischen einem Flansch (2a, Ia^ des benachbarten Kupplungsteils (2, 1)und einem Klemmring(17,17')eingespannt sind.

3. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einspannstellen die Schichten der gummielastischen Masse beiderseits der gummierten Flachringe und der sie umschließenden, mit Gummi getränkten Einlagenränder dünn sind.