DE2331588A1 - Antriebsverbindung - Google Patents

Description

DIPL-INQ. H. J. HOBNER . _9<ni58a

D-896 Kempten, Lindauer Straße 32, Ruf 23291 A O O I O ö

19. Juni 1973

Anmelder: Firma RHEIN-BAYERN, J. Hermanns

-Kraftfahrzeuge- 895 Kaufbeuren

Narzissenstraße 3 Anwaltsakte: R 1102

Antriebsverbindung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsverbindung zwischen der Welle eines, mittels Schwingungsdämpfern an einem Rahmen gelagerten Antriebsmotor und einem, am Rahmen unbeweglich befestigten angetriebenen Organ, wie einer Hydraulikpumpe.

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Wegen der Relativbewegungen zwischen dem auf Schwingungsdämpfern gelagerten Antriebsmotor und dem stationär gehaltenen angetriebenen Organ, muß die Antriebsverbindung elastisch ausgebildet sein oder aus einer Gelenkwelle bestehen. Eine elastische Verbindung zwischen -Antriebsmotor und Hydraulikpumpe stellt beispielsweise auch die sogenannte Hardy-Scheibe dar. Insbesondere beiKraftfahrzeugen mit Betonmischtrommeln besteht das Problem darin, den Antrieb der Mischtrommel auch nach längerer Betriebszeit zu gewährleisten, denn bei einem Versagen dieser Antriebsverbindung bleibt die Mischtrommel stehen, was nach kurzer Zeit zu einem Aushärten des Zementes führt, der dann nicht mehr aus der Trommel entfernt werden kann. Die Trommel ist damit Ausschuß.

Da die Antriebsverbindung mit hoher Drehzahl rotiert, beispielsweise 2.000 UpM und während dieser Drehung den Schwingungen des Antriebsmotors ausgesetzt ist, wobei sich das Befestigungsende der Antriebsverbindung am Motor auf einer bogenfor algen Bahn bewegt, derart, daß die Antriebsverbindung nicht nur die Schwingungsamplituden in einer Radialebene, also einer rechtwinklig zur Drehachse liegenden Ebene aufzunehmen hat, sondern auch notwendigerweise Axialbewegungen, wenn auch in vergleichsweise kleinem Maß kompensieren muß, sind diese bekannten Antriebs-

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verbindungen einem hohen Verschleiß ausgesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue einfachere Antriebsverbindung zu schaffen, die Schwingungen sowohl in einer Radialebene zur Drehachse, als auch in axialer Richtung aufzunehmen imstande ist, und die trotz absoluter Wartun gefreihelt eine hohe Lebensdauer hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schraubenfeder an ihrem einen Ende mit einem Befestigungselement zur lösbaren Verbindung mit der Welle des Antriebsmotors und an ihrem anderen Ende mit einem Befestigungselement zur lösbaren Verbindung mit dem angetriebenen Organ versehen ist.

Im einfachsten Fall besteht die Erfindung aus einer zylindrischen Schraubenfeder. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung Kegelfedern oder Spiralfedern zu verwenden. Eine solche Feder stellt eine elastische Antriebsverbindung dar, mit der hohe Antriebsmomente, beispielsweise 70mkg bei hohen Drehzahlen von beispielsweise 3 000 UpM übertragen werden können, ohne daß nennenswerte Schwingungen auf die Welle des angetriebenen Organs, bei-spielsweise der Hydraulikpumpe übertragen werden. Während der Betätigung wirkt die Schraubenfeder als Torsionsfeder, die in bisher unareicht einfacher Weise

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sämtliche Anforderungen an derartige Antriebsorgane erfüllt. Auch bei größeren Schwingungsamplituden des Antriebsmotors werden nur vergleichsweise sehr kleine Axialkräfte infolge der Axialbewegung des an der Motorwelle, befestigten Federendes erzeugt. Die Lager des angetriebenen Organs, insbesondere Hydraulikpumpe werden somit wesentlich geringeren Belastungen ausgesetzt.

Die Schraubenfeder gemäß der Erfindung stellt ein praktisch unverwüstliches Verbindungselement dar, das sehr preiswert hergestellt werden kann, keinerlei Wartung bedarf und den gestellten Anforderungen besser als sämtliche vergleichbaren Antriebselemente Rechnung trägt.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß beide Befestigungselemente auf die Federenden aufgeschraubte, mit äußeren Ringflanschen versehene Rohrstücke aufweisen, daß die Schraubenfeder, sich etwa parallel zur Achsrichtung erstreckende Enden aufweist, daß die Befestigungselemente weiterhin je ein inneres Rohrstück aufweisen, welches in den inneren Hohlraum der Schraubenfeder eingreift, daß jedes aussere Rohrstück eine, vom Innenumfang ausgehende Nut aufweist, in welcher das Federende aufgenommen ist und daß sich das, aus der Schraubrichtung, also Umfangsrichtung etwa rechtwinklig abgebogene Ende nicht exakt axial» sondern

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schräg nach aussen erstreckt. Auf diese Welse wird eine ausserordentlich sichere Verbindung^*!sehen dem Schraubenfederende und dem Befestigungsflansch erzielt, was insbesondere dadurch erreicht wird, daß das innere Rohrstück eine Schrägnut aufweist, die beim Einschieben des RohrstUckes in den inneren Federhohlraum das Federende nach außen in die Nut des äußeren Rohrstückes drückt und dieses damit mit der Feder unverdrehbar verbindet.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung wird noch darin gesehen, daß die Feder mit. mindestens den an sie angrenzenden Umfangsabschnitten der Verbindungselemente eine elastische Umhüllung aus Gummi bzw. gummiartigem Kunststoff versehen ist. Um jegliche Korrosionen zu vermeiden, besteht eine Weiterbildung darin, daß die Feder und die Befestigungselemente innen und außen in ein elastisches Material, wie Gummi eingebettet sind.

Die Montage der erfindungsgemäßen Antriebsverbindung erfolgt gemäß einem Merkmal der Erfindung so, daß auf Länge geschnittene Schraubenfedern ohne jegliche abgebogenen Enden verwendet werden, auf die die äusseren Rohrstücke,

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welche die Befestigungsflansche aufweisen, aufgeschraubt werden. Zu diesem Zweck haben diese Rohrstücke an ihrer inneren Umfangsfläohe ein entsprechendes Gewinde bzw. mehrere, von der inneren Umfangsflache vorragende Vorsprünge, die die Funktion eines Gewindes erfüllen. Die beiden Rohrstücke werden soweit auf die Feder aufgeschraubt, daß die Federenden stirnseitig herausragen. Dann werden diese Enden etwa acial abgebogen und die Rohrstücke soweit verdreht, daß die abgebogenen Enden umfangsmäßig jeweils mit einer Axialnut des äusseren Rohrstückes ausgefluchtet sind. Nunmehr werden innere Stopfen oder innere Rohrstücke eingeschoben bzw. eingeschlagen, wobei über eine Schrägnut die abgebogenen Federenden nach aussen in die Nuten der äusseren Rohrstücke gedrückt werden. Damit ist eine sichere Antriebsverbindung zwischen den äusseren Rohrstücken und der Feder hergestellt.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Befestigungselemente auch auf andere Weise mit der Schraubenfeder zu verbinden. Ein wesentliches Merkmal wird z.B. darin gesehen, daß die beiden Befestigungslemente, also hier Rohrstücke mit einem gleichsinnigen Innengewinde versehen sind, derart, daß sie sich beide bei einer Drehung der Feder um ihre Längsachse auf die

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Feder aufzuschrauben suchen. Da der Antriebsmotor nur in einer Drehrichtung arbeitet kann somit bei einer besonders einfachen Ausführung jegliche Befestigung der Rohrflansche an den Federenden entfallen, wenn diese Rohrflansche stirnseitige Anlageflächen für das ^eweiligeFederende aufweisen. Die Montage ist dann sehr einfach, weil die beiden Endscheiben in entgegengesetzten Richtungen auf die Schraubenfeder bis zur Anlage der Federenden an den stirnseitigen Anschlägen aufgeschraubt werden.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sei die Erfindung näher erläutert.

Fs zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch eine Ausführungs-

fonn der erfindungsgemäßen Antriebsverbihdung und Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 der Fig.1,

Die Antriebsverbindung 10 besteht aus einer zylindrischen Schraubenfeder 12, deren beide Enden mit Befestigungselementen 14 und 16 versehen sind*

Bei einesa Ausführungsbeispiel zur elastischen Verbindung eines Fahrzeugmotors mit der Hydraulikpumpe eines Beton-

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mischers hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Feder 12 zu verwenden, die etwa zehn freiliegende Windungen aufweist, wobei der Wicklungsdurchmesser etwa 60mm beträgt und die Feder selbst aus 10 mm starkem Draht besteht. Eine solche Feder arbeitet störungsfrei bei einer Drehzahl von 2.800 UpM und erlaubt eine Winkeldifferenz zwischen den Achsen der beiden Befestigungselemente 14,16 von etwa 16° * wobei ein Drehmoment von ca. 70mkg übertragen wird.

Angenommen, das Befestigungselement 16 wird am Antriebsmotor befestigt, der schwingend gelagert ist, so schwingt dieses Befestigungselement auf einer bogenförmigen bzw. kugelförmigen Bahn. Die Haupt Schwingungsamplituden verlaufen senkrecht zur Drehachse der Antriebsverbindung. Wegen der bogenförmigen Bewegung wird Jedoch notwendigerweise auch eine Axialbewegung dieses Befestigungselementes 16 bewirkt, also eine Bewegung in Längsrichtung der Antriebsverbindung 10. Beide Bewegungen dürfen aber nicht auf das andere Befestigungseleinent 14 übertragen werden. Würde man den Axialabstand der beiden Befestigungselemente 14,16 konstant und unveränderlich machen, wie dies bei manchen bekannten Antriebsverbindungen der Fall ist, so würden sehr große Axialkräfte auf das Befestigungselement 14 übertragen werden, das am angetriebenen Organ sitzt.

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Dank der erfindungsgemäB verwendeten Feder tritt zwar in der Praxis bei auftretendenden Schwingungsamplituden von ca. 20mm - in der Radialebene gemessen - ebenfalls eine Axialbeanspruchung des Befestigungselementes 14 auf, jedoch übernimmt die Feder'12 diesen Längenausgleich und der dabei auftretende Unterschied in der Axialbelastung der Feder ist vergleichsweise sehr klein. Diese Axialdruckdifferenzen werden von der Federhärte bestimmt, betragen jedoch in der Regel nur etwa den zehnten Teil von Axialdrücken, die bei einer herkömmlichen Antriebsverbindung in Form einer Kardanwelle, mit Schiebestück auftreten.

Jedes Befestigungselement 14 bzw. 16 ist identisch ausgebildet und besteht aus einem Rohrstück 18 dessen Innenumfang mit dem Außenumfang der Feder 12 etwa übereinstimmt und das an seinem Innenumfang Gewindevorsprünge 20 aufweist, mit welchen es auf das Schraubenfederende soweit aufgeschraubt werden kann, daß das Ende aus der freien Stirnseite vorsteht. Das Schraubenfederende 22 wird dann aus der Umfangsrichtung etwa rechtwinklig in eine parallel zur Federachse liegende Richtung abgebogen, wonach das äussere Rohrstück 18 wieder zurückgeschraubt wird, bis das abgebogene Ende nicht mehr über die freie Stirnseite vorsteht.

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Von der inneren Umfangsfläche des RohrstUckes 18 geht eine Schrägnut 24 aus, die schräg nach aussen verläuft. Das Rohrstück 18 wird nun soweit gedreht, Ms das Ende 22 der Feder umfangsmäßig mit der Schrägnut 24 ausgefluchtet ist. Dann wird ein inneres Rohrstück 26 axial eingeschoben, dessen Außendurchmesser ebwa gleich dem Innendurchmesser der Feder.12 ist. An einem Endflansch 28 dieses inneren Rohrstückes 26 ist eine Schrägnut 30 ausgebildet, die in der richtigen Drehstellung mit dem Feder ende 22 in Berührung gelangt und beim weiteren Einschieben des inneren Rohrstückes 26, dieses Federende 22 nach aussen in Eingriff mit der Schrägnut 24. dee äusseren Rohrstückes 18 drückt. Auf diese Weise wird die Feder sehr einfach mit dem äusseren Rohrstück 18 des Befestigungselementes 16 verankert. Ein selbsttätiges Lösen ist ausgeschlossen, weil das aussere Rohrstück 18 einen Endflansch 32 aufweist, mit welchem es an der Welle des Antriebsm'otors befestigt ist.

Die beschriebene Verankerung der Befestigungselemente 14 und 16 an der Feder 12 würde sogar einen Antrieb in entgegengesetzten Drehrichtungen erlauben.

Wenn, was in der Praxis überwiegend der Fall ist, die Antriebs verbindung 10 immer nur in einer Drehrichtung an-

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getrieben wird, so würde es genügen, ein Rohrstück 18 mit Innengewinde bzw. Innengewindevorsprungen 20 mit einer Endscheibe zu versehen, die gleichzeitig den Aussenflansch 32 bildet und beim Aufschrauben dieses Endstückes auf die Feder an der inneren Stirnfläche die Anlage für das Federende bildet. Beide Innengewinde sind gleichsinnig gestaltet, wodurch während des Antriebes in der gewünschten Drehrichtung beide Befestigungselemente 14,16 im Sinne eines Einschraubens beansprucht werden, so daß ein selbsttätiges Lösen ausgeschlossen ist.

Die Erfindung 1st nicht nur mit großem Erfolg einsetzbar, um die rahmenfeste Hydraulikpumpe eines Betonmischfahrzeuges von einem schwingend aufgehängten Antriebsmotor anzutreiben, sondern auch überall dort, wo bisher Gelenkwellen und sogenannte Hardy-Scheiben verwendet wurden, um vorgegebene oder eich ändernde Winkel einer Antriebswelle mit einer Abtriebswelle zu kompensieren. Ein weiteres Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäße Antriebsverbindung ist beispielsweise die Zapfwelle eines Traktors, die mittels der erfindungsgemäßen Antriebsverbindung schwingungsfrei am Rahmen gelagert werden kann.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   1τ) Antriebsverbindung zwischen der Welle eines,mittels Schwingungsdämpfern an einem Rahmen gelagerten Antriebsmotors und einem, am Rahmen unbeweglich befestigten, angetriebenen Organ, wie einer Hydraulikpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenfeder (12) an ihrem einen Ende mit einem Befestigungselement (16) zur lösbaren Verbindung mit der Welle des Antriebsmotors und an ihrem anderen Ende mit einem Befestigungselement (14) zur lösbaren Verbindung mit dem angetriebenen Organ versehen ist.
2. 2. Antriebsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Befestigungselemente (14,16) auf die Federenden aufgeschraubte, mit äusseren Ringflanschen versehene Rohrstücke (18) aufweisen.

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3. 3. Antriebsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Shraubenfeder (12) sich etwa parallel zur Achsrichtung erstreckende Enden (22) aufweist.
4. 4. Antriebsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (14,16) Je ein inneres Rohrstuck (26) aufweisen, welches in den inneren Hohlraum der Schraubenfeder (12) eingreift.
5. 5. Antriebsverbindung naoh Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aussere Rohrstück (18) eine, vom Innenumfang ausgehende Nut (ZU) aufweist, in welcher das Federende (22) aufgenommen ist.
6. 6. Antriebsverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das aus der Umfangsrichtung der Schraubenfeder etwa rechtwinklig abgebogene Ende (22) schräg nach aussen erstreckt.
7. 7. Antriebsverbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohrstuck (26) eine Schrägnut (30) aufweist, die beim Einschieben des Rohrstückes in den inneren Federhohlraum das Federende nach

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   außen in die Nut (24) des ausseren Rohrstückes (18) drückt und dieses mit der Feder unverdrehbar verbindet.
8. 8. Antriebsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (12) mit mindestens den an sie angrenzenden Ümfstngsabschnitten der Verbindungselemente (14,16) mit einer elastischen Umhüllung aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff versehen ist.
9. 9. Antriebsverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (12) und die Befestigungselemente (14,16) innen und aussen in elastisches Material eingebettet sind.

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