DE2532845B2 - Elastische Wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, bestehend aus zwei axiale Ansätze aufweisenden und klauenartig ineinander greifenden Kupplungsflanschen, die über eine anvulkanisierte Zwischenschicht aus Gummi miteinander verbunden sind.

Elastische Wellenkupplungen, die aus zwei mit axialem Abstand angeordneten Kupplungsflanschen bestehen, und bei denen zwischen den Kupplungsflanschen ein Gummikörper zur drehelastischen Übertragung des Drehmomentes vorgesehen ist, sind vielfach bekannt. Auch zeigen viele Ausführungsformen Kupplungsflansche mit mehreren, am Umfang verteilten axialen Ansätzen, die klauenartig unter Zwischenschaltung von Gummikörpern ineinander greifen (beispielsweise DE-Gbm 18 13 403). Dazu ist es üblich, die Gummikörper entweder lose in Form von Gummiblökken zwischen den Kupplungsflanschen anzuordnen oder diese über anvulkanisierte Gummikissen zu einem einteiligen Kupplungskörper miteinander zu verbinden

Ki (beispielsweise US-PS 22 08 314).

Insbesondere ist eine drehelastische Wellenkupplung bekannt, die aus zwei mit axialem Abstand angeordneten Kupplungsflanschen in Form von profilierten Blechscheiben besteht Letztere weisen mehrere, am Umfang verteilte ax.al ausgeprägte Ansätze auf, die kli-.uenartig ineinander greifen und somit einen, in Umfangsrichtung wellenförmig verlaufenden Zwischenraum zwischen den beiden Kupplungsflanschen bilden. Zur Verbindung der beiden Kupplungsflansche miteinander ist der Zwischenraum völlig mit Gummi ausgefüllt, derart, daß der Gummi an allen, einander gegenüberliegenden Flächen der Kupplungsflansche mit ihren axialen Ansätzen anvulkanisiert ist (Zeitschrift »The Automobile Engineer« März 1972, Seite 71). Die anvulkanisierte Gummischicht unterliegt im betrieb verschiedenen Belastungsarten. So werden die zwischen den achsparallel verlaufenden Gummianschlußflächen der axialen Ansätze sivh erstreckenden Gummibereiche in Umfangsrichtung abwechselnd auf Zug und Druck

so beansprucht, während die zwischen den stirnseitigen Gummianschlußflächen der axialen Ansätze und der korrespondierenden Stirnfiächenbereiche sich erstrekkenden Gummibereiche einer Schubspannung ausgesetzt sind. Die bekannte Kupplung weist den Nachteil auf, daß im Gegensatz zum radial inneren Umfangsbereich im radial äußeren Umfangsbereich das Vehältnis des Abstandes zwischen je zwei benachbarten achsparallel verlaufenden Gummianschlußflächen zweier axialer Ansätze zum axialen Abstand zwischen stirnseitigen Gummianschlußflächen der ax^len Ansätze und der Kupplungsflansche unverhältnismäßig groß wird und damit zu einer ungleichmäßigen Belastung des Gummivolumens führt. Dies hat zur Folge, daß das zwischen den beiden Kupplungsflanschen einvulkani-

4^r> sierte Gummivolumen einer optimal zulässigen Beanspruchung ausgesetzt werden kann.

Bei der Kupplung nach der US-PS 22 08 314 ist der eine Kupplungsflansch nabensternartig ausgebildet und erstreckt sich in einen zweiten, mit axial gerichteten,

^r><> klauenartigen Ansätzen versehenen Kupplungsflansch, wobei der Raum zwischen den Nabenarmen des einen Kupplungsflansches und den Klauen des anderen Kupplungsflansches mit Gummi ausgefüllt ist. Die achsparallelen Gummianschlußflächen beider Kupp-

^r>"> lungsflansche verlaufen von außen nach innen derart konvergierend, daß sich die gedachten Verlängerungen der Gummianschlußflächen in einem achsfernen Bereich schneiden. Dadurch entstehen beim Betrieb nicht nur Zug- und Druckbelastungen in diesen Gummiberei-

M) chen, sondern auch enorme Schubbeanspruchungcn. Die stirnseitigen Gummianschlußflächen erstrecken sich teilweise in ihrem mittleren Bereich über eine längere Strecke axial, indem sie Umfangsflächen bilden. Die Belastung des dazwischen angeordneten Gummibe-

f>5 reiches ist hinsichtlich der abgestuft profilierten Stirnflächenbereiche sehr unterschiedlich, so daß der Gummikörper insgesamt nicht optimal belastet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebene Kupplungsart dahingehend zu verbessern, daB mit geringstmötflichem Gummivolumen eine optimal beanspruchbare elastische Verbindung zwischen beiden Kupplungüflanschen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird eirfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle einander gegenüberliegenden Gummianschlußflächen der Kupplungsflansche zur Kupplungsachse hin konvergierend verlaufen, so daß der Abstand zwischen den Gummianschhißflächen in axialer und tangentialer Richtung in etwa gleichbleibendem Verhältnis mit der Entfernung zur Achse von außen nach innen abnimmt.

Die vorgeschlagene elastische Wellenkupplung unterscheidet sich von dem Vorbekannien im wesentlichen dadurch, daß nicht nur die achsparallelen Gummianschlußflächen der axialen Ansätze in radialer Richtung keilförmig zusammenlaufen, sondern auch die stirnseitigen Gummianschlußflächen der Ansätze und der Kupplungsflansche. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das tangentiale beziehungsweise axiale Längenverhältnis der unterschiedlich beanspruchten Gummibereiche unabhängig von der Entfernung zur Kupplungsachse über den gesamten radialer Querschnitt des Gummikörpers etwa konstant bleibt.

Da derartige elastische Wellenkupplungen in vielen Anwendungsfällen nicht nur in Umfangsrichtung dreheiastisch verformbar sein müssen, sondern auch Winkelbewegungen der beiden Wellenenden bis zu einem gewissen Grade ausgleichen sollen, ist es von Vorteil, wenn alle Begrenzungskanten beziehungsweise deren gedachte Verlängerungen von den radial nach innen verlaufenden Gurr.mianschlußflächen sich in einem auf der Kupplungsachse liegenden Punkt schneiden.

In der weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, in den zwischen den stirnseitigen Gummianschlußflächen der Kupplungsflansche und der axialen Ansätze liegenden Gummibereichen mehrere, radial hintereinander liegende Ausnehmungen vorzusehen. Auf diese Weise kann eine größere Beuge^rähigkeit der Kupplungsflansche zueinander durch partielle Verringerung des Gummivolumens in Verbindung mit einer Verbesserung der Federkennung erreicht werden. Vorzugsweise nimmt das Volumen der Ausnehmungen mit der Entfernung von der Kupplungsachse zu.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn dit Ausnehmungen als axial durch mindestens eine der Kupplungsflansche verlaufende Bohrungen ausgeführt sind. Die zur Bildung der Ausnehmungen in der Vulkanisierform erforderlichen Stifte dienen dabei gleichzeitig zur Fixierung der beiden, miteinander zu verbindenden Kupplungsflansche in ihrer Lage zueinander in der Vulkanisierform. Ein gleicher herstellungstechnischer Vorteil ergibt sich, wenn die Kupplungsflansche auf der Befestigungsseite radial abgesetzte Zentrieransätze für die Zentrierung der Kupplungsflansche im Vulkanisierwerkzeug aufweisen.

Vorzugsweise bestehen die Kupplungsflansche aus kongruenten Gußkörpern oder Schmiedeteilcn, deren Oberflächen mit Ausnahme der Zentrieransätze keiner weiteren mechanischen Bearbeitung bedürfen. Zur Vermeidung von Korrosionsschäden an den Kupplungsflanschen wird vorgeschlagen, dieselben vollständig mit Gummiwerkstoff zu bedecken. Zur Gewichts- und Materialeinsparung können die Kupplungsflansche darüberhinaus zentrische Bohrungen aufweisen.

Mit der vorliegenden Erfindung ist eine einfach herstellbare, bei relativ geringem Gummivolunien hoch belastbare und infolge der einteiligen Ausführung leicht handhabende elastische Wellenkupplung geschaffen worden, die vielfältig einsetzbar ist.
ι Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine, zwischen zwei Wellenenden angeordnete elastische Kupplung,

in Fig. 2 eine Ansicht der Kupplung mit Teilschniti gemäß Angabe in F i g. 1,

Fig.3 einen Querschnitt der Kupplung gemäß Angabe in Fig. 1 mit teilweise entferntem Gummikörper.

ι'· Die in Fig. 1 dargestellte elastische Wellenkupplung 1 dient zur gelenkigen und drehelastischen Verbindung zweier Kardanwellenenden 2, 3, wie sie üblicherweise im Kfz-Bau Verwendung finden. Die Wellenkupplung 1 besteht aus zwei kongruenten Kupplungsflanschen 4, 5

.'ti mit mehreren, am Umfang verteilten axialen Ansätzen 6, 7, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, klauenartig ineinander ^reifen. Der axiale Zwischcnriurn zwischen den beiden Kupplungsflanschen 4, 5 ist mit einem Gummikörper 8 ausgefüllt, wobei letzterer in Form

2) einer relativ dünnen Schicht 9 die äußeren Oberflächen der Kupplungsflansche 4, 5 mit bedeckt. Der beide Kupplungsflansche 4, 5 miteinander verbindende Gummikörper 8 ist im Bereich der einander gegenüberliegenden Gummianschlußflächen, und zwar der achs-

ici parallel verlaufenden GummianschluEflächen 10, 11 beziehungsweise 12, 13, der axialen Ansätze 6 beziehungsweise 7 sowie der stirnseitigen Gummianschlußflächen 14, 15 der axialen Ansätze 6, 7 und der stirnseitigen GummiaPichlußflächen 16, 17 der Kupp-

i"i lungsflansche 4, 5 anvulkanisiert. Erfindungsgemäß verlaufen sowohl die achsparahelen Gummianschlußflächen 10, 11, 12, 13 zur Kupplungsachse 18 unter einem Winkel als auch die stirnseitigen Gummianschlußflächen 14,15,16,17 unter einem Winkel radial von außen

4Ii nach innen hin konvergierend, wie aus F i g. 3 und Fig.! ' ersichtlich. Die gedanklich verlängerten Begrenzungskanten aller Gummianschlußflächen schneiden sich dabei alle in einem auf der Kupplungsachse 18 liegenden Punkt 19. In den, den axialen Ansätzen 6, 7

·>■> gegenüberliegenden Bereichen der Kupplungsftansche 4, 5 sind radial hintereinander mehrere axLle Ausnehmungen 20 in Form von zylindrischen Bohrungen vorgesehen, die sich bis in den Gummikörper 8 erstrecken. Der Durchmesser und damit auch das

mi Volumen der Ausnehmungen 20 nimmt dabei mil der Entfernung zur Kupplungsachse 18 zu. Zur Zentrierung der beiden Kupplungsllansche 4,5 in einem nicht weiter dargestellten Vulkanisierwerkzeug dienen radial abgesetzte Zentriersätze 21,22 mit mechanisch bearbeiteten

■ · Umfangsflächen 23, 24. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind weitere Zentriersätze 25, 26 für die Zentrierung der Wellenkupplung 1 gegenüber den beiden Gelenkwellenenden 2, 3 vorgesehen. Die Verbindung selbst zwischen den beiden Gelenkwellen-

ro enden 2, 3 und der Wellenkupplung 1 erfolgt durch Schweißen; andere bekannte Verbindungsarten sind möglich. Zur Zentrierung der beiden Kuppiungsflansche 4, 5 zueinander und zur Gewichts- bzw. Materialersparnis sind zentrische Bohrungen 27,28 vorgesehen.

h> Die zuvor beschriebene elastische Wellenkupplung dient somit nicht nur in umfangsrichtung als drehelasti-Thes und schwingungsdämpfendes Verbindungsglied zweier Wellenenden, sondern ersetzt gleichzeitig ein

sonst übliches Drehgelenk, wobei Winkelbewcgungen der Achsen 18' um das Zentrum 19 der Kupplung möglich sind. Somit eignet sich die Kupplung besonders als drehelastisches Verbindungsglied bei Kardanwellen von Kraftfahrzeugen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elastische Wellenkupplung, bestehend aus zwei axiale Ansätze aufweisenden und klauenartig ineinander greifenden Kupplungsflanschen, die Ober eine an vulkanisierte Zwischenschicht aus Gummi miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle einander gegenüberliegenden Gummianschlußflächen (10,12; 11,13; 15,16; 14,17) der Kupplungsflansche (4, S) zur Kupplungsachse (18) hin konvergierend verlaufen, so daß der Abstand zwischen den Gummianschlußflächen in axialer und tangentialer Richtung im etwa gleichbleibenden Verhältnis mit der Entfernung zur Achse von außen nach innen abnimmt.

2. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskanten der achsparallelen und stirnseitigen Gummianschlußflächen (10, U_n 12, 13, 14, 15, 16, 17) der axialen Ansätze (6, 7) sowie der Kupplungsflansche (4, 5) sich ii. einem auf der Kupplungsachse (18) liegender. Punkt (19) schneiden.

3. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischen den stirnseitigen Gummianschlußflächen (14, 15, 16, 17) der axialen Ansätze (6, 7) und der Kupplungsflansche (4, 5) liegenden Gummibereichen mehrere, radial hintereinander angeordnete Ausnehmungen (20) vorgesehen sind.

4. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (20) mit zune^endem radialen Abstand von der Kupplungsachse (18) größer werdende Volumen aufweisen.

5. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ti..- Ausnehmungen (20) als axial durch mindestens eine der Kupplungsflansche (4, 5) verlaufende Bohrungen ausgeführt sind.

6. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsflansche (4, 5) radial abgesetzte Zentrieransätze (21, 22) aufweisen.

7. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsflansche (4,5) aus kongruenten Gußkörpern oder Srhmiedeteilen bestehen.

8. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsflansche (4, 5) nahezu vollständig vom Gummiwerkstoff bedeckt sind.

9. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsflansche (4,5) zentrische Bohrungen (27,28) aufweisen.