DE2532845C3 - Elastische Wellenkupplung - Google Patents

Description

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

Elastische Wellenkupplungen, die aus zwei mit axialem Abstand angeordneten Kupplungsflanschen bestehen» und bei denen zwischen den Kupplungsflan^ sehen 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 Kuppiungsflanschen anzuordnen oder diese über anvulkanisierte Gummikissen zu einem einteiligen Kupplungskörper miteinander zu verbinden

ίο (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

H Umfang verteilte axial ausgeprägte Ansätze auf, die klauenartig ineinander greifen und somit ^inen, in Umfangsrichtung wellenförmig verlaufenden Zwischenraum zwischen den beiden Kuppiungsflanschen bilden. Zur Verbindung der beiden Kupplungsfianschc rnitcinander 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 197? Seite 71). Die anvulkanisierte Gui.imischicht unterliegt im Betrieb verschiedenen Belastungsarten. So werden die zwischen den achsparallel verlaufenden Gummianschlußflächen der axialen Ansätze sich erstreckenden Gummibereiche in Umfangsrichtung abwechselnd auf Zug und Druck

it) beansprucht, während die zwischen den stirnseitigen Gummianschlußflächen der axialen Ansätze und der korrespondierenden Stirnflächenbereiche sich erstrekkenden Gummibereiche einer .Schubspannung ausgesetzt sind. Die bekannte Kupplung weist den Nachteil

Ji auf, daß im Gegensalz /um radial inneren Umfangsbereich im radial äußeren Umfangsbereich das Vehältnis des Abstandes zwischen je /wei L ,'nachbarten achs parallel verlaufenden Gummianschlußflächen zweier axialer Ansätze zum axialen Abstand zwischen stirnsei-

4(i tigen Gummianschlußflächen der axialen Ansätze und der Kupplungsflansche unverhältnismäßig groß wird und damit zu einer ungleichmäßigen Belastung des Gummivolumens ' ihn. Dies hat /ur 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.

w 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-

« 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 Gümmiberel·

bö chen, sondern auch enorme Schubbeanspruchungen. Die stirnseitigen Gummianschlußflächen erstrecken sich teilweise in ihrem mittleren Bereich über eine längere Strecke axial, indem sie Umfangsflächeh bilden, Die Belastung des dazwischen angeordneten Gummibereiches ist hinsichtlich der abgestuft profilierten Stirnflächenbereiche sehr unterschiedlich, so daß der Gurnmiköfper* insgesamt nicht optimal belastet werden kann.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle einanüer gegenüberliegenden Gummianschlußflächen der Kupplungsflansche zur Kupplungsachse hin konvergierend verlaufen, so daß der Abstand zwischen den Gummianschlußflächen 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 Vorbekannten im wesentlichen dadurch, daß nicht nur die achsparallelen π Gummianschlußflächen der axialen Ansätze in radialer Richtung keilförmig zusammenlaufen, sondern auch die stirnseitigen Gummianschlußflächen der Ansätze und der Kuppiungsfiansche. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das tangentiale beziehungsweise axiale :n Längenverhältnis der unterschiedlich beanspruchten Gummibereiche unabhängig von der Entfernung zur Kupplungsachse über den gesamten radialen Querschnitt des Gummikörpers etwa konstant bleibt.

Da derartige elastische Wellenkupplungen in vielen 2S Anwendungsfällen nicht nur in Umfangsrichtung drehelastisch verformbar sein müssen, sondern auch Winkelbewegungen der beiden Wellenenden bis zu einem gewissen Grade ausgleichen sollen, ist es von Vorteil, wenn alle Begrenzungskanten beziehungsweise i<> deren gedachte Verlängerungen von den radial nach innen verlaufenden Gummianschlußflächen sich in einem auf der Kupplungsachse liegenden Punkt schneiden.

In der weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegen- r> Standes wird vorgeschlagen, in den zwischen den stirnseitigen Gummianschlußflächen der Kupplungsflansche unu der axialen Ansätze liegenden Gummibereichen mehrere, radial hintereinander liegende Ausnehmungen vorzusehen. Auf diese Weise kann eine größere Beugefähigkeit 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 4> von der Kupplungsachse zu.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Ausnehmungen als axial durch mindestens eine der Kupplungsflansche verlaufende Bohrungen ausgeführt sind. Die /ur Bildung der Ausnehmungen in der Vulkanisierform erforderli- ><> chen 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 Schmiedeteilen, deren bo 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 Gummivolumen hoch belastbare und infolge der einteiligen Ausführung leicht handhabende elastische Wellenkupplung geschaffen worden, die vielfältig einsetzbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine, zwischen zwei Wellenenden angeordnete elastische Kupplung,

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

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

Die in Fig. 1 dargestellte elastische Wellenkupplung 1 dii;nt zur gelenkigen und drehelastischen Verbindung zweier Kardanwellenenden 2, 3. wie sie üblicherweise im Kfz-Bau Verwendung finden. Dk. Wellenkupplung 1 besteht aus zwei kongruenten Kupplungsflanschen 4, 5 mit mehreren, am Umfang verteilten axialen Ansätzen 6, 7. die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, klau^nartig inei: ander greifen. Der axiale Zwischenraum zwischen den b. ;den Kupplungsflanschen 4, 5 ist mit einem Gummikörper 8 ausgefüllt, wobei letzterer in Form einer relativ dünnen Schicht 9 die äußeren Oberflächen der Kupplungsflansche 4, 5 mit bedeckt. Der beide Kuppiungsfiansche 4, 5 miteinander verbindende Gunimikörper 8 ist im Bereich der einander gegenüberliegenden Gummianschlußflächen, und zwar der achsparallel verlaufenden Gummiansi, llußflächen 10, 11 beziehungsweise 12, 13. der .ixialen Ansätze 6 beziehungsweise 7 sowie der stirnseitigen Gummianschlußflächen 14, 15 der axialen Ansätze 6, 7 und der stirnseitigen Gummianschlußflächen 16, 17 der Kupplung: >flansche 4, 5 anvulkanisiert. Erfindungsgemäß verlaufen sowohl die achsparallelen Gummianschlußflächen 10, 11, 12, 13 zur Kupplungsachse 18 unter einem Winkel als auch die stirnseitigen Gummianschlußflächtn 14, 15, 16, 17 unter einem Winkel radial von außen nach innen hin konvergierend, wie aus F i g. 3 und F i g. 1 ' ersichtlich. Die gedanklich verlängerten Begrenzungskanten aller Gummianschlußflächen schneiden sich dabei alle in einem auf der Kupplungsachse 18 hegenden Punkt 19. In den, den axialen Ansätzen 6, 7 gegenüberliegenden Bereichen der Kupplungsflansche 4, 5 sind radial hintereinander mehrere axiale Ausnehmungen 20 in Form von zylindrischen Bohrungen vorgesehen, die sich bis in den Gummikörper 8 erstrecken. Der Durchmesser und damit auch daj Volumen der Ausnehmungen 20 nimmt dabei mit der Entft nung zur Kupplungsachse 18 zu. Zur Zentrierung der beiden Kupplungsflansche 4, 5 in einem nicht weiter dargestellten Vulkanisierwerkzeug dienen radial abgesetzte Zentriersätze 21, 22 mit mechanisch bearbeiteten Umfiirigsflächen 23, 24. Beim vorliegenden Ausführung! beispiel sind weitere Zenttiersätze 25, 26 für die Zentrierung der Wellenkupplung 1 gegenüber den beiden Gelenkwellenenden 2, 3 vorgesehen. Die Verbindung selbst zwischen den beiden Gelenkwellenenden 2, 3 und der Wellenkupplung 1 erfolgt durch Schweißen; andere bekannte Verbindungsarten sind möglich. Zur Zentrie-ung der beiden Kupplungsflansche 4,5 zueinander und zur Gewichts- bzw, Materialersparnis sinid zentrische Bohrungen 27,28 vorgesehen.

Die zuvor beschriebene elastische Wellenkupplung dient somit nicht nur in Umfangsrichtung als drehelastisches und schwingungsdäffipfeftdes Verbindungsglied zweier Wellenenden, sondern ersetzt gleichzeitig ein

sonst übliches Drehgelenk, wobei Winkelbewegungen 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 über eine anvulkanisierte Zwischenschicht aus Gummi miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle einander gegenüberliegenden Gummianschlußflächen (10,12; 11,13; 15,16; 14,17) der Kupplungsflansche (4, 5) 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 I, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskanten der achsparallelen und stirnseitigen Gummianschlußflächcfl (10. 11, 12, 13, 14, 15_S 16, 17) der axialen Ansätze (6, 7) sowie der Kupplungsflansche (4, 5) sich in einem auf der Kupplungsachse (18) liegenden 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) urd der Kupplungsflansche (4, 5) liegenden Gummibereichen mehrere, radial hintereinander angeordnete Ausnehmungen (20) vorgesehen sind.

4. Elastiscne Wellenkupplung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daL die Ausnehmungen (20) mit zunehmendem radialen Abstand von der Kupplungsachse (18) größer erdende Volumen aufweisen.

5. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die 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 Kupplungsflaische (4, 5) radial abgesetzte Zentrieransätze (21, 22) aufweisen.

7. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsflansche (4, 5) aus kongruenten Gußkörpern oder Schmiedeteilen 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 I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsflansche (4,5) zentrische Bohrungen (27,28) aufweisen.