DE2558880B2 - Elastische Wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung mit zwei axial gegenüberliegenden Kupplungsflanschen, die mit einem elastischen Zwischenstück miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungsflansche als kopfförmige Teile ausgebildet sind, die jeweils eine starr mit dem entsprechenden Wellenende verbundenen Sockel und eine mit dem Sockel durch einen Hals verbundene Scheibe aufweisen, wobei die im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Flächen des Sockels und der Scheibe mit dem Hals eine ringförmige Nut begrenzen, in die ein Wulst des elastischen Zwischenstücks, die Nut ausfüllend, eingreift. Eine solche Vorrichtung eignet sich zur elastischen Drehkupplung von zwei Wellen, deren Achsen etwas zueinander schräg liegen können, insbesondere zum Antrieb des schraubenförmigen Rotors einer Schraubenpumpe durch eine Antriebswelle.

Es ist bereits bekannt, zur Herstellung derartiger Kupplungen die beiden zu kuppelnden Wellenenden mit starren Köpfen zu versehen, welche die Form von scheibenförmigen Flanschen haben, und zwischen welchen eine zylindrische Masse aus einem elastischen Werkstoff angeordnet ist, welche praktisch den gleichen Durchmesser wie die Flansche hat, und deren Grundseiten an die einander gegenüberliegenden Flächen der Flansche angeklebt sind.

Obwohl diese Kupplungsvorrichtungen die Forderung erfüllen, daß die Achsen der beiden Wellen sich schräg zueinander stellen können, besitzen sie mehrere erhebliche Nachteile.

Zunächst unterwirft das von einer Welle auf die andere übertragene Drehmoment die Masse des

elastischen Werkstoffs einem Torsionsmoment, welches den Werkstoff von den Flanschen abzulösen sucht, insbesondere am Umfang derselben.

Wenn ferner die beiden Wellenenden sich axial auseinanderspreizen können, wird die Masse des elastischen Werkstoffs Zugkräften unterworfen, welche ebenfalls eine Ablösung der Masse des elastischen Werkstoffs zur Folge haben.

Schließlich entsteht, wenn die Achsen der beiden Wellen schräg zueinander liegen, in den diametral gegenüberliegenden Teilen der elastische Masse, welche in der durch die beiden zueinander schrägliegenden Achsen definierten Ebene liegen, in einem derselben eine Druckkraft und in dem anderen eine Zugkraft, wobei diese Zugkraft ebenfalls ein Ablösen der elastischen Masse zur Folge hat.

Bei einer anderen aus der GB-PS 5 50 990 bekannten Kupplung sind, um zu versuchen, den obigen Nachteilen abzuhelfen, die an den beiden zu kuppelnden Wellenenden befestigten starren Köpfe voneinander durch einen bestimmten Abstand getrennt und wenigstens teilweise in eine Masse aus einem elastischen Werkstoff eingebettet, jeder starre Kopf besitzt einen starr mit dem entsprechenden Wellenende verbundenen Sockel und eine mit diesem Sockel durch einen Hals vereinigte Scheibe, wobei die einander gegenüberliegenden Flächen des Sockels und der Scheibe mit dem Hals eine mit elastischem Werkstoff ausgefüllte Ringnut abgrenzen.

Bei dieser Kupplung hat jedoch der Querschnitt der Nut die allgemeine Form eines weit nach außen offenen U, weshalb es, um den elastischen Werkstoff in dieser Nut zu halten, wenn Axialkräfte auf die Welle wirken, nötig ist, die Masse aus elastischem Werkstoff mit einem Preßring zu umgeben. Dieser Ring beschwert die Anordnung und erhöht ihren Gestehungspreis.

Die DE-PS 6 13 428 beschreibt eine elastische Drehkupplung von zwei Wellen, deren Achsen sich leicht schräg zueinander stellen können und/oder parallel verschoben sein können, mit zwei starren, an den beiden zu kuppelnden Weilenertue.ι befestigten und voneinander durch eine vorherbestimmte Strecke getrennten Kopien, sowie mit einer Masse aus einem elastischen Werkstoff, in welche die beiden starren Köpfe wenigstens teilweise eingebettet sind, wobei jeder starre Kopf wie ein Spill einen starr mi· dem entsprechenden WelLiende verbundenen Sockel u.id eine mit dem Sockel durch einer Hals verbundene Scheibe aufweist.

Diese bekannte elastische Kupplung besitzt Kupplungsköpfe mit einer im allgemeinen konischen Form und einer Anzahl aufeinanderfolgender ringförmiger Vorsprünge, die zwischen sich mehrere Nuten von abnehmendem Durchmesser aufweisen. Durch die Aufeinanderfolge von Vorsprüngen und Nuten an jedem Kupplungskopf ist diese Kupplung recht lang und sperrig.

Die US-PS 21 46 764 beschreibt eine elastische Kupplung, bei der die Köpfe mit axialen exzentrischen Vorsprüngen versehen sind, um die Übertragung der Kraft von einer Welle auf die andere zu erleichtern. Wie die Fig.3 und 4 der Zeichnung zeigen, weist die elastische Masse der Kupplung radiale Nuten auf, in denen die axialen Vorsprünge der Köpfe untergebracht sind.

Der DE-AS 10 96 692 läßt sich eine clafischc Drehkupplung für zwei Wellen, deren Achsen sich leicht schräg zueinander stellen und/oder parallel zueinander

verschoben sein können, mit zwei starren an d«n beiden zu kuppelnden Wellenenden befestigten und durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennten Köpfen, wobei jeder Kopf einen starr mit dem entsprechenden Wellenende verbundenen Sockel und '· eine mit dem Sockel durch einen Hals verbundene Scheibe aufweist, wobei die Rächen des Sockels und der Scheibe mit dem Hals eine ringförmige Nut begrenzen, deren aus diesen Flächen bestehende Seiten im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und mit '" einem Zwischenstück aus elastischem Werkstoff in das die beiden starren Köpfe zumindest teilweise eingebettet sind, so daß ein Wulst des Zwischenstückes die Nut ausfüllt, entnehmen.

Bei der bekannten Kupplung ist, wie der Zeichnung zu >' entnehmen ist, der Durchmesser des Flansches 8 nur geringfügig größer als der Durchmesser der Nabe 4, so daß die Tiefe der ringförmigen Nut keineswegs ihrer Breite entspricht; außerdem besteht der Flansch 8 aus einer einfachen Scheibe. -"

Bei der bekannten Kupplung kann wegen der gegenüber der Tiefe relativ großen Ausdehnung der Nut der Wulst aus elastischem Material in der Nut nicht gehalten werden, weil die beiden Wellenstümpfe Kräften ausgesetzt sind, weiche sie voneinander ■?"' entfernen oder sie mit bezug aufeinander neigen; daraus ergibt sich die Notwendigkeit, eine ringförmige, radiale Haltenut 7 vorzusehen, weiche von der Peripherie des Sockels 4 getragen und in die Masse 15 des elastischen Materials auf dem Umfang derselben eingebettet wird, w wodurch bei dieser Kupplung der Kupplusigskopf aufwendig gestaltet ist, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt.

Bei der bekannten Kupplung wird die Übertragung des Kraftmoments zwischen dem Kopf 5 und der elastischen Masse 15 nur durch die Adhäsion des elastischen Materials an der Innenfläche des Sockels gewährleistet Zur Erzielung eines ausreichenden Haftvermögens muß somit eine große Kontaktfläche vorgesehen werden, wodurch der Sockel 5 einen relativ ·"' großen Durchmesser erhält; dieser Durchmesser muß in dem Maß gröller werden, wie sich das zu übertragende Kraftmoment erhöht.

Diese Ausführung ist einerseits nachteilig, weil der Wert des zu übertragenden Kraftmoments für einen ^t5 bestimmten Durchmesser einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf; wird dieser Wert überschritten, entsteht ein Haftverlust zwischen dem elastischen Material und dem Sockel 5. Andererseits ist sie nachteilig, weil die Kuppiung wegen ihres großen ⁵⁽⁾ Durchmessers einen erheblichen Platz beansprucht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die bekannte Kupplung dahingehend zu verbessern, daß trotz eines vereinfachten Aufbaues des Kupplungskopfes die auftretenden Kräfte besser verteilt werden, so daß ein Ablösen des elastischen Zwischenstückes zuverlässig vermieden wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine elastische Wellenkupplung gemäß den in den Patentansprüchen enthaltenen Merkmalen. ^M)

Die bevorzugten Ausführungsformen der obigen Vorrichtung können außerdem wenigstens eines der nachstehenden Merkmale aufweisen:

— die Nuten begrenzen zwischen sich in Richtung auf *>"> ihre Enden erweiternde radiale Fortsätze;

— die Zahl der Fortsetze beträgt vier, wobei dann die Scheibe die Form eines Malteserkreuzes hai;

— die einander gegenüberliegenden Flachen der Scheiben sind leicht konisch oder ballig.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert

Fig. 1 ist eine Schnittansicht der erfindunsgemäßen Kupplung.

F i g. 2 ist eine Ansicht auf das Ende eines Elements der Vorrichtung der F i g. 1.

In Fig. 1 sind die beiden Wellen 1 und 2 mit starren Köpfen 3 bzw. 4 versehen, wobei wenigstens ein Teil dieser Köpfe in eine Masse aus einem elastischen Werkstoff 5 eingebettet ist

Auf der Figur ist angenommen, daß jedes Wellenende ein axiales, mit Gewinde versehenes Endstück 6 aufweist, und daß jeder mit einer axiaien Gewindebohrung 7 versehene starre Kopf auf das entsprechende Endstück aufgeschraubt ist

Es ist jedoch klar, daß diese Befestigungsart keinen Gegenstand der Erfindung bildet, und daß ein beliebiges anderes Befestigungsmittel vorgesehen werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung z',< /erlassen, wobei sogar jeder Kopf einen Bestandteil tier zugehörigen Welle bilden und gleichzeitig mit· dieser durch Bearbeitung hergestellt werden kann.

Nachstehend ist unter Bezugnahme auf F i g. 1 und 2 der starr·: Kopf 4 beschrieben, da der Kopf 3 in gleicher Weise ausgebildet ist.

Der Kopf 4 besitzt einen Sockel 8, welcher zweckmäßig kreisförmig ist, und dessen Mittelebene etwa senkrecht zu der Welle 2 liegt

Der Kopf 4 besitzt auch einen mit dem Sockel 8 durch einen Hals 10 vereinigten Teil in Form einer Scheibe 9, welche ebenfalls etwa senkrecht zu der Welle 2 und somit parallel zu der Ebene des Sockels 8 liegt Die Scheibe 9, der Hals 10 und der Sockel 8 grenzen so eine Nut 11 ab, deren Flanken durch die einander gegenüberliegenden Flächen 8a und 9a des Halses bzw. der Scheibe 9 gebildet werden. Diese Flächen 8a und 9a sind praktisch zueinander parallel, und jede lieg; etwa senkrecht zu der Achse der Welle Z

Außerdem ist die Tiefe der Nut 11 erheblich größer als il.fe Breite, d. h. als der Abstand zwischen den beiden parallelen Flächen 8a und 9a.

Hierdurch ist sichergestellt daß der in der Nut 11 befindliche Wulst aus elastischem Werkstoff unter der Wirkung der auf ihn wirkenden Axialkräfte nicht aus ihr austreten kann, selbst wenn bei bedeutenden Kräften der elastische Werkstoff in gewissen Zonen stark zusammengedrückt wird.

In F i g. ? sieht man, daß die Scheibe 9 mehrere Nuten 13 (vier in der Figur) aufweist, welche zwischen sich radiale Fortsätze 14 abgrenzen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erweitern sich di' Fortsätze 14 in Richtung auf ihre Enden, d. h. die Breite ihrer Enden ist größer als die Breite ihrer Füße. Diese Erweiterungen bieten in Kombination mit einer genügenden Länge der entsprechenden Fortsätze folgenden Vorteil:

Die zwischen diesen Fortsätzen eingespannten Abschnitte oder Finger 15 des elastischen Werkstoffs können durch die Wirkung der auf sie während der Drehung ausgeübten Kräfte nicht freigemacht werden.

In dem betrachteten Fall, in welchem Vier Fortsätze vorhanden sind, besitzt die Scheibe 9 daher von vorne gesehen die Form eines Malteserkreuzes.

Außerdem sind, wie aus l·' i g. 1 hervorgeht, die einander gegenüberliegenden Flächen der Scheiben 9

leicht konisch oder ballig, um zu verhindern, daß sich die Enden der Fortsät/e 14 der Köpfe 3 und 4 zu stark einander nähern, wenn sich die Wellen I und 2 zueinander schrägstellen.

Ganz allgemein besitzen daher die Köpfe 3 und 4 die Form eines Spills, bei welchem die Fortsätze 14, der Hals 10 und wenigstens teilweise der Sockel 8 in die Masse des elastischen Werkstoffs 5 eingebettet sind.

Die mit dem elastischen Werkstoff in Berührung kommenden Oberflächen der Köpfe sind vorzugsweise <■ körnig, indem sie z. B. roh gegossen oder auch bearbeitet und dann mit dem Sandstrahlgeblase bearbeitet sind. Der elastische Werkstoff, vorzugsweise ein Elastomer, kann auf die Köpfe aufgeformt werden, deren Köpfe vorher mit Leim bestrichen werden können. Die Befestigung des elastischen Werkstoffs auf diesen Flächen kann auch durch ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren erfolgen, z. B. durch Vulkanisieren.

Damit der elastische Werkstoff gut an den Köpfen ' haftet und keine Risse ansetzen können, besitzen diese ..weckmäßig keine scharfen Kanten.

Die Dicke des zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Scheiben 9 liegenden elastischen Werkstoffs hängt einerseits von dem /u : übertragenden Moment und andererseits von dem Durchmesser einer jeden Scheibe sowie auch von der Art des benutzten Werkstoffs ab.

Während der Drehung werden die Torsionskräfte zum größten Teil senkrecht zu den Seitenflächen der

■> Fortsätze 14 übertragen. Die Finger 15 aus elastischem Werkstoff bleiben dann zwischen den Fortsätzen 14 eingeklemmt, und infolge dieser Verschachtelung ist die Verankerung der Köpfe 3 und 4 in der Masse 5 ausgezeichnet, was gestattet, von einem auf den anderen

π erhebliche Momente ohne Gefahr einer Ablösung der Masse zu übertragen.

Außerdem bleiben, wenn die beiden Achsen sich etwas voneinander in axialer Richtung entfernen, oder wenn sich ihre Achsen zueinander schrägstellen, die

> Zugkräfte, welchen der elastische Werkstoff örtlich unterworfen wird, senkrecht zu den Flächen der Nut 11.

Der Wulst 12 aus elastischem Werkstoff bleibt in

seiner Stellung in der Nut II. was eine ausgezeichnete axiale Verankerung gewährleistet, w eiche wiederum das

" Ablösen des elastischen Werkstoffs verhindert.

Die Erfindung kann natürlich abewandclt werden. So hängt insbesondere die Zahl der Nuten und der Fortsät/e im wesentlichen von der Größe des /u übertragenden Moments ab und kann von vier

• verschieden sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Elastische Wellenkupplung mit zwei axial gegenüberliegenden Kupplungsflanschen, die mit einem elastischen Zwischenstück miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungsflansche als kopfförmige Teile ausgebildet sind, die jeweils einen starr mit dem entsprechenden Wellenende verbundenen Sockel und eine mit dem Sockel durch einen Hals verbundene Scheibe aufweisen, wobei die im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Flächen des Sockels und der Scheibe mit dem Hals eine ringförmige Nut begrenzen, in die ein Wulst des elastischen Zwischenstücks, die Nut ausfüllend, eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die von den parallelen Flächen (8a, 9a) gebildete Nuttiefe wesentlich größer als die Nutbreite ist derart, daß ein Herausgleiten des Wulstes aus der Nut (ti) bei axialer Verschiebung der Wellec (1,2) zuverlässig unterbunden ist,

b) die Scheibe (9) radiale Nuten (13) aufweist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (13) zwischen sich sich in Richtung auf ihre Enden erweiternde radiale Forlsätze (14) begrenzen.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daC die Scheibe vier Fortsätze aufweist

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Vorderflächen der Scheiben (9) leicht konisch oder ballig sind.