DE2738101B1

DE2738101B1 - Elastische Wellenkupplung

Info

Publication number: DE2738101B1
Application number: DE2738101A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Dr Barsch; Dieter Heidemann; Dieter Kaiser
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1978-07-20
Also published as: FR2401360A1; IT7822329A0; IT1112669B; DE2738101C2

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, bestehend aus mehreren, zu einem Gummiring vereinigten und vorgespannten Gummisäulen, zwischen welche sich abwechselnd die Arme eines zentrischen Nabensternes und Metallteile erstrecken, und einem den Gummiring von außen umschließenden Gehäuse, an dessen Innenumfang gleichmäßig verteilt sich je zwei benachbarte Gummisäulen radial abstützen.

Zur drehelastischen Verbindung von Wellenenden werden vielfach Kupplungen eingesetzt, die aus einem polygonalen Gummiring bestehen, in dessen Eckbereichen zwischen je zwei benachbarten Gummisäulen Metallteile zur abwechselnden Verbindung mit dem einen oder anderen Wellenende einvulkanisiert sind. Die Metallteile in Form von Hülsen weisen axiale Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben oder -nieten auf.

Bei der durch die DT-OS 14 25 372 bekannten Wellenkupplung ist jedes zweite Metallteil durch den Arm eines Nabensternes ersetzt, und die Gummisäulen sind durch radiales Verschieben der zunächst auf einem größeren Teilkreis einvulkanisierten Metallteile im

Einbauzustand druckvorgespannt Zur erleichterten Montage werden vielfach die Gummiringe mit einem

dieses umschließenden Spannband versehen, welches nach der Montage der Wellenkupplung entfernt wird.

Andererseits hat man bereits entsprechend der

DT-AS 14 50191 versucht, den Gummiring einer solchen Kupplung mit einem ringförmigen Gehäuse zu umgeben, wobei jedes zweite Metallteil einstückig aus dem Gehäuse herausgeformt oder durch Schweißen mit diesem verbunden war, um durch nachträgliches radiales Verringern des Gehäusedurchmessers die für eine einwandfreie Funktion erforderliche Vorspannung in den Gummisäulen zu erzeugen. Bei der notwendigen Formstabilität des Gehäuses mußte jedoch ein enormer Radialdruck aufgebracht werden, um eine bleibende

Gehäuseverformung zu erzielen.

Die Aufteilung der Metallteile in zwei axial ineinandersteckbare, im Querschnitt V-förmige Teile, von denen das radial innere an die Gummisäulen anvulkanisiert ist, während das radial äußere einstückig aus dem Gehäusering radial hervorstehend herausgeformt ist, entsprechend dem DT-Gebrauchsmuster 18 58 495, bedingt ein in seiner Form kompliziert und schwer herstellbares Gehäuse, dessen erforderliche

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Maßhaltigkeit kaum ralisierbar ist.

Die Erfindung geht von der durch die DT-OS 21 30 247 vorbekannten elastischen Wellenkupplung aus, bei welcher der aus tangentialen Gummisäulen bestehende Gummiring mit einem einvulkanisierten Nabenstern sowie Metallteilen zur Befestigung mit den Wellenenden von einem einfachen, ringförmigen Gehäuse umgeben ist Während der den Gummiring von außen umschließende Gehäuseteil im wesentlichen zur Aufrechterhaltung der Vorspannung in den Gummisäu- to len dient, erfolgt die Befestigung sowohl der Metallteile als auch des Nabensternes an den zugehörigen Wellenflanschen mittels axial durch entsprechende Ausnehmungen der Metallteile und der Nabenarme steckbare Schrauben. Diese müssen zwecks Übertra- ts gung des vorgegebenen Drehmomentes hinsichtlich der Lage des Schraubenteilkreises sowie auch der Schraubenlänge zur Erzielung der erforderlichen axialen Vorspannung einen relativ großen Querschnitt aufweisen, wodurch neben erhöhtem Raumbedarf auch Gewicht und Massenträgheitsmoment für viele Anwendungsfälle zu hohe Werte erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elastische Wellenkupplung der vorgenannten Art zu schaffen, die bei kleinstem Raumbedarf und niedrigstem Gewicht 2s sowie Massenträgheitsmoment aufgrund eines maximalen Gummivolumens eine hohe Drehmoment-Belastbarkeit aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen den Gummisäulen angeordneten Metallteile mit ihrer äußeren umfangsseitigen Begrenzungsfläche am Innenumfang des Gehäuses form- und/oder kraftschlüssig anliegen und über radiale Befestigungselemente mit dem Gehäuse verbunden sind. Der besondere Vorteil der form- und/oder kraftschlüssigen Anlage der Metallteile am Innenumfang des Gehäuses in Verbindung mit einer zusätzlichen radialen Befestigung beider Teile miteinander liegt darin, daß die von einem vorgegebenen, zu übertragenden maximalen Drehmoment abgeleitete Tangentialkraft bei Ausnutzung des größtmöglichen Durchmessers für die Befestigungsstelle zwischen Metallteil und Gehäuse einen kleinstmöglichen Wert annimmt und somit sowohl das Gehäuse als auch die Befestigungselemente klein gehalten werden können. Während eine ausreichende Formschlußverbindung durch eine radial niedrige Einprägung im Außenmantel des Gehäuses bereits ausreicht so daß die mit einer entsprechenden Ausnehmung oder Erhöhung versehenen umfangsseitigen Begrenzungsflächen der Metallteile und die innere so Umfangsfläche des Gehäuses formschlüssig ineinandergreifen, genügt zur Stabilisierung der Metallteile, d. h. zur Vermeidung eines Kippens der Metallteile in Umfangsrichtung unter dem Einfluß des zu übertragenden Drehmomentes, eine relativ dünne und kurze Befestigungsschraube. Die radiale Tiefe der Einprägung sollte dabei mindestens der Schraubenkopfhöhe entsprechen, um aus Gründen der Sicherheit die äußere, kreisförmige Umfangskontur des Gehäuses nicht zu unterbrechen.

Die vorgeschlagene Lösung macht es darüber hinaus erst möglich, gegebenenfalls auf eine Formschlußverbindung zwischen Metallteilen und Gehäuse völlig zu verzichten und eine reine Kraftschlußverbindung im Sinne eines Reibschlusses vorzusehen, wobei das aus der Summe aller zwischen Metallteilen und Gehäuse wirksam werdenden Radialkräften resultierende Reibmoment mindestens dem zu übertragenden Drehmoment entspricht Die Radialkräfte können entweder allein aus der Vorspannung der Gummisäulen resultieren oder auch unter Zuhilfenahme einer radialen Spannschraube zwischen Metallteil und Gehäuse erzeugt sein.

Um mit relativ niedrigen Radialkräften ein ausreichend hohes Reibmoment zu erhalten, ist es auch möglich, den Reibfaktor zwischen Metallteil und Gehäuse zu erhöhen. Dies geschieht bevorzugt durch einen zwischen beiden Teilen angeordneten Reibbelag, der aus fertigungstechnischen Gründen der Einfachheit halber aus einer mit den Metallteilen verbundenen Gummiauflage besteht Denkbar ist es aber auch, gegebenenfalls zusätzlich, die innere Umfangsfläche des Gehäuses mit einem Reibbelag, wie er bei Bremsen an sich bekannt ist zu belegen. Durch eine gezielte, in Umfangsrichtung sich verändernde radiale Wandstärke bzw. durch eine von der Kreisform des Gehäuses nach innen abweichende Umfangskontur des Reibbelags läßt sich gegebenenfalls auch die Höhe der Vorspannung in den Gummisäulen und damit das zu übertragende maximale Drehmoment in gewissen Grenzen variieren.

Ein weiterer Vorschlag besteht darin, im Bereich der relativ zum Gehäuse schwenkbaren Nabenstern-Arme den Reibbelag gleichzeitig als Dämpfer zum Abbau von Drehschwingungen zu verwenden, wobei die Größe der Dämpfwirkung über die radiale Wandstärke des Reibbelags bei kreisförmiger Gehäuseinnenfläche degressiv oder progressiv einstellbar ist

Als Metallteile können bei der vorgeschlagenen Wellenkupplung einfache Metallplatten entsprechend der DT-PS 12 73 9% verwendet werden, die der Einfachheit halber aus einer Blechplatine ausgestanzt sind und vorzugsweise einen angeformten Gewindebolzen aufweisen, so daß keine separaten Schrauben erforderlich sind. Dabei kann die Stärke der Metallplatten durchaus geringer als der Gewindekerndurchmesser sein, da im vorliegenden Fall keine großen radialen Spannkräfte aufzuwenden sind, so daß partiell tragende Gewinderillen genügen.

Schließlich wird vorgeschlagen, zur weiteren Stabilisierung der Winkellage der Metallteile diese mit an sich bekannten axialen Verlängerungen zu versehen und in entsprechende Ausnehmungen in einem Gehäuse-Radialflansch sich erstrecken zu lassen, wobei die Ausnehmungen geringfügig größer als die Verlängerungen der Metallteile sein sollten. Zur Vermeidung von Klappgeräuschen kann ein Gummiüberzug auf den Verlängerungen der Metallteile von Vorteil sein. Eine Zerstörung des Gummiüberzuges wird durch die form- und/oder kraftschlüssige Drehmomentübertragung am Außenumfang des Gummiringes vermieden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

F i g. 1 eine Teilansicht einer elastischen Wellenkupplung mit Gehäuse mit einer Reibschlußverbindung zwischen Metallteil und Gehäuse,

Fig.2 einen Teilquerschnitt einer anderen elastischen Wellenkupplung mit ebenfalls einer Reibschlußverbindung zwischen Metallteil und Gehäuse,

F i g. 3 eine teilweise Seitenansicht der Wellenkupplung nach F i g. 2,

Fig.4 eine teilweise Umfangsansicht der Wellenkupplung nach F i g. 2,

Fig.5 einen Teilquerschnitt durch Metallteil und Gehäuse einer weiteren elastischen Wellenkupplung,

F i g. 6 einen Teilquerschnitt einer elastischen Wellen-

kupplung mit einer Formschlußverbindung zwischen Metallteü und Gehäuse.

Die in F i g. 1 teilweise dargestellte elastische Wellenkupplung besteht aus einem Gummiring 1, welcher sich aus sechs etwa tangential gerichteten Gummisäulen 2 mit in Umfangsrichtung abwechselnd einvulkanisierten Armen 3 eines Nabensternes 4 und Metallteilen 5 zusammensetzt

Während der Nabenstern eine Innenverzahnung 6 zum Aufstecken auf ein nicht weiter dargestelltes Weilenende aufweist, dienen die Metallteile 5 zur Verbindung des Gummiringes 1 mit einem diesen umschließenden Gehäusering 7, der Ober einen Radialflansch 8, siehe Fig.2, mit dem anderen, nicht weiter dargestellten Wellenende, beispielsweise durch Schweißen, verbunden werden kann.

Zur Erzeugung einer Druckvorspannung in den Gummisäulen 2 sind die Metallteile entsprechend der DT-OS 14 25372 zunächst auf einem größeren Teilkreisdurchmesser in den Gummiring 1 einvulkanisiert und anschließend radial gespannt zusammen mit dem Gummiring 1 in das Gehäuse 7 gesteckt worden. Das beispielsweise Ober den Nabenstern 4 von einem Weilenende in den Gummiring 1 eingebrachte Drehmoment wird elastisch auf die Metallteile 5 und über die erfindungsgemäße Anlage der äußeren Begrenzungsfläche 5a der Metallteile 5 am Innenumfang 7« des Gehäuses 7 in Verbindung mit der Reibschlußverbindung zwischen Metallteil 5 und Gehäuse 7 auf letzteres und damit auf das andere Wellenende übertragen. Die für die Reibschlußverbindung erforderlichen Radialkräfte (Normalkräfte) resultieren im vorliegenden Fall etwa zur Hälfte aus der Vorspannung der Gummisäulen 2 und zur Hälfte aus einer zusätzlichen Radiahrerschraubung 9 zwischen Metallteil 5 und Gehäuse 7. Zwecks Erhöhung des in Umfangsrichtung wirksamen Reibmomentes ist auf der Innenumfangsfläcbe 10 ein Reibbelag U aus einem faserhaltigen, an sich bei Bremsen oder dergleichen bekannte Reibwerkstoff vorgesehen. Die radiale Wandstärke des Reibbelages 11 west im Umfangsbereich der Nabenanne 3 eine kontinuierlich sich verändernde radiale Wandstärke mit von der Kreisform abweichender Innenkontur 12 auf, so daß bei relativer Verdrehung des Nabensternes 4 in Richtung auf den dicker werdenden Bereich Hades Reibbelages 11 eine 7m***1k*>* progressive Dämpfeinwirkung

eintritt, während bei Verdrehung auf den dünner werdenden Bereich 116 des Reibbelages 11 eine degressive Dämpfwirkung erzielt wird. Dies ist besonders bei Verwendung derartiger Wellenkupplungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen aufgrund der unterschiedlichen Belastungen bei Vor- und Rückwärtsfahrt von Bedeutung.

Bei der in den F i g. 2 bis 4 dargestellten Kupphingsvariante besteht das Metallteü 13 entsprechend der Dt-PS 12 73996 aus einer Metallplatte und ist allseitig von einer Gummiauflage 14 umgeben, die im Bereich der äußeren Begrenzungsfläche 15 mit dem Gehäuse 16 ab Reibbelag dient Zur radialen Verschraubung des Metallteiles 13 mit dem Gehäuse 16 ist einstückig en bolzenförmiger Ansatz 17 an das Metalhefl 13 angeformt und mit einem Gewinde versehen, dessen Kerndurchmesser größer als die Blechstärke ist, vgl hierzu Fig.4. Die mit der Mutter 18 ergre Radialkraft ergibt zusammen mit der Gunumradtaflumft der vorgespannten Gummisäulen Ύ ein Reixnoment, welches Ober dem maximal zu abertragenden Drehmoment liegt

Um ein Kippen der Metallteile, insbesondere bei Ausbildung der Metallteile ohne Radiahrerschraubung zu vermeiden, sind zusätzliche, ab Führungen dienende, axiale Verlängerungen 19denkbar, wie aus den Fig. 2.4 und 5 ersichtlich. Diese erstrecken sich in

größere Ausnehmungen 20 des Gehäuseflansches & Bei der Ausbildung nach Fig. 5 ist ι
geschlossene Vertiefung in den
eingeprägt, wobei das Metaltteil 13 aber dm
Verlängerung 19 unter Zwischenschaltung ι
miauflage 21 elastisch in <
ist

Schließlich zeigt Fig.6 eine fonrnrMthage Verbindung zwischen Metaflteä 22 und Gefcätne 23. Daza wcttt das aus einem Blechring besthende Gehäuse eine Einprägung 24 auf, die in eine korrespondkreode Ausnehmung 25 in der äußeren

des keilförmigen Metallteiles 22 greift and
eine Aufnahme fur den Kopf 27 der Schraube
wobei die radiale Tiefe der Emprigang 24
Schraubenkopfhohe entspricht, so daß der
fang 29 des Gehäuses aus

radial hervorstehenden Teile aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elastische Wellenkupplung, bestehend aus mehreren, zu einem Gummiring vereinigten und vorgespannten Gummisäulen, zwischen weiche sich abwechselnd die Arme eines zentrischen Nabensternes und Mettallteile erstrecken, und einem den Gummiring von außen umschließenden Gehäuse, an dessen Innenumfang gleichmäßig verteilt sich je zwei benachbarte Gummisäulen radial abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Gummisäulen angeordneten Metallteile (5, 13, 22) mit ihrer äußeren, umfangsseitigen Begrenzungsfläche (5a, 15, 26) am Innenumfang (7a, 16a, 23a) des Gehäuses (7,16,23) form- und/oder kraftschlüssig anliegen und über radiale Befestigungselemente (17,28) mit dem Gehäuse (7,16,23) verbunden sind.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungselemente Schrauben (17,28) vorgesehen sind.

3. Wellenkupplung nach den Anprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangsseitigen Begrenzungsflächen (26) der Metallteile (22) sowie die innere Umfangsfläche (23a) des Gehäuses (23) formschlüssig ineinandergreifen.

4. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (23) radiale Einprägungen (24) aufweist, die sich in entsprechende Ausnehmungen (25) in den umfangsseitigen Begrenzungsflächen (26) der Metallteile (22) erstrecken.

5. Wellenkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der Einprägungen (24) mindestens der Höhe der Schraubenköpfe (27) von Befestigungsschrauben (28) oder Muttern (18) entspricht.

6. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den Metallteilen (5, 13) und dem Gehäuse (7, 16) als Reibverschlußverbindung ausgelegt ist.

7. Wellenkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gehäuse (7, 16) und Metallteilen (5,13) mindestens ein Reibbelag (11,14) vorgesehen ist

8. Wellenkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Reibbelag eine mit dem Metallteil verbundene Gummiauflage (14) dient.

9. Wellenkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsfläche (7a) des Gehäuses (7) mit einem Reibbelag (11) versehen ist

10. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (11) an seiner inneren Umfangsfläche (12) von der kreisförmigen Umfangskontur des Gehäuses (7) abweicht.

11. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (11) eine kontinuierlich sich in Umfangsrichtung verändernde radiale Wandstärke(Wa, Wb) aufweist.

12. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (11) im Bereich der Nebenstern-Arme (3) als Dämpfer wirkend ausgebildet ist.

13. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in an sich bekannter Weise aus einer Metallplatte bestehende Metallteil (13) einen angeformten Gewindebolzen

(17) aufweist.

14. Wellenkupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Metallplatte (13) geringer als der Gewindekerndurchmesser ist.

15. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) einen Radialflansch (8) mit Ausnehmungen (20) zur Aufnahme axialer Verlängerungen (19) der Metallteile (13) aufweist

16. Wellenkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (20) im Gehäuse-Radialflansch (8) als Vertiefungen (20') ausgebildet sind.

17. Wellenkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Verlängerungen (19) der Metallteile (13) mit einer Gummiauflage (21) versehen sind.