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Kupplung zum elastisch-beweglichen Verbinden gleichachsiger Wellen
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Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungen zum elastisch-beweglichen
Verbinden gleichachsiger Wellen oder ähnlicher Maschinenelemente, mit einem aus
gummielastischem Werkstoff hergestellten federnden Zwischenglied, das über einen
starren inneren Ring an der einen Welle befestigt und über einen mit Ausnehmungen
am Außenumfang versehenen starren äußeren Ring formschlüssig mit der anderen Welle
verbunden ist.
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Die Beweglichkeit fester Wellenkupplungen ist, von Sonderfällen abgesehen,
im allgemeinen nur darauf beschränkt, geringe Fluchtungsfehler der miteinander verbundenen
Wellen auszugleichen und Anfahrstößeoder abrupte Lastwechsel zu dämpfen. Wegen der
guten Schubverformungseigenschaften elastomerer Werkstoffe wie z.B. Gummi bietet
deren Verwendung in den federnden Zwischengliedern für die konstruktive Gestaltung
der Kupplungen im gesamten besondere Vorteile. Schwierigkeiten bereitet hierbei
jedoch der Ubergang des Drehmomentes in den bzw. aus dem meist ringförmigen Zwischenglied.
Als brauchbare und auch für schwere Dauerbelastung geeignete Lösung hat sich herausgebildet,
das gummielastische Zwischenglied mit festhaftender Bindung zwischen innere und
äußere starre, aus metallischen Werkstoffen hergestellte Verbindungs- oder Anschlußringe,
in der Praxis vielfach "Bandagen" genannt, einzusetzen. Wenn die mit solchen Zwischengliedern
ausgestatteten Kupplungen im Gebrauch auch allen Anforderungen genügen, so setzen
das spezifische Gewicht hochfester Metalle und die davon abhängigen, mit dem Quadrat
der Drehzahl wachsenden Fliehkräfte ihrer Anwendbarkeit doch eine unübersteigbare
Grenze. Dazu kommen die mit dem Herstellen einer zuverlässigen stoffschlüssigen
Gummi-Metall-Bindung verknüpften fertigungstechnischen Probleme, die den Wunsch
nach gleichwertigen anderen Lösungen schon seit langem in der Praxis aufkommen ließen.
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Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, ein leichtgewichtiges, dabei
aber
hochbelastbares drehelastisches Zwischenglied für Wellenkupplungen zu schaffen,
das hinsichtlich seiner Kraftübertragungsfähigkeit vergleichbaren Gummi-Metall-Elementen
nicht nachsteht, diesen gegenüber aber mit deutlich geringerem Arbeitsaufwand herzustellen
ist. Diese Aufgabe wird, ausgehend von Kupplungen der eingangs geschilderten Art,
dadurch gelöst, daß der innere und der äußere Ring aus mit zugemischten textilen
oder metallischen Fasern, ggf. aber auch mineralischen Fasern oder Fasern aus Kohlenstoff,
verstärktem gummielastischen Werkstoff mit dem Zwischenglied zusammenhängend hergestellt
sind. Vorteilhaft sind dabei die Fasern in dem inneren Ring vorwiegend in Axialrichtung
und in dem äußeren Ring vorwiegend in Umfangsrichtung orientiert.
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Die Erfindung ermöglicht ohne Zugeständnisse an die Leistungsfähigkeit
und Funktionstüchtigkeit der Kupplungen beträchtliche Gewichts- und Kosteneinsparungen.
Die Verwendung durchgehend gleichartiger gummielastischer Werkstoffe vereinfacht
die Herstellung der neuartigen Zwischenglieder und sichert gleichzeitig eine gute
Durchbindung des Schichtenaufbaues als Voraussetzung für den notwendigen inneren
Zusammenhalt und die darauf gegründete Schubfestigkeit und Kraftübertragungsfähigkeit.
Während die unter Einwirkung des übertragenen Drehmomentes hervorgerufenen elastischen
Verformungen praktisch ausschließlich auf das unverstärkte eigentliche Zwischenglied
beschränkt bleiben, bilden die radial innen und außen angesetzten faserverstärkten
und daher auch nicht nennenswert verformbaren Ringe Kraftübergangszonen mit gleichmäßig
ausgerichteten Spannungsfeldern. Entgegen anfänglichen Erwartungen zeigten sich
die erfindungsgemäßen Kupplungen auch unter höheren Dauerbeanspruchungen den mit
Gummi-Metall-Zwischengliedern ausgestatteten bekannten Ausführungen überlegen, wobei
als weiterer Vorteil noch der als Folge des beträchtlich verminderten Gewichtes
mögliche Fortfall einer Drehzahlbegrenzung zu verzeichnen ist.
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Die bevorzugte unterschiedliche Richtungsorientierung der zugemischten
Fasern in dem inneren Ring auf der einen und dem äußeren Ring auf der anderen Seite
trägt den verschiedenen Beanspruchungen dieser beiden
Teile in
besonderem Maße Rechnung: Während der innere Ring z.B.
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durch Zugschrauben an einem Wellen flansch befestigt und unter hohe
Axialspannung gesetzt wird, ist der mit Ausnehmungen nach Art einer Verzahnung versehene
äußere Ring praktisch nur in Umfangsrichtung belastet. Das Abstimmen der Faserverstärkung
hierauf hat eine erhöhte Steifigkeit in den Hauptbelastungsrichtungenund damit weitere
Verbesserungen in der konstruktiven Ausgestaltung zur Folge.
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Zum Verdeutlichen der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel in der
Zeichnung schematisch dargestellt. In der Zeichnung ist: Fig. 1 ein Teilstück eines
erfindungsgemäßen Kupplungszwischengliedes in Seitenansicht und Fig. 2 ein Schnitt
nach der Linie II;II in Fig. 1.
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Das gezeichnete Zwischenglied ist als einheitlicher Formkörper in
Gestalt einer Scheibe aus einer vulkanisierten Kautschukmischung hergestellt. Seiner
Funktion nach gliedert es sich in drei Teile: einen Innenring 3, einen Außenring
4 und einen Dämpfungsring 5. Der Innenring 3 ist mit einer Anzahl in gegenseitigen
Bogenabständen verteilter durchgehender Axialbohrungen 13 versehen, um das gesamte
Zwischenglied mit Hilfe nicht gezeichneter Stift- oder anderer Zugschrauben an einem
ebenfalls nicht weiter dargestellten Wellenflansch befestigen zu können. Der demgegenüber
axial eingezogene Außenring 4 ist mit zahnlückenartig in seinen Außenumfang eingeformten
Ausnehmungen 14 ausgebildet. Die Anordnung ist in an sich bekannter Weise so getroffen,
daß an dem Flansch der anderen Welle in der gleichen Teilung angebrachte Schubbolzen
im Gebrauchszustand der Kupplung in die Ausnehmungen 14 einfassen und damit die
formschlüssige Verbindung innerhalb des betreffenden Wellenpaares herstellen. Der
Kraftfluß zwischen Innen- und Außenring 3, 4 wird durch den zwischengeschalteten
Dämpfungsring 5 geschlossen.
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Während der Dämpfungsring 5 aus einer unverstärkten Kautschukmischung
hergestellt ist, enthalten die in Radialrichtung beiderseits angesetzten
beiden
Ringe 3, 4 zugemischte textile oder metallische Fasern als Verstärkungselemente.
Im Bereich des Innenringes 3 sind die Fasern vorwiegend axial. im Bereich des Außenringes
4 dagegen vorwiegend in Umfangsrichtung ausgerichtet. Der Innenring 3 ist daher
in der Lage, die beim Anziehen der Befestigungsschrauben aufgegebene hohe Druckspannung
ohne unerwünschte Verformung aufzunehmen. Andererseits stabilisiert die vorwiegend
in Umfangsrichtung orientierte Faserverstärkung im Bereich dr, Außenringes 4 dienen
benondern gegen die g1eichainnig wirkende Schubkraft der formachlüssig In die Ausnehmungen
14 eingreifenden Kupplungsbolzen.
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