DE2924935B2 - Elastische Wellenkupplung - Google Patents
Elastische WellenkupplungInfo
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- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/64—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, deren Kupplungshälften je mindestens zwei quer
zur Kraftübertragungsrichtung orientierte ebene Schräg-Flächen tragen, wobei jeweils zwei Schräg-Flächen
der einen und der anderen Kupplungshälfte paarweise einander zugewandt sind und einen radial
nach außen sich öffnenden Zwischenraum begrenzen, wobei in einem radial federnden Lager mindestens ein
Gleitkeil angeordnet ist, welcher in den Zwischenraum eingreift und zwei voneinander abgewandte ebene
Gleit-Flächen trägt, wobei jede Schräg-Fläche an einer Gleit-Fläche anliegt.
Eine derartige elastische Wellenkupplung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 27 42 442 vorgeschlagen.
5" Bei dieser elastischen Wellenkupplung sind die Kupplungshälften
als außenverzahnte Zentralräder ausgebildet, weiche von einem innenverzahnten Planetenrad
umgeben sind. Die ebenen Schräg-Flächen der Zähne der Zentralräder sind paarweise einander zugewandt
und begrenzen radial nach außen sich öffnende Zwischenräume. In diese Zwischenräume greifen die
keilförmigen Zähne des Planetenrades ein.
Überträgt diese elastische Wellenkupplung Drehmomente, so verdrehen sich die beiden Kupplungshälften
(Zentralräder) relativ zueinander. Hierbei verengen sich die Zwischenräume und die eingreifenden keilförmigen
Zähne des Planetenrades werden, gegen eine elastisch nach innen drückende Federkraft, nach außen gedrückt.
Diese elastisch wirkende Kraft, die in unterschiedlicher
f>5 Weise realisiert werden kann, bewirkt die Elastizität der
Wellenkupplung der deutschen Offenlegungsschrift
42 442. Wegen des Gleitens der keilförmigen Zahne des Planetenrades an den Flanken der Zwischenräume
wird diese elastische Wellenkupplung als »Gleitkeilkupplung« bezeichnet.
Werden die Kupplungshälften (Zentralräder) gegeneinander um einen gewissen Verdrehwinkel verdreht, so
werden die Schräg-Flächen nicht parallel verschoben, sondern um den gleichen Verdrehwinkel geschwenkt.
Dies bringt es mit sich, daß der von zwei einander zugewandten Schräg-Flächen eingeschlossene öffnungswinkel
des Zwischenraumes um den genannten Verdrehwinkel abnimmt. Je größer der Verdrehwinkel
wird, um so kleiner (spitzer) wird somit der öffnungswinkel.
Bei den verschiedenen Konstruktionen der deutschen Offenlegungsschrift 27 42 442 werden die
Zähne des Planetenrades an diese Winkeländerung des Zwischenraumes dadurch angepaßt, daß die einzelnen
Zähne des Planete.irades dadurch verformbar sind, daß
sie aus Flankenteilen bestehen, welche an der Zahnspitze gelenkig miteinander verbunden sind.
Hierbei drückt eine Federkraft die Flankenteile elastisch auseinander. Sind die Zahnflanke eben, so
liegen die Schräg- und Gleit-Flächen immer genau parallel; durch die flächige Anlage können hohe
Drehmomente übertragen werden, ohne daß unzulässig hohe Flächenpressungen auftreten.
Zum Ausgleich eines ungenauen Fluchtens der zu kuppelnden Wellen ist bei den Konstruktionen der
deutschen Offenlegungsschrift 27 42 442 vorgesehen, die Zähne des Planetenrades und/oder die ZaHe der
Zeiitralräder ballig auszuführen; die Zahnflanken sind in diesem Fall nicht eben, so daß die Schräg- und jo
Gleit-Flächen nur in Linien aneinander anliegen und das übertragbare Drehmoment dadurch begrenzt ist, daß
eine gewisse Flächenpressung nicht überschritten werden darf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in jedem a
Betriebszustand einer Gleitkeilkupplung sicherzustellen, daß die aneinander anliegenden und gleitenden
Gleit- und Schräg-Flächen genau parallel sind.
In bezug auf den Ausgleich eines nicht genauen Fluchtens der zu kuppelnden Welle ist diese Aufgabe -iu
dahingehend zu verstehen, daß eine ballige Ausbildung der Schräg-Flächen bzw. Gleit-Flächen, die ein flächiges
Anliegen verhindert, vermieden werden soll.
In bezug auf das Problem des Ausgleichs des sich ändernden Öffnungswinkels des Zwischenraumes ist -r>
diese Aufgabe dahingehend zu verstehen, daß das genau flächige Anliegen trotz sich ändernden öffnungswinkels
des Zwischenraumes erzielt werden soll, ohne elastisch verformbare Zähne der eingangs beschriebenen Bauart
zu verwenden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe läßt sich auch dahingehend formulieren, daß die in der
deutschen Offenlegungsschrift 27 42 442 vorgeschlagene Gleitkeilkupplung als Ganznietallkupplung ausgebildet
werden soll, bei welcher in jedem Betriebszustand die Gleit- und Schräg-Flächen genau parallel sind und
flächig aneinander anliegen.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Kupplung der eingangs angegebenen Art, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß von den vier einander zugeordneten Flächen (zwei Schrägflächen der Kupplungshälften,
zwei Gleitflächen des Gleitkeils) eines Zwischenraumes mindestens eine um wenigstens eine Schwenkachse
schwenkbar ist, welche zu der ebenen P'läche parallel ist,
an welche die schu enkbare Fläche anliegt. b5
Durch die schwenkbare Lagerung einer Gleit-Fläche
und/oder i-'iner gegenüberliegenden Schräg-Flache wird
sichergestellt, daß die schwenkbar gelagerte Fläche sich immer parallel zu der anderen Flache einstellt. Die
Schwenkachse muß hierbei immer genau parallel zu der Fläche liegen, zu der sich die schwenkbare Fläche
parallel einstellen soll. Ohne Verwendung verformbarer Zähne der eingangs beschriebenen Bauart, also
insbesondere mit einem völlig unelastischen, harten, metallenen Gleitkeil, wird auf diese Weise ein nicht
genaues Fluchten der Wellen und/oder eine Veränderung des öffnungswinkels des Zwischenraumes ausgeglichen.
Eine elastische Wellenkupplung mit elastischen, auf Scherung beanspruchten Zwischenstücken ist in der
deutschen Auslegeschrift 10 15 274 beschrieben und dargestellt. Die dort gezeigte Kupplung ist jedoch keine
Gleitkeilkupplung, da die dort verwendeten elastischen Zwischenstücke in einem Zwischenraum liegen, dessen
öffnungswinkel von radial verlaufenden Flächen eingeschlossen sind. Dies bringt es mit sich, daß die
elastischen Zwischenstücke der elastischen Wellenkupplung der deutschen Auslegeschrift 10 15 274 nicht
als Gleitkeile wirken können. Aus diesem Grunde steht die elastische Wellenkupplung der deutschen Auslegeschrift
10 15 274 der erfindungsgemäßen elastischen Wellenkupplung ferner als die elastische Gleitkeilkupplung
der deutschen Offenlegungsschrift 27 42 442.
Aus der deutschen Patentschrift 7 04 197 ist eine Kreuzgelenkkupplung bekannt, bei der ein plattenförmiges
Wellenende in kugelkalottenförmigen Lagerkörpern geführt ist, um eine Flächenberührung zwischen
den Laufflächen der Lagerkörper und dem plattenförmigen Wellenende beim Verkanten der Gelenkteile zu
erreichen. Diese Kupplung ist jedoch unelastisch ausgebildet und kann daher keine Hinweise geben zur
Ausbildung der elastischen Kupplung gemäß der Erfindung.
Schließlich beschreibt die deutsche Auslegeschrift 19 41 807 ein Gleitelement, insbesondere Gleitstein, zur
Übertragung von Antriebskräften bei Übertragungsgliedern von Maschinen vorzugsweise Antrieben.
Dieses Gleitelement ist aus einem Träger hoher Festigkeit und einer Auflage aus einem weicheren
Lagermaterial bestimmter Wandstärke zusammengesetzt. Der Zweck dieser Maßnahme besteht darin, eine
gleichmäßige Flächenbelastung zu erzielen. Eine Anregung, solche Gleitsteine bei elastischen Kupplungen der
erfindungsgemäßen Art einzusetzen, ist der Auslegeschrift ebenfalls nicht zu entnehmen.
Vorteilhaft ist jeweils mindestens eine der beiden aneinander anliegenden Flächen (Schrägfläche
und'oder Gleitfläche) der Kupplungshälfte bzw. des in
den Zwischenraum eingreifenden Gleitkeile schwenkbar. Dies bringt die besonders einfache Konstruktionsmöglichkeit, daß der Zwischenraum und der Gleitkeil zu
einer Radialebene symmetrisch sind.
Der öffnungswinkel des Zwischenraumes ist, um ein gutes Gleiten der Gleit-Flächen an den Schräg-Flächen
zu ermöglichen, mindestens so groß, daß bei einer Verdrehung der Kupplungshälften zueinander die
Reibung in den aneinander gleitenden Flächen einer Radialbewegung des Gleitkeiles zuläßt.
Soll durch die schwenkbare Lagerung mindestens einer der beiden aneinander anliegenden Flächen der
öffnungswinkel des Zwischenraumes konstant gehalten werden, so liegt vorteilhaft die Schwenkachse der
schwenkbaren Fläche in einer die Achse der Kupplung einschließenden Ebene sowie, wie bereits vorstehend
gesagt, parallel zu der ebenen Fläche, an der die schwenkbare Fläche anliegt.
Soll durch die Schwenkbarkeit mindestens einer der beiden aneinander anliegenden Flächen ein Ausgleich
ungenauen Fluchtens der zu kuppelnden Wellen erziell werden, so liegt vorteilhaft die Schwenkachse der
schwenkbaren Fläche in einer zur Achse der Kupplung; senkrechten Ebene sowie, wie bereits vorstehend
gesagt, parallel zu der ebenen Fläche, an der die schwenkbare Fläche anliegt.
Ist die schwenkbare Fläche nicht nur um eine einzige Schwenkachse schwenkbar, sondern um die beiden
zueinander senkrechten Schwenkachsen, die in den vorstehenden Absätzen genannt wurden, so erzielt man
mit einer einzigen Konstruktion gleichzeitig den Ausgleich nicht genau miteinander fluchtender Wellen
und die Konstanthaltung des öffnungswinkels des Zwischenraumes. Besonders einfache konstruktive
Lösungen hierfür ergeben sich, wenn die schwenkbare Fläche um eine Schar von Schwenkachsen schwenkbar
ist, die sich in einem Drehpunkt schneiden.
Eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausführung mit einer (in einer die Achse der Kupplung einschließenden
Ebene oder in einer zur Achse der Kupplung senkrechten Ebene liegenden) Schwenkachse besteht
darin, daß die schwenkbare Fläche an einem Ausgleichskörper ausgebildet ist, welcher eine zur Schwenkachse
rotationssymmetrische zylindrische Drehfläche trägt, welche in einer hohlzylindrischen Lagerrinne einer
Kupplungshälfte bzw. eines Gleitkeiles lagert.
Soll bei dieser Konstruktion eine Schwenkbarkeit um zwei zueinander senkrecht stehende Schwenkachsen,
von denen die eine in einer die Achse der Kupplung einschließenden Ebene und die andere senkrecht dazu
liegt, erzielt werden, so könnte seinerseits der genannte Ausgleichskörper in einer zu der anderen Schwenkachse
rotationssymmetrischen Lagerrinne einen zweiten gleichartigen Ausgleichskörper tragen, dessen schwenkbare
ebene Fläche an der anderen Fläche anliegt. Konstruktiv einfacher erzielt man diese zweifache
Schwenkbarkeit durch eine gleichsam kardanische Lagerung. Hierzu ist die schwenkbare Fläche an einem
Ausgleichskörper ausgebildet, welcher eine zu einem Drehpunkt konzentrische Drehfläche trägt, die in einer
hohlkugeligen Lagerpfanne einer Kupplungshälfte bzw. eines Gleitkeils lagert. Man erzielt so eine schwenkbare
Lagerung um eine Schar von Schwenkachsen, die in einer Ebene liegen, welche, wie bereits vorstehend
gesagt, parallel zu der ebenen Fläche, an der die schwenkbare Fläche anliegt, liegt.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion können die Gleitkeile massiv und unelastisch ausgeführt werden.
Diese massive Ausbildung sowie das in jedem Betriebszustand sichergestellte völlig flächige Anliegen
der Schräg-Flächen an den Gleit-Flächen bringt es mit
sich, daß sehr hohe Drehmomente durch die erfindungsgemäßc elastische Wellenkupplung übertragen werden
können und daß die Kupplung sehr einfach aufgebaut werden kann.
Vorzugsweise weist daher die erfindungsgemäße elastische Wellenkupplung nur sechs bis zwölf,
schwenkbare ebene Schräg-Flächen auf, die jeweils paarweise drei bis sechs winkelgleich verteilten
Zwischenräumen zugeordnet sind, in weiche die Gleitkeile von einem umgebenden Haltering gedruckt
werden, welcher durch unrunde Verformbarkeit radial federnd ausgebildet ist Dieser Haltering ist eine ganz
besonders einfache Ausführung einer radial federnden Lagerung. Seine die radiale Elastizität bewirkende
unrunde Verformbarkeit wird erst dadurch möglich, daß bei der erfindungsgemäßen elastischen Ausbildung der
Gleitkeilkupplung nur sehr wenige Gleitkeile erforderlich sind, um hohe Drehmomente zu übertragen:
zwischen diesen wenigen Gleitkeilen bleibt genügend ■-> Platz für die unrunde Verformbarkeit des Halteringes.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gleitkeilkupplung sind in weiteren
Unteransprüchen angegeben. Vorteile und Wirkungsweise der verschiedenen erfindungsgemäßen Wellen-Hi
kupplungen werden nachstehend an den Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Ansicht in Richtung der Achse, von einer erfindungsgemäßen, von keinem Drehmoment verdrehten
Kupplung,
Fig. 2 den Schnitt H-II durch den Gegenstand der Fig. 1,
F i g. 3 bis 5 unterschiedliche Schwenklagerungen von Ausgleichskörpern in Kupplungshälften und/oder Gleitkeilen,
F i g. 6 eine Ansicht in Richtung der Achse, von der Kupplung der Fig. 1, deren Kupplungshälften durch
eine Drehmomentbelastung gegeneinander verdreht sind, wobei der Haltering geschnitten dargestellt ist,
F i g. 7 den Schnitt VII-VlI durch den Gegenstand der Fig. 6,
F i g. 8 zur Erläuterung des Bewegungsablaufes die schematische Darstellung des Schnittes VIII-VIIl durch
den Gegenstand der Fig. 7 bzw. der Details VIII der
F i g. 1 und 6,
id F i g. 9 die Ansicht in Richtung der Achse (Schnitt
IX-IX durch F i g. 10), von einer weiteren erfindungsgemäßen,
von keinem Drehmoment verdrehten und als Klauenkupplung ausgebildeten Kupplung,
Fig. 10 die Aufsicht X auf den Gegenstand der S5 Fig. 9, mit geschnittenem Haltering,
F i g. 11 den Schnitt XI-XI durch den Gegenstand der
Fig. 10, wobei der Gleitkeil aus dem Zwischenraum versetzt gezeigt ist,
Fig. 12 die beiden Kupplungshälften der Fig. 9 in
(über den Bereich XII-XII der Fig.9) abgewickelter Ansicht radial von außen gesehen,
F i g. 13 eine Ansicht, in Richtung der Achse, von einer
KuppTungshälfte, welche vier Ausgleichskörper auf besonderen Einsteckteilen trägt, die in Schlitzen der
Kupplungshälfte stecken,
F i g. 14 den Schnitt XIV-XIV durch den Gegenstand der Fig. 13, wobei hinter der Schnittebene liegende
Teile nicht dargestellt sind,
Fig. 15 eine Ansicht in Richtung der Achse, vom so oberen Teil einer Kupplungshälfte, mit einer Zylinderbohrung,
in welcher ein Ausgleichskörper drehbar gelagert ist, wobei ein Gleitkeil angedeutet ist,
F i g. 16 den Schnitt XVI-XVl durch den Gegenstand der F i g. 15, ohne Gleitkeil,
F i g. 17 ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße von
keinem Drehmoment verdrehten Kupplung, welche als Klauenkupplung mit vier Zwischenräumen ausgebildet
ist gemäß der Schnittlinie XVII-XVII der F i g. 18,
Fig. 18 den Schnitt XVIII-XVIII durch den Gegenstand
der F i g. 17,
F i g. 19 die gesamte abgewickelte Ansicht der beiden Kupplungshälften der Fig. 17, radial von außen
gesehen, in anderem Maßstab,
F i g. 20 einen Schnitt senkrecht zur Achse, durch die
Kupplung der F i g. 17, deren Kupplungshälften durch
eine Drehmomentbelastung zueinander verdreht sind, wobei der Schnitt gemäß der Schnittlinie XVII-XVII
geführt ist und
Fig.21 bis 22 die Anordnung eines Nadelflachkäfigs
zwischen einer Schräg-Fläche und einer Gleit-Fläche.
F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung, deren beide Kupplungshälften von keinem Drehmoment
verdreht, also unbelastet sind in Ansicht.
Fig.2 zeigt den Schnitt H-Il durch den Gegenstand
der Fig. 1. In Fig. 2zeigt der Pfeil I die Richtung, in der
F i g. 1 gesehen ist.
Von den beiden in F i g. 2 gezeigten Kupplungshälften 12 und 14 ist in F i g. 1 nur die vordere Kupplungshälfte ι ο
12 sichtbar. Diese vordere Kupplungshälfte 12 ist mit einer zentralen Bohrung 102 versehen, wogegen die
hintere Kupplungshälfte 14 eine zentrale Bohrung 104 aufweist. Die Bohrung 102 ist für die Aufnahme einer
Antriebswelle, die Bohrung 104 für die Abtriebswelle vorgesehen. Die Festlegung der Wellen erfolgt über
Paßfedern.
Die in F i g. 1 sichtbare vordere Kupplungshälfte 12 trägt drei winkelgleich über den Umfang verteilte
hohlzylindrische Lagerrinnen 92, die sich senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 1 erstrecken. In diesen drei
hohlzylindrischen Lagerrinnen 92 sind drei halbzylindrische Ausgleichskörper 74,76 und 78 gelagert. Diese drei
Ausgleichskörper tragen je eine ebene Schräg-Fläche 16, 18 bzw. 20. Diese drei ebenen Schräg-Flächen
erstrecken sich quer zur Kraftübertragungsrichtung unter einem Winkel. In Fig.2 sind in der vorderen
Kupplungshälfte 12 die hohlzylindrische Lagerrinne 92, der Ausgleichskörper 74 sowie seine ebene Schräg-Fläche 16 im Schnitt erkennbar. Die Ausgleichskörper 74,
76, 78, 82, 84, 86 sind nicht exakt halbzylindrisch, ihre Dicke ist geringer, sie bilden einen Zylinderabschnitt,
wie deutlich aus Fig. 1 zu ersehen ist
In gleicher Weise, jedoch entgegengesetzt orientiert,
trägt die hintere Kupplungshälfte 14 in hohlzylindrisehen Lagerrinnen 92 Ausgleichskörper 82, 84 und 86,
die in F i g. 1 gestrichelt angedeutet sind, da sie von der Kupplungshälfte 12 verdeckt sind. In Fig.2 ist der
Ausgleichskörper 82 geschnitten dargestellt, welcher die ebene Schräg-Fläche 24 trägt und in einer
hohlzylindrischen Lagerrinne 92 gelagert ist.
Jeweils paarweise stehen sich gemäß F i g. 1 gegenüber:
a) die ebenen Schräg-Flächen 16 und 24 der Ausgleichskörper 74 und 82, welche in hohlzylindrisehen Lagerrinnen 92 der vorderen Kupplungshälfte 12 und der hinteren Kupplungshälfte 14 gelagert
sind, so daß sich die Flächen 16 und 24 versetzt gegenüberstehen (vgl. F i g. 2),
b) die ebenen Schräg-Flächen 18 und 26 der Ausgleichskörper 76 und 84, die in hohlzylindrischen Lagerrinnen 92 der vorderen Kupplungshälfte 12 und der hinteren Kupplungshälfte 14 gelagert
sind, sowie
c) die ebenen Schräg-Flächen 20 und 28 der Ausgleichskörper 78 und 86, die in hohlzylindrischen Lagerrinnen 92 der vorderen Kupplungshälfte 12 und der hinteren Kupplungshälfte 14 gelagert
sind.
Jeweils eine ebene Schräg-Fläche der vorderen Kupplungshälfte 12 schließt mit einer ebenen Schräg-Fläche der hinteren Kupplungshälfte 14 einen radial
nach außen sich öffnenden Zwischenraum 34 (vgL F i g. 11) ein. In jedem Zwischenraum ist ein Gleitkeil 42,
44 bzw. 46 angeordnet Jeder Gleitkeil 42, 44 bzw. 46 es trägt ebene Gleit-FIächen 52,54 bzw. 56,58 bzw. 60,62,
die jeweils einer ebenen Schräg-Fläche eines der sechs Ausgleichskörper 74,76,78,82,84 und 86 anliegen.
Die drei Gleitkeile 42, 44 und 46 werden von einem umgebenden Haltering 98 in der eingezeichneten
Stellung gehalten und wirken, ähnlich wie bei der elastischen Wellenkupplung der eingangs erwähnten
deutschen Offenlegungsschrift 27 42 442, wie die Zähne eines zwei Zentralräder (vergleichbar mit den Kupplungshälften 12 und 14) umgebenden Planetenrades.
Dreht sich die mit der Antriebswelle drehfest verbundene vordere Kupplungshälfte 12 in Drehrichtung 100, so drücken die ebenen Schräg-Flächen 16,18
und 20 auf die ebenen Gleit-FIächen 52, 56 und 60 der drei Gleitkeile 42,44 und 46. Diese stützen sich außen an
Haltering 98 ab und übertragen das Drehmoment auf die ebenen Schräg-Flächen 24, 26, 28 der drei
Ausgleichskörper 82,84 und 86, die in hohlzylindrischen Lagerrinnen 92 der hinteren Kupplungshälfte 14
gelagert sind. Bei dieser Übertragung eines Drehmomentes werden die einzelnen, im wesentlichen keilförmigen Gleitkeile 42, 44 und 46 auf Pressung und
Scherung belastet. Um zu verhindern, daß sie sich bei dieser Scherbelastung zwischen den beiden Kupplungshälften verkanten, weist der Haltering innen zwei
umlaufende Führungswülste 99,101 auf. Die Gleitkeile liegen zwischen den radial nach innen verlaufenden,
einander zugewandten Führungsflächen 103, 105 der Führungswülste und können sich in Umfangsrichtung,
nicht jedoch in Achsrichtung, verschieben (vgl. Gleitkeil 46 in F i g. 2 links).
Die beiden Kupplungshälften 12 und 14 haben jeweils von zwei Flächen begrenzte, etwa V-gestaltete Ausnehmungen, die radial ausgerichtet sind und sich nach außen
erweitern. In jeder V-Fläche 111 bzw. 113 bzw. 115 ist
eine hohlzylindrische Lagerrinne 92 ausgebildet; jeder V-Fläche 111, 113 bzw. 115 steht jeweils eine
Gegenfläche 112, 114 bzw. 116 gegenüber. In der »unbelasteten Stellung« der Fig. 1, in welcher die
Kupplung von keinem Drehmoment belastet ist, liegen die drei Gleitkeile 42, 44 und 46 mit ihren jeweils zwei
ebenen Gleit-FIächen 52, 54, 56, 58, 60, 62 an jeweils einer ebenen Schräg-Fläche 16,18,20 und jeweils einer
Gegenfläche 112,114,116 der vorderen Kupplungshälfte an. Entsprechendes gilt auch für die hintere
Kupplungshälfte 14 (vgl. F i g. 2).
Gemäß F i g. 1 und 2 sind in jeder Kupplungshälfte drei hohlzylindrische Lagerrinnen 92 vorgesehen, in
denen jeweils ein Ausgleichskörper um eine Schwenkachse 68 (vgl. Fig.8) drehbar gelagert ist, welche
parallel zur jeweils gegenüberliegenden ebenen Gleit-Fläche eines Gleitkeiles sich senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 1 erstreckt Die Ausgleichskörper der
F i g. 1 und 2 sind also jeweils nur um eine einzige Schwenkachse 68 schwenkbar, die sich in F i g. 1 als
Punkt abbildet
Unterschiedliche Anordnungen etwa halbkugeliger Ausgleichskörper sind in den Fig.3 bis 5 dargestellt,
welche jeweils Abbildungen ähnlich Fig.2 zeigen, in
denen jedoch jeweils nur der Bereich um den Gleitkeil 42 dargestellt ist:
Fig.3 zeigt anstelle etwa halbzylindrischer oder
teilzylindrischer Ausgleichskörper in beiden Kupplungshälften 12 und 14 Ausgleichskörper in Form einer
Kugelkalotte, mit einer zum Drehpunkt 72 konzentrischen Drehfläche 94, welche in einer zum Drehpunkt
konzentrischen hohlkugeligen Lagerpfanne 96 gelagert ist Der Drehpunkt 72 der Drehfläche 94 und der
Lagerpfanne jedes Ausgleichskörpers ist der Schnittpunkt einer Schar von Schwenkachsen, die in einer
Ebene liegen, die der jeweils gegenüberliegenden
ebenen Gleit-Fläche des Gleitkeils 42 parallel verläuft.
Da die in hohlkugeligen Lagerpfannen 96 gelagerten Ausgleichskörper meist weniger hoch sind als Halbkugeln, liegt der Drehpunkt 72 meist im Inneren des
Gleitkeiles, wie dies in Fig.3 dargestellt ist (vgl. auch
Schwenkachse 68 in F i g. 1).
Die Ausbildung der Ausgleichskörper als Kugelkalotte gemäß Fig.3 ermöglicht die Verwendung der
erfindungsgemäßen Kupplung auch dann, wenn die Achse 70 der Kupplung im Bereich der Antriebswelle
mit der Achse 70 der Kupplung im Bereich der Abtriebswelle einen Winkel bildet. Die Schwenkbarkeit
in den Ausgleichskörpern ermöglicht den Ausgleich eines derartigen Winkelversatzes. Unter Umständen
genügt es hierzu, wenn nur die drei Ausgleichskörper einer der beiden Kupplungshälften oder einer der
beiden Gieit-Flächen eines jeden Gieiikeiles schwenkbar in hohlkugeligen Lagerpfannen gelagert sind. Der
Haltering 98 umgibt mit einem Abstand a unter Bildung eines Ringspaltes 122 die beiden Kupplungshälften 12
und 14 (vgl. F ig. 1 und 2).
Gemäß den Fig. 1, 2 und 3 sind die ebenen
Schräg-Flächen der Kupplungshälften 12 und 14 auf schwenkbaren Ausgleichskörpern angeordnet, die entweder in hohlzylindrischen Lagerrinnen 92 oder in
hohlkugeligen Lagerpfannen 96 gelagert sind. In gleicher Weise ist es möglich, die ebenen Gleit-Flächen
der drei Gleitkeile auf schwenkbaren Ausgleichskörpern anzuordnen, welche in hohlzylindrischen Lagerrinnen oder hohlkugeligen Lagerpfannen gelagert sind,
welche im Gleitkeil angeordnet sind. Fig.4 zeigt ein
derartiges Ausführungsbeispiel, bei welchem die im Gleitkeil 42 gehaltenen Ausgleichskörper in hohlkugeligen Lagerpfannen sitzen, die Die entsprechenden
ebenen Schräg-Flächen 16 und 24 der Kupplungshälften 12 und 14 sind in diesem Fall an den Kupplungshälften
12,14 unmittelbar angebracht, ohne Verwendung eines zusätzlichen Ausgleichskörpers.
Eine weitere Möglichkeit zeigt F i g. 5, in der sowohl die ebenen Schräg-Flächen der Kupplungshälften als
auch die ebenen Gleit-Flächen der Gleitkeile auf Ausgleichskörpern angeordnet sind, welche konzentrische Drehfiächen aufweisen, mit denen sie in hohlkugeligen Lagerpfannen der beiden Kupplungshälften bzw.
der beiden Seiten des Gleitkeiles 42 gelagert sind. Die in F i g. 5 dargestellte Anordnung bringt den Vorteil einer
größeren Schwenkbarkeit.
Gemäß Fig. 3 sind um den Gleitkeil 42 vier Flächen
einander zugeordnet:
a) die ebene Schräg-Flache 16,
b) die ebene Gleit-Fläche 52, welche an der ebenen
Schräg-Fläche 16 anliegt,
c) die ebene Schräg-Fläche 24,
d) die ebene Gleit-Fläche 54, welche an der ebenen
Schräg-Fläche 24 anliegt
Von jeweils zwei aneinander anliegenden Flächen (16/52 bzw. 24/54) ist gemäß Fig.3 und 4 eine
schwenkbar angeordnet In besonderen Fällen ist es jedoch ausreichend, wenn nur eine der vier Flächen
schwenkbar ist; dies setzt dann allerdings voraus, daß der Gleitkeil 42 in seinem Lager 50 schwenkbar gelagert
ist und somit den fehlenden Ausgleichskörper ersetzt
Oberträgt die in F i g. 1 bis 5 dargestellte Kupplung
ein Drehmoment von der vorderen Kupplungshälfte 12 auf die hintere Kupplungshälfte 14, so werden die drei
Gleitkeile 42, 44 und 46 radial nach außen gegen den umgebenden Haltering 98 gedruckt Hierbei bewirken
sie eine unrunde Verformung des Halteringes 98, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist. Die Anlageflächen der drei
Gleitkeile 42, 44 und 46 am Haltering 98 (dessen Führungswulste 99, 101 nicht gezeigt sind) wirken als
radial federnde Lager 50. Gegen diese radiale Federung, die auf der unrunden Verformung des Halteringes 98
beruht, sind gemäß F i g. 6 die drei Gleitkeile 42,44 und 46 radial nach außen gedruckt, wobei ihre ebenen
Gleit-Flächen an den ihnen anliegenden ebenen
ίο Schräg-Flächen der beiden Kupplungshälften gleiten.
Die in Fig.7 dargestellte Schnittfigur der Linie VII-VII der Fig.6 gleicht im wesentlichen der Fig.2.
Ein Unterschied besteht darin, daß gemäß F i g. 7 die ebenen Gleit-Flächen 52 und 54 des radial nach außen
gedrückten Gleitkeils 42 sich von den Gegenflächen 109 bzw. 112 abgehoben haben. In dieser belasteten Stellung
liegt der Gleitkeil 42 mit der vorderen Hälfte seiner ebenen Gleit-Fläche 52 an der ebenen Schräg-Fläche 16
des Ausgleichskörpers 74 der vorderen Kupplungshälfte
12 an, wogegen die hintere Hälfte seiner ebenen
Gleit-Fläche 54 an der ebenen Schräg-Fläche 24 des Ausgleichskörpers 82 der hinteren Kupplungshälfte 14
anliegt. Diese beiden beaufschlagten Hälften der ebenen Gleit-Flächen 52 und 54 sind gegeneinander derart
versetzt, daß die drei Gleitkeile auf Scherung beansprucht werden. Vorstehend wurde schon dargelegt daß
umlaufende Führungswülste 99, 101 am Haltering 98 vorgesehen sind, um ein Verkanten der drei Gleitkeile
zwischen den Kupplungshälften zu verhindern. Hierzu
werden die Stirnflächen 73 der Gleitkeile an den
Führungsflächen 103,105 geführt (F i g. 2).
Der Haltering 98 verformt sich elastisch, bis er in den drei Bereichen zwischen den drei Gleitkeilen anliegt
Das Drehmoment bei welchem dieses Anliegen erfolgt
ist einstellbar, wenn jeweils zwischen den drei
Gleitkeilen verstellbare oder federbeaufschlagte Anschläge vorgesehen sind. Gemäß den F i g. 1 und 6 sind
diese verstellbaren Anschläge als radiale Schrauben 127, 128,130 oder (rechter oberer Quadrant der Fig. 1) als
Bolzen 132 ausgebildet die am Umfang mindestens einer Kupplungshälfte angeordnet sind, wobei die
Bolzen 132 durch Federn, z. B. Tellerfedern 205, radial
nach außen beaufschlagt sind. Die Dämpfungscharakteristik der erfindungsgemäßen elastischen Wellenkupp-
« lung kann durch Verstellen der Schrauben oder durch
entsprechende Auswahl der Federn eingestellt werden, bevor der Haltering 98 aufgeschoben wird. Auch kann
durch die Auswahl der Elastizität des Halterings 98 die Dämpfungscharakteristik zusätzlich oder allein beein
flußt werden. Selbstverständlich wird man bei einer
Kupplung nur eine Art von Anschlägen verwenden, also entweder Schrauben 127, 128, 130 oder federbeaufschlagte Bolzen 132.
Aus dem Vergleich der F i g. 1 und 6 ist ersichtlich,
daß die elastische Verformung des Halterings 98 eine
radiale Verschiebung der drei Gleitkeile 42, 44 und 46 gestattet Zur Erläuterung der bei dieser radialen
Verschiebung eines Gleitkeils auftretenden Schwenkbewegungen der Ausgleichskörper ist in F i g. 8 das Detail
VIII der Fi g. 1 und 6 bzw. der Schnitt VIII-VIII durch
Fig.7 stark vergrößert dargestellt Hierbei beziehen
sich voll ausgezogene Linien auf die unbelastete Stellung der Fig. 1 und gestrichelte Linien auf die
belastete Stellung der Fig.6. Weiterhin ist in der
rechten Hälfte der Fig.8 ein Teil der vorderen Kupplungshälfte 12 längs der Bruchlinie 140 weggebrochen. Hierdurch ist von der Gegenfläche 112 der
vorderen Kupplungshälfte 12 nur ein kurzes Stückchen
sichtbar; die sich anschließende Linie bezeichnet die V-Fläche 138 der V-förmigen Ausnehmung der hinteren
Kupplungshälfte 14. In dieser V-Fläche 138 ist die hohlkugelige Lagerpfanne 96 vorgesehen, in welcher
der kugelkalottenförmige Ausgleichskörper 82 schwenkbar gelagert ist Im Gegensatz zu den Fig. 1,6
und 7 sind die Ausgleichskörper hier in Form von Kugelabschnitten ausgeführt.
Die V-Fläche 136 der vorderen Kupplungshälfte 12 weist die hohlkugelige Lagerpfanne 96 auf, in welcher
der Ausgleichskörper 74 schwenkbar gelagert ist.
Die V-Flächen 136 und 138, in denen jeweils ein Ausgleichskörper schwenkbar gelagert ist, schließen
miteinander einen Winkel ei ein.
Die ebenen Gleit-Flächen 52 und 54 des Gleitkeils 42 schließen miteinander den gleichen Winkel α ein, den
die V-Flächen 136 und 138 der Kuppiungshäiften i2 und
14 einschließen. In der voll ausgezogenen Stellung der Fig.8, entsprechend der von keinem Drehmoment
belasteten Stellung der Fig. 1, schließen also auch die
ebenen Schräg-Flächen 16 und 24 der Ausgleichskörper 74 und 82 diesen Winkel <x miteinander ein.
Bei Drehmomentbelastung der erfindungsgemäßen elastischen Wellenkupplung wird, wie bereits dargelegt
wurde, der Gleitkeil 42 gegen die elastische Kraft des umgebenden Halteringes 98 radial nach außen gedruckt.
In dieser Stellung ist er in F i g. 8 gestrichelt dargestellt Diese gestrichelte belastete Stellung ist, ebenso wie die
ausgezogene unbelastete Stellung, symmetrisch zur Radialebene 134 gezeichnet, obgleich diese Radialebene
während des Aufbringens des Drehmomentes bereits eine Drehbewegung beschrieben hat, die mehrere
Umlaufe um die Kupplungsachse betragen kann. Die Darstellung der F i g. 8 gewinnt jedoch an Übersichtlichkeit,
wenn man die unbelastete Stellung und die 3s belastete Stellung symmetrisch zu einer einzigen
Radialebene 134 zeichnet, die senkrecht auf der Zeichenebene steht und sich als Linie abbildet
Die ebenen Gleit-Flächen 52 und 54 schließen nach
Aufbringen eines Drehmoments unverändert miteinander den Winkel λ ein, da der Gleitkeil 42 in sich
unverformbar ist Da der Gleitkeil 42 seine zur
Radialebene 134 symmetrische Stellung beibehält, bewirkt eine Verdrehung der beiden Kupplungshälften
um den Winkel φ gegeneinander:
1. eine Schwenkung der V-Fläche 136 der vorderen Kupplungshälfte 12 um einen Winkel φ/2;
2. eine Schwenkung der V-Fläche 138 der hinteren Kupplungshälfte 14 um φ/2.
Diese beiden Schwenkwinkel φ/2 sind jeweils rechts und links eingetragen. Da es sich um Schwenkungen
handelt, werden die V-Flächen 136 und 138 nicht parallel verschoben, sondern auch im Verhältnis
zueinander verschwenkt, so daß der von ihnen eingeschlossene Winkel von <x auf λ—φ abnimmt
Dieser Winkel <x - φ ist in F i g. 8 oben eingetragen.
Lägen die ebenen Gleit-Flächen 52 und 54 (gemäß dem bisherigen Stand der Technik) unmittelbar den
V-Flächen 136 und 138 an, so wäre bei der Verdrehung
der beiden Kupplungshälften um den Winkel φ kein flächiges Anliegen der ebenen Gleit-Flächen 52 und 54
an den V-Flächen 136 und 138 mehr gegeben. Aus diesem Grund sind erfindungsgemäß die Ausgleichskörper
74 und 82 vorgesehen, die sich in den hohlkugeligen Lagerpfannen 96 derart verschwenken, daß ihre ebenen
Schräg-Flächen 16 und 24 in jeder Stellung des Gleitkeils 42 dessen ebenen Gleit-Flächen 52 und 54
vollständig flächig anliegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
werden die ebenen Schräg-Flächen 16 und 24 um einen Winkel φ/2 geschwenkt.
In Fig.8 ist der Fall dargestellt, daß die beiden
Ausgleichskörper in hohlkugeligen Lagerpfannen 96 gelagert sind. Der Drehpunkt 72 liegt genau in der
ebenen Gleit-Fläche 52 bzw. 54. Im allgemeinen wird man es jedoch vorziehen, die Ausgleichskörper flacher,
also nicht halbkugelig, zu machen, so daß die Drehpunkte 72 innerhalb des Gleitkeils 42 zu liegen
kommen. Entsprechendes gilt auch für Ausgleichskörper in Form von Zylinderabschnitten.
Die beiden Kupplungshälften 12,14 können einander gegenüberstehende Radialflächen 133, 135 tragen,
welche von V-Flächen und/oder Gegenflächen sich radial und gegeneinander axial nach innen erstrecken.
Wenn diese Radialflächen aneinander anliegen, ist der maximal mögliche Verdrehwinkei φ erreicht Bei noch
höherer Drehmomentbelastung wirkt die Kupplung als starre, unelastische Kupplung, ohne daß die Gefahr
einer Beschädigung bestände.
Bei der in F i g. 8 dargestellten radialen Verschiebung des Gleitkeils 42 bewegt sich die innere Spitze 142 des
Gleitkeils 42 vom Radius rl auf den Radius r2. Um die
Differenz Differenz η — /ϊ =4r ändert sich die Weite a
des Ringspaltes 122; im Bereich der Gleitkeile nimmt die Weite a des Ringspaltes 122 um diesen Wert Ar zu,
wogegen an den drei dazwischenliegenden Punkten eine Abnahme der Weite a des Ringspaltes erfolgt Die
Schrauben 127, 128, 130 bzw. Federbolzen 132 der F i g. 1 und 6 werden derart eingestellt, daß die
Dämpfungskennlinie der Kupplung den gewünschten Verlauf erhält; von dem Augenblick an, an welchem der
Haltering 98 die Anschläge 127, 128, 130, 132 berührt, wird diese Kennlinie steiler (vgl. F i g. 6).
Die Fig.9 bis 12 zeigen eine erfindungsgemäße
elastische Wellenkupplung, die sich von den F i g. 1 und 6 darin unterscheidet, daß sie als Klauenkupplung
ausgebildet ist und kugelförmige Ausgleichskörper aufweist
Fig.9 zeigt eine Ansicht entsprechend Fig. 1,
genauer gesagt einen Schnitt längs der Linie IX-IX durch den Gegenstand der Fig. 10. Fig. 10 ist eine
Ansicht in Richtung X des Gegenstandes der F i g. 9, wobei die obere Hälfte des Halteringes 98 weggelassen
ist Weiterhin zeigt F i g. 11 schematisch den Schnitt
XI-XI durch Fig. 10 und Fig. 12 eine Abwicklung der
Ansicht XII-XII.
Der in F i g. 12 dargestellten Abwicklung sowie F i g. 9
entnimmt man, daß die hintere Kupplungshälfte 14 drei winkelgleich verteilte Klauen 166 (in Fig. 12 nicht
erkennbar) 168 und 180 trägt, die senkrecht von der Ebene der Kupplungshälfte 14 vorstehen und bis nahe
zur vorderen Kupplungshälfte 12 reichen.
Diese vordere Kupplungshälfte 12 trägt ihrerseits drei winkelgleich verteilte Klauen 170, 172 und 174,
welche senkrecht von der vorderen Kupplungshälfte 12 abstehen und bis nahe zur hinteren Kupplungshälfte 14
ragen. Die einander zugewandten Flächen
a) der Klauen 172,180
b) der Klauen 174,166 sowie
c) der Klauen 170,168
entsprechen den in bezug auf die F i g. 1 bis 8 besprochenen V-Flächen 136 und 138 und tragen in
hohlkugeligen Lagerpfannen die um einen Drehpunkt schwenkbaren Ausgleichskörper. Diese Ausgleichskörper
tragen ebene Schräg-Flächen, welche in gleicher Weise wie bei den F i g. 1 bis 8 an ebenen Gleit-Flächen
der Gleitkeile 42,44 und 46 anliegen.
Ebenso wie bei der Kupplung der F i g. 1 bis 8 bewirkt ein Drehmoment, daß die Gleitkeile 42,44 und 46 nach
außen verschoben werden. Hierbei wirken jedoch auf diese Gleitkeile 42,44 und 46 keine Scherkräfte, da die
einander zugewandten V-Flächen der Klauen, welche
die hohlkugeligen Lagerpfannen aufweisen, sich direkt gegenüberstehen und die ebenen Gleit-Flächen der
Gieitkeile Ober ihre gesamte axiale Erstreckung unterstützen. Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen
elastischen Wellenkupplung als Klauenkupplung macht somit die Verwendung der Führungswülste 99, 101 am
Haltering 98 überflüssig und ermöglicht die Übertragung besonders hoher Drehmomente durch die
Verteilung der auftretenden Kräfte auf größere Flächen.
Die Ausgleichskörper der Fig.9 bis 12 sind
Kugelkalotten, wie dies insbesondere gut in F i g. 11 zu
erkennen ist. Man erkennt dort einen Gleitkeil 42 mit seinen beiden ebenen Gleit-Flächen 52 und 54. Parallel
zu diesen beiden ebenen Gleit-Flächen liegen die ebenen Schräg-Flächen 16 und 24 der kugelkalottenförmigen
Ausgleichskörper 74 und 82, die in hohlkugeligen Lagerpfannen 96 der Klauen 172 und 180 schwenkbar
gelagert sind.
Um die Gleit-Flächen 52 und 54 einerseits und die ebenen Schräg-Flächen 16 und 24 andererseits getrennt
darstellen zu können, ist in F i g. 11 der Gleitkeil 42
etwas radial nach außen versetzt dargestellt; im tatsächlichen Betrieb der Kupplung tritt eine derartige
Stellung natürlich niemals auf, da der Haltering 98 den Gleitkeil immer radial nach innen drückt
Gemäß den Fig.9 bis 12 ist die Klauenkupplung in
konventioneller Weise dadurch gebildet, daß die winkelförmigen Klauen mit ihrem langen Schenkel an
der jeweiligen Kupplungshälfte angeschweißt oder angeschraubt sind und mit ihrem kurzen Schenkel in den
Raum zwischen den Kupplungshälften ragen. Bei der Konstruktion der Fig. 13 und 14 wird der lange
Schenkel überflüssig.
Fig. 13 zeigt die Ansicht einer hinteren Kupplungshälfte 14 in axialer Richtung, von der Antriebswelle in
Richtung zur Abtriebswelle. Die zugehörige vordere Kupplungshälfte ist entsprechend der hinteren Kupplungshälfte
14 ausgebildet.
Gemäß Fig. 13 sind winkelgleich verteilte Schlitze 194, 196, 197 und 198 in der Kupplungshälfte 14
vorgesehen. In diesen Schlitzen stecken Einsteckteile 200. Diese Einsteckteile sind ähnlich orientiert wie die
Klauen der Klauenkupplung der Fig.9 bis 12; die
Orientierung der Schlitze 194,196,197 und 198 ist damit
festgelegt. Nach dem Einstecken der Einsteckteile in die zugeordneten Schlitze kann eine Arretierung mittels
Arretierschrauben 204 erfolgen, welche in Bohrungen angeordnet sind, die vom Innern der Kupplungshälfte 14
sich bis zum Schlitz erstrecken. Die Einsteckteile 200 tragen in hohlzylindrischen Lagerrinnen oder hohlkugeligen
Lagerpfannen die zylindrischen oder kugelkalottenförmigen Ausgleichskörper, ebenso wie die Klauen
der Klauenkupplung der Fig.9 bis 12. Der Vorteil der
Anordnung der Fig. 13 und 14 gegenüber der
Klauenkupplung der Fig.9 bis 12 besteht in der leichteren Herstellbarkeit und im unkomplizierten
Zusammenbau. In Fig. 14 sind hinter der Schnittebene
liegende Teile nicht dargestellt.
F i g. 15 zeigt eine Ansicht, in Richtung der Achse 70 der Kupplung, nur eines Ausschnitts aus einer hinteren
Kupplungshälfte 14 mit nur einem einzigen Ausgleichskörper 74; es versteht sich, daß die erforderliche Anzahl
von mindestens zwei, vorteilhaft drei oder vier Ausgleichskörpern in gleicher Weise winkelgleich
verteilt ist, wie bei den vorstehenden Figuren.
Fig. 16 zeigt den Schnitt XVI-XVI durch den Gegenstand der Fig. 15, wobei der in Fig. 15
angedeutete Gleitkeil nicht dargestellt ist
Der in Fig. 15 und 16 dargestellte Ausgleichskörper 74 steckt drehbar in der Zylinderbohrung 212, die bis zu
einer Schulter 214 reicht Hinter dieser Schulter 214 ist
,o die Bohrung enger. Durch diesen engeren Abschnitt 216
der Bohrung ist von außen eine Halte-Schraube 218 eingesteckt, die in ein Innengewinde des Ausgleichskörpers
74 eingreift und diesen in der Zylinderbohrung 212 mit Spiel 5 in axialer Richtung hält Dieses Spiel s ist
zwischen dem Kopf der Halteschraube 218 und der Kuppiuiigshälfte 14 eingezeichnet
Der Ausgleichskörper 74 ragt mit seinem Träger 158 aus der Zylinderbohrung 212 in den Zwischenraum 34
zwischen der hinteren Kupplungshälfte 14 und der nicht dargestellten vorderen Kupplungshälfte. Der Träger
158 weist eine ebene Schräg-Fläche 16 auf, deren schwenkbare Lagerung durch die beschriebene Anordnung
des Ausgleichskörpers 74 in der Zylinderbohrung 212 gegeben ist. Die vordere Kupplungshälfte ist
entsprechend ar ^gebildet
F i g. 17 zeigt einen Schnitt durch eine weitere
erfindungsgemäße Klauenkupplung, die sich von der in Fig.9 dargestellten Klauenkupplung dadurch unterscheidet
daß vier Gleitkeile anstelle von nur drei Gleitkeilen vorgesehen sind. Der Schnitt ist gemäß der
Schnittlinie XVII-XVII durch F i g. 18 geführt
Fig. 18 zeigt den Schnitt XVIII-XVIH durch den Gegenstand der F i g. 17.
Weiterhin zeigt Fig. 19 eine ähnliche Abwicklung wie Fig. 12, jedoch erstreckt sich die Abwicklung der Fig. 19 über den gesamten Umfang der beiden Kupplungshälften, ohne den umgebenden Haltering 98 zu zeigen. Hierbei ist die Länge der Abwicklung nicht maßstäblich.
Weiterhin zeigt Fig. 19 eine ähnliche Abwicklung wie Fig. 12, jedoch erstreckt sich die Abwicklung der Fig. 19 über den gesamten Umfang der beiden Kupplungshälften, ohne den umgebenden Haltering 98 zu zeigen. Hierbei ist die Länge der Abwicklung nicht maßstäblich.
Die F i g. 17,18 und 19 zeigen die Klauenkupplung in
einer Stellung, in der kein Drehmoment eine gegenseitige Verdrehung der Kupplungshälften bewirkt
Fig.20 zeigt einen Fig. 17 entsprechenden Schnitt
mit einer Verdrehung der Kupplungshälften um den Verdrehwinkel φ.
Fig. 17 bezeichnet mit der Angabe XIXA-XIXB die
Zuordnung der unteren Hälfte der Fig. 19 zum linken Umfangsteil der Fig. 17 und der oberen Hälfte der
F i g. 19 zum rechten Umfangsteil der F i g. 17.
so Die Anordnung einer geraden Anzahl von Gleitkörpern ermöglicht es, abwechselnd zwei ebene Schräg-Flächen
auf einer Klaue der einen Kupplungshälfte und zwei ebene Schräg-Flächen auf einer Klaue der anderen
Kupplungshälfte anzuordnen, wogegen es bei der Anordnung der Fig.9 bis 12 nur möglich war,
abwechselnd eine ebene Schräg-Fläche auf einer Klaue der einen Kupplungshälfte und eine ebene Schräg-Fläche
auf einer Klaue der anderen Kupplungshälfte anzuordnen.
Gemäß Fig. 19 sind die beiden Klauen 166, 168 an
der hinteren Kupplungshälfte 14 und die beiden Klauen 178, 180 an der vorderen Kupplungshälfte 12 angebracht.
Die Anordnung ist nun derart getroffen, daß zwischen den Klauen
t. 166 und 180 der Gleitkeil 42 liegt,
2. 180 und 168 der Gleitkeil 48 liegt,
3. 168 und 178 der Gleitkeil 46 liegt.
4. 178 und 166 der Gleitkeil 44 liegt (vgl. Fi g. 17 und
19).
Wirkt auf die Antriebswelle und somit auf die vordere
Kupplungshälfte 12, ein Drehmoment, so verdrehen sich die beiden Kupplungshälften 12 und 14 gegeneinander
in Richtung der Pfeile 220 und 222 der Fig. 19. Dies
bewirkt:
1. eine Annäherung der Klauen 166 und 180,
2. eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Klauen 180 und 168,
3. eine Annäherung der Klauen 168 und 178 sowie
4. eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Klauen 178 und 166.
Die Auswirkungen dieser Verminderungen bzw. Vergrößerungen der Abstände zwischen den vier
Klauen auf die vier Gleitkeile sind in F i g. 20 ersichtlich:
20
a) Die einander diametral gegenüberliegenden Gleitkeile 42 und 46 werden radial nach außen
verschoben, wobei sie den Haltering 98 unrund verformen.
b) Der sich unrund verformende Haltering schiebt die beiden anderen einander gegenüberliegenden
Gleitkeile 44 und 48 radial nach innen; diese radiale Verschiebung nach innen wird möglich durch die
Zunahme des Abstandes der zugeordneten Klauen.
30
Die in den F i g. 1 und 9 gezeigten Klauenkupplungen wirken nur in einer Drehrichtung dämpfend, in der
anderen Drshrichtung dagegen starr und unelastisch. Die Konstruktion der Fig. 17 bis 20 wirkt in beiden
Drehrichtungen dadurch dämpfend, daß an den zwischen zwei nach außen drückenden Gleitkeilen (42
und 46 in Fig. 20) liegenden, sich dementsprechend radial nach innen bewegenden Stellen des Halteringes
98 weitere Gleitkeile (44 und 48 in F i g. 20) angeordnet sind, die sich entsprechend radial nach innen verschieben
lassen. Der Haltering ist somit in jeder Stellung zwischen den beiden nach außen sich bewegenden
Gleitkeilen (in Fig. 20: 42 und 46) einerseits und den beiden sich nach innen bewegenden Gleitkeilen (in
Fig. 20: 44 und 48) andererseits sicher und spielfrei
eingespannt.
Wird die Richtung der Pfeile 220 und 222 (Fig. 19) umgekehrt, so bedeutet dies eine Umkehrung der
Richtung des Drehmomentes. Es werden dann die beiden Gleitkeile 44 und 48 radial nach außen gedrückt
und dementsprechend die beiden anderen Gleitkeile 42 und 46 radial nach innen gedrückt. Da die Kupplung der
F i g. 17 bis 20 kein Spiel hat, erfolgt diese Umkehrung
des Drehmoments, ohne daß der sogenannte »Geschwindigkeitsstoß« auftritt, d. h. ohne daß die Gleit-Flächen
von den Schräg-Flachen abheben. Wie insbesondere aus F i g. 19 ersichtlich, sind die Klauen in
vorliegendem Beispiel jeweils aus paarweisen Vorsprüngen der Kupplungshälften gebildet. Man kann
jedoch die Klauen auch winkelförmig, wie in den F i g. 9 m>
bis 12, ausbilden.
Bei der unrunden Verformung des Halteringes durch die nach außen geschobenen Gleitkeile (in Γ ι g. 1 und b:
Gleitkeile 42, 44 und 46; in Fig. 17 und 20: Gleitkeil 42
und 46) wird der Krümmungsradius des Haltcringcs 98 *>>
in den Druckstellen, in denen die Gleitkeile auf ihn von innen drücken, vermindert. Stimmt der Krümmungsradius
der äußeren Anlageflachen 182, 184, 186 und 187 der Gleiikeile 42, 48, 46 und 44 der Fig. 17 mit dem
Krümmungsradius des unbelasteten Halteringes 98 überein, so liegen diese Anlageflächen der Gleitkeile in
der belasteten Stellung nur noch in zwei seitlichen Randbereichen am Haltering; in der Mitte der Gleitkeile
entsteht zwischen dem Haltering 98 und dem Gleitkeil ein Hohlraum. Dies bringt die Gefahr mit sich, daß
zwischen den Rändern der Anlageflächen der Gleitkeile und dem Haltering eine hohe Flächenpressung auftritt,
was zum Verschleiß führen kann.
Bei der Klauenkupplung der F i g. 17 bis 20, bei
welcher nur zwei Gleitkeile radial nach außen verschoben werden, ist die Veränderung des Krümmungsradius
des Halteringes 98 in den Druckstellen weitaus erheblicher als bei den vorhergehend beschriebenen
Konstruktionen, welche drei Druckstellen aufweisen. Aus diesem Grund sind nur bei dem
Ausführungsbeispiel der F i g. 17 bis 20 die Krümmungsradien der Anlageflächen 182, 184, 186, 187 derart
gewählt, daß in der in Fig.20 dargestellten belasteten
Stellung (maximal vorgegebener Verdrehwinkel φ) in den Druckstellen die Krümmungsradien der Anlageflächen
der Gleitkeile 42 und 46 mit dem Krümmungsradius des Halteringes 98 in den Druckstellen weitgehend
übereinstimmen. In diesen Druckstellen, in denen die größten radialen Kräfte übertragen werden, ist somit
eine flächige Anlage zwischen den Anlageflächen und der Innenfläche des Halteringes sichergestellt, welche
einen übereinstimmenden Krümmungsradius im Falle des maximalen Verdrehwinkels φ aufweisen. Entsprechend
geringer ist die kraftübertragende Fläche zwischen den Gleitkeilen und dem Haltering einerseits
in Ruhestellung (Fig. 17) und andererseits in den zwischen den Druckstellen liegenden Bereichen, wo die
Gleitkeile 44 und 48 am flach verformten Haltering 98 anliegen.
Die Fig. 2! bis 22 zeigen die Anordnung zweier Nadel-Flachkäfige zwischen je einer Schräg-Fläche und
einer Gleit-Fläche.
Fig. 21 zeigt nur den Gleitkeil 42, in dessen rechter
hohlkugeliger Lagerpfanne % mit der konzentrischen Drehfläche 94 der Ausgleichskörper 82 schwenkbar
gelagert ist, welcher die ebene Gleitfläche 54 zeigt. In F i g. 21A ist der Gleitkeil und diese ebene Gleitfläche 54
in Aufsicht gezeigt.
Links trägt der Gleitkeil 42 in einer hohlzylindrischen Lagerrinne 92, welche sich senkrecht zur Zeichenebene
erstreckt, einen Ausgleichskörper 74, der in seiner zylindrischen Drehfläche 90 in der hohlzylindrischen
Lagerrinne 92 schwenkbar gelagert ist. Die ebene Gleitfläche 52 des zylindrischen Ausgleichskörpers 74
ist in F i g. 21 B in Aufsicht dargestellt.
Gemäß F i g. 22 stehen den ebenen Gleit-Flächen 54
bzw. 52 der Ausgleichskörper 82 bzw. 74 die ebenen Schräg-Flächen 24 bzw. 16 gegenüber. Gemäß Fig. 22
liegen jedoch diese Flächen nicht unmittelbar aneinander an, sondern zwischen ihnen liegt jeweils ein
Nadelkäfig 206. In F i g. 22A ist der Ausgleichskörper 74 und dieser Nadelkäfig 206 in Aufsicht dargestellt. Man
erkennt, daß die Achsen der einzelnen Walzen 224,226,
228, 230 und 232 des Nadelkäfigs 206 in der Ebene der einander gegenüberstehenden Gleit- bzw. Schräg-Fläehcn
liegen und derart orientier! sind, daß sie zur Richtung der Achse 70 der Kupplung senkrecht stehen.
Diese Anordnung eines Nadelkäfigs 206 hat folgenden Sinn:
Wenn die Antriebswelle und die- Ablriebswellc, welche durch die erlindimgsgemäße Kupplung mitein-
ander verbunden sind, einen größeren Winkel-Versatz haben, das heißt, wenn die Achsen der Kupplungshälften
sich schneiden, so verschieben sich während des Umlaufs die Kupplungshälften in axialer Richtung
zueinander. Diese Verschiebung erfolgt zwischen den aneinander anliegenden ebenen Gleit-Flächen und
Schräg-Flächen. Die Verschiebungen betragen unter Umständen einige Millimeter. Die erfindungsgemäße
Anordnung eines Nadelkäfigs zwischen den Gleit-Flächen und Schräg-Flächen vermindert die Kraftwirkungen
(Längskräfte, Querkräfte) auf die Welle und
erleichtert die Verschiebung der Kupplungshälften zueinander.
Soll mittels eines zwischen den Gleit- und Schräg-Flächen angeordneten Nadelkäfigs ein Radialversatz der
Wellen ausgeglichen werden, so wird dieser Nadelkäfig gegenüber der Anordnung der F i g. 22 um 90° verdreht
Er kann dann radiale Verschiebungen der Wellen zueinander, welche beim Umlauf auftreten, ausgleichen
und gegebenenfalls auch die radiale Bewegung der Gleitkeile erleichtern.
Hierzu 11 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Elastische Wellenkupplung, deren Kupplungshälften (12, 14) je mindestens zwei quer zur
Kraftübertragungsrichtung (32) orientierte ebene Schräg-Flächen (16,18,20,22,24,26,28,30) tragen,
wobei jeweils zwei Schräg-Ebenen (16 und 24, 18 und 26, 20 und 28, 22 und 30) der einen und der
anderen Kupplungshälfte (12, 14) paarweise einander zugewandt sind und einen radial nach außen sich
öffnenden Zwischenraum (34) begrenzen, wobei in einem radial federnden Lager (50) mindestens ein
Gleitkeil (42, 44, 46, 48) angeordnet ist, welcher in den Zwischenraum (34) eingreift und zwei voneinander
abgewandte ebene Gleit-Flächen (52,54, 56, 58,
60, 62, 64, 66) trägt, wobei jede Schräg-Fläche (16, 18,20.22,24,26,28,30) an einer Gleit-Fläche (52,54,
56, 58, ÖO, 62, 64, 66) anliegt, dadurch
gekennzeichnet, daß von den vier einander zugeordneten Flächen (zwei Schräg-Flächen der
Kupplungshälften, zwei Gleit-Flächen des Gleitkeils) eines Zwischenraumes (34) mindestens eine um
wenigstens eine Schwenkachse (68) schwenkbar ist, welche zu der ebenen Fläche (52, 54, 56, 58, 60, 62,
64, 66 und/oder 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) parallel ist, an welcher die schwenkbare Fläche anliegt.
2 Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beiden aneinander anliegenden Flächen (Schräg-Fläche 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 und/oder
Gleit-Fläche 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66) der Kupplungshälfte (12, 14) bzw. des in den Zwischenraum
(34) eingreifenden Gleitkeils (42, 44, 46, 48) schwenkbar ist.
3. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (34)
und der Gleitkeil (42,44,46,48) zu einer Radialebene
(134) symmetrisch sind.
4. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwenkachse (68) der schwenkbaren Fläche in einer die Achse (70) der Kupplung einschließenden
Ebene liegt.
5. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwenkachse (68) der schwenkbaren Fläche in einer zur Achse (70) der Kupplung senkrechten
Ebene liegt.
6. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
schwenkbare Fläche um eine Schar von Schwenkachsen schwenkbar ist, welche sich in einem
Drehpunkt (72) schneiden.
7. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare
Fläche an einem Ausgleichskörper (74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88) ausgebildet ist, welcher eine zur
Schwenkachse (68) rotationssymmetrische zylindrische Drehfläche (90) trägt, welche in einer
hohlzylindrischen Lagerrinne (92) einer Kupplungshälfte (12, 14) bzw. eines Gleitkeils (42, 44, 46, 48)
lagert.
8. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare
Fläche an einem Ausgleichskörper (74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88) ausgebildet ist, welcher eine zu dem
Drehpunkt (72) konzentrische Drehfläche (94) trägt.
welche in einer hohlkugeligen Lagerpfanne (96) einer Kupplungshälfte bzw. eines Gleitkeils lagen.
9. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sechs
bis zwölf, schwenkbare ebene Schräg-Flächen jeweils paarweise drei bis sechs winkelgleich
verteilten Zwischenräumen (34) zugeordnet sind, in welche die Gleitkeile (42, 44, 46, 48) von einem
umgebenden Haltering (98) gedrückt werden, welcher durch unrunde Verformbarkeit radial
federnd ausgebildet ist.
10. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen jeweils zwei Zwischenräumen (34) an mindestens einer Kupplungshälfte (12, 14) wenigstens
ein Anschlag (127, 128, 130, 132) angeordnet IEt.
11. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (127,128, 10) verstellbar ist.
12. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 10
oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (130) elastisch ist.
13. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine
geradzahlige Anzahl von Gleitkeilen (42, 44, 46, 48) vorgesehen ist, und daß jeweils zwei benachbarte
Schräg-Flächen, die unterschiedlichen Gleitkeilen zugeordnet sind, an der gleichen Kupplungshälfte
angeordnet sind (F i g. 17).
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