DE2924935C3 - Elastische Wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, deren Kupplungshälften jr 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.

Bei dieser elastischen Wellenkupplung sind die Kupplungshälften als außenverzahnte Zentralräder ausgebildet, welche 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 Weise realisiert werden kann, bewirkt die Elastizität der Wellenkupplung der deutschen Offenlegungsschrift 42 442. Wegen des Gleitens der keilförmigen Zähne des Planetenrades an den Flanken der Zwischenräume

wird diese elastische Wellenkupplung als »Gleitkeilkupplung« bezeichnet.

Werden die Kupplungshälften (Zentralräder) gegeneinander um einen gewissen Verdrehwinkol 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-Flachen eingeschlossene öffnungswinkel des Zwischenraumes um den genannten Verdrehwinkel abnimmt. Je größer der Vcrdrehwinkel 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 Planetenrades 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 Zahnflanken 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 Zähne der Zentralräder ballig auszuführen; die Zahnflanken sind in diesem Fall nicht eben, so daß die Schräg- und 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 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 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 diese Aufgabe dahingehend zu verstehen, daß das genau flächige Anliegen trotz sich ändernden Öffnungswinkels des Zwischenraumes erzielt werden soll, öhre 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 Gle'tkeilkupplung als Ganzmetallkupplung 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 Fiäche parallel ist. an welche die schwenkbare Fläche anliegt.

Durch die schwenkbare Lagerung einer Gleit-Fläche und/oder einer gegenüberliegenden Schräg-Fläche wird sichergestellt, daß die schwenkbar gelagerte Fläche sich immer parallel zu de- anderen Fläche 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 erzielt 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.

1st 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 lagen.

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 lagen. 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-Flä'chen bringt es mit sich, daß sehr hohe Drehmomente durch die erfindungsgemäße 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 welche 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 Wellenkupplungen werden nachstehend an den Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht in Richtung der Achse, von einer erfindungsgemäßen, von keinem Drehmoment verdrehten Kupplung,

Fig. 2 den Schnitt 11-11 durch den Gegenstand der Fig.!,

F i g. 3 bis 5 unterschiedliche Schwenklagerungen von Ausgleichskörpern in Kupplungshälften und/oder Gleitkeilen,

Fig. 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-VII durch den Gegenstand der Fig.6,

Fig.8 zur Erläuterung des Bewegungsablaufes die schematische Darstellung des Schnittes VIII-VlIl durch den Gegenstand der Fig. 7 bzw. der Details VIII der F i g. 1 und 6,

Fig.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 F i g. 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 F i g. 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 Kupplungshälfte, welche vier Ausgleichskörper auf besonderen Einsteckteilen trägt, die in Schlitzen der Kupplungshälfte stecken,

Fig. 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 oberen Teil einer Kupplungshälfte, mit einer Zylinderbohrung, in welcher ein Ausgleichskörper drehbar gelagert ist, wobei ein Gleitkeil angedeutet ist.

Fig. 16 den Schnitt XVI-XVI 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 X VIIXVII der F i g. 18,

Fig. 1-8 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 XVIl-XVII geführt ist und

F i g. 21 bis 22 die Anordnung eines Nadelflachkäfigs zwischen einer Schräg-Fläche und einer Gleit-Fläche.

F i g. I zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung, deren beide Kupplungshälften von keinem Drehmoment verdreht, also unbelastet sind in Ansicht. ί

Fig. 2 zeigt den Schnitt H-Il durch den Gegenstand der Fig. 1. In F i g. 2 zeigt der Pfeil I die Richtung, in der Fi g. 1 gesehen ist.

Von den beiden in F i g. 2 gezeigten Kupplungshäliten 12 und 14 ist in F i g. 1 nur die vordere Kupplungshälfte 12 sichtbar. Diese vordere Kupplungshälfte 12 ist mit einer zentralen Bohrung 102 versehen, wogegen die hintere Kupplungshälfie 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 Fig. 1 sichtbare vordere Kupplungshälfte 12 trägt drei winkelgleich über den Umfang verteilte hohlzylindrische Lagerrinnen 92, die sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 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 F i g. 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 F i g. 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 M) 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 trägt ebene Gleit-Flächen 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 Gleitkcile 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) umgebunden 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-Flächen 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 Gleilkeile 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-Flächen 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 Fig. 1 und 2 sind in jeder Kupplungshälfte drei hohlzylindrische Lagerrinnen 92 vorgesehen, in denen jeweils ein Ausgleichskörper um eine Schwenkachse 68 (vgl. F i g. 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 Fig.l und 2 sind also jeweils nur um eine einzige Schwenkachse 68 schwenkbar, die sich in Fig.l als Punkt abbildet.

Unterschiedliche Anordnungen etwa halbkugeliger Ausgleichskörper sind in den F i g. 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 F i g. 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 Winkeiversatzes. Unter Umständen genügt es hierzu, wenn nur die drei Ausgleichskörper einer der beiden Kupplungshälftcn oder einer der beiden Gleit-FIächen eines jeden Gleitkeiles 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. Fig. 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 e«; möglich, die ebenen Gleit-FIächen .Jer drei Gieitkeile auf schwenkbaren Ausgleichskörpern anzuordnen, welche in hohlzylindrischen Lagerrinnen oder hohlkugeligen Lagerpfannen gelagert sind, welche im Gleitkeil angeordnet sind. F i g. 4 zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel, bei welchem die im Gleitkeil 42 gehaltenen Ausgleichskörper in hohlkugeligcn 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-FIächen der Gleitkeile auf Ausgleichskörpern angeordnet sind, welche konzentrische Drehflächen 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 F i g. 3 sind um den Gleitkeil 42 vier Flächen einander zugeordnet:

a) die ebene Schräg-Fläche 16,

b) die ebene Gleit-Fläche 52, welche an der ebenen

c) die ebene Schräg-Fläche 24,

d) die ebene Gleit-Fläche 54, welche an der ebenen Schräg-Fläche 24 anliegt

Entsprechendes gilt auch für die F i g. 4 und 5.

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

Überträgt 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 Halleringes 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 gedrückt, wobei ihre ebenen Gleit-FIächen an den ihnen anliegenden ebenen Schräg-Flächen der beiden Kupplungshälften gleiten.

Die in Fig. 7 dargestellte Schnittfigur der Linie VII-VlI der Fig.6 gleicht im wesentlichen der Fig.2. Ein Unterschied besteht darin, daß gemäß Fig. 7 die ebenen Gleit-FIächen 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-FIächen 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. GemäC den Fig. 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 Wellenkupplung 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 beeinflußt werden. Selbstverständlich wird man bei einer Kupplung nur eine Art von Anschlägen verwenden, also entweder Schrauben 127, 128, 130 oder federbcaufschlagte 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 Schwenkbe wegungen der Ausgleichskörper ist in F i g. 8 das Detail VIII der Fi g. 1 und 6 bzw. der Schnitt VIH-VIII durch Fig.7 stark vergrößert dargestellt Hierbei beziehen sich voll ausgezogene Linien auf die unbelastete Stellung der F i g. 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 % 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 d~r Ausgleichskörper 74 schwenkbar gelagert ist.

Die V-Flächen 136 und 138, in denen jeweils ein Ausgleichskörper schwenkbar gelagert ist, schließen miteinander einen Winkel χ 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 Kupplungshälften 12 und 14 einschließen. In der voll ausgezogenen Stellung der F i g. 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 Umläufe um die Kupplungsachse betragen kann. Die Darstellung der F i g. 8 gewinnt jedoch an Übersichtlichkeit, wenn man die unbelastete Stellung und die 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-FJächcn 135 und 13S niciu parallel verschoben, sondern auch im Verhältnis zueinander verschwenkt so daß der von ihnen eingeschlossene Winkel von λ auf κ—φ abnimmt. Dieser Winkel λ—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 Verdrehwinkel 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 r 1 auf den Radius r 2. Um die Differenz Differenz r₂-n=Arändert sich die Weite a des Ringspaltes 122; im Bereich der Gleitkeile nimmt die Weite a des Ringspaltes 122 um diesen Wen 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 Fig. 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 isi 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 Fig.9, wobei die obere Hälfte des Halteringes 98 weggelassen ist. Weiterhin zeigt F i g. 11 schematisch den Schnitt Xl-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 Kuppiungshäifie 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 Fig. 1 bis 8 an ebenen Gleit-Rächen der Gleitkeile 42.44 und 46 anlieeen.

Ebenso wie bei der Kupplung der F i g. 1 bis 8 bewirkt ein Drehmoment, daß die Glcükeile 42, 44 und 46 nach außen verschoben werden. Hierbei wirken jedoch auf diese Gleitkeile 42, >?·} und 46 keine Scherkräfte, da die einander zugewandten V-F!ächen der Klauen, welche die hohlkugeligen Lagerpfannen aufweisen, sich direkt gegenüberstehen und die ebenen Gleit-Flächen der Gleitkeile über 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 Fig. 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 Kupplungshälftcn 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 Kiauen 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 Lagerripnen 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 F i g. 15, wobei der in F i g. 15 angedeutete Gleitkeil nicht dargestellt ist.

Der in Fig. !5 und 16 dargestellte Ausgieichskörper 74 steckt drehbar in der Zylinderbohrung 212, die bis zu einer Schulter 214 reicht. Hinter dieser Schulter 214 ist die Bohrung enger. Durch diesen engeren Abschnitt 216 der Bohrung ist von außen eine Halte-Schraube 218 eingesteckt, die in ein Innengewinde des Ausgleichsköi · pers 74 eingreift und diesen in der Zylinderbohrung 212 mit Spiel s in axialer Richtung hält. Dieses Spiel s ist zwischen dem Kopf der Halteschraube 218 und der Kupplungshälfte 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 Kuppiungshälfte. 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 usgebildet.

Fig. 17 zeigt einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Klauenkupplung, die sich von der in F i g. 9 dargestellten Klauenkupplung dadurch unterscheidet, daß vier Gleitkeile anstelle von nur drei

jo Gleitkeilen vorgesehen sind. Der Schniit ist gemäß der SchnittlinieXVII-XVIl durch Fig. 18geführt.

Fig. 18 zeigt den Schnitt XVIII-XV1II durch den Gegenstand der Fig. 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.

Die Fig. 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.

Die Anordnung einer geraden Anzahl von Gleitkörpern ermöglicht es, abwechselnd zwei ebene Schräg-Flachen 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

1. 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. F i g. 17 und 19).

Wirkt auf die Antriebswelle und somit auf die vordere Kupplungshälfte 12, ein D i ehmoment, so verdrehen sich die beiden Kupplungshälflen 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 Drehrichtung 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 F i g. 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 Fig. 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 Fig. 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 bis 12, ausbilden.

Bei der unrunden Verformung des Halteringes durch die nach außen geschobenen Gleitkeile (in F i g. 1 und 6: Gleitkeile 42,44 und 46; in Fig. 17 und 20: Gleitkeile 42 und 46) wird der Krümmungsradius des Halteringes 98 in den Druckstellen, in denen die Gleitkeile auf ihn von innen drücken, vermindert. Stimmt der Krümmungsradius der äußeren Anlageflächen 182, 184, 186 und 187 der Gleitkeile 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 Fig. 17 bis 20, bei welcher nur zwei Gleitkeile radial nach außen verschoben werden, ist die Veränderung des Krümmungsradius des Halteringes 98 in den Drackstellen 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 Drackstellen 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.21 bis 22 zeigen die Anordnung zweier Nadel-Flachkäfige zwischen je einer Schräg-Fläche und einer Gleit-Fläche.

F i g. 21 zeigt nur den Gleitkeil 42, in dessen rechter hohlkugeliger Lagerpfanne 96 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. 21B 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-Flächen liegen und derart orientiert 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 Abtriebswelle, welche durch die erfindungsgemäße 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 Umlaut auftreten, ausgleichen und gegebenenfalls auch die radiale Bewegung der Gleitkeile erleichtern.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

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, 60, 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 lagert.

9. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sechs his zwölf, schwenkbare ebene Schräg-Flächen jeweils paarweise drei bis sechs winkelgleich verteilten Zwischenräumen (34) zugeordnet cind, in welche die Gleitkeile (42, 44, 46, 48) von einem umgebenden Haltering (98) gedruckt 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 ist.

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 (Fig. 17).