DE2942600C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreuzscheibenkupplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine solche Kreuzscheibenkupplung ist aus der DE-Anm.-K 78 38 XII/47c bekannt. Bei dieser bekannten Kupplung weist das Zwischenglied vier paarweise angeordnete Schichtenkörper auf, die aus flachen Schichten bestehen, die abwechselnd als Gummischicht bzw. Me­ tallschicht ausgebildet sind. Durch diese Schichtenkörper sollen Schwingungen gedämpft und ein geräuscharmer Gang gewährleistet werden. Da bei solchen Kupplungen ein Gleiten der Schichtkörper gegenüber den Lageroberflächen vermieden werden soll, müssen bei Mißausrichtung der Wellen die sich ergebenden Längenunterschiede durch Deformation der elastischen Schichten ausgeglichen werden, wobei die so deformierten Schichten das Drehmoment zu übertragen haben. Bei bekannten Kupplungen dieser Art ist daher der zuläs­ sige Anstellwinkel zwischen den beiden Wellen und das zu über­ tragende Drehmoment begrenzt, bzw. müssen zur Übertragung grö­ ßerer Drehmomente Kupplungen relativ großen Durchmessers ange­ wandt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kreuzscheibenkupplung der Oldham-Bauart derart zu verbessern, daß bei raumsparendem Aufbau die Übertragung großer Drehmomente auch bei größeren Anstellwinkeln der Achsen von treibender und getriebener Welle möglich wird.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungs­ teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß bei axialer Mißausrich­ tung die Scherbeanspruchungen im wesentlichen durch die inneren zylindrischen Abschnitte aufgenommen werden, deren Scherfeder­ steife wesentlich geringer ist als diejenige der flachen Ab­ schnitte.

Es ist durch die WO-OS 79/00 33 zwar bereits eine flexible Wellenkupplung bekanntgeworden, bei der in den Schichtenkörpern zylindrische und ebene Schichtungen kombiniert sind. Hier han­ delt es sich jedoch nicht um eine Kupplung der Oldham-Bauart, bei der die Oberflächen direkt an dem Antriebsjoch bzw. dem ge­ triebenen Joch angreifen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 und 2 in Seitenansicht bzw. in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung eine Kreuzscheiben­ kupplung zur allgemeinen Veranschaulichung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kreuzscheibenkupplung, die mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umläuft;

Fig. 4 einen axialen Teilschnitt im Bereich des Zwi­ schengliedes;

Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht des Zwischengliedes mit seinen Achsrichtungen.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, um das allgemeine Kupplungsprinzip zu veranschaulichen. Die Wellenkupplung 10 weist identische Antriebs- und Abtriebsglieder in Form von Jochen 12 A und 12 B und ein Zwischenglied 14 auf. Die Kupplung 10 verbindet ein Antriebs­ organ mit einem Abtriebsorgan und das Antriebsorgan und das Abtriebsorgan sind in Fig. 1 als Wellen 16 A bzw. 16 B darge­ stellt, die sich um die Drehachsen 18 A und 18 B drehen können.

Die Joche 12 A und 12 B sind durch Federn 20 und Madenschrauben 22 auf den Wellen 18 A, 18 B festgelegt. Jedes Joch 12 weist einen Bund 24 und einteilig hiermit hergestellt einen Ringflansch 26 auf, der parallele axial vorspringende Klauen 28 aufweist, deren innere flache Oberflächen 30 parallel zueinander verlaufen und Lager­ oberflächen bilden, die mit dem Zwischenglied 14 in Eingriff gelangen, wenn die Kupplung 10 zusammengebaut ist. Die Klauen 28 des Jochs 12 A liegen mit ihren Lageroberflächen 30 des Jochs 12 B, so daß die vier Lageroberflächen 30 ein Volumen in Gestalt eines quadratischen Quaders umschließen, in dem das Zwischenglied 14 liegt. Das Zwischenglied 14 besteht aus einem quadratischen Block 32. Dieser Block ist mit gegenüberliegenden flachen Seiten 34 versehen, die parallel zueinander verlaufen und die Lageroberflächen bilden. Jede der Seiten des Blocks erstreckt sich parallel zu der benachbarten Lageroberfläche 30 des jeweiligen Jochs, wenn die Kupplung 10 zusammengebaut ist. Die insoweit beschriebene Konstruktion entspricht der her­ kömmlichen Bauart einer Kupplung, welche die Prinzipien einer Kreuzklauenkupplung verwirklicht.

Gemäß Fig. 3 und 4 weist die Kupplung 10 elastomere Lageranordnungen auf, die zwischen jeder Seitenfläche 34 des Blocks 32 und der benachbarten Lageroberfläche 30 einer jeden Klaue 28 zu liegen kommen. Die elastome­ ren Lageranordnungen bestehen aus Schichtkörpern 36 A, die einer hohen Kompression unter­ worfen werden können. Jeder Schichtkörper weist abwechselnde Schichten 38 bzw. 40 aus elastomerem Material, z. B. Gummi oder gewissen Plastikmaterialien und einem nicht streckbaren Material, z. B. Metall auf, wobei die äußerste und die innerste Schicht vorzugs­ weise aus elastischem Material bestehen. Die Schichten sind mit­ einander mittels eines Klebmittels verbunden, wobei die innerste Schicht und die äußerste Schicht jeweils, z. B. durch Verklebung oder Kraftschluß an der benach­ barten Seite des Blocks 32 und der benachbarten Oberfläche 30 der entsprechenden Klaue 28 angreift.

Gemäß Fig. 3 und 4 weist jeder Schichtenkörper 36 A einen inneren zylindrischen Abschnitt 42 und einen außen liegenden flachen Abschnitt 44 auf, und jeder Abschnitt enthält mehrere abwechselnde Schichten 38 und 40 aus elastischem Material bzw. aus nicht dehnbarem Material mit einer einzigen Zwischenschicht 45 aus elastischem Material zwischen den beiden Abschnitten.

Der zylindrische Abschnitt 42 liegt zwischen dem flachen Abschnitt 44 und dem Block 32 A. Jede der Schich­ ten des zylindrischen Abschnitts 42 ist zylindrisch und ihre äußerste und innerste Lage ist so gestaltet, daß sie mit der jeweiligen inneren Oberfläche der Zwischenschicht 45 zusammen­ paßt und daran befestigt ist, und ebenso mit der benachbarten Oberfläche der Seite 34 A des Blockes 32 A. Die Krümmungsradien der einzelnen Schichten des zylindrischen Lagerabschnitts 42 und die zylindrischen Lageroberflächen der Seiten 34 A sind derart, daß die Drehachsen der Schichten der zylindrischen Abschnitte 42 und die zylindrischen Lageroberflächen der Seiten 34 A, die auf gegenüberliegenden Seiten des Blockes 32 A liegen, sämtlich ausgerichtet sind und vorzugsweise durch die Mitte der Masse des Blocks 32 hindurchtreten. In diesem Zusammenhang soll auf die schematische Darstellung des Blockes 32 A gemäß Fig. 5 verwiesen werden, wo sich die Achsen X, Y und Z in der Mitte der Mitte des Blockes 32 A schneiden. Die Schichten jener zylindrischen Abschnitte 42 der Seiten 34 A des Blockes 32 A, die parallel zur Achse X verlaufen, liegen mit ihrer Drehachse koaxial zur Achse X. In gleicher Weise besitzen die Schichten jener zylindrischen Abschnitte 42 und der Seiten 34 A des Blockes 32 A, die parallel zur Achse Y verlaufen, Drehachsen, die kaoxial zur Y-Achse verlaufen. Die Z-Achse ist eine Achse, die durch die Drehachsen 18 A, 18 B der Wellen definiert ist, wenn diese Wellen aufeinander axial ausgerichtet sind.

Die Größe, Dicke und Zahl der Schichten jedes Abschnitts 42 und 44 sowie der Zwischenschicht 45 jedes Schichtkörpers 36 A, und die Härte des elastomeren Materials hängt von den jeweiligen Kompressionsbelastungen ab, die zu erwarten sind. Die Scherfedersteife des zylindrischen Abschnitts 42 in Richtung parallel zur X-Achse, d. h. die Federsteife, die gemäß dem Drehmoment um die Z-Achse und demgemäß um die Achse 18 bestimmt ist, ist etwa gleich der Scherfedersteife des flachen Lagerabschnitts 44 in Richtung paral­ lel zur Y-Achse. In gleicher Weise ist die Scherfedersteife des zylindrischen Abschnitts 42 der in Richtung parallel zur Y-Achse orientierten Lager im wesentlichen gleich der Scherfedersteife des flachen Abschnitts 44 orientiert in der Richtung parallel zur X-Achse. Dadurch, daß die Lager auf diese Weise so ausgebildet werden, daß die Scherfedersteife wie be­ schrieben gewählt werden, wird eine gleiche Kompressivbelastung gemäß einem um die Z-Achse aufgeprägten Drehmoment von allen Seiten des Blocks getragen, so daß der Block "schwimmt", d. h. er wird sich nur parallel zur X- oder Y-Achse gemäß einer axialen Meßausrichtung oder Versetzung der Achsen 18 bewegen.

Dagegen ist die Scherfedersteife der flachen Abschnitte 44, d. h. eine Federsteife die gemäß den Scherkräften auftritt, die vom Spannen oder einer Mißausrich­ tung der Achsen 18 herrührt, beträchtlich größer (vorzugsweise um mehrere Größenordnungen, z. B. um 100mal größer und demgemäß beträchtlich steifer als die Scherfedersteife der zylindrischen Abschnitte 42, so daß bei einer axialen Mißausrichtung zwischen den Achsen 18 fast alle Scherbeanspruchungen durch die zylindrischen Abschnitte 42 aufgenommen werden und nur im geringen Maße durch die flachen Abschnitte 44. Dieses Merkmal kombiniert mit der Tatsache, daß

• 1. der Krümmungsmittelpunkt der zylindrischen Abschnit­ te längs der entsprechenden X- und Y-Achse liegt, die einander schneiden und die Z-Achse am gemeinsamen Mittelpunkt liegt und
• 2. die Achsen 18 sich in diesem Mittelpunkt schneiden, wenn eine axiale Mißausrichtung auftritt, und
• 3. die X-Y-Ebene, die durch die X- und Y-Achse definiert ist,

immer den Winkel halbiert, der durch die Achsen 18 in diesem gemeinsamen Mittel­ punkt erzeugt wird, wenn eine axiale Mißausrichtung auftritt, bewirkt, daß die Kupplung gemäß Fig. 3 und 4 eine Kupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ist. Wenn ein Drehmoment auf eine Welle 16 mit fester Winkelgeschwindig­ keit aufgeprägt wird, dann wird das Drehmoment über die Kupp­ lung so übertragen, daß die andere Welle sich mit dieser Winkelgeschwindigkeit dreht, unabhängig davon, ob die Achsen 18 aufeinander ausgerichtet oder im Winkel gegeneinander an­ gestellt sind.

Claims (3)

1. Kreuzscheibenkupplung, bei der die den Klauen der Kupplungsnaben zugewandten Lageroberflächen des Zwischen­ gliedes jeweils mit einem abwechselnd aus Schichten elasto­ meren und nicht dehnbaren Materials bestehenden Schicht­ körper versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Lageroberflächen des Zwischengliedes (14) in Richtung der Kupplungsachse (Z) zylindrisch ausge­ bildet sind,
• - die Schichtkörper (36 A) jeweils einen innen liegenden zylindrischen (42) und außen liegenden flachen (44) Abschnitt aufweisen, und
• - die Scherfedersteife des flachen Abschnitts (44) um Größenordnungen größer ist als die des zylindrischen Abschnitts (42).

2. Kreuzscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem innen liegenden zylindrischen Abschnitt (42) und dem außen liegenden flachen Abschnitt (44) eine elastische Zwischenschicht (45) angeordnet ist, die innen zylindrisch und außen flach ausgebildet ist.

3. Kreuzscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der äußersten elastischen flachen Schicht des flachen Abschnitts (44) und der Kupplungsnabe bzw. der inneren zylindrischen elastischen Schicht des zylindrischen Abschnitts (42) und dem Zwischenglied (14) durch Verkleben oder Kraftschluß erfolgt.