DE29716561U1

DE29716561U1 - Elastische Wellenkupplung, insbesondere hochelastische Scheibenkupplung

Info

Publication number: DE29716561U1
Application number: DE29716561U
Authority: DE
Original assignee: Centa Antriebe Kirschey GmbH
Current assignee: Centa Antriebe Kirschey GmbH
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1997-09-15
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2007-09-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Wellenkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht damit aus von Kupplungen, wie sie beispielsweise in SCHALITZ, "Kupplungsatlas", A.G.T.-Verlag Georg Thum, Ludwigsburg, 3. Auflage 1969, Seiten 5 0 bis 52, beschrieben sowie als offenkundig benutzte Weiterentwicklungen bekanntgeworden sind.

0 Bei derartigen Kupplungen füllen die Gummielemente die Zwischenräume zwischen inneren und äußeren Metallelementen aus. Die konzentrischen Metallringe und der Gummiring - bzw. bei segmentierter Bauart die konzentrisch zur Kupplungsachse anzuordnenden Ringsegmente und das Gummi-Segment - sind an ihren Berührungsflächen durch Vulkanisation miteinander verbunden. Die erwähnte Segmentierung wird insbesondere bei größeren Kupplungsbauarten, die zur Übertragung größerer Drehmomente ausgelegt sind, angewandt. Es sind dann beispielsweise

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vier oder fünf derartige Kupplungssegmente in regelmäßiger Umfangsverteilung konzentrisch zur Systemachse angeordnet.

Wegen ihrer hohen Drehelastizität werden gattungsgemäße Kupplungen in erster Linie bei drehschwingungsgefährdeten Antrieben wie Schiffsdieselmotoren eingesetzt.

Bekannte Hersteller von Kupplungen der erörterten Art schlagen vor, eine zur Übertragung höherer Leistung geeignete Kupplung dadurch zu realisieren, daß man wenigstens zwei komplette, jeweils aus Gummiring und metallischen Ringkörpern bestehende Kupplungselemente mit parallel geschalteten Gummielementen in Axialrichtung hintereinander anordnet. Das bedingt, daß man sowohl die inneren Ringelemente als auch die äußeren Ringelemente jeweils miteinander zu verbinden hat und die jeweiligen Ringelemente mit den Aggregatteilen. Hierzu sind besondere Zentrier- und Abstandshalter ebenso erforderlich wie Spezialverschraubungen. Entsprechend bauteilaufwendig und kostspielig ist eine solche Kupplungs anordnung .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine in besonderem Maße herstellungs- wie montagegünstige Kupplung hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen, die insbesondere zur Übertragung großer Drehmomente geeignet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Element in wenigstens zwei in Axialrichtung der Kupplung nebeneinander ange-

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ordnete Scheibensegmente unterteilt ist und daß alle elastischen Scheibensegmente parallel geschaltet jeweils an demselben inneren sowie äußeren Ringsegment anvulkanisiert sind.

Die Erfindung löst sich damit von dem im Stand der Technik bekannten Baukastenprinzip, jeweils vollständige Kupplungssätze in Mehrfachanordnung axial nebeneinander vorzusehen. Stattdessen geht sie den Weg, eine den Anforderungen entsprechend dimensionierte Kupplung aus Kupplungssegmenten aufzubauen, die jeweils nur ein einziges inneres und ein äußeres Ringsegment und ein elastisches Gummielement aufweist, wobei jedoch das Gummielement erfindungsgemäß aus einer Mehrzahl von in Axialrichtung der Kupplung aufeinander folgenden Scheibensegmenten aufgebaut ist.

Gegenüber dem eingangs erörterten Stand der Technik mit axial hintereinander angeordneten Kupplungssätzen resultieren hieraus insbesondere Vorteile hinsichtlich einer Reduzierung der Anzahl der Vulkanisationsflächen und eine drastische Verminderung der Kupplungsbauteile insgesamt. Gegenüber einer bekannten, in der Leistung vergleichbaren Kupplung mit nur zwei kompletten, axial hintereinander zusammenzubauenden Kupplungselementen können etwa 50% der dort benötigten Bauteile eingespart werden.

Gegenüber Kupplungen mit aus jeweils einem einzi-0 gen Block bestehenden elastischen Kupplungselementen weist die Mehrfachausbildung von Scheibensegmenten vor allem eine geringere innere Reibung und daher den Vor-

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teil geringerer Erwärmung im Betrieb sowie eine beträchtlich verbesserte Möglichkeit der Wärmeabfuhr auf.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen ,5 der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Sie ergeben sich auch aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Halblängsschnitt durch eine Wellenkupplung mit einem Gummielement, das ein in drei parallel geschaltete Scheibensegmente aufgeteiltes elastischen Element umfaßt,

Fig. 2 eine Stirnansicht auf die Kupplung nach Fig. 1, bei der vier jeweils aneinander anstoßende Kupplungssegmente eingesetzt sind,

Fig. 3 eine Stirnansicht auf eine Kupplung mit nur drei, in Umfangsrichtung voneinander beabstande-

ten Kupplungssegmenten.

Eine hochdrehelastische, radial weiche Wellenkupplung, die auch alle anderen möglichen Versatzarten wie Winkelversatz und Axialversatz zwischen einer Nabe 11 und einem nicht dargestellten Aggregat, wie z.B. dem Schwungrad eines Dieselmotors erlaubt, ist in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet.

0 Die Kupplung 10 umfaßt mehrere, jeweils untereinander identische Kupplungssegmente 26. Jedes dieser Kupp lung s segmente 26 weist ein mit der Nabe 11 zu verbindendes inneres Ringsegment 12, ein äußeres Ringseg-

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ment 13 zur Verbindung mit dem anderen Aggregatteil, z.B. dem nicht dargestellten Motorschwungrad, und ein insgesamt mit 14 bezeichnetes elastisches Segment, insbesondere Gummisegment, auf.
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Jedes elastische Kupplungssegment 14 besteht beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus drei Scheibensegmenten 14', 14'' und 14' ' ' , die jeweils gemeinsam einerseits mit dem inneren Ringsegment 12 und andererseits mit dem äußeren Ringsegment 13 fest verbunden sind.

Die Ringsegmente 12 und 13 bestehen aus Metall, z.B. aus Stahlgußkörpern. Am inneren Ringsegment 12 ist in einstückig-stoffschlüssiger Ausbildung ein sich radial nach innen erstreckender Flansch 15 angeformt, der eine Reihe von Bohrungen 16 zum Hindurchstecken von Befestigungsschrauben 17 zum Anflanschen an einen Nabenflansch 18 gestattet. Der Flansch 15 am inneren Ringsegment 12 ist etwa in dessen Axialmitte angeordnet.

Zur Befestigung der Kupplungsanordnung am anderen Aggregatteil weist das äußere Ringsegment 13 einen stirnseitigen Flanschabschnitt 19 auf mit Durchgangsbohrungen 2 0 für entsprechende Befestigungsschrauben, die in den Fig. 2 und 3 mit 21 bezeichnet sind.

Die elastischen Scheibensegmente 14', 14' ' und 14''' sind mit ihren radial oder im wesentlichen radial 0 nach innen weisenden Anschlußflächen 22', 22'' und 22' ' ' auf der Außenseite des inneren Ringsegmentes 12 anvulkanisiert. Die radial oder im wesentlichen radial nach außen weisenden Anschlußflächen 23', 23'' und

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23 ' ' ' der Scheibensegmente 14 ' , 14 ' ' und 14 ' ' ' sind entsprechend mit Innenflächenabschnitten des äußeren Ringsegmentes 13 durch Vulkanisation verbunden. Insgesamt kann also pro Ringsegment 12 bzw. 13 jeweils nur .. 5 eine einzige, sich über alle Scheibensegmente erstreckende Vulkanisations-Haftflache vorhanden sein.

Mit dem Vorteil eines über den gesamten Querschnitt im wesentlichen konstanten Schubspannungsverhaltens weist jedes der gummielastischen Scheibensegmente 14 ', 14 ' ' und 14 ' ' ' eines gummielastischen Elements 14 eine sich nach außen im Querschnitt trapezartig verjüngende Form auf, wie es Fig. 1 deutlich zeigt.

Dadurch entstehen im übrigen auch dann, wenn die Scheibensegmente 14' , 14", 14' ' ' am inneren Ringsegment 12 sehr dicht beieinander angeordnet werden, großzügige Freiräume 24, die günstig sind für die Kühlung der Scheibensegmente 14', 14'', 14''' und eine optimale Wärmeabfuhr im Betrieb. In diesem Zusammenhang sind im Bereich zwischen je zwei Scheibensegmenten 14' und 14'' sowie 14' ' und 14' ' ' im äußeren Ringsegment 13 eine Vielzahl von Entlüftungsbohrungen 25 vorgesehen.

Gegenüber einer für etwa gleiche Leistung ausgelegten Kupplung mit einem massiven, einstückigen bzw. einteiligen elastischen Segment besitzt die in Fig. 1 dargestellte Kupplung 10 insbesondere den Vorteil, daß sie in Umfangsrichtung weniger groß baut und die ein-0 zelnen Scheibensegmente 14', 14' ' und 14''' schlanker (in Axialrichtung dünner) ausgeführt sein können. Dies verringert durch Minderung der inneren Reibung in erheblichem Maße die Gefahr einer Überhitzung im Betrieb.

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Auch läßt sich eine derartige Kupplung radial weicher ausgestalten, weil der elastische Gesamtquerschnitt in mehrere Einzelquerschnitte aufgeteilt ist, woraus ein günstigerer Formfaktor der Scheibensegmente 14' , 14' ' und 14·'' resultiert. Dies gilt auch dann, wenngleich in etwas geringerer Auswirkung auch dann, wenn statt der in Fig. 1 dargestellten drei Scheibensegmente 14', 14'' und 14''' nur zwei in Parallelschaltung vorliegen.

An dieser Stelle sei ausdrücklich gesagt, daß abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei Scheibensegmenten 14', 14' ' und 14' ' ' auch Kupplungen mit beispielsweise nur zwei oder auch vier parallel geschalteten Scheibensegmenten ohne Abweichung vom erfindungsgemäßen Prinzip der Mehrfach-Scheibensegment -Anordnung als praktikabel in Betracht zu ziehen sind.

Entsprechend Fig. 1 ist bei einer Kupplung 10 mit einer ungeraden Zahl von Scheibensegmenten 14' , 14' ' und 14' ' ' die Anordnung so getroffen, daß die Mittelebene 28'' des mittleren Scheibensegments 14'' mit einer Radialebene 29 der Kupplung zusammenfällt, also auf der Kupplungsachse A senkrecht steht. Demgegenüber sind die axial äußeren Scheibensegmente 14', 14' ' ' mit ihren Scheiben-Mittelebenen 28', 28'■' spiegelsymmetrisch zu der radialen Ebene 29 der Kupplung 10 geneigt ausgerichtet sind, derart, daß die Ebenen 28' und 28' '' in Richtung von der Kupplungsachse A weg konvergieren, 0 also nach außen hin aufeinander zulaufen. Hieraus ergibt sich u.a. der Vorteil einer verringerten axialen Länge des äußeren Ringsegments 13 und damit einhergehend eine Masseverminderung.

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Entsprechend der ungeraden Anzahl von elastischen

Scheibensegmenten ist das axial mittige Scheibensegment 14'' mit seiner Scheiben-Mittelebene 28'' in einer Querschnittsebene 29 der Kupplung 10, also lotrecht zur Kupplungsachse A, ausgerichtet.

Im Falle einer geraden Anzahl von Scheibensegmenten, also z.B. zwei oder vier, würden diese zweckmäßig alle jeweils spiegelsymmetrisch zur Ebene 29 unter Winkein mit nach außen zusammenlaufenden Schenkeln angeordnet werden.

Gegenüber der in der Einleitung genannten Kupplung, bei der zwei, jeweils mit einem Außenring und einem Innenring behaftete Gummiringe durch feste axiale Verbindung der Metallringe parallel geschaltet sind, besitzt die erfindungsgemäße Kupplung insbesondere den Vorteil einer erheblichen baulichen Vereinfachung, da, wie sich bei einem Blick auf Fig. 1 leicht erkennen läßt, sowohl die inneren als auch die äußeren Ringsegmente 12, 13 für alle elastischen Scheibensegmente 14', 14' ' und 14' ' ' jeweils in einteilig-stoffschlüssiger Bauweise vorliegen. Es sind keinerlei besondere Verbindungsmittel, Zentriermittel und Verschraubungen erforderlich.

Fig. 2 zeigt in Stirnansicht eine Kupplung, die aus vier identischen Segmenten 26 aufgebaut ist, von denen jedes Segment einen Umfangswinkel von 90° über-0 deckt. Das bedeutet, die vier Segmente 26 liegen im wesentlichen ohne Umfangsabstand unmittelbar aneinander.

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Demgegenüber zeigt Fig. 3 eine Ausführung mit lediglich drei Segmenten 26. Es handelt sich hier aber um Segmente, die mit denen der Ausführung nach Fig. 2 identisch sind. Zwischen je zwei Segmenten 26 befindet sich jeweils derselbe ümfangsabstand 27.

Für die beiden Segment anordnungen nach den Fig. 2 und 3 kann jeweils dieselbe Bohrungsanordnung im Nabenflansch 18 wie im übrigen auch am Motorschwungrad bei jeweils identischer Teilung vorgesehen sein. Man muß in diesem Zusammenhang lediglich darauf achten, daß die jeweilige Anzahl der in regelmäßigen Abständen über den Umfang verteilten Bohrungen sowohl durch vier (für die Ausführung nach Fig. 2) als auch durch drei (für die Ausführung nach Fig. 3) teilbar ist.

Soweit vorstehend von Gummielementen 14 oder Scheibensegmenten aus Gummi 14', 14 ■ ' , 14' ' ' die Rede ist, kommt es vornehmlich auf deren gummielastische Eigenschaften an. Selbstverständlich könnten die elastischen Elemente auch aus einem entsprechend geeignete Eigenschaften aufweisenden Kunststoff bestehen.

Claims

Centa-Antriebe Kirschey GmbH '! U. &idigr; : : : &iacgr; &iacgr; .' - 10 - Ansprüche

1. Elastische Wellenkupplung, insbesondere hochelastische Scheibenkupplung, mit segmentierten Kupplungselementen, von denen jedes ein gummielastisches Element und ein inneres sowie ein äußeres Ringsegment aus Metall umfaßt, an denen das Gummielement anvulkanisiert ist, und wobei die Ringsegmente mit Verbindungsmitteln zum Anschluß an die von der Kupplung zu überbrückenden Aggregatteile wie Motor-Schwungscheibe und Wellennabe, versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Element (14) in wenigstens zwei in Axialrichtung der Kupplung (10) nebeneinander angeordnete Scheibensegmente (14', 14^!!, 14''') unterteilt ist und daß alle elastischen Scheibensegmente parallel geschaltet jeweils an demselben inneren sowie äußeren Ringsegment (12, 13) anvulkanisiert sind.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen elastischen Scheibensegmente {14' , 14' ', 14''') unter Belassung jeweils eines Ringspaltes (24) mit axialem Abstand voneinander distanziert angeordnet sind.

5 3. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elastische Scheibensegment (14', 14'', 14''') einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist, der im Anschlußbereich am inneren Ringsegment (12) am größten und im Anschlußbereich am 0 äußeren Ringsegment (13) am geringsten ist.

4. Wellenkupplung nach Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen je zwei elasti-

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sehen Scheibensegmenten (14 ' , 14"; 14 ' ' , 14 ' ' ' ) vom inneren Ringsegment (12) zum äußeren Ringsegment (13) hin divergieren.

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5. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ringsegment (13) jeweils im Bereich zwischen zwei axial voneinander beabstandeten Gummielementen (14', 14 ' ' ; 14 ' ' , 14''') mit radialen Entlüftungsöffnungen (25) versehen ist.

6. Wellenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axial äußeren Scheibensegmente (14', 14 ' ' ') mit ihren Scheiben-Mittelebenen (28', 28 ' ' ' ) spiegelsymmetrisch zu einer radialen Ebene (29) der Kupplung (10) geneigt ausgerichtet sind, derart, daß die Ebenen (28', 28'¹') in Richtung von der Kupplungsachse A weg konvergieren.

7. Wellenkupplung nach Anspruch 4 mit einer ungeraden Anzahl von elastischen Scheibensegmenten, dadurch

gekennzeichnet, daß das axial mittige Scheibensegment (14'') mit seiner Scheiben-Mittelebene (28'') in einer Querschnittsebene (29) der Kupplung (10) ausgerichtet ist.
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