DE3113813A1 - Flexible kupplung - Google Patents

Description

KOPPERS COMPANY, INC., The Koppers Building, 601 Grant Street, Pittsburgh, P.A. 151219, USA

Case 79 M 37 f. April 1981

DBr/hö

Flexible Kupplung

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft flexible Kupplungen und insbesondere flexible Kupplungen, bei denen ein Drehmoment zwischen zwei Wellen mittels elastomere^unter Druck stehender Elemente Übertragen wird.

Flexible Kupplungen zum Übertragen von Drehmomenten zwischen nicht genau miteinander fluchtenden Wellen, nämlich einer Antriebswelle und einer angetriebenen Welle mittels elastomerer Elemente unter Druck, sind allgemein bekannt, wobei beispielsweise auf die US-PS 2 837 590 verwiesen wird. Derartige Kupplungen haben nicht nur gezeigt, daß derartige Fluchtungsfehler zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Welle ausgeglichen werden können, sondern zeigen sogar die Wirkung; die angetriebene und die treibende Welle vor Stoßlasten und Vibration zu schützen. Während über die Jahre derartige Kupplungen auf diesem Gebiet der Technik gute Dienste geleistet haben, stellt der Zusammenbau und Auseinanderbau ein schwieriges Problem dar, da die elastomeren Elemente in die durch eine Hülse und eine Nabe gebildete Höhlung axial eingesetzt werden müssen und während

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des Einsetzens vorher ztisasassgeairuolrfe w®M©n Müssen. Dieses Problem des vorherigen Zi2s©Ma©ndr-üek®ns während des Einsetzens wird mit 2miehm®ad©r KuppinagsgFöße i»@r schwerwiegender. Hinzu kornstj, daß_s falls di© Kupplung auseinandergenommen werden muß, was d®r Fall ISt₅ wenn cli© gekoppelten Maschinen ersetzt werden müssen-, sämtlich® ©lastoaerea Elemente normalerweise 'bei οχθβφβ Vorgsng beschädigt werden und folglich ersetzt w©rd©n saüss©Eio Hi©Fdur©h w©rdL©a die Wartungskosten erheblich eÄSfoto Di s Kosten dieser Arten von Kupplungen waren de.r-l"b®rMnsi«s i^E.<sr wrglaiehsweise hoch. Aus obensteheadea Gr&iel©a foafö©n dies© Typssi flexibler Kupplungen nicht den Grad B©liebth©it in Φατ IMustrie erreicht, den sie aufgrund ihrer Lsdstusg wan Zuverlässigkeit normalerweise verdient hätten_o

Durch die Erfindung sollen die '3bsast@Ii®nd©a Probloia© vermieden werden. Erfindmigsgeaäß wird liierzu ©in© flexible Kupplung vorgeschlagen, bei wolch©r di© ©lastoiiorea Elemente radial in die Kupplung eingesetzt und aus dieser ausgebaut

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werden können. Die elastomsrsn ΕΙοθθπϊ© w©rd©n/di® Hülsensegmente eingesetzt und rsdial Wq<sf ®Iaor ifebealslinge eingebaut, -ohne daß es ©rford©rlioh ist₉ «ii© ©lastomer©n Elemente in dem." Grade vorher gusaESi3®asi2drifelc©a_ö wie @s bsim Stand der Technik erforderlich war. Durch di© irö^li©g@M© Erfindung wird das Problem des ZusasEffie&b&us wiu ö@@ Äussinasderbaus minimiert. Ferner wurden dis Kosten der Kupplung ©Asblich verringert.

Das Hülsenelement der Kupplung fe©st©lrt aus ©in©r Yielzahl zylindrischer Segmente„ di© die ©lastoE©^©^ Eleaeat© in betriebsmäßiger Berührung sait «Isp Ma"b® <ä©r ICuppluag halten können, welche auf einer ©jag©i;pieberi®3a oder Antriebswelle montiert ist. Die einzelnen syliMpischan Sl®m©nt© der Hülse werden mit der starren Nabe ziasaeaeageibraoht _s welche auf einer angetriebenen,oder einer Antriebswelle montiert ist, wobei dies mittels eines Halt©ring©s ©rf©igt» Der Haltering 1st mittels Befestigungsmitteln wi© Scbraiibbolzea an der

starren Nabe befestigt.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale nach der Erfindung sind in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer Kupplung nach der vorliegenden Erfindung beim Zusammenbau;

Fig. 2 eine teilweise Endansicht in der Schnittdarstellung;

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht in der Schnittdarstellung der Kupplung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine teilweise seitliche Schnittansicht von zwei Kupplungen nach der Erfindung Rücken an Rücken angeordnet;

Fig. 5 eine seitliche, teilweise Schnittansicht einer an einem Schwungrad montierten Kupplung nach der Erfindung; und

Fig. 6 eine geschnittene teilweise Endansicht einer alternativen Ausführungsform nach der Erfindung.

In den Zeichnungen zeigt Fig. 2 die Kupplung 10 nach der vorliegenden Erfindung, welche aus einer Nabe 12 aus Stahl besteht, die durch eine Paßfeder 16 an der Welle 14 festgelegt ist. An der Nabe 16 ist durch eine Verschweißung -18 eine Vielzahl von Klingen 20 befestigt. Es ist offensichtlich, daß eine übliche, als Gießteil ausgebildete Nabe anstelle dieser Nabe verwendet werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die Habe 12 fünf Klingen auf. Wie weiter unten näher erläutert wird, kann die Nabe mehr oder weniger Klingen als das bevorzugte Ausführungsbeispiel aufweisen.

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Wie in Fig. 1 gezeigt, ist jede Klinge derart ausgebildet, daß sie an der benachbarten Klinge an einer Berührungsfläche 22 anliegt. Jede der Klingen weist die gleiche Länge und Breite auf.

Das Hülsenelement der Kupplung besteht aus einer Anzahl zylindrischer Segmente 28. Die zylindrischen Segmente 28 werden dadurch bestimmt₉ daß ©ine zu sich parallele gerade Linie parallel verschoben wird, während si© eine ebene Kurve, die durch drei Bögen und zwei Linien definiert ist, ständig schneidet und auf diesen senkrecht steht. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht, da die Nabe 12 fünf Klingen 20 aufweist, die Hülse aus fünf zylindrischen aus Metall bestehenden Segmenten. Jedes zylindrische Segment muß eine identische axiale Länge aufweisen und mindestens so lang wie die Klingen 20 sein, Die Flächen 33 und 34 des zylindrischen Segmentes müssen parallel zueinander und senkrecht zum Außenumfang 35 stehen. Jedes der Segmente 28 wird, wie in Fig. 1 gezeigt, die Klingen der Nabe 12 übergreifend angeordnet. Die zylindrischen Segmsnte 28 sind derart ausgebildet, daß der Winkel zv/ischen den geraden Abschnitten 29 geringfügig kleiner als 360 ° : 5 ist, wobei offensichtlich ist, daß_;falls mehr oder weniger als 5 zylindrische Segmente verwendet werden_s der Winkel zwischen den geraden Abschnitten kleiner als 360° geteilt durch die Anzahl der Elemente sein muß. Dies dient dazu, zu gewährleisten, daß wenn die Segmente und die Klingen 24 um die Nabe 12, wie weiter unten beschrieben^ angeordnet werden, die zylindrischen Segmente 28 im Bereich der Spitzen 31 in Berührung miteinander stehen,, jedoch wenn die Kupplung endgültig zusammengebaut wird _t kommen die geraden Abschnitte zusammen und bilden eine Berührungsfläche 30 erheblicher Ausdehnung. Elastomere Elemente 24 der bevorzugten Ausführungsform bestehen aus vollen Zylindern au_ts einem elastomeren Material wie beispielsweise Gummi.

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Wie in Fig. 1 gezeigt, wird, wenn ein Paar elastomerer Elemente 24 in die zylindrischen Segmente 28 eingesetzt wird, und die zylindrischen Segmente 28 der Hülse die Klingen 20 der Nabe 12 übergreifend angeordnet werden, ein geringer Betrag einer Vorkompression in jedem der Elemente .24 erzeugt. Die zusammengefügte Nabe und Hülse wird nun zwischen dem Haltering 26 und der starren Nabe 36 angeordnet (vgl. Fig. 1und 3). Der Haltering 26 ist jedoch von der Nabe 12 und der Welle 14 unabhängig. Die starre Nabe 36 ist auf der angetriebenen Welle 46 montiert. Die aus Nabe und Hülse bestehende Einheit wird nun zwischen dem Haltering 26 und der starren Nabe 36 mittels Bolzen 40 befestigt, welche sich durch Öffnungen 42 in der starren Nabe 36 und Öffnungen 44 in dem Haltering 26 erstrecken. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden 5 Bolzen aus Symmetriegründen zu den Klingen der Nabe 12 und den zylindrischen Segmenten 28 verwendet.

Der Haltering 26 und die starre Nabe 36 haben spiegelbildlich ausgebildete Abschrägungen 32 und 38. Aufgrund der Abschrägungen 32 und 38 und der durch die Bolzen 40 hervorgerufenen Klemmwirkung bewegen sich die Hülsenelemente 28 radial in Richtung der Achse der Kupplung, wobei die elastomeren Elemente 24 beim Vorgang des Zusammenklemmens zusammengedrückt werden. Während die zylindrischen Segmente 28 der Hülse fest zwischen dem Haltering 26 und der starren Nabe 36 aufgrund der Berührung an den Flächen 33 und 34 eingeklemmt sind, kann sich die Nabe 12 in Grenzen in axialer, radialer und winkliger Richtung bewegen, so daß die Kupplung Fluchtungsfehler zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Welle auffangen kann.

Aus der obenstehenden Beschreibung ist offensichtlich, daß eine Drehung der Welle 14 zu einer Drehung der Nabe 12 und den Klingen 20 führt. Drehmoment wird von den Klingen 20 auf die elastomeren Elemente 24 dann auf die Hülsensegmente 28 übertragen, welche an der starren Nabe 36 befestigt sind.

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Durch das Drehmoment wird die Nabe 36 und die Welle 46 gedreht.

Eine alternative Ausführungsform der Kupplung ist in Fig. 4 veranschaulicht; wenn zwei derartige Kupplungen verwendet werden, um relativ große Fluchtungsfehler auszugleichen. Diese Anordnung wird auf dem Gebiet der Technik als "full flex" bezeichnet. Bei der dargestellten Ausführungsform überträgt die Antriebsnabe 12 das Drehmoment auf eine angetriebene Nabe 48 über zwei Kupplungen nach Bauart des oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels, jedoch ohne die starren Naben, wobei anstelle dessen die Kupplungen durch eine gemeinsame Platte 50 verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Bolzen 40 jeder Kupplung in versetzte Gewindebohrungen 52 der Platte 50 eingeschraubt. Die Platte 50 weist abgeschrägte Führungen 54 und 56 auf beiden Seiten auf, um hierdurch die zylindrischen Segmente 28 der Hülsen in der beschriebenen Weise aufzunehmen. Um eine vergleichsweise günstige dynamische Balance zu erhalten,können Führungshülsen 56 zwischen den Halteringen 26 und den Naben 12 und verwendet werden.

Eine weitere Ausführungsform der Kupplung nach der vorliegenden Erfindung ist im Anwendungsfall mit Verbrennungsmotoren gezeigt. Die Kupplung ist an dem Schwungrad 58 des Motors . in der in Fig*. 5 veranschaulichten Weise montiert. Ein Adapter 60 ist mittels Bolzen an dem Schwungrad 58 in üblicher Weise befestigt. Der Adapter, welcher als starre Nabe wirkt, ist mit abgeschrägten Führungen 62 und Gewindebohrungen 64 versehen. Zylindrische Segmente 28 sind in der oben beschriebenen Weise unter Verwendung eines Halteringes 26 und Bolzen 40 eingepaßt. Das Drehmoment vom Schwungrad wird folglich auf die Welle 14 über die Nabe 12 übertragen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auch in Ausführungsformen abweichend von einer kreisförmigen Gestalt ausgeführt werden kann. Eine derartige Ausführungs-

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- 11 form ist in Fig. 6 veranschaulicht.

Falls es in irgendeiner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewünscht ist, kann ein durchgehendes _t um den Umfang laufendes Band 66 auf den Außenumfang der zylindrischen Elemente 28/Wie als typisches Beispiel in Fig. 3 veranschaulicht, aufgeschweißt werden. Es ist jedoch offensichtlich, daß bei Verwendung des Bandes 66 auf den Vorteil verzichtet wird, die elastomeren Elemente radial einzusetzen, wobei jedoch der Kostenvorteil der vorliegenden Erfindung erhalten bleibt.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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D-3023 München-Pullach. Wiarwr St.·. 2: te!. (088)" 7 03 30 71; TeUx 5212 W bras d; Cables: «Patentibus» München

KOPPERS COMPANY, INC., The Hoppers Building, Grant Street, Pittsburgh, PA 15219, USA

Flexible Kupplung

ihrZe,chen: Case 79^37 Tag 6. April 1981

Yourref. Date -BU

1) Die mit der Anmeldung und im Laufe des Verfahrens eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsversuche ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes .

2) In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigenjgegenständlichenSchutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

3) Die Anmelderin behält sich vor_s noch weitere., bisher nur in der Beschreibung offenbarte Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung zu beanspruchen; insbesondere beabsichtigt die Anmelderin, auf in den Unterlagen etwa offenbarte neue Stoffe Stoffanspräche zu richten.

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Leerseite

Claims (14)

1. llU t bKwüC DKvJOC '"Senieure

   D-8023 MOncherhPutlach. Wlerier'stri 2; Tel. «M9)>.9» 30 71; Τ«Ιβχ 5212ί47 bros d; Cables: «Patentibus» München *

   KOPPERS COMPANY, INC., The Koppers Building,
   601 Grant Street,Pittsburgh, P.A. 15219, USA

   Ihr Zeichen: «_ββΑ «α « -zn Tag: 6. April 1981

   Your re«: ^»® (V M D ( Date:

   PATENTANSPRÜCHE

   Flexible Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen einer Antriebswelle und einer angetriebenen
   Welle, gekennzeichnet durch folgende
   Bestandteile;

   Eine Anzahl elastomerer Elemente (24), eine erste Nabe
   di· auf einer Welle (14) befestigbar ist, wobei die
   erste Nabe (12) eine Vielzahl von Klingen aufweist, die in Eingriff mit den elastomeren Elementen (24) gelangen können, Hülseneinrichtungen, die aus einer Vielzahl von Segmenten (2B) bestehen, wobei jedes der Segmente (28)
   eine Vielzahl der elastomeren Elemente (24) in Eingriff mit einer Klinge (20) der ersten Nabe (12) halten kann, eine Halteeinrichtung (26) für den Eingriff der Segmente (28) der HUl&e und eine zweite Nabe (36), welche derart ausgebildet 1st, daß sie auf einer zweiten Welle (46)
   befestigbar ist, die im wesentlichen zu der ersten Welle (14) fluchtend angeordnet werden kann, wobei die zweite Nabe (36) für den Eingriff mit den Segmenten (28) der
   Hülse ausgebildet sind und an der Halteeinrichtung (26)

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   durch Befestigungsmittel!! Tbofestigtas⁵ ist₀ "aociiireli dl© Drehung einer der beiden IfeTbsn {'12 ₀ 36) ©iat Drehung der anderen Nabe über die ©lastoseres !!©Esatcs (24)
2. 2. Flexible Kupplung aaoJi Anspornen 1, öadiareli gekennzeichnet, daß die Segmente (28) Φβτ I-MissnsiariSiitimg ©in© zylindrische Form aufweisen»
3. 3. Flexible Kupplung aaeh Aaspr-ueh 2_D dsdi^eh gekennzeichnet, daß die Etetlteeinrichtuag (26) miö cli® su©it© DMa© (36) abge schrägte Führungseinriclitmigoii (32₀ 3S) aufweist<> ι® das Zusammendrücken der elastomeren Element® (24) sy erleichtern.
4. 4. Flexible Kupplung naeli Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (28) as iisfisaiJEfaiag ibst^iGOsaäBig Mitein ander verbunden sind.
5. 5. Flexible Kupplung nach eiaea der vorstsh'sadlos. Ansprüche, gekennzeichnet durch folgeade B©staadt©il®g

   Eine Vielzahl elastomers* Ei®Egent® (24) _D säas θσ³βϊ© einrichtung (12), die an einer !falle (14) bsfestigbQ? wobei die erste Nabe (12) ©in© Vlelsafel τοπ Kllz?g©a (20) aufweist, die für den Eingriff Mit den elastossren Elementen ausgebildet sind, eine HÜIseneinFielr^jaig₉ di<s aus siner Anzahl von Segmenten bestalat;, i-ioh&i gsdes Segaent dafür aus gebildet ist, eine Anzahl elastomer®:? Sloa©at© is. Eingriff mit einer Klinge der Halbe zn halten;, @ia© Haltseinrichtungj die für den Eingriff der S©gaents mix, cle-2⁵ Hüls© ausgebildet ist, eine zweite Nabe (48)_s die an ©in®? zweiten Welle (46) befestigbar Ist, welche Ib weseatllehsa zu ösp ©r-sten ΐ/elle ausgerichtet ist, wobei die zi-j©It® ifeb® ©ia® Anzahl von Klingen aufweist, die für den Eingriff mit den elastoiaeren Elementen ausgebildet sind_P ©ins zu@it© Hülse_p di© aus einer Vielzahl von Segmenten fessteht _s wobei «jscües der Segaente für das Halten einer Ansahl elastoaeres' Elesaente in Eingriff mit einer Klinge der 2w@iteii labe atssgoMMet istj, eine

   zweite Halteeinrichtung (26) für den Eingriff mit den Segmenten der zweiten Hülse und eine Platte (50),die die Segmente der ersten und der zweiten Hülseneinrichtung aufnimmt und welche an der ersten und der zweiten Halteeinrichtung durch Befestigungsmittel befestigt ist, wodurch die Rotation einer der Naben eine Rotation der anderen Nabe über die elastomeren Elemente hervorruft.
6. 6. Flexible Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der ersten und der zweiten Hülseneinrichtung eine zylindrische Form aufweisen.
7. 7. Flexible Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halteeinrichtung, die zweite Halteeinrichtung und die starre Nabe abgeschrägte Führungsflächen (54, 56) aufweisen, um das Zusammendrücken der elastomeren Elemente zu erleichtern.
8. 8. Flexible Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der ersten und der zweiten Hülse am Außenumfang miteinander verbunden sind.
9. 9. Flexible Kupplung zum Übertragen eines Drehmomentes von einem Schwungrad auf eine angetriebene Welle, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:

   Eine Vielzahl elastomerer Elemente, eine erste an einer angetriebenen Welle befestigbaren Nabe, wobei die erste Nabe eine Vielzahl von Klingen aufweist, die für den Eingriff mit den elastomeren Elementen ausgebildet sind, eine Hülseneinrichtung, die aus einer Vielzahl von Segmenten besteht, wobei jedes der Segmente eine Anzahl der elastomeren Elemente in Eingriff mit einer Klinge der Nabe halten kann, eine Halteeinrichtung, die für den Eingriff mit den Segmenten der Hülseneinrichtung ausgebildet ist und einen Adapter, der an einem Schwungrad befestigt 1st, wobei der Adapter für die Aufnahme der Segmente der Hülse ausgebildet und an der Halteeinrichtung durch Befestigungsmittel befestigt ist.

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10. 10. Flexible Kupplung aaoli Aaspr-iicb 9_V daduroh gekennzeichnet, daß die Segmente der Hüls® ©la® sjlimks'isQtQ Form, aufweisen.
11. 11. Flexible KuppjUiag naeJa iinspr-ucii 1O₀ aa-elUFeb. gak@nnzeichnet, daß die Halteeinriohtimg wi& ä®r Adapter abgeschrägte Führungsflächen (62) e.i2f,imiBQn_D um «Sas Zmsaasaadrucken der elastomeren Element© zu eFl0lo
12. 12. -Flexible Kupplung imch mimruoh 11_P dadiareb. gekennzeichnet, daß die Segmente aer- Hüls© se AwJsmsfaag betriebsmäßig miteinander verbunden glM„
13. 13. Flexible Kupplung sujs Übertragen ©ia©s D zwischen einer Antriefosi?©!!© wid eimsr aag®tFi©b©nen ¥elle mittels elastomer©!¹ Sleaent® leiter ¥©E^aspaE2Msig ©inseliließlich einer HülseneinricLrfcisag gis Halten a®? ®Iastoia©F©a Elemente in Berührung mit einer Hab®» gsksmizoicliaQt dwefo folgende Bestandteile:

    Ein mittlerer Kern, der aa einsr ü@ll© bofe-atigbar¹ ist und Klingeneinrichtungesij di© aus gyiiadPls@li©a S®g©®nt@n bestehenj die am AuSeiiisfaag d©s g©atrai©a K@ras befestigt sind.
14. 14. Flexible Kupplung sie Übertragen ©ines Br<sbmom®ntes zwischen dner Antriebswell® miö eia©p @.Bg©t?i®b©a©ia Welle mittels elastomerer Element® vnt®r ¥o?spgiJaiaiMg oinsshließlich einer Nabe, die ein® liolzäkü. ύοέι Kllagea aufweist und mit einer Hülse, dadurch g@iz®nnz@i.elw<Qt_g daß die Hülse aus einer Vielzahl zylindriseilen Ssga©at@ bsstshtj, die derart ausgebildet sind_f daß si© eine Vielzahl slastoaeror Elemente in Berührung mit einer Kliag© das³ MsxbQ halten