DE3139335C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft flexible Kupplungen zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einem treibenden Teil und einem angetriebenen Teil, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Typ einer flexiblen Kupplung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 11 84 915 bekannt (oft als "Bartlett-Gelenkkupplung" bezeichnet), der bei der Verbindung drehbarer, antreibender und angetriebener Teile zweckmäßig ist. Die jeweiligen Drehachsen zum Antriebsteil und angetriebenen Teil sind in typischer Weise aufeinander mit einem Querwinkel zwischen 0° und 90° ausgerichtet, oder sind parallel und bezüglich einander versetzt angeordnet. Die flexible Kupplung gemäß US-PS 11 84 915 weist ein erstes Zwischenteil, eine erste Kupplungseinrichtung, um das erste Zwischenteil derart an das antreibende Teil anzukuppeln, daß das erste Zwischenteil in der Lage ist, bezüglich dem antreibenden Teil um eine dritte Achse zu schwenken, welche quer zur ersten Achse verläuft, wenn ein Drehmoment auf das antreibende Teil aufgebracht wird. Weiterhin weist die flexible Kupplung ein zweites Zwischenteil und eine zweite Kupplungseinrichtung auf, um das zweite Zwischenteil an das angetriebene Teil derart anzukuppeln, daß das zweite Zwischenteil in der Lage ist, bezüglich dem angetriebenen Teil um eine vierte Achse zu schwenken, welche sich quer zur zweiten Achse erstreckt, wenn der Drehmoment auf das antreibende Teil aufgebracht wird. Die flexible Kupplung weist weiterhin eine dritte Kupplungseinrichtung zum Herstellen einer Kupplung zwischen dem ersten Zwischenteil und dem zweiten Zwischenteil derart auf, daß das zweite Zwischenteil in der Lage ist, sich bezüglich des ersten Zwischenteils auf Scherung zu bewegen und sich auch hiermit zu drehen, wenn ein Drehmoment auf das antreibende Teil aufgebracht wird.

Ähnliche flexible Kupplungen sind weiterhin beispielsweise aus der US-PS 14 91 186 sowie aus Jones, Franklin D., "Ingenious Mechanisms for Designers and Inventors", Band 1, The Industrial Press, New York, 1944, Seiten 410 bis 413 bekannt.

Die herkömmliche flexible Gelenkkupplung gemäß US-PS 11 84 915 leidet unter einer oder mehreren Einschränkungen.

Allgemein sind die gegenüberliegenden Lagerflächen des antreibenden Teils, des angetriebenen Teils und der Zwischenteile, welche sich auf Scherung bezüglich einander bewegen, wenn die Drehachsen zueinander versetzt oder schlecht ausgerichtet sind, in typischer Weise aus Metall hergestellt und müssen deshalb ständig geschmiert werden, um übermäßige Abnutzung und Belastung zu vermeiden. Demzufolge müssen geeignete Manschettendichtungen vorgesehen sein, um das Schmiermittel zwischen den Lagerflächen zu halten. Ein Ausfall der Manschettendichtungen führt allerdings üblicherweise zum Austrocknen des Schmiermittels und zum nachfolgenden Ausfall der Kupplung. Zusätzlich werden sich, obwohl die Lagerflächen mit einer Schmierung versehen sein können, diese wegen der Reibung infolge der Druck- und Scherspannungen zwischen den Flächen erwärmen, was zu Wärmeverlusten und insbesondere einem Energieverlust führt. Ferner können die gegenüberliegenden Metall-Lagerflächen Geräusch und Schwingung übertragen. Ferner kann sich eine durch Schwingung erzeugte Abnutzung einstellen. Diese einander gegenüberliegenden Lagerflächen nehmen nur begrenzte Druckspannungen auf und liefern nur einen verhältnismäßig geringen Beitrag im Weg von rückstellenden Federkräften, die sich aus einer winkligen und axialen Fehlausrichtung ergeben, welche stattfindet, wenn das antreibende und angetriebene Teil aus ihren ordnungsgemäßen Axiallagen abweichen. Wegen der Konstruktion der Kupplung erfordert dies üblicherweise verhältnismäßig geringe Herstellungstoleranzen, und dementsprechend sind die Herstellungskosten vieler Kupplungen verhältnismäßig hoch. Schließlich wird oft ein Spiel in Abhängigkeit von niedrigen Gegendrehmomenten auftreten.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kupplung vorzusehen, welche keine Schmierung erfordert und welche die Wärmeverluste an den Lagerflächen bzw. Abstützflächen verringert oder im wesentlichen aufhebt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste und zweite Kupplungseinrichtung jeweils eine zylindrische, laminierte, elastomere Lagereinrichtung aufweisen und die dritte Kupplungseinrichtung eine im wesentlichen flache, laminierte, elastomere Lagereinrichtung aufweist, wobei jeder der ersten und zweiten, zylindrischen, laminierten, elastomeren Einrichtungen und der flachen, laminierten, elastomeren Lagereinrichtungen mehrere, alternierende Schichten aus federfähigen und nicht dehnbaren Materialien umfaßt.

Hierdurch wird erreicht, daß eine Schmierung der Kupplung entbehrlich wird, und Wärmeverluste an den Lagerflächen bzw. Abstützflächen verringert bzw. im wesentlichen aufgehoben werden, unter Beibehaltung der Energie.

Aus der US-PS 42 08 889 ist eine flexible Kupplung bekannt, die zwar laminierte, elastomere Lagereinrichtungen zeigt und die kinematischen Eigenschaften der Kupplung allgemein beschreibt, die konstruktiven Verhältnisse sind jedoch gänzlich anders als beim erfindungsgemäßen Gegenstand.

Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße flexible Kupplung verbesserte Lagerflächen auf, die in der Lage sind, größere maximale Druckspannungshöhen zu tragen, während sie eine relative Scherbewegung aufnehmen.

Vorteilhafterweise ergeben sich bei der flexiblen Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung Lagerflächen, die in der Lage sind, zurückstellende Federkräfte zu liefern, welche aus der winkligen und/oder axialen Fehlausrichtung zwischen antreibendem und angetriebenem Teil herrühren.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß die Übertragung von Geräusch und Schwingung verringert ist, die schwingungsbedingte Abnutzung verringert wird, Herstellungstoleranzen gemildert sind und somit die Herstellungskosten verringert werden können, und ein Totgang von nahezu Null auftritt, wenn niedrige Gegendrehmomente aufgebracht werden.

Vorteilhafterweise ergibt sich weiterhin, daß eine verbesserte, feste Kupplung mit hohem Winkel bzw. eine auf einen hohen Winkel eingestellte flexible Kupplung geschaffen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen:

Fig. 1 eine Draufsicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen, flexiblen Kardankupplung ist,

Fig. 2 die Ansicht eines Schnitts durch das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist, der längs Linie 2-2 in Fig. 1 vorgenommen und der bequemeren Darstellung halber um 90° geschwenkt ist,

Fig. 3 die Ansicht eines Schnitts des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 ist, der längs Linie 3-3 in Fig. 1 vorgenommen wurde und der bequemeren Darstellung halber um 90° geschwenkt wurde,

Fig. 4 die Ansicht eines Schnitts durch das Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 ist, der längs Linie 4-4 in Fig. 1 vorgenommen wurde,

Fig. 5 die Ansicht eines Schnitts ähnlich Fig. 1 von einem alternativen Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung ist,

Fig. 6 eine Seitenansicht des bevorzugten Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Gelenkkupplung mit festliegendem, hohem Winkel und konstanter Drehzahl ist, und

Fig. 7 die Ansicht eines Längsschnitts ist, der längs Linie 7-7 in Fig. 6 vorgenommen wurde.

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen; die selben Bezugszeichen sind zur Bezeichnung gleicher Teile gewählt.

In Fig. 1 bis 4 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der flexiblen Kupplung des Bartlett-Typs, welche die Grundlagen der vorliegenden Erfindung verkörpert, allgemein an der Stelle 10 gezeigt. Die bevorzugte, flexible Kupplung umfaßt ein angetriebenes sowie ein hiermit im wesentlichen identisches antreibendes Teil in Form von Wellen 12 und 14, sowie zwei Zwischenteile 16 und 18.

Die Wellen 12 und 14 sind jeweils durch eine geeignete Einrichtung, wie etwa Drehlager (nicht gezeigt) derart angebracht, daß sie um die jeweiligen Drehachsen 20 und 22 drehbar sind. Die Achsen 20 und 22 sind

• 1. parallel zueinander angeordnet und gegeneinander ver­ setzt,
• 2. aufeinander ausgerichtet, oder
• 3. befinden sich, wie gezeigt, unter einem bestimmten Arbeitswinkel, so daß sie einander am Punkt 23 schnei­ den. Jede Welle kann mit Schublagerflächen oder ra­ dialen Lagerflächen (nicht gezeigt) versehen sein, die für den Eingriff mit derartigen Lagerungen ge­ eignet sind. Ein Ende einer jeden Welle umfaßt eine Einrichtung zum schwenkbaren Ankoppeln der Welle eines entsprechenden Teiles der Zwischenteile 16 und 18, so daß das entsprechende, dazwischenliegende Teil um eine Querachse und vorzugsweise senkrecht zur Drehachse der entsprechenden Welle schwenkbar ist.

Genauer gesagt, das Ende einer jeden Welle 12 und 14 ist mit einem offenendigen Hohlzylinder 24 versehen, der eine Innenwand aufweist, die eine zylindrische Lager­ fläche 26 bildet. Der Zylinder 24 erstreckt sich mit seiner Zylinderachse 28 senkrecht zur entsprechenden Drehachse der Welle, an welcher der Zylinder befestigt ist, und schneidet diese. Jede Zylinderachse 28 weist einen gleichen Abstand zum Schnittpunkt 23 auf. Jeder Zylinder 24 ist derart ausgebildet, daß eine ordungs­ gemäße Gewichtsverteilung vom Zylinder um die jeweilige Drehachse geliefert wird, um unerwünschte Resonanzen zu vermeiden.

Die Zwischenteile 16 und 18 umfassen jeweils einander­ gegenüberliegende, im wesentlichen flache Endplatten 30, die parallel zueinander angeordnet sind. Jede Platte 30 umfaßt eine zylindrische Öffnung 32, welche eine innere, zylindrische Lagerfläche 34 bildet. Der innere Radius einer jeden Lagerfläche 34 ist vorzugsweise derselbe wie der innere Radius der Lagerfläche 26 des Zylinders 24. Die Öffnungen 32 eines jeden Zwischenteils sind aufeinander ausgerichtet. Die Endplatten 30 weisen zueinander einen Abstand auf, so daß die Platten an den gegenüberliegenden Enden der jeweiligen Enden des Zylin­ ders 24 der entsprechenden Welle und mit geringem Ab­ stand hierzu angeordnet werden können, wobei die Achsen der zylindrischen Öffnungen 32 auf die Zylinderachse 28 ausgerichtet sind. Jedes Zwischenteil ist schwenkbar mit dem Zylinder 24 der entsprechenden Welle durch einen Verbindungsstift 36 verbunden, der eine äußere, vorzugs­ weise zylindrische Oberfläche 38 aufweist. Jeder Stift ist an Ort und Stelle mit einer geeigneten Einrichtung befestigt. Beispielsweise kann der Stift als eine Schraube mit einem mit Gewinde versehenen Ende zur Aufnahme einer Mutter 40 ausgebildet sein. Der Stift wird dann durch die Öffnungen 32 und den entsprechenden Zylinder 24 koaxial zur Zylinderachse 28 derart hindurchgesteckt, daß das entsprechende Zwischenteil auf dem Stift um die Zylinderachse 28 relativ zum Zylinder 24 schwenken kann.

Das Zwischenteil 16 ist mit einem Paar Platten 42 ver­ sehen, welche an den gegenüberliegenden Endplatten 30 des Teiles 16 an einer Stelle ausgebildet sind, welche gegenüber den Öffnungen 32 einen Abstand um ein aus­ reichendes Maß aufweist, so daß sie einen Abstand zum danebenliegenden Zylinder 24 der Welle aufweist, an welcher das Teil angebracht ist. Die Platten sehen zwischeneinander einen Schlitz vor, der durch die obere und untere, mit Abstand voneinander getrennten Lager­ flächen 44 bzw. 46 begrenzt ist, die sich einander gegen­ überliegend parallel zueinander erstrecken.

Das Zwischenteil 18 ist mit einer einzigen Platte 48 versehen, welche an den gegenüberliegenden Endplatten 30 des Teils 18 an einer Stelle ausgebildet ist, die gegenüber den Öffnungen 32 einen Abstand mit einem aus­ reichenden Maß aufweist, um vom daneben liegenden Zylinder 24 der entsprechenden Welle 14 um einen Abstand getrennt zu sein, an welcher das Zwischenteil angebracht ist. Die Platte bildet eine Zunge, die Lagerflächen 50 und 52 an ihren gegenüberliegenden Seiten begrenzt, welche sich parallel zueinander erstrecken und der oberen bzw. unte­ ren Lagerfläche 44 und 46 des Schlitzes des Zwischen­ teils 16 gegenüberliegen. Um eine Kupplung mit konstan­ ter Drehzahl zu bilden, ist die Mittelebene der Zunge, die durch die Platte 48 gebildet ist, auch die Mittel­ ebene des Schlitzes, der durch die Lagerflächen 46 und 48 gebildet ist, wobei die Mittelebenen allgemein als Linie 53 in Fig. 4 bezeichnet sind und die zylindrischen Achsen 28 beide in dieser gemeinsamen Mittelebene liegen.

Bis zum beschriebenen Ausmaß ist der Aufbau jener einer herkömmlichen Kupplung des Typs, die die Grundlagen einer Bartlett-Kupplung verwendet. Bei einer derartigen Kupplung steht die innere zylindrische Fläche 26 des Zylinders 24 und die Innenflächen 34 der Öffnungen 32 der Endplatten 30 typischerweise in unmittelbarem Ein­ griff mit der zylindrischen Fläche 38 des entsprechenden Verbindungsstiftes 36, und die obere und untere, mit Abstand angeordnete Lagerfläche 44 und 46 der Platte 42 greift typischerweise unmittelbar in die entsprechende Lagerfläche 50 und 52 der Platte 48 ein. Da die Lager­ flächen üblicherweise aus Metall hergestellt sind, ist es bei den Oberflächen aus dem Stand der Technik er­ forderlich, daß sie ordnungsgemäß abgedichtet sind, um ein ordnungsgemäßes Maß an Schmierung zwischen gegen­ überliegenden Lagerflächen aufrechtzuerhalten. Der­ artige Flächen, bei welchen Metall auf Metall liegt, sind befähigt, nur verhältnismäßig geringe Druckspan­ nungshöhen zu tragen, liefern Wärme- und Energiever­ luste, ergeben verhältnismäßig geringe Rückstellkräfte in Abhängigkeit von einer winkligen oder axialen Fehl­ ausrichtung des antreibenden oder angetriebenen Teiles, können Geräusch und Schwingung übertragen, sind schwin­ gungsinduziertem Verschleiß ausgesetzt, erfordern sehr enge Herstellungstolleranzen, die verhältnismäßig hohe Herstellungskosten liefern, und erzeugen einen Totgang in Abhängigkeit von Umkehr-Drehmomentbelästung­ gen niedriger Höhe.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Kupplung 10 ferner eine laminierte Elastomer-Lagereinrichtung zwi­ schen den sonst unmittelbar ineinander eingreifenden Lagerflächen.

Genauer gesagt, es sind zylindrische, laminierte Lager­ einheiten 54 zwischen jeder der innenliegenden zylindri­ schen Oberflächen 26 der Zylinder 24 und der zylindri­ schen Oberfläche 38 des entsprechenden Verbindungs­ stiftes 36 sowie zwischen jeder der innenliegenden Flächen 34 der Öffnungen 32 der Endplatten 30 und der zylindrischen Oberfläche 38 des entsprechenden Ver­ bindungsstiftes 36 vorgesehen. In ähnlicher Weise sind im wesentlichen flache, laminierte Lagereinheiten 56 zwischen den gegenüberliegenden Lagerflächen 44 und 50 sowie zwischen den gegenüberliegenden Lagerflächen 46 und 52 vorgesehen.

Die Lagereinheiten 54 und 56 gehören bevorzugt jeweils dem "Hochdrucklaminat"-Typ an. Jede der Einheiten um­ faßt allgemein alternierende Schichten 58 und 60 (wobei die Schichten in jeder Einheit 54 zylindrisch und in jeder Einheit 56 flach sind), welche jeweils aus federnd nachgiebigem, bevorzugt elastomerem Material wie etwa Gummi oder bestimmten Kunststoffen bestehen, sowie aus nicht ausdehnbarem Material, wie aus Metall, wobei die äußersten und innersten Schichten bevorzugt elastomer sind, wie gezeigt. Die Schichten sind bevorzugt aneinan­ der ondiert bzw. verklebt, beispielsweise mit einem geeigneten Verklebungskitt, wobei die innerste und äußerste Lage jeweils mit den gegenüberliegenden Lager­ flächen in Eingriff steht (beispielsweise durch Verkle­ bung oder durch Preßsitz). Durch Verwendung derartiger laminierter, elastomerer Lagereinheiten kann eine un­ erwünschte Schwingung mindestens teilweise gedämpft werden und Geräusch, sowie auch schwingungsinduzierte Abnutzung und Spannung verringert werden. Ferner wird Energie bewahrt, da eine nur geringe, oder gar keine Wärme zwischen den Lagerflächen erzeugt wird. Infolge der Federfähigkeit des elastomeren Materials liefern diese Lagereinheiten entgegenwirkende Rückstellkräfte gegenüber sowohl Scherbewegung als auch Druck. Die Größe, Dicke und Anzahl der Schichten einer jeden Ein­ heit 54 und 56 und die Härte des elastomeren Materials sind abhängig von den speziellen Druckspannungshöhen, die erwartet werden sollen, und dem Maß der Fehlaus­ richtung der Kupplung (d. h. der winkeligen und axialen Fehlausrichtung zwischen den Wellen 12 und 14), welche aufgenommen werden soll. Bevorzugt ist die Drehfedersteife bzw. Torsions- Fehlausrichtungs-Federkraft aller zylindrischer Lager­ einheiten 54 um die entsprechende zylindrische Achse 28, (in Fig. 4 durch den Pfeil Ry bezeichnet), gleichge­ macht. In ähnlicher Weise ist die Drehfedersteife aller flacher Lagereinheiten 56 um den Mittelpunkt 23, (in Fig. 1 durch den Pfeil Rx bezeichnet), einander gleichgemacht, sowie gleich jener der zylindrischen Lagereinheit 54.

Wie am besten in Fig. 1 und 4 gezeigt, ist ein Paar flacher, laminierter, elastomerer Einheiten 56 zwischen den gegenüberliegenden Lagerflächen 44 und 50 angeordnet und ein Paar ist zwischen den gegenüberliegenden Lager­ flächen 46 und 52 angeordnet. Die Einheiten 56 sind alle im wesentlichen identisch. Jede der Einheiten zwischen den Lagerflächen 44 und 50 sowie jede der Ein­ heiten zwischen den Lagerflächen 46 und 52 sind bevor­ zugt derart angeordnet, daß sie alle im wesentlichen den gleichen Abstand zum Schnittpunkt 23 der Drehachsen 16 und 18 aufweisen und somit alle eine gleiche Druck­ last tragen. Ferner ist jede der flachen Lagereinheiten 56 bevorzugt symmetrisch um eine Ebene angeordnet, welche sich durch den Schnittpunkt 23 erstreckt und den Betriebs­ winkel halbiert, der durch die Drehachsen 20 und 22 ge­ bildet ist. Es sollte ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß eine einzige, flache, laminierte Lagerein­ heit jedes Paar, wie gezeigt, ersetzen kann, wobei sich die einzige flache Einheit sich im wesentlichen zwischen den ganzen, gegenüberliegenden Lagerflächen erstreckt.

Obwohl das in Fig. 1 bis 4 gezeigte Ausführungsbeispiel bei den meisten Situationen ausreichend sein mag, kön­ nen bestimmte Konstruktionen flache, laminierte Lager­ einheiten erfordern, welche verhältnismäßig große Druck­ spannungshöhen aufnehmen, was verhältnismäßig dicke, laminierte Lagereinheiten erfordert. Dementsprechend kann das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 dadurch abgewandelt werden, daß man ein Zwischenteil mit mehr als einer Zunge versieht, während das andere Zwischen­ teil mit einer gleichen Anzahl von Schlitzen versehen ist, um die Zungen aufzunehmen, und wobei flache, lami­ nierte Lagereinheiten zwischen den gegenüberliegenden Lagerflächen jeder Zunge und jedes Schlitzes angeordnet sind.

Genauer gesagt, wie in Fig. 5 gezeigt, ist das Alternativ­ ausführungsbeispiel der Kupplung, bezeichnet mit 10 A, identisch dem Ausführungsbeipiel der Kupplung 10 der Fig. 1 bis 4, mit der Ausnahme, daß das Zwischenteil 18 A zwei Platten 48 A umfaßt und daß das Zwischenteil 16 A drei Platten 42 A umfaßt. Die Platten weisen zuein­ ander einen derartigen Abstand auf, daß sie einen gleich­ mäßigen Abstand zwischeneinander liefern, um identische, flache, laminierte Lagereinheiten 56 A aufzunehmen. Die Mittelebene 53 der Mittelplatte 48 A erstreckt sich durch die zylindrischen Achsen 28 A, um eine Kupplung mit konstanter Geschwindigkeit zu liefern.

Die Kupplung 10 und 10 A der Fig. 1 bis 5 kann die axiale Fehlausrichtung einer Stampfbewegung aufnehmen, wenn sich von antreibendem und angetriebenem Teil eines oder beide längs der Drehachse bewegt. Die Kupplung kann auch Winkel-Fehlausrichtung aufnehmen, wenn die Achsen 20 und 22 unter einem Winkel um den Punkt 23 angeordnet sind. In jedem Fall liefern die Lagerein­ heiten, wenn sie infolge irgendeiner Fehlausrichtung der Scherung ausgesetzt sind, Rückstellkräfte, um das antreibende und/oder angetriebene Teil zurück in die ordungsgemäße Ausrichtung zu bringen.

Die flexible Kupplung 10 oder 10 A liefert eine Kupplung für beinahe konstante Geschwindigkeit bzw. eine beinahe homokinetische Kupplung unter vernünftigen Kosten in einem einfachen Aufbau. Allerdings erfordern manche Anwendungen eine tatsächlich homokinetische Kupplung bzw. eine Kupplung mit einer wirklich konstanten Ge­ schwindigkeit. Dementsprechend kann das Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 bis 4 oder 5 einfach derart abge­ wandelt werden, daß man die Kupplung in eine tatsäch­ liche homokinetische Kupplung umwandelt, wo die Kupplung eine axial festliegende Kupplung ist, d.h. die Achsen 20 und 22 sind derart festgelegt, daß sie sich am Punkt 23 unter einem Winkel zueinander schneiden, oder daß sie aufeinander ausgerichtet sind.

Beispielsweise ist die normale betriebliche Ausrichtung der Wellen, die in Fig. 6 gezeigt sind, unter einem Winkel zueinander. Dies führt dazu, daß die Achsen 20 und 22 unter einem Winkel zueinander um den Punkt 23 stehen. Das Ausführungsbeipiel der Fig. 1ist ferner dadurch abgewandelt, daß ferner eine Einrichtung zum Festspannen der Wellen um ihre jeweilige Drehachse um­ faßt ist, so daß sie sich nicht axial bewegen können, während sie es gleichzeitig zulassen, daß Drehmoment­ belastungen mit konstanter Geschwindigkeit durch die Kupplung übertragen werden.

Genauer gesagt, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, sind die Wellen 12 und 14 derart abgewandelt, daß sie ferner jeweils kugelige Verlängerungen 60 und 62 aufweisen. Die Verlängerungen 60 und 62 sind an den jeweiligen Wellen 12 und 14 befestigt, um sich mit diesen zu drehen, und liefern eine gleichmäßige Lastenverteilung um die Drehachse, um eine glatte Drehung zusammen mit den Wellen zu liefern. Jede Verlängerung 60 und 62 umfaßt einen kugeligen Abschnitt, der größer als eine Halb­ kugel, aber kleiner als eine Kugel ist. Die kugeligen Abschnitte weisen ihren Krümmungsmittelpunkt am Mittel­ punkt 23 auf, an welchen sich die Drehachsen schneiden. Wie in Fig. 6 gezeigt, erstreckt sich die Mittelebene 53 der Zwischenteils zwischen den zylindrischen Achsen 28. Wenn sich die beiden Teile 12 und 14 um ihre je­ weiligen Achsen drehen, dann sind die kugeligen Ab­ schnitte 60 und 62 frei, sich bezüglich einander um den Punkt 23 zu bewegen, um die kinematischen Ände­ rungen in den relativen Oberflächen der kugeligen Ab­ schnitte, wenn sie sich drehen, durch jede Umdrehung der Kupplung hindurch aufzunehmen.

Die gegenüberliegenden, kugeligen Flächen der Abschnitte 60 und 62 dürfen einander berühren, da sie nur wenig oder keine Drucklast tragen. Allerdings ist infolge der Scherung dieser Abschnitte,wenn sie sich um ihre jeweiligen Achsen drehen, eine Schicht 64 aus feder­ fähigem Material wie etwa einem Elastomer bevorzugt zwischen den gegenüberliegenden, kugeligen Oberflächen angeordnet, um die Relativbewegung bei der Scherung ohne Reibung zu tragen. Die Schicht 64 aus Elastomer weist bevorzugt die Form eines kreisförmigen Bandes auf, das sich um 360° um den Punkt 23 erstreckt sowie eine Mittelebene aufweist, die durch den Punkt 23 hindurch läuft und den Winkel zwischen den Drehachsen 20 und 22 halbiert, obwohl auch andere Anordnungen eines elasto­ meren Materials vorgesehen sein können.

Die Erfindung, wie sie hier beschrieben ist, weist zahlreiche Vorzüge gegenüber den Bartlett-Kupplungen aus dem Stand der Technik auf. Als erstes können durch Verwendung elastomerer, laminierter Hochdrucklagerungen die Drucklasten, welche von diesen Lagerungen getra­ gen werden können, erhöht werden. Dieses Ergebnis findet infolge des erhöhten Formfaktors statt, der von diesen Lagerungen geliefert wird, mit einer kon­ sequenterweise erfolgenden Abnahme in der Spannung durch Ausbauchung bzw. Aufweitung. Durch Verwendung laminierter Hochdrucklagerungen brauchen die Lager­ flächen nicht geschmiert werden, der mechanische Ver­ schleiß kann verringert werden und Energie kann bewahrt bleiben. Energieverluste, welche infolge der Hysterese­ wirkungen im Elastomer zwischen den Lagerflächen auf­ treten sollen, liegen typischerweise weit unter jenen geschmierter Lagerflächen, bei denen Metall auf Metall liegt und welche vom Stand der Technik vorgesehen sind. Infolge der elastomeren Natur der Lagerungen kann eine unerwünschte Schwingung mindestens teilweise gedämpft werden und Geräusch, sowie auch schwingungsinduzierte Abnutzung und Spannung verringert werden. Das elasto­ mere Material liefert Rückstellkräfte infolge der Fehl­ ausrichtung und ist in der Lage, Winkel- und Axial-Fehl­ ausrichtung wie auch eine Scherbewegung aufzunehmen, die von einer derartigen Fehlausrichtung herrührt. Schließlich kann dadurch, daß man die kugligen Ver­ längerungen 60 und 62 vorsieht, eine festliegende Kupplung mit tatsächlich konstanter Geschwindigkeit vorgesehen sein.

Claims (11)

1. Flexible Kupplung, welche dem Typ nach die folgenden Merkmale aufweist:

• - ein antreibendes Teil (12, 14), welches um eine erste Achse (20, 22) drehbar ist,
• - ein angetriebenes Teil (14, 12), welches um eine zweite Achse (22, 20) drehbar ist,
• - ein erstes Zwischenteil (16, 18),
• - eine erste Kupplungseinrichtung (36, 54), um das erste Zwischenteil derart an das antreibende Teil anzukuppeln, daß das erste Zwischenteil in der Lage ist, bezüglich dem antreibenden Teil um eine dritte Achse (28) zu schwenken, welche quer zur ersten Achse verläuft, wenn ein Drehmoment auf das antreibende Teil aufgebracht wird,
• - ein zweites Zwischenteil (18, 16),
• - eine zweite Kupplungseinrichtung (36, 54), um das zweite Zwischenteil an das angetriebene Teil derart anzukuppeln, daß das zweite Zwischenteil in der Lage ist, bezüglich dem angetriebenen Teil um eine vierte Achse (28) zu schwenken, welche sich quer zur zweiten Achse erstreckt, wenn ein Drehmoment auf das antreibende Teil aufgebracht wird, und
• - eine dritte Kupplungseinrichtung (56) zum Herstellen einer Kupplung zwischen dem ersten Zwischenteil und dem zweiten Zwischenteil derart, daß das zweite Zwischenteil in der Lage ist, sich bezüglich des ersten Zwischenteils auf Scherung zu bewegen und sich auch hiermit zu drehen, wenn ein Drehmoment auf das antreibende Teil aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kupplungseinrichtung jeweils eine zylindrische, laminierte, elastomere Lagereinrichtung (54) aufweisen und die dritte Kupplungseinrichtung eine im wesentlichen flache, laminierte, elastomere Lagereinrichtung (56) aufweist, wobei jeder der ersten und zweiten, zylindrischen, laminierten, elastomeren Einrichtungen und der flachen, laminierten, elastomeren Lagereinrichtungen mehrere, alternierende Schichten (58, 60) aus federfähigen und nicht dehnbaren Materialien umfaßt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von antreibendem und angetriebenem Teil (12, 14) jedes eine Einrichtung (24) zur Bildung einer ersten, zylindrischen Lagerfläche (26) aufweist, daß jedes der Zwischenteile (16, 18) eine Einrichtung (30) zum Bilden einer zweiten, zylindrischen Lagerfläche (34) aufweist, und daß die erste und zweite Kupplungseinrichtung jeweils eine Einrichtung (36) aufweist, die eine dritte zylindrische Lagerfläche (38) bildet, welche mit Abstand zur ersten und zweiten zylindrischen Lagerfläche diesen gegenüberliegt, und daß die erste und zweite, zylindrische, laminierte, elastomere Einrichtung (54) jeweils zwischen der ersten zylindrischen Lagerfläche und der gegenüberliegenden dritten zylindrischen Lagerfläche sowie zwischen der zweiten zylindrischen Lagerfläche und der gegenüberliegenden dritten zylindrischen Lagerfläche angeordnet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (24), welche die erste zylindrische Lagerfläche (26) bildet, ein Hohlzylinder ist, der eine Innenwand aufweist, die die erste, zylindrische Lagerfläche bildet, daß die Einrichtung, die die zweite, zylindrische Lagerfläche bildet, ein Paar mit Abstand angeordneter Wände (30) der Zwischenteile (16, 19) umfaßt, welche jeweils neben den gegenüberliegenden Enden des Zylinders angeordnet sind, daß die beiden Wände jeweils eine Öffnung (32) umfassen, die die zweite zylindrische Lagerfläche (34) bildet, und daß die Einrichtung, die die dritte, zylindrische Lagerfläche bildet, einen Schwenkstift (36) umfaßt, der eine Außenoberfläche (38) aufweist, die die dritte zylindrische Fläche bildet und im entsprechenden Zylinder und den entsprechenden Öffnungen angeordnet ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zwischenteile (16) mindestens ein Paar mit Abstand angeordneter Platten (42) aufweist, welche eine erste und zweite, parallel einander gegenüberliegend angeordnete Lagerfläche (44, 46) aufweisen, daß das andere (18) der Zwischenteile mindestens eine Platte (48) aufweist, welche gegenüberliegende Seiten zur Bildung paralleler, dritter und vierter, flacher Lagerflächen (50, 52) aufweist, daß die eine Platte zwischen den mit Abstand angeordneten Platten derart angeordnet ist, daß die erste, flache Lagerfläche der dritten, flachen Lagerfläche gegenüberliegt und die zweite, flache Lagerfläche der vierten, flachen Lagerfläche gegenüberliegt, und daß die flache, laminierte, elastomere Lagereinrichtung (56) zwischen der ersten und dritten, flachen Lagerfläche sowie zwischen der zweiten und vierten, flachen Lagerfläche angeordnet ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flache, laminierte Lagerfläche (56) mindestens vier flache, laminiert, elastomere Lagereinheiten umfaßt, von welchen zwei zwischen der ersten und dritten, flachen Lagerfläche und die anderen beiden Einheiten zwischen der zweiten und der vierten, flachen Lagerfläche angeordnet sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Zwischenteil (16 A) mindestens drei mit Abstand angeordnete Platten (42 A) aufweist, um zwischen diesen mindestens zwei Schlitze zu bilden, und daß das andere Zwischenteil (18 A) mindestens zwei Platten (48 A) aufweist, um zwei Zungen zu bilden, die sich in die entsprechenden Schlitze des einen Zwischenteils erstrecken, daß die drei und zwei Platten mit Abstand voneinander angeordnet sind, um wechselweise mit Abstand angeordnete, einander gegenüberstehende Flächen zwischen jeder der drei Platten und einer betreffenden der zwei Platten zu bilden, und daß die flache, laminierte, elastomere Lagereinrichtung (56 A) zwischen den einander zugewandten Lagerflächen angeordnet ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das antreibende und angetriebene Teil (12, 14) in der Lage ist, drehbar derart angebracht zu werden, daß sich die erste und zweite Achse (20, 22) einander schneiden, und daß die Kupplung ferner eine Einrichtung (60, 62) aufweist, um das antreibende und das angetriebene Teil derart zwangszuführen, daß die Kupplung eine Kupplung mit tatsächlich konstanter Geschwindigkeit ist.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zwangsführen ein erstes, axiales Zwangsführungsteil (60, 62) aufweist, das zur Drehung mit dem antreibenden Teil (12, 14) eingerichtet ist, sowie ein zweites, axiales Zwangsführungsteil (62, 60), das zur Drehung mit dem angetriebenen Teil (14, 12) eingerichtet ist.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Achse (20, 22) einander schneiden und daß jede der Zwangsführungseinrichtungen ein kugeliger Abschnitt (60, 62) ist, dessen Krümmungsmittelpunkt am Schnitt (23) der ersten und zweiten Achse liegt, und daß die kugeligen Abschnitte derart ineinander passen, daß sie sich zueinander in Scherung bewegen, wenn die kugeligen Abschnitte um jeweils die erste und die zweite Achse rotieren.

10. Kupplung nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch eine federnde Einrichtung (64), welche zwischen den kugeligen Abschnitten (60, 62) angeordnet ist, um die relative Scherbewegung zwischen den kugeligen Abschnitten zu tragen.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet daß sich die erste und zweite Achse (20, 22) schneiden, und weiterhin gekennzeichnet durch eine erste Verlängerung (60), die allgemein als kugeliger Abschnitt ausgebildet ist, der mit dem antreibenden Teil (12, 14) verbunden ist, und eine zweite Verlängerung (62), die allgemein als kugeliger Abschnitt ausge­ bildet ist, der mit dem angetriebenen Teil (14, 12) verbunden ist, wobei die erste und zweite Verlängerung (60, 62) konzentrisch zu­ einander angeordnet sind und weisen ihren Krümmungsmittelpunkt im wesentlichen am Mittel- bzw. Schnittpunkt (23) der Achsen (20, 22) auf, wobei die Verlängerungen (60, 62) die relative Bewegung des antreibenden und angetriebenen Teils durch Begrenzung der Be­ wegung um den Mittelpunkt herum, erzwingen.