DE3153167C2 - Elastisches Kupplungselement zur spielfreien, drehsteifen Verbindung zweier gegeneinander versetzter rotierender Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Kupplungselement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige, z. B. aus der DE-AS 20 43 837 bekannte Kupplungselemente dienen zur spielfreien drehsteifen Verbindung zweier gegeneinander versetzter rotierender Wellen. Das Kupplungselement weist zwei jeweils um 90° gegeneinander versetzte kastenförmige Schubelemente auf, die jeweils aus zwei gegenüberliegenden in sich steifen Kastenwänden und zwei diese an gegenüberliegenden Kanten gelenkig verbindenden, ebenfalls steifen Schubstegen. Jeweils die äußeren Kastenwände der Schubelemente sind mit einer der Wellen und die beiden anderen, jeweils wellenfernen Kastenwände der beiden Schubelemente sind miteinander verbunden.

Die Baulänge derartiger bekannter elastischer Kupplungselemente ist relativ groß und beträgt zumindest zweimal die Tiefe der verwendeten Schubelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges elastisches Kupplungselement weiterzuentwikkeln, insbesondere eine kleinbauende Konstruktion anzugeben.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demgemäß sind die im wesentlichen rechteckförmigen beiden Schubelemente ineinander so verschachtelt, daß jeweils die wellenferne Kastenwand jedes Schubelementes zwischen den Kasienwändcn des anderen Schubelementes liegt. Die beiden wellenfernen Kastenwände der Schubelemente sind miteinander zu einem torsionsfreien Kasten verbunden.

Durch diese Konstruktion ergibt sich ein überaus kompakt aufgebautes elastisches Kupplungselement, dessen Baulänge nur geringfügig die Tiefe eines einzelnen Schubelementes übersteigt Durch die kurze Baulänge in Verbindung mit dem torsionssteifen Kasten können auch hohe Torsionskräfte, d. h. hohe Drehmomente bei Achsversatz der beiden Wellen übertragen werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Aufsicht auf ein elastisches Kupplungselement gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine in F i g. 1 mit B bezeichnete Einzelheit des elastischen Kupplungselementes in vergrößertem Maßstab.

Ein Kupplungselement 1 weist zwei kastenförmige Schubelemente 2i und 22 auf. Jedes Schubelement besteht aus zwei gegenüberliegenden und parallel ausgerichteten rechteckigen Kastenwänden 3|, 4i bzw. 32,42, die an jeweils gegenüberliegenden Kanten durch Schubstege 5| bzw. 52 über Quasi-Gelenke 6 miteinander verbunden sind. Jedes Schubelement weist eine äußere Kastenwand 3| bzw. 32 auf, an die jeweils eine Welle 1Oi bzw. IO2 angeschlossen ist.

Die beiden Schubelemente 2< und 22 sind so ineinander verschachtelt, daß die jeweils wellenferne Kastenwand 4| bzw. 42 eines jeden Schubelementes 2| bzw. 22 zwischen den zwei gegenüberliegenden Kastenwänden 32,4₂ bzw. 3|, 4j des jeweils anderen Kastenelementes 2₂ bzw. 2\ liegt. Die innerhalb der äußeren, mit den Wellen verbundenen Kastenwänden 3i und 32 liegenden Kastenwände 4| und 42 der beiden Scbubelemente 2| und 22 sind an allen ihren gegenüberliegenden Kanten durch in sich starre Schrägwände 13' und Deckenwände 13" miteinander verbunden. Diese Schräg- und Deckenwände bilden dann gemeinsam mit den genannten Kastenwänden 4i und 42 einen zwischen dem äußeren, mit den Wellen 10| bzw. 1O₂ verbundenen Kastenwänden 3i bzw. 32 liegenden inneren torsionssteifen Kasten 14.

Die einzelnen Kastenwände, Schubstege und Seitensowie Deckwände des elastischen Kupplungselementes können Laminatplatten oder Sandwich-Konstruktionen sein. In F i g. 2 ist z. B. die mit der Welle 10, verbundene Kastenwand 3i als reine Laminatplatte ausgeführt, während der Schubsteg 5| aus zwei äußeren Laminatflächen besteht, zwischen denen ein Schaumstoffkern 7 eingelagert ist. Die einzelnen Wände des torsionssteifen Kastens 14, das sind die Kastenwände 4] und 4₂ sowie die Seiten- und Deckwände 13' bzw. 13" sind vorteilhaft ebenfalls Sandwich-Konstruktionen, da diese die auftretenden Torsionskräfte besser aufnehmen können als reine Laminatplatten und in diesem Falle die Torsionskräfte im wesentlichen über die Schubstege und die Wände des Kastens 14 geleitet werden.

Das in Fig. 1 gezeigte Kupplungselement wurde für die ^rehsteife Verbindung von Wellen mit einem Durchmesser von etwas über 20 cm untersucht, deren Achsversatz etwa 30mm betrug. Anstatt der in Fig. 1 gezeigten rechteckigen Kastenwände 3 und 4 wurden für die äußeren Kastenwände 3| und 3₂ jeweils achteckige Kastenwände verwendet, um möglichst kleine Unwuchtcn zu erreichen. Das Kupplungselement selbst hat da-

bei einen Durchmesser von ca. 50 cm, die Tiefe des Kupplungselementes ist etwas über 20 cm. Das Kupplungselement wurde aus Glasfaserlaminat angefertigt, wobei Kastenwände und Schubstege durch eine entsprechende Materialverjüngung, wie in Fig.2 gezeigt, gelenkig miteinander verbunden sind. Die Dicke dieser Quasi-Gelenke 6 betrug zwischen 1 und 2 mm. Mit einem solchen Kupplungselement können Drehmomente bis zu 12 000 Nm ohne weiteres übertragen werden, so daß bei solchen Drehmomenten ein Langzeitbetrieb praktisch wartungsfrei möglich ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elastisches Kupplungselement zur spielfreien, drehsteifen Verbindung zweier gegeneinander versetzter rotierender Wellen mit jeweils um 90° gegeneinander versetzten kastenförmigen Schubelementen, die jeweils aus zwei gegenüberliegenden, in sich steifen Kastenwänden und zwei diese gelenkig verbindenden, ebenfalls steifen Schubstegen aufgebaut sind, wobei Schubstege und Kastenwände um ihre aneinandergrenzenden Kanten gegeneinander schwenkbar sind und wobei jeweils die äußeren Kastenwände der Schubelemente mit einer der Wellen und die beiden anderen, jeweils wellenfernen Kastenwände der beiden Schubelemente miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kastenförmigen Schubelemente (2|, 2i) ineinander verschachtelt sind, so daß die jeweilig wellenferne Kastenwand (4·, 4j) jedes Schubelementes (2i, 22) jeweils zwischen den Kasten wänden (32, 42; 3|, 4|) des anderen Schubelementes (22, 2i) verläuft, und daß die jeweils wellenfernen Kastenwände (4i, 42) beider Schubelemente (2|, 2₂) zu einem tcrsionssteifen Kasten (14) miteinander verbunden sind. 2s

2. Kupplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubelemente (2i, 22) aus faserverstärkten Werkstoffen in Laminatform aufgebaut sind.

3. Kupplungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kastenwände (3, 4) und/ oder Schubsiege (5) der kastenförmigen Schubelemente (2) eine Sandwich-Konstniktion aus zwei einen Schaumstoffkern (7) umfassenden Laminatflächen sind.