DE3203423C2

DE3203423C2 - Biegsame Befestigungsvorrichtung mit zwei Freiheitsgraden

Info

Publication number: DE3203423C2
Application number: DE3203423A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 1981-02-03
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1985-02-14
Also published as: US4499778A; GB2093183B; JPH0319930B2; FR2499238A1; FR2499238B1; JPS57147010A; DE3203423A1; GB2093183A

Abstract

Eine biegsame Befestigungsvorrichtung, insbesondere für einen dynamisch abgestimmten Kreisel, hat eine Universalkupplung zwischen einem Rotorelement und einer Antriebswelle. Die Befestigung besteht aus einem im wesentlichen ebenen sternförmigen Glied, das quer zur Drehachse des Rotors ausgerichtet ist. Das sternförmige Glied hat vier Stege, von denen sich jeder radial von einem inneren Kardanring zu einem segmentartig unterteilten äußeren Ring mit vier voneinander unabhängigen Sektoren erstreckt, von denen jeder mit einem der Stege verbunden und daran zentriert ist. Zwei zueinander senkrechte vertikale oder Querbiegeglieder haben jeweils Keilabschnitte, die sich durch radiale Schlitze in den Stegen des sternförmigen Glieds erstrecken. Der innere Kardanring und das sternförmige Glied haben zur Drehachse koaxiale zentrale Öffnungen. In den ausgefluchteten Öffnungen sitzt ein Ausfluchtungsglied. Die senkrechten Biegeglieder haben einen Sitz in einem Satz von zueinander senkrechten und axialen Einschnitten im Ausfluchtungsglied. Das sternförmige Glied und die querverlaufenden Biegeglieder werden aus präzisionsgewalztem Blech vorzugsweise geätzt oder gestanzt. Bei der bevorzugten Ausführungsform bestehen der innere Kardanring und der äußere Befestigungsring aus im wesentlichen identischen oberen und unteren Hälften, die das sternförmige Glied zwischen sich aufnehmen. Die Hälften haben jeweils einen Satz von radialen Einschnitten, die zur Aufnahme der senkrechten querverlaufenden .

Description

14. Verfahren zur Herstellung einer biegsamen Anordnung nach den Ansprüchen 1—13, durch Formen eines sternförmigen Glieds aus einem Konstruktionsblech von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke, wobei das sternförmige Glied einen zentralen Nabenteil und mehrere in gleichen Winkeln beabstandete Stege aufweist, von denen sich jeder radial vom Nabenteil aus erstreckt, dadurch gekennzeichnet,

— daß sich im wesentlichen über die Länge der Stege ein zentraler radialer Schlitz erstreckt,

— daß mehrere Querbiegeglieder aus einem Konstruktionsblech von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke geformt werden, wobei jedes Querbiegeglied im allgemeinen rechteckig ausgebildet ist und sich von einer seiner Längskanten zwei im allgemeinen rechteckige Keilabschnitte erstrecken,

— daß obere und untere Hälften eines inneren Rings sowie obere und untere Hälften eines äußeren Rings angeordnet werden,

— daß die Querbiegeglieder mit dem sternförmigen Glied durch Einsetzen der Keilabschnitte in die radialen Schlitze verriegelt werden,

— daß die inneren Ringhälften auf gegenüberliegenden Seiten des zentralen Sternteils positioniert werden,

— daß die äußeren Ringhälften an gegenüberliegenden Seiten der äußeren Enden der Stege positioniert werden und

— daß die inneren und äußeren Ringhälften mit dem sternförmigen Glied und die Querbiegeglieder mit den inneren und äußeren Ringhälften gleichzeitig durch Hartlöten verbunden werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet

— durch Formen einer zentralen öffnung im sternförmigen Glied,

— durch Formen einer zentralen öffnung in den inneren Ringhälften,

— durch Anordnen eines Ausfluchtungsglieds, das mit den Öffnungen in Eingriff kommt und

— durch Einsetzen des Ausfluchtungsglieds in die öffnungen zum Ausfluchten der inneren Ringhälften mit dem sternförmigen Glied.

16. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet

— durch Formen mehrerer Einschnitte in den inneren und äußeren Ringhälften zur Aufnahme der Enden der Querbiegeglieder und der Keilabschnitte.

17. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet

—durch Formen von zwei sich in Längsrichtung erstreckenden und miteinander senkrechten Einschnitten im Ausfluchtungsglied und

- durch Einsetzen der Querglicder in die Einschnitte.

18. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet

- durch Anordnen von ringförmigen Hartlötmaterial zwischen den inneren Ringhälften und dem sternförmigen Glied und zwischen den äußeren Ringhälften und dem sternförmigen Glied und

- durch Erhitzen der Rotoranordnung auf eine Temperatur, bei der das Hartlötmaterial schmilzt.

19. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet

- durch Unterteilen der äußeren Ringhälften und der Zwischenteile des sternförmigen Güeds in Sektoren, von denen jeder auf einem Biegearm zentriert ist, der durch einen der Schenkel und dem zugehörigen Teil eines der Querglieder und eines von dessen Keilabschnitten gebildet ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 14.

Eine derartige Vorrichtung zeigt die US-PS 37 02 568. Diese bekannte Vorrichtung enthält eine im allgemeinen ebene Scheibe. Sie hat einen an einer Nabe befestigten zentralen Teil, an einem Kardanring befestigte Zwischenstege und einen an einem Rotor befestigten äußeren Ring. Mehrere ebene Speichen verbinden den zentralen Teil der Scheibe mit dem äußeren Ring. Vier weitere Speichen verbinden die Stegteile entweder mit dem äußeren Ring oder mit dem zentralen Teil. Diametral gegenüberliegende Paare dieser Speichen verbinden den Kardanring mit dem äußeren Ring, während die anderen beiden Speichen den Kardanring mit der zentralen Nabe verbinden. Diese letzteren vier Speichen sind so verdreht, daß die Ebene jeder Speiche im allgemeinen mit der Drehachse ausgefluchtet ist. Die Nabe, der Kardanring und der äußerste Ring sind in oberen und unteren Hälften ausgebildet. Diese Bauteile haben geeignetes Spiel, wobei tragende Schlitze in ihren einander zugewandten Flächen eingearbeitet sind, die aneinander liegen oder an die Scheibe angrenzen. Die Antriebswelle ist in einer Bohrung befestigt, die in der Nabe und dem Nabenteil der Scheibe ausgebildet ist.
Eine derartige Vorrichtung muß einer Anzahl von Kriterien genügen. Erstens muß sie das Drehmoment von der Welle zum Rotor übertragen, während sie gleichzeitig den Rotor an einem im allgemeinen gegebenen Ort axial und radial gegenüber der Welle befestigt. Z.-eitens muß sie um irgendeine Achse in einer zur Drehachse senkrechten Drehebene torsionselastisch sein. Die Vorrichtung muß auch einen Antifedereffekt aufweisen, der die Federung in der Drehachse ausgleicht, wenn der Kreisel mit Resonanzdrehzahl arbei-

tet. Die Vorrichtung sollte im wesentlichen reibungslos und isoelastisch sein, d. h. sie sollte eine im wesentlichen gleichförmige Elastizität in beliebiger Torsionsrichtung senkrecht zur Drehachse haben. Es ist auch sehr erwünscht, die axiale, radiale und Torsionssteifheit der Aufhängung genau berechnen zu können, um eine Aufhängung mit den gewünschten isoelastischen Bedingungen auszulegen und die Vorrichtung durch vereinfachte Techniken mit geringer Ausschußquote herstellen zu können.

Es bereitet nämlich Schwierigkeiten, die Bauteile des Kreisels mit dem Aufhängesystem während der Zusammenbau- und Herstellungsvorgänge genau auszufluchten. Im allgemeinen benötigen die bisherigen Aufhängungen verhältnismäßig komplexe und teure Spannvorrichtungen zum Ausfluchten der Bauteile der Anordnung und zum Aufrechterhalten dieser Ausfluchtung während solcher Vorgänge wie des Hartlötens oder spanabhebenden Bearbeitens. Die Spannvorrichtungen enthalten auch in typischer Weise Anordnungen zur Kontrolle der Plazierung und/oder des Stroms von Hartlötmaterial, das zur Befestigung der Teile aneinander dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine biegsame Befestigungsvorrichtung der im Oberbegriff geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß sie sich durch hervorragende Arbeitscharakteristiken und gleichzeitig eine preiswerte Herstellung auszeichnet. Dabei soll die Befestigungsvorrichtung aus nur drei Grundelementen gebildet sein, von denen zwei identisch sein können und jedes hiervon aus Blech geformt werden kann und eine verhältnismäßig einfache Gestalt hat. Schließlich sol! die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung zur Erleichterung des Zusammenbaus in hohem Ausmaß selbst ausfluchtend sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Ansprüche 1 bzw. 14.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist so aufgebaut, daß sich ihre Biegeeigenschaften zur Erleichterung von Auslegungsänderungen verhältnismäßig leicht berechnen lassen. Der Vereinfachung der Herstellung dienen die spanabhebenden Bearbeitungsvorgänge der inneren und äußeren Ringe sowie die Möglichkeit, gleichzeitige mehrfache Hartlötvorgänge anzuwenden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dabei werden zweckmäßig die oberen und unteren Hälften der inneren und äußeren Ringe auf das sternförmige Glied und die Querbiegeglieder hartgelötet Diese Ringteile werden vorzugsweise durch einfache spanabhebende Bearbeitungsvorgänge hergestellt. Das Hartiötmateriai wird vorzugsweise in Form von scheibenförmigen Ringen eingeführt, die während des Zusammenbaus zwischen den oberen und unteren Ringteilen und dem sternförmigen Glied angeordnet werden. Sind die Bauteile in dieser Weise angeordnet so wird die Einheit auf eine Temperatur erhitzt, die das Hartlötmaterial schmilzt Dieser Schritt löst die Anordnung von verschiedenen Stellen zur Bildung einer einstückigen biegsamen Befestigungsvorrichtung. Die Breite der radialen Einschnitte in den Ringen ist so gewählt daß das flüssige Hartlötmaterial durch Kapillarwirkung in die Schlitze fließt und die senkrechten Querbiegeglieder befestigt Dadurch lassen sich die verschiedenen Bauteile der Vorrichtung zu einer einzigen integralen Einheit durch gleichzeitige Hartlötvorgänge an mehreren Stellen zusammenfügen. Der Hartlötvorgang erfordert keine komplizierten und teuren Befestigungselemente, die normalerweise bei den bisherigen Konstruktionstechniken verwendet werden. Schließlich werden der äußere Ring und der dazwischen angeordnete ringförmige Teil des sternförmigen Glieds an vier in gleichen Winkeln beabstandeten Stellen durchgeschnitten zur Bildung von vier voneinander unabhängigen Sektoren des äußeren Rings, von denen jeder an einem der vier oder mehreren Biegearmen zentriert ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schrägansicht einer biegsamen Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung, bei der der zentrale Ausfluchtungsstift weggelassen ist, die für einen dynamisch abgestimmten Kreisel verwendet wird und die zwei Sektoren eines äußeren Rings über einen inneren Kardanring mit zwei weiteren Sektoren eines äußeren Rings verbindet;

Fig.2 einen senkrechten teilweisen Schnitt 2-2 in F i g. 1 mit dem Ausfluchtungsstift;

Fig.3 eine auseinandergezogene Schrägansicht der Anordnung von F i g. 1 und 2 vor dem Durchschneiden des äußeren Rings in zwei Sektoren;

F i g. 4 eine Schrägansicht einer alternativen fünfteiligen biegsamen Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung;

F i g. 5 einen teilweise weggebrochenen Schnitt 5-5 von F i g. 4.

F i g. 1 bis 3 zeigt eine Rotor- oder Biegeanordnung 12 für einen dynamisch abgestimmten Kreisel (Gyroscop) zur Übertragung von Leistung von einer nicht gezeigten, sich um eine Drehachse 14 drehenden Antriebswelle zu Teilen eines äußeren Rings 16. Der äußere Ring 16 ist in vier Abschnitte 16a bis 16c/ unterteilt, die um die Drehachse in gleichen Abständen angeordnet sind und im wesentlichen dieselbe träge Masse haben. Die Antriebswelle ist antriebsmäßig mit einem diametral gegenüberliegenden Paar von Ringabschnitten, etwa den Abschnitten 16a und 16c, verbunden. Ein nicht gezeigter Rotor ist in typischer Weise an den verblei-

benden beiden diametral gegenüberliegenden Abschnitten 16£> und 16c/ befestigt, die in typischer Weise einen geringfügig größeren Außendurchmesser als die Abschnitte 16a und 16c haben. Die Biegeanordnung 12 liefert eine Universalkupplung zwischen der Antriebswelle und dem Rotor über vier Biegearme 18a bis 18c/, von denen jeder sich radial von einem inneren Kardanring oder Ring 20 zur Mitte eines zugehörigen Abschnitts des äußeren Rings 16 erstreckt. Da die Biegearme 18a bis 18c/ elastisch nachgiebig sind, liefert diese Anordnung eine Universalkupplung zwischen der Antriebswelle und dem Rotor. Das heißt, der Rotor hat gegenüber der Antriebswelle zwei Freäheitsgrade der Bewegung. Jeder Biegearm 18a bis 18c/ hat einen Querschnitt, der sich durch eine hohe axiale und radiale Lasttragfähigkeit auszeichnet Diese Auslegung zeichnet sich auch für gewöhnlich durch eine niedrige Torsionsfederkonstante aus.

Die Biegestelle der Rotoranordnung 12 bestehen aus drei miteinander verriegelten Bauteilen: aus einem sternförmigen Glied 22 und zwei identischen Querbiegegliedern 24 und 24'. Das sternförmige Glied 22 ist im allgemeinen quer zur Drehachse 14 der Rotoranordnung 12 ausgerichtet Für die vorliegende Beschreibung ist die Drehachse 14 senkrecht, weshalb das sternförmige Glied im allgemeinen waagerecht ist Die Querbiegeglieder 24 und 24' und das sternförmige Glied 22 sind zueinander senkrecht
Das sternförmige Glied hat ein Mittelteil 26, das auf

der Drehachse 14 zentriert ist. Das Mittelteil 26 hat eine im allgemeinen kreisförmige Öffnung 28, die ihrerseits auf der Drehachse 14 zentriert ist. Das sternförmige Glied hat vier radiale Stege 30a bis 30c/, die in einem äußeren ringförmigen Teil 32 enden, der zur Drehachse 14 konzentrisch ist. Die Stege 30a bis 30c/ sind in gleichen Winkeln angeordnet. Jeder Steg hat einen radialen Schlitz 34, der sich vom Mittelteil 26 in den äußeren Ring 32 erstreckt und im allgemeinen mit der radialen Mittellinie des zugehörigen Stegs zusammenfällt. Das sternförmige Glied 22 ist insgesamt so ausgelegt, daß es eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung der tragen Masse um die Drehachse 14 aufweist.

Die Querbiegeglieder 24, 24' sind jeweils rechteckig, wobei sich aber zwei Keilabschnitte 36 von einer Längskante jedes Querbiegeglieds aus erstrecken. Die Keilabschnitte sind ihrerseits rechteckig und erstrecken sich frei mit Spiel an allen Seiten durch einen zugehörigen Schlitz 34. Die mit dem Querbiegeglied 24 verbundenen beiden Keilabschnitte ragen nach unten, während die mit dem Querbiegeglied 24' verbundenen Keilabschnitte 36 sich im allgemeinen nach oben erstrecken. Die Höhe der Keilabschnitte und der Querbiegeglieder in senkrechter Richtung ist so gewählt, daß bei ihrem vollen Sitz in den radialen Schlitzen (wobei die angrenzende Längskante des Querbiegeglieds am sternförmigen Glied 22 anstößt) sich die Querbiegeglieder um dieselbe Strecke über und unter das sternförmige Glied erstrekken. Die Länge jedes Keilabschnitts 36 ist so gewählt, daß sich die Keilabschnitte vom inneren Ring 20 zum äußeren Ring 16 erstrecken, jedoch nicht in der vollen Länge des zugehörigen Schlitzes 34. Ein bedeutender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Glieder 22, 24 und 24' geätzt, gestanzt oder in anderer Weise aus Präzisionswalzblech geformt werden können und im wesentlichen gleichmäßige Dicke gemeinsam mit den gewünschten strukturellen und thermoelastischen Eigenschaften haben. Die öffnung 28 kann beim selben Vorgang geätzt und gestanzt oder in einem nachfolgenden Vorgang geräumt oder gebohrt werden. Ein geeignetes Material ist ein kaltaushärtender nichtrostender Stahl. Die Richtung des Materialkorns oder des Walzvorgangs wird vorzugsweise so gewählt, daß sie mit der Längsachse der Querbiegeglieder oder in der Mitte zwischen benachbarten Stegen des sternförmigen Glieds verläuft. Es sei angegeben, daß jedes dieser drei Bauteile der biegsamen Befestigungsvorrichtung im wesentlichen eben ist.

Der innere Ring 20 ist durch zwei identische Bauteile gebildet, nämlich durch eine obere Hälfte 20' und eine untere Hälfte 20", die jeweils eine im allgemeinen zylindrische Form haben. Jede Hälfte 20' und 20" hat eine zentrale senkrechte öffnung 38, die mit der Öffnung 28 fluchtet und im wesentlichen denselben Durchmesser hat Jede Hälfte 20' und 20" hat auch zwei zueinander senkrechte Einschnitte 40, die sich quer über die gegenüberliegenden Flächen jeder Ringhälfte erstrecken. Die Querbiegeglieder passen eng in die entsprechenden Schlitze 40 und unterstützen das Halten und Festlegen der Querbiegeglieder in der gewünschten senkrechten Ausrichtung gegenüber dem sternförmigen Glied. Die Schlitze 40 sind jedoch geringfügig breiter als die Dicke der Querbiegeglieder, um den Strom eines Hartlötmaterials durch Kapillarwirkung zu den angrenzenden Flächen dieser Elemente zu erleichtern. Der innere Ring 20 kann zur Veränderung seiner Trägheit natürlich beschnitten werden, wodurch die abgestimmte Drehzahl des Kreisels verändert wird. Alternativ können gesonderte Trimmglieder der Anordnung hinzugefügt werden.

Gleich dem inneren Ring 20 ist auch der äußere Ring 16 aus oberen und unteren Hälften 16' und 16" gebildet.

Diese Hälften sind im wesentlichen identisch und durch gerade nach vorn erfolgende spanabhebende Bearbeitungsvorgänge gebildet. Die Hälften 16' und 16" bestehen jeweils aus einem durchlaufenden Ring mit einem im allgemeinen rechteckigen Querschnitt. Jede äußere

ίο Hälfte 16' und 16" enthält auch mehrere zueinander senkrechte Einschnitte 46. Diese Einschnitte sind so positioniert, daß sie die äußeren Enden 24a, 24a'der senkrechten Querbiegeglieder 24, 24' mit im allgemeinen engem Paßsitz aufnehmen. Die Schlitze 40 und 46 können die Enden der Keilabschnitte 36 aufnehmen. Ähnlich den Schlitzen 40 sind auch die Schlitze 46 für gewöhnlich etwas weiter als die Dicke der Querbäegegüeder, wodurch der Strom von Hartlötmaterial zu diesen Flächen erleichtert wird.

Die Rotoranordnung 12 enthält einen Ausfluchtungsstift 48, der in den ausgefluchteten Öffnungen 28 und 38 eng gehalten wird, vgl. Fig.2. Der Ausfluchtungsstift hat einen im allgemeinen runden Querschnitt und zwei sich in Längsrichtung erstreckende und zueinander senkrechte Einschnitte 48'. Die Einschnitte empfangen, halten und fluchten die Querbiegeglieder 24,24' gegenüber der Drehachse und gegenüber dem sternförmigen Glied sowie dem inneren Ring. Die Haltefunktion des Ausfluchtungsstifts macht auch teilweise die Anordnung in hohem Ausmaß selbstklemmend.

Ring- oder scheibenförmige Arten von Hartlötmaterial, etwa die Hartlötelemente 52 und 54 von F i g. 3 sind zwischen den inneren und äußeren Ringhälften und dem sternförmigen Glied angeordnet. Wahlweise kann das Hartlötmaterial in eine Reihe von nicht gezeigten Hartlötbohrungen in den Ringhälften als stangenförmiger Rohling eingesetzt werden.

Wenn das Hartlötmaterial die Schmelztemperatur erreicht, fließt es zu den angrenzenden Flächen der Ringe und des sternförmigen Glieds einschließlich der Schlitze der senkrechten Querbiegeglieder und der Ringe und befestigt diese Glieder aneinander.

Es ist auch möglich, die Hartlötbohrungen in Verbindung mit in den Ringhälften ausgebildeten ringförmigen Hartlötausnehmungen zu verwenden.

Die oben beschriebenen Bauteile eignen sich besonders für eine schnelle und preiswerte Zusammenbautechnik, die nur wenig oder kein Geschick erfordert. Der Zusammenbau nach der Erfindung verwendet vorzufcsweise nur eine nicht gezeigte einfache Einspannvorrichtung, die die Ringe trägt, zur Aufnahme des Stifts 48 eine zentrale Bohrung aufweist und zu den äußeren Ringen konzentrisch ist.
Für den Zusammenbau der Bestandteile werden die untere äußere Ringhälfte 16" und die untere innere Ringhälfte 20" durch das untere Querbiegeglied 24' miteinander verbunden, das in zwei Einschnitte 40 des inneren Rings und zwei Einschnitte 46 des äußeren Rings eingesetzt wird. Das sternförmige Glied 22 wird dann auf diese Bestandteile gepaßt, wobei die nach oben ragenden Keilabschnitte 36 des Querbiegeglieds 24' in die beiden Schlitze 34 eingreift. Das obere Querglied wird zusammengebaut durch Einsetzen der nach unten ragenden Keilabschnitte 36 in die verbleibenden beiden Schlitze 34. Der Ausfluchtungsstift 48 wird in die ausgefluchteten Öffnungen 28 und 38 des inneren Rings und des sternförmigen Glieds eingesetzt, wobei jeder Schlitz an einer Ecke des gekreuzten Paars von senkrechten

Querbiegegliedern liegt. Das Hartlötmaterial 52 und 54 wird an beiden Seiten des sternförmigen Glieds zwischen den inneren und äußeren Ringteilen 22 eingesetzt. Als nächstes werden die oberen Ringhälften 20' und 16' des inneren bzw. äußeren Rings auf dem sternförmigen Glied angeordnet, wobei das obere senkrechte Querbiegeglied 24 in den verbleibenden senkrechten Einschnitten der inneren und äußeren Ringe befestigt wird. Die Endteile der nach oben ragenden beiden Keilabschnitte 36 werden auch in Einschnitten der oberen Ringhälften 20' und 16' befestigt.

Diese biegsame Befestigungsanordnung verwendet verhältnismäßig einfache Bauteile und Bearbeitungstechniken, ist aber nichtsdestoweniger in großem Ausmaß selbstausfluchtend und selbstklemmend. Die Ausfluchtungen des inneren Rings und des sternförmigen Glieds gegenüber der Drehachse und zueinander erfolgen durch den Ausfluchtungsstift 48 zusammen mit den Querbiegegliedern 24, 24' in der beschriebenen Weise. Die Querbiegeglieder werden in der gewünschten räumlichen Ausrichtung durch den Stift und die Einschnitte in den inneren und äußeren Ringen befestigt.

Die zusammengebauten Bauteile werden in der gewünschten Beziehung aneinander befestigt durch Erhitzen der Anordnung bis zu einem Punkt, bei dem das Hartlötmaterial schmilzt und die inneren und äußeren Ringhälften an das dazwischenliegende sternförmige Glied befestigt. Das Hartlöten befestigt auch die Enden und die Mitte der Querbiegeglieder 24,24' an den inneren und äußeren Ringen und an den angrenzenden Teilen des sternförmigen Glieds. Die Erfindung gestattet daher das gleichzeitige Hartlöten aller Bauteile der Anordnung mit Hartlötvorgängen, die an mehreren Stellen gleichzeitig erfolgen.

Jedes übliche Hartlötmaterial und alle Techniken für das gewählte Material können angewendet werden. Ein für geeignet befundenes Material ist eine Silberlegierung mit einem Schmelzpunkt von etwa 704⁰C. Während des Hartlötens wird die Anordnung ebenfalls wärmebehandelt und gealtert durch ihr Erhitzen auf 982° C, langsames Abkühlen auf Raumtemperatur, anschließendes Abkühlen auf —73,3° C und Wiedererwärmen auf Raumtemperatur. Das Hartlöten erfolgt vorzugsweise im Vakuum ohne Flußmittel. Während des Hartlötens fließt überschüssiges Lötmaterial zu einer an der Außenkante des äußeren Rings 16 und den Einschnitten des Ausfluchtungsstifts 48 gebildeten Hohlkehle, wo es sich von selbst gleichmäßig verteilt Da zwischen den Keilabschnitten und den radialen Schlitzen 34 ein bedeutendes Spiel besteht, fließt das Hartlötmaterial nicht in die Schlitze 34 nach unten. Dies gewährleistet, daß das sternförmige Glied »nd die senkrechten Biegeglieder sich voneinander unabhängig durchbiegen. Einmal hartgelötet und abgekühlt können der äußere Ring und die zwischengelegten Teile des äußeren ringförmigen Abschnitts 32 des sternförmigen Glieds und des äußeren Rings in vier voneinander unabhängige Sektoren 16a bis 16t/zerschnitten werden, vgl. F i g. 1.

Die folgenden Abmessungen sind als Beispiel repräsentativ für eine Rotoranordnung der in F i g. 1 bis 3 gezeigten Art. Das sternförmige Glied und die senkrechten Querbiegeglieder 24,24' sind aus Stahlblech mit einer Dicke von etwa 0,076 mm gebildet. Das sternförmige Glied hat einen Außendurchmesser von etwa 11,18 mm, während die radialen Schlitze eine Breite von etwa 0,437 mm haben. Die Querbiegeglieder haben eine Gesamtlänge von etwa 10, 92 mm und eine Höhe (ausschließlich der Keilabschnitte 36) von etwa 9,78 mm. Die Keilabschnitte 36 haben jeweils eine Höhe von 1,054 mm und eine Länge von 4,064 mm. Jede äußere Ringhälfte hat einen Außendurchmesser von 11,42 mm und einen Innendurchmesser von 8,895 mm, wobei sich die senkrechten Einschnitte 46 radial bis zu einer Tiefe von etwa 1,016 mm bei einer Breite von 0,127 mm erstrecken. Jede Hälfte 16', 16" hat eine Höhe von etwa 3,048 mm. Der innere Ring hat vorzugsweise einen maximalen Außendurchmesser von 3,81 mm, einen minimalen Innendurchmesser von 1,65 mm, wobei jede Hälfte eine Höhe von etwa 1,473 mm hat. Der Ausfluchtungsstift 48 erstreckt sich um 8,64 mm bei einem Durchmesser von 1,59 mm. Die Schlitze 48' erstrecken sich um 5,66 mm und haben eine Breite von 0,127 mm.

F i g. 4 und 5 zeigt eine alternative fünfteilige Ausführungsform (gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet), die die Grundmerkmaie der Erfindung verwendet. Ein innerer Ring 20 ist durch vier Biegearme 18a—18c/mit einem äußeren Ring 16 verbunden. Jeder Biegearm hat einen Steg eines waagerechten sternförmigen Glieds 22. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die senkrechten Biegeglieder 24 jedes Biegearms jeweils gesonderte Teile sind. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die senkrechten Biegeglieder 24 mit den Ringen 16 und 20 in senkrechten Einschnitten in Eingriff stehen, die an den radialen Flächen des Rings ausgebildet sind. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß kein zentraler Ausfluchtungsstift vorhanden ist. Statt dessen fixieren und fluchten die Längen der senkrechten Biegeglieder, die fest in die aufnehmenden Ringschlitze eingesetzt sind, die Bestandteile zueinander. Wie bei der Ausführungsform von F i g. 1 bis 3 haben jedoch die senkrechten Biegeglieder jeweils Keilabschnitte, die sich mit Spiel frei durch die zugehörigen Stege erstrecken und eine unabhängige Wirkung der senkrechten und waagerechten Biegeelemente der Befestigungsvorrichtung gestatten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Biegsame Befestigungsvorrichtung mit zwei Freiheitsgraden zur Verbindung einer Antriebswelle mit einem äußeren Trägheitsmoment, das mit einem äußeren Ring verbunden ist, der sich um eine Drehachse mittels eines inneren Rings dreht, der vom äußeren Ring umgeben und hierzu konzentrisch ist,

to

— mit einem sternförmigen Glied mit Stegen, die den inneren Ring mit dem äußeren Ring verbinden und quer zur Drehachse angeordnet sind, und

— mit senkrechten Biegegliedern, die senkrecht zu den waagrechten Stegen angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

— daß das zwischen dem inneren Ring (20) und dem äußeren Ring (16) angeordnete sternförmige Glied (22) seinerseits aus einem Mittelteil (26) und einem äußeren Ring (32) besteht, die durch die Stege (30a—3Od) miteinander verbunden sind,

— daß die Stege (30a—3Od) radiale Schlitze (34) aufweisen zur Aufnahme der senkrechten Biegeglieder (24, 24'), die ihrerseits in Schlitze (46, 40) der äußeren (16), inneren (20) Ringe eingreifen, und

— daß die Biegeglieder {24,24') aus einem oberen (24) und einem unteren (24') Biegeglied bestehen, die an einander entgegengesetzten Seiten des sternförmigen Glieds (22) angeordnet sind, und

— daß sowohl das sternförmige Glied (22) als auch die Biegeglieder (24, 24') aus einem elastischen Blech von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß das sternförmige Glied (22) im wesentlichen eben und um die Drehachse (14) symmetrisch angeordnet ist sowie vier in gleichen Winkeln beabstandete Stege (30a—3Oc^ aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

50

— daß jedes der senkrechten Biegeglieder (24,24') zwei Keilabschnitte (36) aufweist, die sich durch zwei der beiden diametral auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse (14) angeordneten Schlitze (34) erstrecken,

— daß die Keilabschnitte (36) eines (24') der beiden Biegeglieder (24, 24') die Oberteile zweier Biegearme (18a, USc^bilden und

— daß die Keilabschnitte (36) des anderen (24) der beiden Biegeglieder (24, 24') die Unterteile der übrigen beiden Biegearme (18b, 18c^ bilden.

4. Vorrichtung mich Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet.

— daß das sternförmige Glied (22) eine auf der Drehachse (14) zentrierte im wesentlichen kreisförmige öffnung (28) aufweist.

b5

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet

—daß der innere Ring (20) eine zentrale öffnung aufweist, die mit der zentralen öffnung (28) des sternförmigen Glieds (22) ausgefluchtet ist und im wesentlichen denselben Durchmesser wie die letztere öffnung (28) aufweist, und

— daß in den ausgefluchteten öffnungen ein Ausfluchtungsglied (48) gehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

— daß das Ausfluchtungsglied (48) ein im allgemeinen zylindrischer Stift ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

— daß das Ausfluchtungsglied (48) mehrere zueinander senkrechte Schlitze (48') aufweist, die sich in Richtung der Drehachse (14) erstrecken und die Biegeglieder (24, 24') aufnehmen, ausfluchten und halten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—7. dadurch gekennzeichnet,

— daß die inneren und äußeren Ringe (20; 16) jeweils einen oberen und unteren Ringteil (20', 20"; 16', 16") aufweisen, die am sternförmigen Glied (22) befestigt sind und dieses zwischen sich aufnehmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

— daß der äußere Ringteil (32) des sternförmigen Glieds (22) wenigstens teilweise zwischen den oberen und unteren Ringteilen (16"; 16') des iiußeren Rings (16) befestigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —9, dadurch gekennzeichnet,

— daß vier Biegearme (18a, Md) vorgesehen sind und

— daß der äußere Ring (16) in vier Abschnitte (16a—16O₇ ¹ unterteilt ist, von denen jeder an einem der Biegearme (18a— \%d) befestigt und ausschließlich einem einzigen Biegearm (18a— Md) zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Antriebswelle mit einem ersten diametral gegenüberliegenden Paar der äußeren Ringteile (16λ—164) verbunden '^{st unc}l

— daß ein Rotor mit den anderen äußeren Ringtcilcn des äußeren Rings (16) verbunden ist,

12. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet.

— daß sich die radialen Schlitze (34) wenigstens vom Außendurchmesser des inneren Rings (20)

zum Innendurchmesser des äußeren Rings (16) erstrecken und eine größere Breite als die Dikke der Keilabschnitte (36) haben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet.

— daß die Keilabschnitte (36) der Biegeglieder (24, 24') sich radial wenigstens vom Außendurchmesser des inneren Rings (20) bis wenigstens zum Innendurchmesser des äußeren Rings (16) erstrecken.