DE3310695A1 - Hochelastische wellenkupplung - Google Patents

Description

j Die Erfindung "betrifft eine hochelastische Wellenkupplung ί mit einem das Drehmoment zwischen zwei starren Kupplungs- ! teilen übertragenden elastischen Zwischenglied mit

äußeren Ringscheiben aus Metall in einteiliger oder in
; 5 Umfangsrichtung mehrteiliger Form, wobei die Ringscheiben \ durch einen vorzugsweise anvulkanisierten gummielasti- : sehen Werkstoff wie Gummi oder Kunststoff in durchgehen- _: der bzw. unterteilter Form miteinander verbunden sind.

j Wellenkupplungen dieser Art sind bekannt. Die Praxis hat '

I ^:

j 10 gezeigt, daß bei solchen hochelastischen Wellenkupplungen,

bei denen ein Gummielement an Metallteilen z.B. durch
I Vulkanisieren befestigt ist, in den Randzonen des Gummi- ! j elements Beanspruchungsspitzen auftreten. Hinzu kommt, ;

■ daß sich in diesen Zonen beispielsweise während des VuI- \ ! 1'5 kanisierens durch den unvermeidlichen Materialaustrieb ^:

Fehler im Gummielement einstellen können, die die Festigt j keit herabsetzen. Bei dynamischer Beanspruchung der ' j Wellenkupplung kann das Zusammenwirken beider Einflüsse ^! ί. die Eigenschaften des Gummi elements überfordern und zu j ' 20 vorzeitigen Ausfällen der Wellenkupplung führen. ',

! ι

I Aber nicht nur durch die Übertragung des Drehmoments

ί während des Betriebs, sondern auch durch die Fliehkraft ■

! ergeben sich Spannungen im elastischen Material. Dies <

! ist eine weitere Ursache für erhöhte Beanspruchungen in \ I 25 den Grenzbereichen des Gummielements, die allgemein im

j Vergleich zu den anderen Bereichen besonders gefährdet ι

■ sind. ^:

; Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochela-J stische Wellenkupplung dahingehend zu verbessern und
^r 30 weiter zu entwickeln, daß unerwünschte Uberbeanspruchungen in den den Metallteilen benachbarten Grenzzonen des ^: Gummielements wirksam vermieden werden. ι

ί Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Wellenkupplung der

eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch folgende Ausgestaltung:

- an den Ringscheiben ist im Bereich der äußeren Umfangsfläche eines Gummielements eine axial vorstehen- ; de, einen Randbereich des Gummielements abstützende : Ringschulter ausgebildet, - ^;

- die Ringscheiben sind an der inneren Umfangskante im Querschnitt etwa V-förmig profiliert, wobei die Spitze abgerundet ist und die äußere Schenkelfläche ^: gegenüber der äußeren Mantelfläche der Ringscheibe : zurückspringt und so eine umlaufende Ausnehmung bildet,, und . ;

- am Gummielement ist im Bereich der inneren Umfangs- ; kante der Ringscheibe eine die Kante umschließende ^: Lippe angeformt, die die umlaufende Ausnehmung bündig ' mit der äußeren Mantelfläche ausfüllt.

Dank der umlaufenden Ringschulter am Metallteil ist an '. der äußeren Mantelfläche des Gummielements eine wirksame radiale Abstützung gegeben, die Spitzenbeanspru- : · chungen in diesem Bereich verhindert. Diese Abstützung wirkt auch der Fliehkraft im Gummielement entgegen, die auf diese Weise abgefangen wird und sich nicht mehr an den Kaftflachen des Gummielements auswirken kann.

An der inneren Mantelfläche ist das Gummielement im Randbereich zu einer Lippe ausgeformt, die eine abgerundete Kante der Metallringscheibe umschließt und auf der Außenseite in einer umlaufenden Ausnehmung eingebettet ist. Durch diese Maßnahme wird die freie Federlänge des Gummielements vergrößert und dadurch die Dehnung als Folge der durch das Drehmoment verursachten Verformung reduziert, überdies wird durch die ange-

formte Lippe das Ende der Grenzzone Gummielement/Metall auf der Bückseite der Ringscheibe und damit aus dem kraftübertragenden Bereich verlagert.

Beim Vulkanisieren des Gummielements wird durch den Gummiaustrieb Bindemittel im Grenzbereich zum Metall weggeschwemmt; hierdurch entstehen Gummiablösungen, die ein Verwerfen zur Folge haben können. Außerdem sind die Grenzzonen durch den Austrieb meistens unsauber, so daß an diesen Stellen eine mechanische Nachbearbeitung am Gummielement vorgenommen werden muß. Eine solche Nachbearbeitung an kraftübertragenden Zonen des Gummielements erfordert hohe Sorgfalt und beinhaltet zwangsläufig ein hohes Ausschußrisiko.

Um hier Abhilfe zu erreichen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an der äußeren Umfangsflache das Gummielement zu einem über die freie Kante der Ringschulter hinausgehenden flachen Randstreifen verlängert. Damit ist der Übergang Gummielement/Metall soweit von der kraftübertragenden Zone verlagert, daß Austrieb und eventuelle Putzarbeiten keinen schädlichen Einfluß auf den beanspruchten Bereich des Gummielements haben. Auch die an der inneren Umfangskante der Ringscheibe am Gummielement angeformte Lippe dient diesem Zweck.

Bei einer Wellenkupplung, bei der das elastische Zwischenglied in Segmente unterteilt ist, sind nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung die Stoßkanten der Segmente in gleicher Weise wie die innere Umfangskante der Ringscheiben ausgebildet, d.h., die Stoßkanten sind im Querschnitt etwa V-förmig profiliert, wobei die Spitze abgerundet ist und die äußere Schenkelfläche gegenüber der äußeren Mantelfläche des Metallsegments zurückspringt und so eine Ausnehmung bildet, und d.h. weiter, am Gummielement ist eine die Profil-

kante umschließende Lippe angeformt, die die Ausnehmung bündig mit der äußeren Mantelfläche ausfüllt. ;

Bei einem in Segmente unterteilten elastischen Zwischenglied treten unter Belastung erhebliche Beanspruchungsspitzen an den äußeren Ecken der Segmente auf. Um diesen entgegenzuwirken, ist es in weiterer Ausgestaltung der ^; Erfindung zweckmäßig, die Eingschulter an den äußeren Ecken der Metallsegmente "bogenförmig bis zur Umfangskante hochzuziehen und das Gummielement in einer ange- ' formten Zunge bis zur Umfangskante auslaufen zu lassen.

Weiter ergeben sich bei einem in Segmente unterteilten ' elastischen Zwischenglied durch die Beanspruchungen ^: an den Stoßflächen vielfach unerwünschte Verwölbungen [ des Gummis, durch die der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Segmenten überbrückt wird und infolge des damit verbundenen Aneinanderreibens der benachbarten Stoßflächen Abnutzungen bzw. Beschädigungen an den ; Gummielementen auftreten können. Um dies zu verhindern, sind nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung die radialen Stoßflächer! der sektorförmigen Gummi- ! elemente in ihrem Verlauf zwischen den radialen Stoß- ' kanten der Metallsegmente konkav ausgebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend " erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer Wellenkupplung mit einem elastischen Zwischenglied,

Pig. 2 eine Seitenansicht eines elastischen Zwischengliedes zur Hälfte als einteiliger Ringkörper und zur anderen Hälfte als Ringkörper, der

in vier gleiche Segmente unterteilt ist,

Fig. 3 eine Schnit tan sieht einer Ringscheibe "bzw. eines Metallsegments in einer Axialebene in einem größeren Maßstab,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Segments, wobei die linke Hälfte einen Schnitt in der Ebene der

Linie I-I der Fig. 5 und die rechte Hälfte eine Ansicht der Innenfläche des Metall segments zeigt,

Fig. 5 eine Ansicht einer Stoßseite eines Segments und

: Fig. 6 einen Ausschnitt eines Segments in einem j ' Schnitt in der Ebene der Linie H-II der

; Fig. 5.

; Bei der in Fig. 1 veranschaulichten hochelastischen ^; 15 Wellenkupplung sind die starren Kupplungsteile, die durch ein elastisches Zwischenglied verbunden sind, gleich ausgebildet. Jeder Kupplungsteil enthält eine Nabe 1 und einen jeweils an der Innenseite an der Nabe

' befestigten Ringflansch 2. Das elastische Zwischenglied setzt sich zusammen aus zwei Ringscheiben 3 aus Metall • und einem die Ringscheiben 3 verbindenden Gummikörper 4- ^; in Ringform. Den radial äußeren Abschluß der Ringschei- ; ben 3 bildet ein Anschlußflansch 5» der durch nicht

dargestellte Schrauben jeweils mit dem anliegenden ; 25 Flanschring 2 fest verbunden ist. Im inneren Bereich laufen die Flanschringe 3 konusförmig aufeinander zu.

Bei kleineren Wellenkupplungen ist es zweckmäßig, ein elastisches Zwischenglied in einteiliger Form zu verwenden, d.h. sowohl die Ringscheiben 3 als auch der zwischen ihnen liegende Gummikörper 4- bilden einen geschlossenen Ring. Bei größeren Wellenkupplungen geht

man vor allem aus Herstellungsgründen dazu über, das elastische Zwischenglied in einzelne Segmente zu unterteilen. Damit läßt sich die Größe der Vulkanisierform auf die Größe der jeweils gewählten Segmente begrenzen. Auch im Hinblick auf die Montage'und Demontage ist bei Wellenkupplungen mit großen Abmessungen ein in Segmente unterteiltes Zwischenglied vorteilhafter.

Die Profilform einer Ringscheibe, sei es in geschlossener oder in in Segmente aufgeteilter Form, in einer Axialebene ergibt sich aus Fig. 3. Am oberen Ende ist der Querschnitt des Anschlußflansches 5 erkennbar. Die innere Wandung 6 der Ringscheibe 3 geht an ihrem oberen Ende in eine axial vorstehende Ringschulter 7 über, die einen Randbereich des Gummikörpers 4- bzw. 4a umgreift. Dieser Gummikörper ist an der äußeren Kante der Ringschulter zu einem flachen Randstreifen 9 ausgeformt, der an der Innenwandung des Anschlußflansches anliegt.

Die innere Umfangskante 10 der Ringscheibe 3 ist etwa V-förmig profiliert, wobei die V-Spitze abgerundet ist und die äußere Schenkelfläche 11 gegenüber der äußeren Mantelfläche 12 zurückspringt, so daß eine umlaufende Ausnehmung vorhanden ist. Der Gummikörper 4- bzw. 4a ist an der inneren Umfangskante 10 zu einer die Kante umschließenden Lippe 13 ausgeformt, die die auf der Außenseite der Ringscheibe 3 befindliche Ausnehmung bündig mit der äußeren Mantelfläche 12 der Ringscheibe ausfüllt.

Die Konturen der inneren und äußeren Umfangsfläche des Gummikörpers 4 bzw. 4a und seine Anordnung in bezug auf die Ringscheiben 3 bzw. die Metallsegmente 3a sind in Fig. 5 veranschaulicht.

Bei der Herstellung eines solchen Zwischengliedes werden die beiden Ringscheiben 3 in eine Form eingelegt, worauf der Zwischenraum zwischen den Ringscheiben 3 mit der Gummimasse unter Druck ausgefüllt wird. Das Austreten von Gummimasse an den Rändern, d.h. zum einen an der Kante 8 und zum anderen an der inneren Umfangskante 13, läßt' sich hierbei in der Regel nicht vermeiden. Durch den angeformten Randstreifen 9 bzw. die angeformte Lippe 11 ist das eventuelle Austreten von Gummimasse aus den kraftübertragenden Bereichen des Gummikörpers nach außen verlagert. An diesen überstehenden Randstreifen können notwendige Nachbearbeitungen vorgenommen werden, ohne Gefahr einer Beschädigung des inneren Gummikörpers. Überdies ist an der inneren Umfangskante 10 der aus den dargelegten Gründen besonders gefährdete Grenzbereich des Gummikörpers auf die Rückseite der Ringscheibe verlagert, d.h. er liegt außerhalb der zwischen den Ringscheiben befindlichen Beanspruchungszonen des Gummikörpers 4-.

Die vorstehend beschriebene Ausbildung gilt gleichermaßen für ein in Segmente unterteiltes elastisches Zwischenglied. Hinzu kommen hier die Ausgestaltungen an den Stoßflächen der einzelnen, untereinander gleichen Segmente. In Fig. 4- ist ein Segment eines viergeteilten Zwischenrings veranschaulicht. Dieses Segment ist in der rechten Hälfte in einer Ansicht auf die Innenseite des Metallsegments und in der linken Hälfte in einem Schnitt in der Ebene der Linie I-I der Fig. 5 dargestellt. Am äußeren Umfang der Metallsegmente 3a befinden sich die Anschlußflansche 5, die eine Anzahl von Bohrungen 14- für die Aufnahme von Befestigungsschrauben aufweisen. Die radialen Stoßkanten 15 der Metallsegmente 3a, die die Ringscheiben bilden, sind in der gleichen Weise profiliert wie die innere Umfangskante 10. Dies gilt auch für den Gummikörper 4a, der

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an den Stoßkanten ebenfalls zu einer auf der Außenseite sich befindlichen Lippe 16 ausgeformt ist, wie aus Fig. 6 hervorgeht.

An den äußeren Ecken der MetallSegmente 3a ist die Bingschulter 7 in Richtung zur Umfangskante des Anschlußflansches 5 abgebogen und verläuft hier als radialer Abschnitt 17 bis in die Nähe der Umfangskante. Der Gummikörper 4a ist an dieser Stelle zu einer Zunge 18 ausgeformt, die sich bis zur Umfangskante des Anschlußflansches 5 erstreckt.

An den inneren Ecken der Metallsegmente 3a geht die innere Umfangskante 10 bogenförmig in die in gleicher Weise profilierte Stoßkante 15 über.

Wie es in Fig. 6 veranschaulicht ist, ist die radiale Stoß fläche 19 der Gummikörper 4-a der Segmente in ihrem Verlauf zwischen den Stoßkanten 15 konkav ausgebildet. ; Weiter sind die axialen Kanten 20 und 21 des Gummikör- ! pers 4-a der Segmente abgerundet ausgebildet, wie es aus : Fig. 4 hervorgeht.

Claims (1)

1. Radt/ Finkener, Ernesti

   Patentanwälte ' I

   Heinrich-König-Straße 119
   Bochum 1

   Fernsprecher (0234) 47727/28

   Telegrammadresse: Radtpatent Bochum

   Telex: 825769 radl d

   83 106
   WE/IL

   Hochelastische Wellenkupplung
   Ansprüche

   MJHochelastische Wellenkupplung mit einem das Drehmoment zwischen zwei starren Kupplungsteilen übertragenden elastischen Zwischenglied mit äußeren Eingscheiben aus Metall in einteiliger oder in Umfangsrichtung mehrteiliger JForm, wobei die Hingscheiben durch einen vorzugsweise anvulkanisierten gummielastischen Werkstoff wie Gummi oder Kunststoff in durchgehender bzw. unterteilter Form miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   - an den Ringscheiben (3) ist im Bereich der äußeren Umfangsfläche eines Gummi element es (4·) eine axial ; vorstehende, einen Bandbereich des Gummielements (4·) abstützende Ringschulter (7) ausgebildet,

   - die Ringscheiben (3) sind an der inneren Umfangskante (10) im Querschnitt etwa V-förmig profiliert, wobei die Spitze abgerundet ist und die äußere Schenkelfläche (11) gegenüber der äußeren Mantelfläche (12) der Ringscheibe (3) zurückspringt und so eine umlaufende Ausnehmung bildet, und

   - am Gummielement (4·) ist im Bereich der inneren Umfangskante (10) der Ringscheibe (3) eine die Kante umschließende Lippe (13) angeformt, die die umlaufende Ausnehmung bündig mit der äußeren Mantelfläche (12) ausfüllt.

   I ι

   j 2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-!

   j net, daß das Gummielement (4) an der äußeren Umfangs-

   I fläche jeweils in einen über die freie Kante (8) der !

   j i

   I Ringschulter (7) hinausgehenden flachen Randstreifen ^! 5 (9) ausläuft.

   3. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das elastische Zwischenglied in Segmente unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in Segmente aufgeteilten Ringscheiben (3) an den Stoßkanten (15) im Quer-

   10 schnitt etwa V-förmig profiliert sind, wobei die Spitze abgerundet ist und die äußere Schenkelfläche (15a) gegenüber der äußeren Mantelfläche des Metallsegments (3a) zurückspringt und so eine Ausnehmung bildet, und daß am Gummielement (4a) eine die Stoßkante (15) um-

   15 schließende Lippe (16) angeformt ist, die die Ausnehmung bündig mit der äußeren Mantelfläche ausfüllt.

   ; 4. Wellenkupplung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschulter (7) an den äußeren Ecken der [ Metallsegmente (3a) bogenförmig bis zur Umfangskante

   20 hochgezogen ist und daß das Gummielement (4a) in einer : angeformten Zunge (18) bis zur Umfangskante ausläuft.

   ί 5· Wellenkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge-

   i kennzeichnet, daß die radialen Stoßflächen (19) der

   ; sektorförmigen Gummielemente (4a) in ihrem Verlauf

   25 zwischen den radialen Stoßkanten (15) der Metallseg-

   " mente (3a) konkav ausgebildet sind.

   6. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ι dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Kanten (20 bzw.

   21) an den Gummielementen (4a) der Segmente zwischen ί 30 der Stoßfläche und der äußeren bzw. inneren Mantelfläche abgerundet sind.