DE3434722A1 - Hochelastische wellenkupplung - Google Patents
Hochelastische wellenkupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hochelastische Wellenkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Wellenkupplungen dieser Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, z.B. aus der DE-OS 31 09 388. Das elastisehe
Zwischenglied zur Verbindung der beiden starren Kupplungsteile ist bei dieser Kupplung gebildet aus zwei parallel
geschalteten inneren Ringelementen und einem hintereinander geschalteten äußeren Ringelement. Eine solche Anordnung
führt in bezug auf die Hintereinanderschaltung von Ringelementen zu entsprechend großen Abmessungen in der Durchmesserebene. Auch eine axial nebeneinanderliegende Anordnung von
Ringelementen in Hintereinanderschaltung ist bekannt. Zur radialen Abstützung der dem ersten Ringelement axial nachfolgenden
Ringelemente ist hierbei jedoch ein metallisches Außenteil erforderlich, welches mit einem der beiden Kupplungsteile,
in der Regel mit dem Antriebsteil starr verbunden ist. Mit zunehmender Anzahl hintereinander geschalteter
elastischer Ringelemente und damit mit zunehmender Länge des Außenteils erhöht sich zwangsläufig das Massenträgheitsmoment,
was aus verschiedenen Gründen unerwünscht ist. Überdies wird bei einem die elastischen Ringelemente umgebenden
metallischen Außenteil das Auswechseln einzelner Bestandteile wesentlich erschwert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, eine hochelastische
Wellenkupplung so zu gestalten, daß die Möglichkeit besteht, eine beliebige Anzahl von elastischen Ringelementen
axial hintereinander zu schalten, ohne dabei eine Erhöhung des antriebsseitigen Massenträgheitsmoments im
Vergleich zu einer Kupplung mit einom einzigen elastischen Ringelement in Kfiuf nehmen zu müss<. i.
Diese Aufgabe wird - ausguhend von einer Wellenkupplung der
eingangs genannten Art - erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das elastische Ringelement aus wenigstens zwei axial anein-
-A-
anderliegenden, untereinander gleichen Ringteilen zusammengesetzt
ist, daß die Ringsegmente der beiden Ringteile gegeneinander um die halbe Segmentteilung versetzt sind und
daß die axial inneren Segmentplatten an ihrem Außenrand miteinander
verspannt sind, z.B. mittels Schraubenbolzen,und mit ihrem Innenrand an der Kupplungsnabe radial zentrisch
abgestützt sind.
Die Anwendung eines in dieser Weise aufgebauten elastischen Ringelementes bietet eine Reihe von Vorteilen. So kann
zunächst dank der radialen Abstützung der inneren Segmentplatten an der Kupplungsnabe ein metallisches Außenteil
entfallen. Weiter ist es mit einer solchen Ausführung möglich, kurze axiale Einzellängen bei den gummielastischen Körpern
einzuhalten, die eine grundlegende Voraussetzung für mögliehst hohe zulässige Drehzahlen sind. Die dadurch bedingte
geringere Drehelastizität kann ohne Schwierigkeiten durch die Hintereinanderschaltung einer entsprechenden Anzahl von
untereinander gleichen elastischen Ringelementen erreicht werden. Mit der Erfindung lassen sich somit auf einfache
Weise zwei gegenläufige Forderungen an hochelastischen Wellenkupplungen dieser Art, nämlich eine hohe Drehelastizität
und zugleich eine möglich..; t hche z\.ilässige Drehzahl,
verwirklichen.
Zur Verbesserung der Drehbeweglichkeit der radial abgestützten inneren Segmentplatter, gegonüb^r der Kupplungsnabe ist es
zweckmäßig, auf dem Umfang der Kupplungsnabe eine Lagerbüchse anzuordnen.
Weiterhin ist es u.a. in f ar tiguners technischer Hinsicht vorteilhaft,
für die radiale Abstützung < ^r inneren Segmentplatten
nicht die gesamte innere Ur..fangskrnte einzusetzen, sondern
radial vorstehende Stege anzuformen, ci^'e der radialen Abstützung
dienen.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung dient der Erzielung einer guten Kühlung der elastischen Ringelemente und damit
einer wesentlichen Erhöhung ihrer thermischen Belastbarkeit. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung zunächst vor, an den
Stoßstellen der Segmentplatten einen radialen Stirnspalt freizulassen. Dies ist ohne weiteres möglich, da die gegeneinander
versetzte Anordnung der miteinander verspannten Einzelsegmente einen in sich starren Ring ergibt. Neben
diesen radialen Stirnspalten sind weitere Kühlluftkanäle in der Umfangsrichtung zwischen den aneinanderliegenden
inneren Segmentplatten vorgesehen. Dies kann gemäß der Erfindung auf einfache Weise dadurch verwirklicht werden,
daß in den einander gegenüberstehenden Wandungen der inneren Segmentplatten großflächige Vertiefungen angebracht
werden, die sich jeweils von einer Stirnkante zur entgegengesetzten Stirnkante einer Segmentplatte erstrecken, so daß
in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgende durchgehende Kanäle für Kühlluft entstehen.
Um eine gute Zirkulation der Kühlluft zu erreichen, sind am äußeren Umfang der inneren Segmentplatten einzelne Austrittsschlitze
vorgesehen, die an die in der Umfangsrichtung verlaufenden Kanäle anschließen. Dies kann zweckmäßigerweise
dadurch verwirklicht werden, daß an jeder inneren Segmentplatte die äußere Anlagefläche etwa in ihrer Mitte durch
einen Einschnitt unterbrochen ist, der an dieser Stelle die Vertiefung bis zur Umfangskante verlängert. Beim Betrieb
der Wellenkupplung tritt die Luft im wesentlichen an den der Drehachse näherliegenden Stellen axial durch die Stirnspalte
zwischen zwei benachbarten Segmenten in die inneren Kanäle ein und gelangt von hier aufgrund der Fliehkraft durch die
äußeren Austrittsschlitze wieder ins Freie. Damit ist eine Zwangsbelüftung gegeben, die eine wirksame Kühlung der
inneren Segmentplatten und damit zugleich auch der angrenzenden elastischen Körper gewährleistet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt einer hochelastischen Wellenkupplung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht von Segmenten eines viergeteilten elastischen Ringelementes in ihrer
Zuordnung in der Einbaustellung und
Fig. 3 einen Querschnitt des elastischen Ringelementes in den Ebenen der Linie I-I der Fig. 2
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer hochelastischen Wellenkupplung ist das elastische
Ringelement aus zwei gleichen Ringteilen gebildet, die in bezug auf ihre Trennebene spiegelbildlich zueinander angeordnet
sind. Der eingangsseitige starre Kupplungsteil ist als Nabe 1 ausgebildet, die sich bis über die Trenneben
der axial aneinanderliegenden Ringteile 2, 3 des elastischen Ringelementes 4 hinaus in das Innere der Wollenkupplung erstreckt.
An der äußeren Stirnseite der Nabe 1 ist ein Befestigungsflansch
5 angeformt, der zum drehfesten Anschluß
eines Mitnehmerringes 6 dient. Dis Bindeglied zwischen
diesen beiden Teilen ist ein aus Federstahl bestehender
Membranring 7 zur Sicherstellung einer axialen Beweglichkeit der starren Kupplungsteile gegeneinander, nämlich der Nabe
und einem Flanschring 8.
An der Nabe 1 ist der Monibranring 7 mit Hilfe eines Spannringes
9 drehfest verspannt, wobei ur Erzeugung der axial gerichteten Spannkraft eine Anzahl Cpannbolzon 10 vorgesehen
ist, die in Durchg=ingsL-ohrunr-"';i des Flansches 5 und
des Spannringes 9 gehalten sind und über den ganzen Umfang mit gleichem Abstand voneinander verteilt sind. Auf einem
Innenkreis sind weitere fluchtende Durchgangsbohrungen in den Teilen 5 und 9 enthalten, die an sich bekannte Spannhülsen
11 zur Drehmomentübertragung der Teile 5 und 9 zusammen mit den Spannbolzen 10 aufnehmen.
Der Mitnehmerring 6 enthält auf einem inneren Teilkreis eine Anzahl von Durchgangsbohrungen, in denen je ein Anschlußbolzen
12 formschlüssig gehalten ist. Das äußere Ende der Anschlußbolzen 12 durchdringt jeweils ein begrenzt nachgiebiges
Lagerelement 13 am äußeren Umfang des Membranringes 7. Diese Ausbildung ermöglicht ein Ausbiegen des Membranringes
7 in entgegengesetzten Richtungen, ohne daß die Gefahr von Querbeanspruchungen der Anschlußbolzen 12 bzw.
des Mitnehmerringes 6 besteht.
Die beiden Hälften 2, 3 des elastischen Ringelementes 4 bestehen bei dem Ausführungsbeispiel aus je vier Segmenten,
von denen in Fig. 2 ein Segment 14 und ein Segment 14a teilweise des Ringteiles 2 und zwei Segmente 15, 15a des Ringteiles
3 in einer Seitenansicht dargestellt sind. Das elastisehe Ringelement 4 hat im Querschnitt insgesamt die aus
Fig. 1 ersichtliche Trapezform. Eine solche Formgebung ist bekannt. Sie dient der Einsparung an Material und damit zugleich
an Gewicht, angesichts der Tatsache, daß in den der Drehachse näherliegenden Bereichen die Drehmomentbelastung
kleiner ist als in den weiter außen liegenden Bereichen des elastischen Ringelementes 4.
Die bei dem Ausführungsbeispiel eingesetzten insgesamt acht Ringsegmente 14 bzw. 15 sind einander gleich. Jedes Ringsegment besteht aus einer axial äußeren Segmentplatte 16,
einer axial inneren Segmentplatte 17 und einem die Segmentplatten miteinander verbindenden Körper 18 ebenfalls in Segmentform,
beispielsweise aus Gummi, der an den Innenflächen der Segmentplatten 16, 17 in bekannter Weise anvulkanisiert
ist. An den äußeren Segmentplatten 16 ist außen ein überstehender kreisförmig verlaufender Umfangsrand 19 angeformt,
deren Außenflächen planparallel zu den Anlageflächen am Mitnehmerring
6 einerseits und am Flanschring 8 andererseits verlaufen. Zur Verspannung mit dem Mitnehmerring 6 bzw. dem
Flanschring 8 sind Paßbolzen 20 eingesetzt, die fluchtende Bohrungen in den zu verbindenden Teilen durchdringen und
zum Verspannen mit einem Gewindeende und einer Schraubenmutter ausgerüstet sind. Zur Zentrierung sind am Mitnehmerring
6 und am Flanschring 8 radial vorstehende Ringschultern 21 bzw. 22 vorgesehen (vgl. Fig. 1).
Die inneren Segmentplatten 17 stehen nur an ihren radial inneren und äußeren Rändern miteinander in Berührung. Hier
sind ringförmige planparallele äußere und innere Anlageflächen 23, 24 vorhanden. Die gegenseitige Verspannung erfolgt
nur an den äußeren Anlageflächen 23. Im Bereich dieser Anlageflächen sind in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgende
achsparallele Durchgangsbohrungen 25 angebracht, die Spannschrauben 26 aufnehmen.
Zwischen den Anlageflächen 23, 24 ist in der Wandung der
Segmentplatten 17 jeweils eine großflächige Vertiefung 27 enthalten, die sich von einer Stirnkante zur entgegengesetzten
Stirnkante erstreckt. In ihrer Mitte ist die äußere Anlagefläche 23 durch einen Einschnitt 31 unterbrochen, der
die Vertiefung 27 bis zur Umfangskante verlängert.
An der Innenkante der Segmentplatten 17 sind radial vorstehende Stege 28 angeformt, deren freie Außenflächen auf einer
gemeinsamen Kreislinie liegen. Über diese Stege 28 sind die Segmente 2, 3 radial und zentrisch zur Drehachse an der Nabe
1 abgestützt. Dabei ist zwischen dem Körper der Nabe 1 und den Stegen 28 eine Lagerbüchse 29 angeordnet, die in einer
Umfangsnut der Nabe 1 eingelassen und somit axial unbeweglich ist. Aufgabe der Lagerbüchse 29 ist es, die Gleitbeweglichkeit
der Stege 28 bei Verlagerungen der starren Kupplungsteile (1 und 8) gegeneinander sowohl in axialer Richtung als
— 9 —
auch im Drehsinne zu verbessern.
auch im Drehsinne zu verbessern.
Die Ringsegmente 14 bzw. 15 der beiden Ringteile 2 bzw. 3 sind in einer um die halbe Segmentteilung gegeneinander
versetzten Lage miteinander verspannt. Auf diese Weise wird ohne zusätzliche Stützringe ein in sich geschlossener starrer
Ring gebildet. An den Stoßstellen der Ringsegmente 14 bzw. ist jeweils ein radialer Stirnspalt 30 freigelassen. Durch
diese Stirnspalte kann Außenluft in die in der Umfangsrichtung der Ringsegmente verlaufenden Kanäle eindringen, die
durch die großflächigen Vertiefungen 27 gebildet werden. Während des Betriebes der Kupplung wird diese Luft infolge
der Fliehkraft durch die Austrittsschlitze an den Einschnitten 31 in der Mitte der inneren Segmentplatten 17 nach außen
geschleudert, so daß eine Zwangsströmung entsteht, die eine gute Kühlung der inneren Segmentplatten 17 und damit der
angrenzenden Gummikörper bewirkt.
Anstelle von zwei axial nebeneinanderliegenden Ringteilen wie bei dem Ausführungsbeispiel können auch drei oder mehr
gleichartige Ringteile axial hintereinander geschaltet werden. Dabei ist jeweils an den inneren Segmentplatten eine
radiale Abstützung auf einer entsprechend verlängerten Nabe vorzusehen. Auf diese Weise lassen sich aus Segmenten
in einer einzigen baulichen Gestaltung Wellenkupplungen mit einer gewünschten zunehmenden Drehelastizität zusammenfügen*
Claims (6)
1. Hochelastische Wellenkupplung, enthaltend eine Kupplungsnabe mit einem drehfest angebrachten Mitnehmerring und ein
elastisches Ringelement, das aus Segmenten zusammengesetzt ist, von denen jedes Segment aus einem Körper in Segmentform
aus gummielastischem Werkstoff wie Gummi oder dergl. und an seinen axialen Enden vorzugsweise durch Vulkanisieren befestigten
metallischen Segmentplatten besteht, die mit einem radial überstehenden Umfangsrand einerseits am Mitnehmerring
und andererseits am zweiten starren Kupplungsteil lösbar befestigt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß das elastische Ringelement (4) aus wenigstens zwei axial aneinanderliegenden, untereinander gleichen Ringteilen (2, 3)
zusammengesetzt ist, daß die Ringsegmente (14, 15) der beiden Ringteile (2,3) gegeneinander um die halbe Segmentteilung
versetzt sind und daß die axial inneren Segmentplatten (17) an ihrem Außenrand miteinander verspannt sind, z.B. mittels
Schraubenbolzen (26), und mit ihrem Innenrand an der Kupplungsnabe (1) radial zentrisch abgestützt sind.
2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der axial inneren Segmentplatten (17) auf
dem Umfang der Kupplungsnabe (1) eine Lagerbüchse (29) angeordnet ist.
3. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den inneren Segmentplatten (17) an der
inneren Umfangskante in der Umfangsrichtung mit gleichen
Abstand voneinander radial vorstehende, der Abstützung an
der Nabe (1) bzw. an der Lagebüchse (29) dienende Stege (28) angeformt sind.
4. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Stoßstellen der Segmentplatten (16 bzw. 17) ein radialer Spalt (30) freigelassen ist.
5. Wellenkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den einander gegenüberstehenden Wandungen der inneren
Segmentplatten (17) jeweils eine großflächige Vertiefung (27) enthalten ist, die sich von einer Stirnkante zur entgegengesetzten
Stirnkante zwischen den Anlageflächen (23 u. 24) am äußeren und inneren Umfang erstreckt und mit der jeweils
gegenüberliegenden Vertiefung (27) einen durchgehenden Kanal für Kühlluft bildet.
6. Wellenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder inneren Segmentplatte die äußere Anlagefläche
(23) etwa in ihrer Mitte durch einen Einschnitt (31) unterbrochen ist, der die Vertiefung (27) bis zur Umfangskante
verlängert.
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