DE3616232A1 - Hochelastische wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hochelastische Wellenkupplung, deren Kupplungshälften über mindestens zwei axial hinterein­ ander geschaltete Ringanordnungen, bestehend aus Kupplungs­ körpern aus gummielastischem Material untereinander verbunden sind, wobei Kupplungskörper mit im wesentlichen V-förmigem Querschnitt Verwendung finden, an deren schrägen Stirnseiten konische Seitenringe zur Befestigung an mindestens einer Kupplungshälfte anvulkanisiert sind.

Wellenkupplungen dieser Art sind bekannt (DE-OS 34 34 722). Bei den bekannten Bauarten sind zwei Ringanordnungen von identisch aufgebauten aber spiegelsymmetrisch zu einer in einer mittleren Ebene angeordneten Verbindungsplatte vorgesehene Kupplungs­ körper mit V-förmigem Querschnitt in der Form von Segmenten vorgesehen, die untereinander jeweils um die halbe Segment­ teilung gegeneinander versetzt sind. Die axial hintereinander geschalteten Kupplungskörper werden dort vorgesehen, um den Verdrehwinkel zu vergrößern, dennoch aber die Fliehkräfte der einzelnen Kupplungskörper beherrschen zu können. Solche Kupp­ lungen weisen gewisse Nachteile auf. Die V-förmigen Kupplungs­ körper nämlich führen zu einer axialen Verlagerung während des Betriebes, die dort durch eine Membranscheibe aufgefangen werden soll, welche ihrerseits die Verbindung zu einer eine Kupplungsnabe bildenden Kupplungshälfte darstellt. Diese V-förmigen Kupplungskörper sind auch nicht geeignet, Axialverlagerungen der Kupplungshälften gegeneinander aufzunehmen.

Auch andere bekannte Bauarten von Kupplungen (DE-PS 34 41 008 oder DE-OS 31 09 388) weisen diese Nachteile der Kupplungs­ körper mit V-förmigem Querschnitt auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, die bei gleicher radialer Verdrehmöglichkeit und damit bei gleicher Drehfedersteife die nachteiligen Er­ scheinungen der axialen Verlagerung zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einer hochelastischen Wellenkupplung der eingangs genannten Art darin, daß einer Ringanordnung aus Kupplungskörpern mit V-förmigem Querschnitt eine benachbarte Ringanordnung von Kupplungskörpern zugeordnet ist, die aus gummielastischen Elementen bestehen, die jeweils mit ihrem Innen- und Außen­ umfang an zylindrischen Ringen anvulkanisiert sind, deren Drehachse mit der Rotationsachse der Kupplung zusammenfällt. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß eine Kombi­ nationswirkung von zwei verschieden aufgebauten Kupplungs­ körpern aus gummielastischem Material erreicht wird, wobei die Eigenschaften des einen Kupplungskörpers jene des anderen weit­ gehend ausgleichen. So ist in bekannter Weise das V-förmige Element gut geeignet für eine große Verdrehung der beiden Kupplungsseiten gegeneinander und es erlaubt auch eine aus­ reichende radiale Verlagerungsfähigkeit seiner beiden Stirn­ seiten gegeneinander. Axiale Verlagerungen dagegen, die ins­ besondere durch die Verdrehung der V-förmigen Elemente bewirkt werden, lassen sich von den Kupplungskörpern, die innerhalb der zylindrischen Ringe liegen, aufnehmen. Diese Kupplungskörper sind außerdem geeignet, auch radiale Verlagerungen und Ver­ drehungen aufzunehmen. Bedingt durch die Konstruktion der neuen Kupplung allerdings sind radiale Verlagerungen nur im Zusammen­ hang mit fertigungsbedingten Toleranzen aufzunehmen. Die Axial­ verlagerungen dagegen können gut aufgenommen werden, und zwar sowohl was die Größe der axialen Auslenkung betrifft als auch im Hinblick auf die Größe der Axialkraft. Die Federrate ist klein und bleibt weitgehend konstant.

Durch die Kombination dieser Kupplungskörper kann nicht nur der Nachteil V-förmiger Kupplungskörper eliminiert werden. Es ist darüber hinaus auch möglich, axiale Verlagerungen der An- und Abtriebsseite des Aggregates selbst aufzunehmen, gleichgültig, ob es sich um Montageungenauigkeiten handelt oder um betriebs­ bedingte Verlagerungen. Die neue Kupplung entwickelt unter Belastung keine freie Axialkraft. Wenn zwei Ringanordnungen von V-förmigen Elementen verwendet werden sollen, so kann die freie Axialkraft dieser Elemente in bekannter Weise durch eine Stahl­ membran aufgenommen werden.

Durch die neue Ausgestaltung werden folgende Vorteile außerdem erreicht:

• a) Die Federrate des Gummielementes ist sehr viel kleiner als die einer Stahlmembran. Durch die Kombination der beiden Kupplungskörper kann daher die Kennlinie linear gehalten werden. Das bedeutet, daß die Federrate konstant ist und sich auch nicht bei größer werdendem Weg ändert.
• b) Die axiale Verlagerungsfähigkeit ist ohne Einbußen im Hinblick auf die Lebensdauer deutlich größer als bei einer Stahlmemebran, wie sie bei den bekannten Bauarten zur Auf­ nahme der Axialverlagerung notwendig ist.
• c) Die Montage der Gummielemente mit den parallel verlaufenden Vulkanisationsflächen ist unkomplizierter als jene einer Stahlemembran, weil die Stahlmembran eine sehr genaue Aus­ richtung erfordert und sich bei Verspannungen auch leicht verwirft. Dies ist bei den Gummielementen nicht der Fall.
• d) Schließlich lassen sich wegen dieser baulichen Eigenarten auch die V-förmigen Gummielemente leichter auswechseln. Natürlich kann auch bei der neuen Kupplung jede Ring­ anordnung aus Segmenten bestehen, die zu einem Ring zu­ sammengefügt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen. Dabei bieten die Merkmale der Ansprüche 2 und 6 den Vorteil, daß der bauartbedingt zwischen den Kupplungskörpern mit axialen Vulkanisationsflächen und den V-förmigen Kupplungs­ körpern verbleibende Raum gleichzeitig als Belüftungsraum zur Wärmeabfuhr benutzt werden kann. Dies wird insbesondere dann vorteilhaft, wenn dieser Raum über eine axial verlaufende Öffnung, die vorzugsweise innerhalb des Innenringes der Kupp­ lungskörper mit axialen Vulkanisationsflächen verlaufen kann, mit der Umgebung in Verbindung steht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Wellen­ kupplung gezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer neuen Wellenkupplung, die zur Hälfte in einer Längsmittelebene geschnitten ist und

Fig. 2 den Querschnitt durch die Ausführungsform der Fig. 1 längs der Linie II-II.

In den Fig. 1 und 2 ist eine hochelastische Wellenkupplung gezeigt, deren eine Kupplungshälfte aus einer Nabe (1) besteht, die in bekannter Weise zum Beispiel auf eine angetriebene Welle drehfest aufsetzbar ist. Die Nabe (1) ist zu diesem Zweck mit einer Nut (20) zum Einsetzen eines Paßkeiles versehen.

Die Nabe (1) weist etwa in ihrer Mitte einen nach außen ge­ richteten Flansch (21) auf, der fest mit einem nach innen gerichteten Flansch (22) eines zylindrischen Ringes (10) verschraubt ist, an dem der Innenumfang (9 a) eines gummi­ elastischen Elementes (9) anvulkanisiert ist, welches sich nach außen im Längsschnitt verjüngt und mit seinem Außenumfang (9 b) geringerer axialer Erstreckung mit einem ebenfalls zylind­ rischen Außenring (11) vulkanisiert ist, der seinerseits mit einem Flansch (23) an einem Ring (13) angeschraubt ist, dessen radiale Erstreckung in etwa in der Größenordnung des Flansches (23) liegt.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, sind die zylindrischen Ringe (10, 11) und auch die gummielastischen Elemente (9) nicht als ein durchgehender Ring ausgebildet, sondern aus einzelnen Segmenten (9′, 11′, 10′) aufgebaut, die durch ihre feste Verbindung mit dem umlaufenden Ring (13) und mit dem Flansch (21) der Nabe (1) zu einem Ring vervollständigt werden. Beim Ausführungsbeispiel sind vier jeweils 90° übergreifende Segmente für die Gummi­ elemente (9′) und die dazugehörigen Ringsegmente (11′, 10,) vorgesehen.

Auf der anderen Seite des Ringes (13) ist eine konische Seiten­ wand (7) einer Ringanordnung (3) von Kupplungskörpern (5) aus gummielastischem Material mit V-förmigem Querschnitt ange­ schraubt. Ein zweiter konischer Seitenring (8) begrenzt die andere Stirnseite der gummielastischen Kupplungskörper (5), wobei die innige Verbindung des gummielastischen Materiales mit den konischen Seitenringen (7) bzw. (8) auch dazu noch ver­ bessert wird, daß in den Seitenringen (7, 8) Ausnehmungen (15) vorgesehen sind, die nach dem Anvulkanisieren mit dem gummi­ elastischen Material ausgefüllt sind.

Der Seitenring (7) ist mit seinem äußeren Rand mit dem Ring (13) verschraubt. Sein Innenrand (7 a) stützt sich über ein Drehlager (24) auf der Nabe (1) ab. Zwischen dem Seitenring (7) und der Radialebene, in der der Ring (13) verläuft sowie teil­ weise in dem Bereich vor dem Flansch (21) entsteht bauart­ bedingt ein Zwischenraum (25), der über die axial verlaufenden Öffnungen (26), die im Flansch (21) vorgesehen sind, mit der Umgebung in Verbindung steht. In den Ring (13) sind außerdem mehrere radial verlaufende Bohrungen (14) vorgesehen, die den Raum (25) auch radial nach außen in die Umgebung öffnen. Beim Betrieb kann sich dadurch durch diesen Raum (25) eine gute Belüftung zwischen den Ringanordnungen (3, 4) von Kupplungs­ körpern verschiedener Bauart einstellen.

Der Seitenring (8) ist mit einem die zweite Kupplungshälfte bildenden Flansch (2) an seinem Außenumfang verschraubt, der in nicht näher dargestellter Weise gegenüber der anderen Kupp­ lungshälfte (1) zentriert ist.

Wie Fig. 2 zeigt, sind auch die Kupplungskörper (5) jeweils als Segmente ausgebildet, wobei hier acht Segmente gleichmäßig auf dem Umfang verteilt zu der Ringanordnung (3) kombiniert werden. Diese Segmentierung erlaubt eine einfachere Montage. Die einzelnen Segmente werden durch ihre Befestigung am Ring (13) bzw. am Flansch (2) zentriert.

Die neue Wellenkupplung zeichnet sich im Betrieb dadurch aus, daß die bei der Verdrehung der Kupplungskörper (5) auftretenden axialen Verlagerungen in sehr einfacher Weise von den gummi­ elastischen Elementen (9) aufgenommen werden können, ohne daß es der Anordnung einer Stahlmembran bedarf. Die Gummielemente (9) sind wegen ihrer Anordnung zwischen den zylindrischen Ringen (10, 11) ein idealer Kombinationskörper mit den V-förmigen Kupplungskörpern (5). Sie erlauben trotzdem eine Erhöhung des Verdrehwinkels, der selbstverständlich durch Gegenschaltung weiterer V-förmiger Kupplungselemente (5) und/oder gummielastischer Elemente (9) noch gesteigert werden kann. So wäre beispielsweise eine in der Ebene des Flansches (2) als Symmetrieebene vorgesehene spiegelsymmetrische Ver­ dopplung der Anordnung der Fig. 1 möglich, ohne daß die An­ ordnung von axial nachgiebigen Stahlmembranen wie beim Stand der Technik nötig wäre. Durch die neue Ausgestaltung erhält die neue Wellenkupplung eine Reihe von Vorteilen, die eingangs erwähnt sind.

Claims (10)

1. Hochelastische Wellenkupplung, deren Kupplungshälften über mindestens zwei axial hintereinander geschaltete Ring­ anordnungen, bestehend aus Kupplungskörpern aus gummi­ elastischem Material untereinander verbunden sind, wobei Kupplungskörper mit im wesentlichen V-förmigem Querschnitt Verwendung finden, an deren schrägen Stirnseiten konische Seitenringe zur Befestigung an mindestens einer Kupplungshälfte anvulkanisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß einer Ring­ anordnung (3) aus Kupplungskörpern (5) mit V-förmigem Quer­ schnitt eine benachbarte Ringanordnung (4) von Kupplungskörpern (6) zugeordnet ist, die aus gummielastischen Elementen (9) bestehen, die jeweils mit ihrem Innen- und Außenumfang (9 a, 9 b) an zylindrischen Ringen (10, 11) anvulkanisiert sind, deren Drehachse (12) mit der Rotationsachse der Kupplung zusammen­ fällt.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der zylindrischen Ringe (10) mit einer Kupplungs­ hälfte (1), einer der konischen Seitenringe (8) mit der anderen Kupplungshälfte (2) und die den benachbarten Kupplungskörpern zugewandten Ringe (11) bzw. (7) über einen umlaufenden Zwischenring (13) aus Metall untereinander verbunden sind.

3. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Innenring (10) mit der einen Kupplungshälfte (11) und der am freien Ende an den V-förmigen Kupplungskörpern (5) anvulkanisierte konische Seitenring (8) in seinem radial äußeren Bereich mit der zweiten Kupplungshälfte (2) verbunden ist.

4. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Zwischenring (13) verbundene konische Seitenring (7) mit seinem Außenrand am Zwischenring (13) befestigt ist und mit seinem Innenrand (7 a) drehbar an einer Kupplungsnabe (1) abgestützt ist, die eine Kupplungs­ hälfte bildet.

5. Wellenkupplung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Kupplungshälfte von einem mit dem Außenrand des konischen Seitenringes (8) verbundenen Flansch (2) gebildet ist.

6. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (13) mit radial verlaufenden Belüftungs­ bohrungen (14) o.dgl. versehen ist.

7. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenringe (7, 8) mit Durchbrechungen (15) versehen sind, die mit der anvulka­ nisierten Gummimasse ausgefüllt sind.

8. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der Konusform der an die V-förmigen Kupplungs­ körper anvulkanisierten Seitenringe (7, 8) jeweils auf der Kupplungsachse (12) liegen.

9. Wellenkupplung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zylindrische Innenring (10) über einen nach innen weisenden Flansch mit der Kupplungshälfte (1) verbunden ist und eine größere Axiallänge aufweist als der zylindrische Außenring (11) und daß die gummielastischen Elemente (9) eine entsprechend größere axiale Innenlänge als Außenlänge auf­ weisen.

10. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringanordnungen (3, 4) von Kupplungskörpern (5, 6) jeweils aus Segmenten auf­ gebaut sind, die mit den Kupplungshälften (1, 2) bzw. mit dem umlaufenden Zwischenring (13) verschraubt sind.