DE3938261C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hochelastische
Wellenkupplung in einer Ausführung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hochelastische Wellenkupplungen mit elastischen
Ring-Zwischengliedern zwischen den starren
Kupplungsteilen sind in verschiedenen Ausführungen
bekannt. So zeigt z. B. die DE 37 10 390 A1 eine
elastische Wellenkupplung in einer Ausführung mit einem
einzigen elastischen Ring-Zwischenglied, welches aus
zwei axial spiegelbildlich aneinanderliegenden
Ringhälften gebildet ist, wobei jede Hälfte sich aus
einem inneren Ring-Gummikörper und äußeren,
anvulkanisierten metallischen Ringscheiben
zusammensetzt. Dabei sind die aneinanderliegenden
metallischen Ringscheiben an der Nabe derart radial
abgestützt, daß eine Relativbewegung in axialer und in
Umfangsrichtung möglich ist.
Wenn von einer elastischen Wellenkupplung besonders
hohe drehelastische Eigenschaften gefordert sind, ist
dies in der Regel nur durch eine Serienschaltung von
mehreren elastischen Ring-Zwischengliedern der
vorerwähnten Art erreichbar. Um an den hinzugefügten
elastischen Ring-Zwischengliedern freifliegende Massen
und die damit verbundenen Unwuchtprobleme zu vermeiden,
sind für die zusätzlichen elastischen
Ring-Zwischenglieder ebenfalls radiale Abstützungen der
metallischen Ringscheiben an wenigstens einem starren
Kupplungsteil vorzusehen, die eine axiale und
drehbewegliche Relativbewegung der metallischen
Ringscheiben ermöglichen.
Bei einer solchen mehrreihigen hochelastischen
Wellenkupplung bleibt die Forderung einer allseitigen
Verlagerungsmöglichkeit der Wellen, d. h. axial, radial
und winklig, bestehen. Bei winkligen Verlagerungen
treten bekanntlich an der Wellenkupplung radiale und
axiale Verlagerungen gleichzeitig auf, wobei die axiale
Komponente beispielsweise von einer in Reihe
vorgeschalteten, axial nachgiebigen Metallkupplung und
die radiale Komponente von den elastomeren Elementen
aufgenommen wird.
Bei einer mehrreihigen hochelastischen Wellenkupplung
mit starren radialen Abstützungen der einzelnen
metallischen Ringscheiben können jedoch radiale und
winklige Verlagerungen immer nur von dem äußersten, die
Trennstelle der Wellen überbrückenden elastischen
Ring-Zwischenglied aufgefangen werden, da bei den
anderen elastischen Ring-Zwischengliedern die
Winkelbeweglichkeit durch die erwähnte starre radiale
Abstützung an einem der beiden starren Kupplungsteile
blockiert wird. Folglich bestimmt das jeweils äußerste
elastische Ring-Zwischenglied bzw. dessen Halbglied die
Winkelbeweglichkeit einer mehrreihigen hochelastischen
Wellenkupplung in ihrer Gesamtheit.
Bei einer solchen mehrreihigen hochelastischen
Wellenkupplung bleiben die durch Winkelverlagerungen am
äußersten elastischen Ring-Zwischenglied auftretenden
Reaktionskräfte nicht ohne Einfluß auf die in der
Reihenschaltung nachfolgenden elastischen
Ring-Zwischenglieder. Als Folge hiervon treten im
Vergleich zu einer einfachen elastischen
Wellenkupplung, d. h. einer Wellenkupplung nur mit
einem einzigen elastischen Ring-Zwischenglied,
unerwartete Probleme auf, die sowohl die
Winkelbeweglichkeit als auch die Funktionssicherheit
einer mehrreihigen hochelastischen Wellenkupplung
dieser Art in ihrer Gesamtheit beeinträchtigen können.
Eine andere Bauweise einer hochelastischen
Wellenkupplung ist aus der DE 31 09 388 A1 bekannt.
Hier sind zwei parallel geschaltete
Halb-Ring-Zwischenglieder mit einem weiteren
Halb-Ring-Zwischenglied in Reihe geschaltet, wobei
letzteres jedoch räumlich radial außerhalb der beiden
ersten Halbglieder angeordnet ist. Die beiden parallel
geschalteten Halbglieder sind mit Hilfe einer starren
Ringscheibe an der Nabe radial abgestützt, und zwar
unter Zwischenschaltung einer Büchse. Die der
Abstützung dienende starre Ringscheibe kann zur
Winkelbeweglichkeit der beiden parallel geschalteten
elastischen Halbglieder nicht beitragen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer
mehrreihigen hochelastischen Wellenkupplung der
eingangs erwähnten Art die an sich erforderlichen
radialen Abstützungen an den Ring-Zwischengliedern der
Reihenschaltung konstruktiv so zu gestalten, daß
hinsichtlich der Winkelbeweglichkeit der elastischen
Wellenkupplung in ihrer Gesamtheit keine
Beeinträchtigungen im Vergleich zu einer einteiligen
elastischen Wellenkupplung entstehen können.
Ausgehend von einer hochelastischen Wellenkupplung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen
zwei axial benachbarten Ring-Zwischengliedern je eine
metallische Ringmembran zwischen den Umfangsrändern der
äußeren metallischen Ringsektoren verspannt ist und daß
jede Ringmembran eine die Nabe eng umfassende Bohrung
aufweist und mittels eines am Bohrungsrand befestigten
Gleitlagers an der Nabe radial starr, jedoch axial und
in Umfangsrichtung beweglich abgestützt ist.
Bei einer besonders vorteilhaften baulichen Gestaltung
der radialen Abstützung ist als Gleitlager eine
Gleitbüchse vorgesehen, die einen radial abstehenden
Flanschring aufweist, an dem die Ringmembran an ihrem
Bohrungsrand mittels Schrauben befestigt ist.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin,
daß jede einzelne metallische Ringmembran in
Umfangsrichtung als zwei- oder mehrgeteilter Ring
ausgebildet ist, um so ein Auswechseln einer
schadhaften Ringmembran ohne Demontage der
Wellenkupplung durchführen zu können.
Der wesentliche Vorteil, der durch die Erfindung erzielbar
ist, besteht darin, daß die einzelnen elastischen Ring-Zwi
schenglieder sich unter Beibehaltung der in radialer Richtung
starren Abstützung dank der Verwendung von winkelbeweglichen
metallischen Ringmembranen bei auftretenden Winkelverlagerun
gen den dadurch entstehenden Bewegungen des in der Reihen
schaltung vordersten elastischen Ring-Zwischengliedes anpassen
können, wodurch die Winkelbeweglichkeit der Gesamtkupplung
günstig beeinflußt und erheblich verbessert wird. Als weiterer
Vorteil kommt hinzu, daß bei der üblichen Ausführung der
einzelnen elastischen Ring-Zwischenglieder aus je zwei spie
gelbildlich gleichen Ringhälften nur jeweils zwischen den
axial benachbarten elastischen Ring-Zwischengliedern eine
winkelbewegliche metallische Ringmembran erforderlich ist,
d.h. daß eine radiale Abstützung der jeweils mittleren metal
lischen Ringscheiben der aneinander liegenden Hälften eines
elastischen Ring-Zwischengliedes entfallen kann.
Ein Ausführungsbeispiel einer hochelastischen Wellenkupplung
gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch darge
stellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 Axialschnitte der hochelastischen Wellenkupplung in
den Ebenen der Linie I-I der Fig. 2 und
Fig. 2 eine Stirnansicht auf das vorderste elastische Ring-
Zwischenglied ohne den Anschlußring, der neben der
Nabe den zweiten starren Kupplungsteil bildet.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine hochelastische Wellenkupplung mit drei
in Reihe geschalteten, untereinander gleichen elastischen
Ring-Zwischengliedern. Der eine starre Kupplungsteil ist als
Nabe (1) ausgebildet, die sich axial bis in die Nähe des zwei
ten starren Kupplungsteils erstreckt, bei dem es sich um
einen Anschlußring (2) handelt. Am äußeren Ende der Nabe
(1) ist ein Außenflansch (3) angeformt, der zum Befestigen
eines Mitnehmerringes (4) dient. Bindeglied zwischen Außen
flansch (3) und Mitnehmerring (4) ist ein aus Federstahl
bestehender Membranring (5), der eine gewisse axiale Beweg
lichkeit zwischen der Nabe (1) und dem Anschlußring (2) ermög
licht, die erforderlich ist, um eventuelle axiale Verlagerun
gen der zu verbindenden Wellen auszugleichen.
Der Membranring (5) ist am Außenflansch (3) mit Hilfe eines
Spannringes (6) drehfest verspannt, wobei die Spannkraft durch
eine Anzahl von Spannbolzen (7) erzeugt wird, die jeweils in
über den Umfang mit gleichem Abstand aufeinanderfolgenden
Durchgangsbohrungen im Außenflansch (3) und im Spannring (6)
gehalten sind. Auf einem inneren Teilkreis sind im Außen
flansch (3) und im Spannring (6) weitere fluchtende Durch
gangsbohrungen enthalten, in denen an sich bekannte Spannhül
sen (8) kraftschlüssig einliegen, die zusammen mit den Spann
bolzen (7) die drehfeste Verbindung zwischen den Teilen (3 und
6) bewirken.
Der Mitnehmerring (4) enthält auf einem inneren Teilkreis eine
Anzahl von Durchgangsbohrungen, in denen je ein Anschlußbolzen
(9) mit nach außen überstehenden Enden gehalten ist. Das
überstehende Ende der Anschlußbolzen (9) durchdringt jeweils
ein begrenzt nachgiebiges Lagerelement (10) in einer Bohrung
eines Verbindungsringes (11), der mit dem Membranring (5) über
die Lagerelemente (10) nachgiebig verbunden ist. Diese Ausbil
dung ermöglicht ein Ausbiegen des Membranringes (5) in axial
entgegengesetzten Richtungen, ohne daß die Gefahr von Querbe
anspruchungen der Anschlußbolzen (9) bzw. des Mitnehmerringes
(4) besteht.
Die vorstehend beschriebenen Bauteile bilden eine drehstarre,
jedoch axial und winklig nachgiebige Metallkupplung. Diese
Metallkupplung kann ebensogut als übliche Laschenkupplung
ausgebildet sein.
Für die drehelastische Nachgiebigkeit der Wellenkupplung sind,
wie bereits erwähnt, drei elastische Ring-Zwischenglieder (A,
B und C) in Reihe geschaltet. Jedes einzelne elastische Ring-
Zwischenglied ist aus zwei gleichen Ringhälften gebildet, die
in bezug auf ihre zur Drehachse der Wellenkupplung quer ste
henden Trennebene spiegelbildlich aneinanderliegen. Dabei ist
jede Ringhälfte (A1 bzw. A2) - das gleiche gilt für die Ring-
Zwischenglieder (B und C) - in der Umfangsrichtung in eine
gleiche Anzahl von Ringsegmenten unterteilt. Bei dem Ausfüh
rungsbeispiel besteht jede Ringhälfte (A1 bzw. A2) aus je vier
untereinander gleichen Ringsegmenten. Die Querschnittsform der
äußeren und inneren metallischen Ringsegmente (12, 13), die zu
einer Ringhälfte gehören, ist aus Fig. 2 ersichtlich. Zwischen
den deckungsgleichen metallischen Ringsegmenten (12, 13) einer
Ringhälfte (A1 bzw. A2) sind jeweils im wesentlichen gleich
flächige Gummisegmente (14) an den inneren Wandungsflächen
der metallischen Ringsegmente (12, 13) anvulkanisiert.
Die elastischen Ring-Zwischenglieder (A, B und C) haben in
einer Axialebene im Querschnitt die aus Fig. 1 ersichtliche
Trapezform. Eine solche Formgebung ist grundsätzlich bekannt.
Sie dient der Einsparung an Gummimaterial und damit zugleich
an Gewicht.
Die metallischen Ringsegmente (12, 13) weisen an ihrem äußeren
Umfang gegenüber dem Gummikörper (14) radial überstehende
Verbindungsränder (15, 16) mit je einer Anzahl von Durchgangs
bohrungen (18) auf, die über den Umfang mit gleichem Abstand
voneinander verteilt sind. Bei jedem einzelnen Ring-Zwischen
glied (A, B bzw. C) sind die Segmente der Ringhälften um die
halbe Segmentteilung gegeneinander versetzt. Werden die so
angeordneten Ringsegmente an den aneinanderliegenden inneren
metallischen Ringsegmenten (13) mittels Schraubenbolzen
(19) fest miteinander verspannt, entsteht ein geschlossener
Ringkörper, d. h. ein selbständiges geschlossenes Ring-Zwi
schenglied (A, B oder C). Die so gebildeten Ring-Zwischen
glieder (A, B und C) werden zu einem Stapel von aneinander
liegenden Ring-Zwischengliedern zusammengefaßt, wie es in Fig.
1 dargestellt ist. Die gegenseitige Verspannung erfolgt mit
Hilfe von Schraubenbolzen (20), die in je zwei Durchgangsboh
rungen (17) in den Außenrändern (15) von je zwei aneinander
liegenden Ring-Zwischengliedern (A und B bzw. B und C) form
schlüssig einliegen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Um
fangsränder der äußeren metallischen Ringsegmente (12) zur
Drehachse senkrecht stehen und äußere Anlageflächen aufweisen,
die planparallel zu einer zur Drehachse senkrechten Ebene und
damit auch zu den Anlageflächen am Anschlußring (2) und am
Mitnehmerring (4) verlaufen.
Zwischen den vorerwähnten äußeren Anlageflächen ist zwischen
zwei benachbarten Ring-Zwischengliedern (A und B bzw. B und
C) je eine winkelbewegliche metallische Ringmembran (21 bzw.
22) mit ihrem Umfangsrand verspannt. Die metallische Ringmem
bran (21 bzw. 22) hat eine innere Bohrung bzw. kreisrunde
Öffnung, die den Außenmantel der Nabe (1) eng umschließt. An
dieser Innenbohrung ist ein Flanschring (23) mit Hilfe eines
Druckringes (24) und mit Hilfe einer Anzahl von Schraubenbol
zen (25) verspannt. Der Flanschring (23) ist außen an einer
Gleitbüchse (26) angeformt, die auf der Mantelfläche der Nabe
(1) dreh- und begrenzt axial beweglich gelagert ist. Die damit
gegebene Abstützung der Ring-Zwischenglieder (A, B und C) auf
der Nabe (1) ist radial starr, aber begrenzt winkelbeweglich.
Die in Reihe geschalteten Ring-Zwischenglieder (A, B und C),
die miteinander fest verbunden sind und insgesamt das drehela
stische Bindeglied zwischen dem Anschlußring (2) und der Nabe
(1) darstellen, sind an den axial äußeren Umfangsrändern (15)
mit Hilfe von Schraubenbolzen (27, 28) einerseits mit dem
Anschlußring (2) und andererseits mit dem Mitnehmerring (4)
fest verbunden.
Wie die Zeichnungen zeigen, enthält jedes einzelne Ringsegment
axial verlaufende Durchbrechungen (29), die sich jeweils von
einer Außenseite zur gegenüberliegenden Außenseite erstrecken,
d. h. die äußeren metallischen Ringsegmente (12, 13) und den
inneren Gummikörper (14) deckungsgleich durchdringen. In der
Umfangsrichtung können die Durchbrechungen (29) mehr oder
weniger lang ausgebildet sein. Ihre Länge ist jedoch so zu
bemessen, daß bei der versetzten Anordnung der Ringsegmente in
den beiden Ringhälften eines elastischen Ring-Zwischengliedes
(A, B und C) sich die Durchbrechungen (29) wenigstens teilwei
se überdecken, so daß im Bereich der Überdeckung eine von
einer Außenseite bis zur anderen Außenseite des jeweiligen
elastischen Ring-Zwischengliedes (A, B bzw. C) bestehende
Passage vorhanden ist. Diese Durchbrechungen (29) wirken als
Belüftungskanäle, die dazu beitragen, die Wärmeabfuhr aus dem
Kernbereich der einzelnen Gummikörper (14) zu verbessern.
Im äußeren Rand (16) der inneren metallischen Ringsegmente
(13) sind halbkreisförmige Einbuchtungen (30) enthalten, deren
Anzahl der Anzahl von Durchgangsbohrungen (17) in den äußeren
metallischen Ringsegmenten (12) entspricht und mit den Bohrun
gen (17) in axialer Richtung fluchten. Dank dieser Einbuchtun
gen (30) können die Schraubenbolzen (20, 27 und 28) an einer
im Einsatz befindlichen hochelastischen Wellenkupplung pro
blemlos aus- und eingebaut werden. Auf diese Weise können die
elastischen Ring-Zwischenglieder (A, B und C) vollständig oder
auch teilweise am Einsatzort ausgewechselt werden. Wenn es
erforderlich ist, z. B. bei axial verhältnismäßig schmalen
Hälften der Ring-Zwischenglieder (A, B und C), können auch in
den Umfangsrändern (15) der äußeren metallischen Ringsegmente
(12) entsprechende Einbuchtungen vorhanden sein.
Aus Fig. 1 wird deutlich, daß das vorderste elastische Ring-
Zwischenglied (A) zum einen über seine metallischen Ringseg
mente (12) an der Nabe (1) und zum anderen ebenfalls über
seine metallischen Ringsegmente (12) am Anschlußring (2)
radial starr gehalten ist. Dieses elastische Ring-Zwischen
glied überbrückt somit die Trennstelle zwischen den verbunde
nen Wellen und bestimmt mit ihrer eigenen radialen und winkli
gen Verlagerungsmöglichkeit die diesbezüglichen Eigenschaften
der hochelastischen Wellenkupplung in ihrer Gesamtheit. Die
Kräfte, die bei winkligen Verlagerungen vom vordersten elasti
schen Ring-Zwischenglied (A) auf die hinzugefügten elastischen
Ring-Zwischenglieder (B und C) übertragen werden, können dank
der winkelbeweglichen metallischen Ringmembranen (21 und 22)
elastisch nachgiebig den jeweiligen Erfordernissen entspre
chend abgefangen werden.
Die neuartige radiale winkelbewegliche Abstützung der hinzuge
fügten elastischen Ring-Zwischenglieder kann ebensogut bei
Wellenkupplungen angewendet werden, bei denen die hintereinan
der geschalteten Ring-Zwischenglieder baulich anders gestaltet
sind, bei denen beispielsweise die Gummikörper einen anderen
Querschnitt haben oder als einteilige geschlossene Ringe
ausgebildet sind.
Claims (3)
1. Hochelastische Wellenkupplung, insbesondere für
dieselmotorische Antriebe, im wesentlichen enthaltend
eine Nabe auf der Antriebs- oder Abtriebsseite, einen
Anschlußring auf der jeweils anderen Seite und als
drehelastische Verbindung von Nabe und Anschlußring
eine Reihenschaltung von gleichen elastischen
Ring-Zwischengliedern, wobei jedes Ring-Zwischenglied
aus zwei axial spiegelbildlich aneinanderliegenden
Ringhälften gebildet ist, von denen jede Hälfte äußere
metallische Ringscheiben aufweist, die aus
untereinander gleichen Ringsegmenten zusammengesetzt
sind, wobei deckungsgleiche Ringsegmente durch an ihnen
anvulkanisierte, nahezu gleichflächige Gummisegmente
verbunden sind, die in axialer Ebene einen
trapezförmigen Querschnitt mit radial nach außen
zunehmender Breite haben, wobei die Ringsegmente der
einen Ringhälfte gegenüber denen der anderen Ringhälfte
in Umfangsrichtung versetzt sind und die mittigen
metallischen Ringscheiben der beiden Ringhälften und
ebenso die aneinanderliegenden äußeren metallischen
Ringscheiben benachbarter Ring-Zwischenglieder an ihren
Umfangsrändern miteinander verspannt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei axial
benachbarten Ring-Zwischengliedern (A, B, C) je eine
metallische Ringmembran (21 bzw. 22) zwischen den
Umfangsrändern (15) der äußeren metallischen
Ringsektoren (12) verspannt ist und daß jede
Ringmembran (21 bzw. 22) eine die Nabe (1) eng
umfassende Bohrung aufweist und mittels eines am
Bohrungsrand befestigten Gleitlagers an der Nabe (1)
radial starr, jedoch axial und in Umfangsrichtung
beweglich abgestützt ist.
2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Gleitlager eine Gleitbüchse
(26) vorgesehen ist, die einen radial abstehenden
Flanschring (23) aufweist, an dem die Ringmembran (21
bzw. 22) an ihrem Bohrungsrand mittels Schrauben (25)
befestigt ist.
3. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die metallische Ringmembran (21
bzw. 22) in Umfangsrichtung als zwei- oder
mehrgeteilter Ring ausgebildet ist.
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