DE4333985A1 - Wellenkupplung, insbesondere Ausgleichskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere eine ela­ stische Versatzausgleichskupplung mit einem elastischen Kupplungselement mit An- und Abtriebsanschlußteilen.

Ausgleichskupplungen allgemein tolerieren in gewissen Grenzen Winkelversatz zwischen An- und Abtriebsstrang, Radialversatz und auch eine axialen Versatz und sind, je nach Ausführung, auch im Drehmomentrichtung bis zu gewissen Grenzen nachgiebig. Bekannte derartige Kupplungen sind bspw. die "Vulkan"-Kupplung.

Derartige Kupplungen waren bisher kostenaufwendig herzustel­ len und bei Verschleiß von Teilen zu warten. Die meisten be­ sitzen viele Gelenke, die aufwendig zu schmieren und teuer sind.

Bisher ist z. B. als Kupplung mit relativ wenigen Gelenken die "Schmidt-Kupplung" bekannt, die eine Oldham-Kupplung mit ge­ lenkigen Ausgleichselementen anstelle von gleitenden ist.

Eine andere derartige Kupplung ist die "Oerlikon-Kupplung", die viele Gelenke aufweist, wartungsintensiv sowie ebenfalls teuer in der Herstellung ist.

Dabei sind Lager generell nachteilig, da sie stets einem ge­ wissen Verschleiß unterworfen sind und daher Wartungsarbeiten nach sich ziehen. Ferner ist die Herstellung von Lagern ko­ stenaufwendig. Darüber hinaus ist der Einsatz der bekannten Versatzausgleichskupplungen mit Gleit-, Wälz-, Schmierungs- und Geräuschproblemen treten durch den Einsatz von federnden, elastischen Übertragungselementen hohe Rückstellkräfte auf, wodurch der Ausgleich von Radialversatz zwischen zwei Wellen nur in kleinen Grenzen möglich ist. Eine Untersuchung hat er­ geben, daß bei einfachen Wellenkupplungen radiale Auslenkun­ gen zwischen maximal etwa 0,5% und 115% des Kupplungsdurch­ messers möglich sind. Auch bei der Betrachtung des Verhält­ nisses des zulässigen Radialversatzes zur Kupplungslänge er­ gibt sich ein ähnliches Bild.

Die o.g. Zusammenhänge treffen auf alle bekannten Kupplungen zu, mit denen sowohl Kräfte und Momente geleitet werden kön­ nen als auch der Wellenversatz ausgeglichen werden kann. Im einzelnen handelt es sich z. B. um die sog. OLDHAM-Kupplung (s.a. Antriebstechnik 10 (1971), Nr. 11, Du­ ditza: "Querbewegliche Kupplungen", S. 409 ff.) um die ALSTHOM-Kupplung (Hug: "La commande individuelle des essieux, S. 301 Verlag Birkhäuser, Basel 1950 und auch Antriebstechnik 10 (1971), Nr. 11, Duditza: "Querbewegliche Kupplungen", S. 409 ff.), um die OERLIKON-Kupplung, (s. Süberkrüb, Fahrzeugge­ triebe, Verlag Springer, Berlin-Heidelberg, 1929 S. 16 ff.) die JOHN-Kupplung 1 KÄRGER-Kupplung (s.a. Antriebstechnik 10 (1971), Nr. 11, Duditza: "Querbewegliche Kupplungen" ,S. 409 ff.) u.ä. Nachteilig bei allen diesen Kupplungen ist, daß aufgrund des verwendeten Parallellenkergetriebes diese be­ kannten Kupplungen zwar homokinetisch / synchron arbeiten, jedoch ist ihre Arbeitsweise unwuchtbehaftet. Zum Beispiel durchläuft bei der OLDHAM-Kupplung der Massenmittelpunkt des Koppelgliedes jeweils eine Kreisbahn, was zu Unwucht bei Be­ trieb der Kupplung führt. Die ALSTHOM- und die OERLIKON-Kupp­ lungen sind nur annähernd homokinetisch und bei Versatz auch unwuchtbehaftet.

Es ist ferner nachteilig, daß die bekannten Kupplungen auf­ wendig auszubauen sind, häufig nur schwierig aufzubauen sind und unterschiedlichste Verfahren in ihrer Herstellung benö­ tigten.

Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, eine Ausgleichskupplung anzugeben, die die obengenannten Nachteile der bekannten Kupplungen vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung insbesondere elasti­ sche Versatzausgleichskupplung mit einem elastischen Übertra­ gungselementen mit elastischen Elementen, die mit dem Ab­ triebs- und Antriebsglied verbunden sind, gelöst, bei der elastische einstückige Übertragungselemente mit in einer Ebene liegenden elastischen Elementen gebildet sind, (4, 6) die zwei äußere Lenker (4), die etwa rechtwinklig in Quer­ stege (5) übergehen und einen diese verbindenden zentralen Lenker (6) aufweisen, daß der zentrale Lenker (6) in etwa parallel oder unter einem Winkel zu den äußeren Lenkern (4) verläuft und daß die Antriebs- und Abtriebsglieder (112) mit dem Übertragungselement (3) kreuzgelenkartig verbunden sind und die Kraftangriffspunkte (7, 11) für den An- und Abtrieb (1) endseitig der äußeren Lenker (4) angeordnet sind.

Die Verwendung von Stahl oder einem ähnlichen hochtemperatur­ festen Werkstoff ermöglicht es, die Kupplung auch unter ex­ tremen thermischen Belastungen sinnvoll einzusetzen, wobei aber zu berücksichtigen ist, daß die Kraftübertragung zwi­ schen den An- und Abtriebsgliedern (1, 2) und dem elastischen Übertragungselement (3) über Lager realisiert werden muß.

Die erfindungsgemäße Kupplung ist aufgrund ihrer kompakten Bauweise einfachst radial ausbaubar, ohne daß eine wesentli­ che Verschiebung der angeschlossenen Wellen notwendig ist. Beim Einbau ist sie selbstzentrierend, was diesen ebenfalls sehr erleichtert.

Durch die leichte Demontage ist gegenüber bekannten Kupplun­ gen eine sehr viel kürzere Wartungszeit notwendig, wobei auf­ grund des einfachen Aufbaus aus wenigen Teilen auch eine ein­ fache spätere Entsorgung der Teile, insbesondere der Ver­ schleißteile möglich ist.

Dadurch, daß die Kupplung keine Einzelteile besitzt, die im Falle eines Bruches herausbewegt werden können, ist sie auch außerordentlich unfallsicher und selbstschützend, wobei die Sicherheit auch noch durch Vorsehen eines Käfigs, der außen befestigt werden kann, wird. Die Kupplung kann aufgrund ihrer geringen Größe auch leicht gekapselt werden, um bspw. Geräuschdämpfung oder auch einen Schutz der Kupplung selbst gegenüber Umgebungseinflüssen zu ermöglichen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Kraftangriffspunkte (11, 7) für den Antrieb und für den Abtrieb jeweils auf einer senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der äußeren Lenker (4) verlaufen­ den Linie liegen, da dann besonders günstige Laufeigenschaf­ ten auftreten.

Es ist auch möglich, Anschläge zur Begrenzung des Axialver­ satzes und oder Radialversatzes vorzusehen, die ggf. nachrüstbar sind, wodurch auch nachträglich das Verhalten der Kupplung in gewünschter Weise veränderbar ist, ohne eine neue oder andere Kupplung vorsehen zu müssen.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anschläge stahl - oder gummielastische Anschläge sind.

Es können auch Anschläge in das elastische Übertragungselement integriert sein.

In vielen Fällen ist es insbesondere auch aus fertigungstech­ nischen Gründen erwünscht, daß alle Abschnitte des elasti­ schen Elements gleiche Höhe, aber unterschiedliche Breiten aufweisen, wodurch ein unterschiedliches Verhalten von Len­ kern und Querstegen erreicht werden kann.

Durch ausgewählte Dimensionierung des elastischen Elements kann auch aufgabenorientiert eine beabsichtigte Ungleichför­ migkeit des Kupplungsverhaltens erzielt werden.

Es kann aber auch bevorzugt sein, daß das elastische Übertragungselement unterschiedliche Höhen besitzt, was insbesondere dann sinnvoll sein kann, wenn aus materialtechnischen oder Festigkeits- und Gewichts-Gründen eine derartige Ausbildung sinnvoll ist.

Die Anbindung der Lenker an das An- und Abtriebsteil erfolgt über Gelenke, wobei diese entweder elastische Anschlüsse, wie Gummi-Metall, die ein eigenes Rückstellverhalten haben, sind, oder Lager ohne eigenes Rückstellvermögen.

Als Gelenke können Metall-Metall- oder auch Metall-Keramik- oder Keramik-Keramik- oder Kunststoff-Kunststoff-, Kunststoff- Metall- oder auch Kunststoff-Keramik-Gelenke oder Gummi-Me­ tall-Gelenke eingesetzt werden, wobei sich die Auswahl der Gelenke nach dem Einsatzort und den Erfordernissen richtet. Werden die erfindungsgemäßen Kupplungen bspw. bei hohen Tem­ peraturen, wie sie in Walzwerkstraßen auftreten, eingesetzt, empfehlen sich bspw. Metall-Metall-Gelenke, während in ande­ ren Einsätzen bspw. Kunststoff-Kunststoff Gelenke sinnvoll sein können, wie bspw. in korrosiver Umgebung, wo geeignet ausgewählte Kunststoffe (bspw. selbstschmierend) oder auch Keramik geeignete Materialien sein können.

Es ist günstig, wenn das elastische Übertragungselement einstückig aus einem elastischen Material besteht, wie einem Polymeren, einem synthetischem oder natürlichem Gummi, auch faserverstärkten Polymeren, wobei bei letzterem bevorzugt die Fasern so angeordnet sind, daß sie die Gelenkstellen umgeben und in Zugrichtung zeigen.

Es kann aber auch im wesentlichen aus Metall, wie Federstahl, bestehen.

Es ist erfindungsgemäß aufgrund der einfachen Ausbildung des elastischen Elements möglich, dieses in Sandwich-Bauweise aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien herzustellen, wo­ bei die Sandwich-Lagen rechtwinkelig zu den Gelenken verlau­ fen. Ein derartiger Aufbau hat den Vorteil, daß die einzelnen Lagen des elastischen Elements einfach als blattförmige Ein­ zelteil-Schichten hergestellt und auf Lager gehalten werden können, wobei eine unterschiedliche Steifigkeit der Kupplung durch Verwendung von mehr oder weniger Sandwich-Schichten für das elastische Übertragungselement erzielt werden kann, ohne daß eine Lagerhaltung unterschiedlicher elastischer Elemente notwendig ist. Durch Kombination verschiedener Material­ schichten in einem derartigen Sandwich können die unter­ schiedlichen Materialeigenschaften sinnvoll kombiniert wer­ den.

Somit kann die erfindungsgemäße Kupplung auch in einem einfa­ chen Baukastensystem verwirklicht werden.

Dadurch, daß das elastische Überträgungselement äußerst ein­ fach ist, können auch andere, preiswerte und einfache Verfah­ ren zur Ausbildung desselben eingesetzt werden, so bieten sich bspw. Strangpreßverfahren an, wobei die elastischen Ele­ mente bspw. direkt von einem Profilstrang des elastischen Ma­ terials je nach Bedarf abgeschnitten oder nachgearbeitet wer­ den können, um die Lagerhaltung des Materials zu vereinfa­ chen.

In die elastischen Elemente können auch bedarfsweise spe­ zielle Lagermaterialien eingearbeitet oder angeschlossen wer­ den, wie Kunststoff- Metall oder auch Keramikbuchsen, falls die Anwendung dies erfordert.

Selbstverständlich können alle Kupplungsteile durch Fräsen, spanende Bearbeitungsverfahren, durch NC-Verfahren herausge­ arbeitet 1 gegossen, eingeschlossen Spritzgußverfahren, ges­ intert, über Laserschneiden hergestellt werden.

Die Metallteile können durch Verfahren, wie Schmieden, Kalt­ verformen, Beschichten oder auch spezielle Härtverfahren, wie Laserverfahren, Ionenimplantation od. dgl. bearbeitet werden. Dabei können Druckvorspannungen in der Oberfläche erzeugt werden. Es können auch harte Oberflächenschichten aufgebracht werden, die bspw. für die Lager nützlich sein können.

Bei einer bevorzugten Ausrührungsform der Erfindung bestehet das elastische Übertragungselement im wesentlichen aus ela­ stischem Metall und die äußeren Lenker und der zentrale Len­ ker aus einem für die Herstellung von Federn geeignetem Me­ tall oder Metallverbindung, eingeschlossen Verbundwerkstoffe, bestehen und als Federelemente ausgebildet sind.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der er­ findungsgemäßen Kupplung für Maschinen, wie in Schienenfahr­ zeugen, zur Verbindung von Motor und Getriebe, zur Verbindung von Motoren oder Getrieben mit Wellen, insbesondere in Nie­ derflurfahrzeugen, für Schiffsantriebsanlagen, für Walzwerk­ straßen, wie Blechwalzstraßen, Profilstraßen, sowohl Kalt­ als auch Warmwalzwerke.

So kann z. B. in Niederflurfahrzeugen nun ein Getriebe direkt auf Radsatz und Motor elastisch aufgehängt werden. Früher wa­ ren bei an sich bekannten Kupplungen Konstruktionen notwen­ dig, bei denen bspw. das Getriebe hohlgebohrt wurde und so­ dann eine Torsionswelle durch diese Bohrung verlief.

Dabei liegen Vorteile der erfindungsgemäßen Kupplung insbe­ sondere in ihrer Wartungsfreundlichkeit, die durch die Ver­ meidung aufwendiger Gleitlager teilweise entsteht, als auch durch ihre einfache Herstellbarkeit sowohl der Einzelteile als auch des Zusammenbaus der gesamten Kupplung. Sie ist auch einfachst an Wellen über Schnellspannfutter anschließbar und liefert so eine beträchtliche Arbeits- und Kostenersparnis, abgesehen von ihrer hohen Toleranz gegenüber Versatz des An- und Abtriebsstrangs, die durch diese Kupplung verbunden wer­ den.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist erreicht, daß die Anzahl der Kraftumlenkungsstellen minimiert ist. Durch die bewegliche Ausführung der Drehgelenke ist eine gute Ersatz­ möglichkeit durch elastische Übertragungselemente gegeben, die Krafteinleitung in die elastischen Elemente/Lenker ist durch die Beanspruchung derselben mit Zug- oder Druckkräften aufgrund der Drehmoment-Übertragung optimal. Weiterhin ist die Möglichkeit der Realisierung großer Lenkerlängen gegeben, wodurch eine geringe Verformung der Lenker bei Versatz er­ reicht wird. Im einzelnen weist die erfindungsgemäße Wellen­ kupplung ein einstückiges Übertragungselement auf, dessen elastisch Übertragungselemente in einer (einzigen) Ebene an­ geordnet sind. Sie sind durch zwei elastische äußere Lenker und einen Mittelsteg, bzw. einen zentralen Lenker gebildet. Die äußeren Lenker und der zentrale Lenker verlaufen parallel oder unter einem Winkel zueinander. Die äußeren Lenker gehen in zwei Querstege über, zwischen denen der zentrale Lenker angeordnet ist. Dieser verbindet die beiden Querstege. Dieser verbindet die beiden Querstege. Durch die Anordnung der ela­ stischen Elemente in einer Ebene ist das ungünstige Weiter­ leiten der durch das Drehmoment verursachten Kräfte in Rich­ tung der z-Achse vermieden. Die Übertragung des Drehmoments erfolgt durch die Belastung der elastischen Lenker (der äuße­ ren Lenker und des zentralen Lenkers) auf Zug bzw. bei Dreh­ momentumkehr auf Druck. Der zentrale elastische Lenker wird bei Zugbelastung der äußeren Lenker auf Druck und bei Druck­ belastung der äußeren Lenker auf Zug beansprucht. Bei höheren Belastungen können die Lenker knickgefährdet sein. Durch die Anordnung der Kraftangriffspunkte für den Antrieb endseitig der äußeren Lenker wird die maximale Länge der Lenker ohne Verluste ausgenutzt. Die Querstege weisen wesentlich höhere Querabmessungen auf als die äußeren Lenker bzw. der Mittel­ steg.

Die Kraftangriffspunkte für den Antrieb liegen, wie erwähnt, im endseitigen Bereich der äußeren Lenker, die Kraftangriffs­ punkte für den Abtrieb an den freien Enden der Querstege. Da­ durch ergibt sich eine in etwa kreuzgelenkartige Anordnung der Kraftangriffspunkte für den Abtrieb und den Antrieb.

Hierbei werden die Rückstellkräfte bei radialer Auslenkung optimiert. Außerdem liegen bei dieser Ausgestaltung die Kraftangriffspunkte für den Antrieb und den Abtrieb jeweils auf einer, senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der äußeren Lenker verlaufenden Linie. Bei dieser Anordnung entsteht kein Winkel zwischen der Versatzrichtung und der Versatzkraftrich­ tung. Die Versatzkräfte weisen eine kreisförmige Verteilung auf, sie sind immer mit den Versatzrichtungen gleichgerichtet und bei einer konstanten Versatzgröße beitragsmäßig ebenfalls konstant. Hierbei wird erreicht, daß bei einer Verlagerung des Antriebes in der Längsrichtung der äußeren Lenker diese in erster Näherung nicht verformt, sondern nur gedreht wer­ den. Durch eine nunmehr unabhängige Dimensionie­ rungsmöglichkeit der beiden äußeren Lenker gegenüber dem zen­ tralen Lenker / dem Mittelsteg können diese derart gestaltet werden, daß eine ideale Verteilung der Rückstellkräfte pro­ blemlos erreicht wird. Die Änderung der Lage und der Länge des mittleren Lenkers ist problemlos möglich, und eine Opti­ mierung bzw. Änderung der Länge kann durch eine entsprechende Ausgestaltung der Querabmessungen der Querstege erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, wie in Fig. 4 darge­ stellt, weist der zentrale Lenker eine Öffnung auf zur Her­ stellung einer Welle-Hohlwelle Verbindung.

Besteht das elastische Übertragungselement aus einem thermo­ plastischen elastischen Polymer, wie einem Kunststoff bzw. aus Gummi, so ist die geforderte Elastizität am ehesten gege­ ben. Jedoch müssen aus diesem Material bestehende Übertra­ gungselemente anders dimensioniert sein als z. B. Metallele­ mente, da bei den hohen Elastizitäten dieser Materialien niedrigere Rückstellkräfte auftreten.

Da die äußeren Lenker und der zentrale Lenker die elastischen Elemente darstellen, ist es vorteilhaft, wenn sie als Blatt­ federelemente aus Federstahl ausgeführt sind.

Die An- und Abtriebsglieder sind durch zwei Scheiben, eine Antriebsscheibe und eine Abtriebsscheibe, gebildet.

Mit der erfindungsgemäßen Kupplung ist nicht nur der Aus­ gleich von Radialversatz, sondern auch der Ausgleich von Win­ kelversatz möglich. Die Verbindung zwischen An- und Ab­ triebsscheibe und dem Übertragungselement mit Hilfe von Gummi-Metallelementen und im Zusammenspiel mit der kreuzge­ lenkartigen Anordnung von An- und Abtrieb ermöglicht auch ge­ ringe winklige Wellenverlagerungen in der Größenordnung von plus-minus 1°.

Der Ausgleich von Axialversatz ist bei Verwendung von Gummi- Metall-Elementen über diese im zulässigen Verformungsbereich des Gummis möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß für den Ausgleich von allen Versatzarten keine Verbindung zwischen den An- und Abtriebsgliedern und den Übertragungselementen über Drehgelenke erfolgt, welche sehr aufwendig und teuer sind. Außerdem ergeben sich beim Einsatz von Gelenken War­ tungsprobleme.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den nachfolgen­ den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert, auf das der Schutzumfang aber keineswegs einge­ schränkt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Kupplung.

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung.

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung.

Fig. 4 eine Ausführungsform der Kupplung mit einer zentralen Öffnung zur Verbindung der Welle mit einer Hohlwelle

Fig. 5 eine Darstellung des Übertragungselementes der Fig. 1

Fig. 6 eine Darstellung des Übertragungselementes der Fig. 2.

Fig. 7 eine Darstellung der Verformung des elastischen Ele­ mentes der Fig. 3 bei Versatz in x-Richtung.

Fig. 8 eine Darstellung der Verformung des elastischen Übertragungselementes der Fig. 3 bei Versatz in y-Richtung; und

Fig. 9 eine Darstellung des Übertragungselementes der Fig. 3 bei Versatz in der XY (45°)-Richtung.

Die in den Figuren dargestellte Wellenkupplung weist eine An­ triebsscheibe 1, eine Abtriebsscheibe 2 und eine elastisches Übertragungselement 3 auf. Das elastische Übertragungselement 3 ist einstückig und weist zwei äußere Lenker 4, zwei Quer­ stege 5 und einen zentralen Lenker 6 auf. Die äußeren Lenker 4 gehen unter Bildung eines stumpfen Winkels in die Querstege 5 über. Der zentrale Lenker 6 verbindet die beiden Querstege 5 miteinander. Die Wanddicke der äußeren Lenker 3 und des zentralen Lenkers 6 ist wesentlich kleiner als die Wanddicke der Querstege 5. Der zentrale Lenker 6 weist dabei eine grö­ ßere Wanddicke auf als die äußeren Lenker 3. Die Kraftangriffspunkte 7 für die Antriebsscheibe 1 befinden sich im endseitigen Bereich der äußeren Lenker 4. Sie sind durch zwischen der Antriebsscheibe 1 und dem äußeren Lenker 4 ange­ ordneten Bolzen 8 gebildet. Die Bolzen 8 befinden sich in Bohrungen der äußeren Lenker 4. Die Kraftangriffspunkte 11 mit den Bolzen 9 für den Abtrieb 2 befinden sich an den den äußeren Lenkern 4 abgewandten Enden der Querstege 5.

In Fig. 2 und 3 ist eine abgewandelte Form des elastischen Übertragungselementes 3 dargestellt. Die Querstege 5 dieses Übertragungselementes 3 weisen an beiden Seiten des Mittel­ steges 6 angeordnete Arme 10 auf, die sich in die Räume zwi­ schen dem Mittelsteg 6 und den äußeren Lenkern 3 hineiner­ strecken. Die Arme 10 sind in einem stumpfen Winkel zu den Querstegen angeordnet. Am Ende der Arme 10 befinden sich Kraftangriffspunkte 11 für die Abtriebsscheibe 2. Wesentlich bei dieser Anordnung ist die Lage der Kraftangriffspunkte 7 und 11 derart, daß sie in nicht ausgelenktem Zustand jeweils auf einer Linie senkrecht zu den äußeren elastischen Lenkern 4 liegen. So werden die Lenker 4 bei einer Verlagerung des Antriebes in ihre Längsrichtung in erster Näherung nicht ver­ formt, sondern nur gedreht. Die ideale Verteilung der Rück­ stellkräfte kann durch die unabhängige Dimensionierungsmög­ lichkeit der äußere Lenker 4 gegenüber dem zentralen Lenker 6 erreicht werden.

In Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung des zentralen Übertragungselementes aufgezeigt. Die unterschied­ liche Ausführung der Querstege 5, insbesondere bezüglich ihrer Wanddicke und die sich daraus ergebende unterschiedli­ che Stellung der Arme 10 ist durch das unterschiedliche Mate­ rial, nämlich Metall, bedingt. Das Übertragungselement 4 ge­ mäß Fig. 2 ist aus einem elastischeren Material gefertigt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Übertragungselementes für eine erfindungsgemäße Kupplung der Fig. 3 dargestellt. Es weist eine Öffnung 12 im zentralen Lenker 6 auf. Diese Öffnung 12 dient der Herstellung einer Verbindung zwischen einer Hohlwelle und einer Welle. Die Arme 10 sind bei diesem Übertragungselement winklig ausgebildet. Dies ist aus Platzgründen aufgrund der Anordnung der Öffnung 12 vorteilhaft. Die leichte Abwinkelung der Arme 10 verändert jedoch die Funktionsweise dieser Kupplung bzw. dieses Übertragungselementes 3 nicht.

Aus den Fig. 5 und besonders aus 6 ist die kreuzgelenkar­ tige Anordnung zwischen dem An- und Abtrieb ersichtlich. Diese Anordnung ermöglicht den Ausgleich von Winkelversatz. Durch die veränderte Lage der Kraftangriffspunkte des Ab­ triebs gemäß der Darstellung in Fig. 6 gegenüber der Darstel­ lung in Fig. 5 werden die Verlagerungen in der X- und Y-Achse jeweils durch verschiedene Kupplungselemente ausgeglichen. Verlagerungen in X-Richtung bewirken fast ausschließlich eine Verformung der beiden äußeren Lenker 4, Verlagerungen in Y- Richtung nur eine Verformung des zentralen Lenkers 6.

Bei der Verlagerung des Antriebs bei der in Fig. 1 darge­ stellten Kupplung in x-Richtung werden in erster Linie die beiden äußeren elastischen Lenker 4 zwischen den Kupplungs­ punkten 7 und 13 bzw. 14 verformt. Die Belastung und Verfor­ mung des zentralen Lenkers 6 durch die Wellenverlagerung kann vernachlässigt werden. Bei der Verlagerung in Y-Richtung ver­ formen sich sowohl der zentrale Lenker 6 als auch die beiden äußeren elastischen Lenker 4. Bei dieser, in Fig. 1 darge­ stellten Ausführungsform der Kupplung stimmt die Verlage­ rungsrichtung der Welle und die Richtung der Versatzkraft nicht ganz überein. Zwischen der Versatzkraft und der Ver­ satzrichtung entsteht ein Winkel.

Aus den Fig. 7, 8 und 9 ist die Verformung des elastischen Übertragungselementes 3 bei Belastungen deutlich ersichtlich. Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt durch die Belastung der elastischen Lenker 4 auf Zug, bzw. bei Drehmomentumkehr auf Druck. Der zentrale elastische Lenker 6 wird bei Zugbela­ stung der äußeren Lenker 4 auf Druck und bei Druckbelastung der äußeren Lenker auf Zug beansprucht.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform des elastischen Übertragungselementes 3, bei welcher die Versatzkräfte eine ideale, kreisförmige Verteilung aufweisen. Die Versatzkräfte sollten mit den Versatzrichtungen gleichgerichtet sein und bei konstantem Versatz betragsmäßig ebenfalls konstant blei­ ben. Die in den Fig. 2 bis 4 und 6 bis 9 dargestellten Übertragungselemente erfüllen diese Anforderungen. Bei einer Verlagerung des Antriebes in y-Richtung (Fig. 8) werden die äußeren Lenker 4 in erster Näherung nicht verformt, sondern nur gedreht. Vorteilhaft ist ein möglichst großer Abstand zwischen den Kraftangriffspunkten 11 und 7, damit die starren Bereiche bei Versatz in Y-Richtung möglichst wenig gedreht werden und der zentrale Lenker 6 die geringstmögliche Verfor­ mung erfährt.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, wird bei Versatz in x-Richtung die gesamte Verformung durch die Biegung der äußeren Lenker 4 aufgenommen. In Fig. 9 ist dargestellt, daß bei Verlagerungen in anderen Richtungen, in der xy-Ebene, die Beanspruchungen sich auf alle drei elastischen Lenker 4, 6 verteilen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der Zeichnung, auf deren Offenbarung in­ terpretiert durch das Fachwissen des Fachmanns, ausdrücklich bezug genommen wird, so daß die Erfindung keineswegs auf die beispielhaft dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Abweichungen und Änderungen, wie sie dem Fachmann ge­ läufig sind, durchgeführt werden können, ohne vom Schutzum­ fang abzuweichen.

Claims (24)

1. Wellenkupplung, insbesondere elastische Ausgleichskupp­ lung mit einem elastischem Übertragungselement (3), die mit dem zum Anschluß an den An- und Abtriebsstrang ausgelegten Abtriebs- und Antriebsglied verbunden ist und aufweist:
ein in einer Ebene liegendes elastisches Übertragungsele­ ment (3) mit zwei äußeren Lenkern (4)1 die etwa rechtwinke­ lig in Querstege (5) übergehen und einen diese verbindenden zentralen Lenker (6), wobei der zentrale Lenker (6) parallel oder unter einem Winkel zu den äußeren Lenkern (4) verläuft, jeder äußere Lenker (4) an einem Ende ein Gelenk zum An­ schluß an das Antriebsglied (1) und an das Abtriebsglied (2) aufweist, so daß die An- und Abtriebsglieder (1, 2) über das Übertragungselement (3) kreuzgelenkartig verbunden sind und die Lenker (4, 6) und die Querstege (5) unterschiedliche Elastizität aufweisen.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftangriffspunkte (7, 11) für den Antrieb und für den Abtrieb jeweils auf einer senkrecht zur Erstreckungsrichtung der äußeren Lenker (4) verlaufenden Li­ nie liegen.

3. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge zur Begrenzung des Axialversatzes und oder Radialversatzes vorgesehen sind, die ggf. nachrüstbar sind.

4. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge elastische oder im wesentlichen inelastische Anschläge sind.

5. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge in das elastische Übertragungselement (3) integriert sind.

6. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abschnitte des elastischen Übertragungselements (3) gleiche Höhe, aber zumindest teil­ weise unterschiedliche Dicken aufweisen.

7. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1- 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungs­ element unterschiedliche Höhen besitzt.

8. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungsele­ ment (4, 6) einstückig ist.

9. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungsele­ ment (4, 6) Gummi aufweist und/oder die Gelenke zwischen (3) und (1) bzw. (2) Gummilager sind.

10. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke Metall-Metall- oder auch Me­ tall-Keramik- oder Keramik-Keramik- oder Kunststoff-Kunst­ stoff-, Kunststoff-Metall- oder auch Kunststoff-Keramik-Ge­ lenke sind.

11. Wellenkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung zwischen den An- und Abtriebsgliedern (1, 2) und dem elastischen Übertragungselement (3) durch Gleitlager erfolgt.

12. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungsele­ ment mindestens ein Polymer, eingeschlossen synthetischem oder natürlichem Gummi, glasartige Werkstoffe, Verbundwerk­ stoffe, aufweist.

13. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungsele­ ment Metall, wie Federstahl, aufweist.

14. Wellenkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungsele­ ment (3) im wesentlichen aus elastischem Metall, besteht und die äußeren Lenker (4) und der zentrale Lenker (6) aus einem für die Herstellung von Federn geeignetem Metall oder einer Metallverbindung, eingeschlossen Verbundwerkstoffe, bestehen und als Federelemente ausgebildet sind.

15. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungsele­ ment faserverstärktes Polymer aufweist, wobei bevorzugt die Fasern so angeordnet sind, daß sie die Gelenkstellen umgehen und in Zugrichtung zeigen.

16. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungsele­ ment in Sandwich-Bauweise aus gleichen oder unterschiedli­ chen Materialien hergestellt ist, wobei die Sandwich-Lagen rechtwinkelig zu den Gelenk-Längsachsen verlaufen.

17. Wellenkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (4) und/oder (6) als Federstahlstücke eingesetzt sind.

18. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile gefräst, spannend aus dem Metall herausgearbeitet, durch NC-Verfahren herausgearbeitet, gegossen, durch Spritzgußverfahren, gesintert, durch Laserschneiden oder sonstige Trennverfahren oder durch Sinterverfahren hergestellt sind.

19. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Übertragungselement im Strangpreßverfahren hergestellt ist.

20. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile durch Verfahren, wie Schmieden, Kaltverformen, Beschichten od. dgl. bearbeitet sind.

21. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des elastischen Elements durch qualitätsverbessernde Oberflächenbehandlungsverfahren, wie Schleifen, bearbeitet sind.

22. Wellenkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An- und Abtriebsglieder (1) durch Scheiben (1, 2), wie Metallscheiben, gebildet sind.

23. Wellenkupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zentralen Lenkers (6) durch die Querabmessungen der Querstege (5) und durch die Abmessungen der äußeren Lenker (4) bestimmt ist.

24. Verwendung der Kupplung nach irgendeinem der vorangehen­ den Ansprüche für Maschinen, wie in Schienenfahrzeuge zur Verbindung von Motor und Getriebe, zur Verbindung von Moto­ ren oder Getrieben mit Wellen, insbesondere in Niederflur­ fahrzeugen, für Schiffsantriebsanlagen, für Walzwerkstraßen, wie Blechwalzstraßen, Profilstraßen, sowohl Kalt- als auch Warmwalzwerke.