DE4333985A1 - Wellenkupplung, insbesondere Ausgleichskupplung - Google Patents
Wellenkupplung, insbesondere AusgleichskupplungInfo
- Publication number
- DE4333985A1 DE4333985A1 DE19934333985 DE4333985A DE4333985A1 DE 4333985 A1 DE4333985 A1 DE 4333985A1 DE 19934333985 DE19934333985 DE 19934333985 DE 4333985 A DE4333985 A DE 4333985A DE 4333985 A1 DE4333985 A1 DE 4333985A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coupling according
- shaft coupling
- transmission element
- elastic
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/78—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings
- F16D3/79—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings the disc or ring being metallic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/005—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive incorporating leaf springs, flexible parts of reduced thickness or the like acting as pivots
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/60—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising pushing or pulling links attached to both parts
- F16D3/62—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising pushing or pulling links attached to both parts the links or their attachments being elastic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/78—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934333985 DE4333985A1 (de) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | Wellenkupplung, insbesondere Ausgleichskupplung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934333985 DE4333985A1 (de) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | Wellenkupplung, insbesondere Ausgleichskupplung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4333985A1 true DE4333985A1 (de) | 1995-04-06 |
Family
ID=6499492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934333985 Withdrawn DE4333985A1 (de) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | Wellenkupplung, insbesondere Ausgleichskupplung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4333985A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996012116A1 (de) * | 1994-10-13 | 1996-04-25 | Klaus Ehrlenspiel | Wellenkupplungen, insbesondere ausgleichskupplungen |
DE19951613A1 (de) * | 1999-10-26 | 2001-06-07 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Federscheiben-Kupplung |
CN114951712A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-30 | 湖北宜都宜运机电工程有限公司 | 一种十字滑块联轴器套料加工制造方法 |
-
1993
- 1993-10-05 DE DE19934333985 patent/DE4333985A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996012116A1 (de) * | 1994-10-13 | 1996-04-25 | Klaus Ehrlenspiel | Wellenkupplungen, insbesondere ausgleichskupplungen |
DE19951613A1 (de) * | 1999-10-26 | 2001-06-07 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Federscheiben-Kupplung |
CN114951712A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-30 | 湖北宜都宜运机电工程有限公司 | 一种十字滑块联轴器套料加工制造方法 |
CN114951712B (zh) * | 2022-05-27 | 2024-05-24 | 湖北宜都宜运机电工程有限公司 | 一种十字滑块联轴器套料加工制造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60002808T2 (de) | Propellerrotornabe | |
EP0347630B1 (de) | Käfig für Wälzlager | |
EP0800007A2 (de) | Gelenkwelle mit verstärktem Kunststoffrohr und mit einem endseitig drehfest verbundenen Gelenkanschlusskörper | |
DE2942600A1 (de) | Kardangelenk | |
DE102008024585B4 (de) | Federelement für eine Feder-Dämpfer-Anordnung | |
DE102009057914B4 (de) | Schwingungsdämpfer für einen Antriebsstrang | |
CH665690A5 (de) | Gelenkige mechanische kupplung. | |
DE102011014167B4 (de) | Wellenkupplung | |
DE2755131A1 (de) | Kupplung zum starren verbinden zweier gleichachsiger und zum uebertragen von drehmoment geeigneter maschinenteile | |
EP2427667A2 (de) | Gleichlaufgelenk und gelenkwelle | |
CH645171A5 (de) | Flexible drehmomentuebertragungskupplung. | |
DE4333985A1 (de) | Wellenkupplung, insbesondere Ausgleichskupplung | |
EP0064151A1 (de) | Wellenkupplung | |
DE3514124A1 (de) | Kardanische doppelkupplung | |
WO2014064214A1 (de) | Leichtbaugelenk für die übertragung von drehbewegungen | |
DE4313141A1 (en) | Flange carrier for universal joint - has carrier fork halves with toothing along mounting edges providing form fitting and load carrying assembly | |
EP0043887A1 (de) | Doppelachsantrieb für Drehgestelle von Schienenfahrzeugen | |
WO1996012116A1 (de) | Wellenkupplungen, insbesondere ausgleichskupplungen | |
DE102011117298B4 (de) | Wellenkupplung | |
DE112013006601B4 (de) | Kugelgleichlaufverschiebegelenk und Anordnung mit Kugelgleichlaufverschiebegelenk | |
EP1382870B1 (de) | Elastische Kupplung | |
DE20213666U1 (de) | Vorrichtung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei Maschinenteilen | |
DE102013107679B4 (de) | Zapfenkreuz | |
DE2812783A1 (de) | Kupplung zum starren verbinden zweier gleichachsiger maschinenteile und verwendung einer solchen kupplung an einer gelenkkupplung | |
DE102012003037B4 (de) | Elastische Torsionskupplung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |