DE548886C

DE548886C - Kaefigkupplung

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Publication number: DE548886C
Application number: DEL73218D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-10-28
Filing date: 1928-10-28
Publication date: 1933-07-01

Description

Zur Übertragung von sturzweise auftretenden Drehkräften von einer Welle auf eine andere, in welche keine Stöße hineinkommeil sollen, verwendet man elastische oder Reibungskupplungen verschiedener-Art.

Während die bekannten rein elastischen Kupplungen nur ganz geringe Ausgleichbewegungen zulassen, gestatten die Reibungskupplungen große Spielräume. Sie haben je-

to doch den Nachteil, daß die Stoßkräfte nicht elastisch aufgespeichert, sondern durch Formänderungsarbeit und Wärme vernichtet werden.

Es gibt bereits Käfigkupplungen mit elastisehen runden Stahlstäben, durch deren Verbiegung eine gewisse Kraftaufnahnie erreicht wird. Alle bisher in dieser Weise gebauten Kupplungen haben aber den Fehler, daß die einzelnen Stäbe auf einer Seite fest eingespannt sind oder wenigstens so eingesetzt sind, daß sie sich um ihre Achse nicht drehen können. Dadurch entsteht eine sehr schnelle Ermüdung des Stahles, weil die Biegungen immer über dieselbe Achse erfolgen. Außerdem ist bei manchen Ausführungsformen das eine Ende der Stahlstäbe in dem Lager gleitend gelagert, so daß bei der Biegung gleichzeitig ein Längerwerden der freien Stablänge eintritt. Dies hat den Nachteil, daß der Biegungswiderstand zum Teil wieder vernichtet wird.

Die Käfigkupplung nach vorliegender Konstruktion verwendet runde, elastische, im Verhältnis zum Querschnitt lange Stahlstäbe, jedoch gegenüber dem Bekannten mit dem Unterschied, daß die beiden Enden der Stäbe in den gegenteiligen Kupplungsscheiben in der Längsrichtung festgelegt, jedoch drehbar gelagert sind, wobei die leichte Drehbarkeit durch ausreichende Schmierung unterstützt wird und die Austrittsstellen der einzelnen Stäbe aus den in den Kupplungsscheiben befindlichen Lagern ausgerundet sind, so daß das Biegen der Stäbe über eine scharfe Kante vermieden wird.

Die antreibende Scheibe, auf ihrer Welle aufgekeilt, nimmt die auf einer Gleitfeder verschiebliche Gegenscheibe durch die Biegungskräfte des Stabkorbes mit. Bei der Verbiegung der Käfigfedern nähern sich die Scheiben.

Dadurch, daß die beiderseitigen Stabenden drehbar und geschmiert gelagert sind, werden sich die Stäbe immer über eine andere, sich zufällig einstellende Biegungsebene verbiegen.

Einmal wird dadurch jede Torsionsbeanspruchung vermieden und jedesmal eine S-förmige reine Biegung erzwungen. Es ist einleuchtend, daß hierbei die so gefährlichen Ermüdungserscheinungen vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Kupplung ist der, daß sie sich, wenn die Höchstbeanspruchungen und Stöße bekannt sind, genau berechnen läßt. Durch Versuche läßt sich zuerst der Widerstand verschieden langer und verschieden starker runder Stahlstäbe, doppelt eingespannt, wie hier vorliegend, bei zu-

nehmender Verbiegung bestimmen. Danach lassen sich für jeden Bedarfsfall die Anzahl, Stärke und Länge der StaMstäbe errechnen.

Da die Anwendungsformen dieser Käfigkupplung mannigfach sind, soll an Hand der Abbildungen die Beschreibung fortgesetzt werden:

In Abb. ι bis 4 ist die grundsätzliche Anordnung der elastischen Stäbe innerhalb des Kupplungskörpers dargestellt: Abb. ι Seitenansicht in Ruhe, Abb.. 2 Stirnansicht in Ruhe, Abb. 3 Seitenansicht in angespanntem Zustand,

Abb. 4 Stirnansicht in angespanntem Zustand.

a=gerade elastische Stahlstäbe, b = runde Scheibe der Antriebsseite, c = runde Scheibe der Übertragungs seite.

ao In b und c sind die Stäbe α mit ihren beiden Enden festgelegt und drehbar geschmiert gelagert.

In Abb. 3 ist, in etwas übertriebener Verdrehung gezeichnet, zu erkennen, wie sich beim Verdrehen der beiden Scheiben gegeneinander die Stäbe α der Mittelachse und die Scheiben einander nähern. Die einzelnen Stäbe erscheinen in der Ansicht des angespannten Kupplungskörpers spiralig verwunden. Dies ist jedoch nur das Gesamtbild der eingetretenen Verformungsverschnürung. Jeder einzelne Stab ist für sich nur in einer Ebene S-förmig gebogen, so daß die Projektion des Stabes auf die Scheibe (Abb. 4) eine gerade Linie ergibt. Die Berechnung der Käfigfedern muß darauf Rücksicht nehmen, daß die Verwindung nicht bis zur Berührung der Stäbe in der Mitte führen darf, weil dann ein Überdrehen und damit ein Nachlassen des Widerstandes eintritt.

Ist eine größere Verwindung, etwa zur Aufspeicherung außergewöhnlich starker Schläge, erwünscht, so ist eine Vervielfachung der Käfigkupplung anzuwenden. In Abb. ι bis 4 sind alle nicht direkt den Ernndungsgedanken zeigenden Maschinenteile fortgelassen, ebenso werden auch in den folgenden Abbildungen alle nebensächlichen Teile nicht dargestellt.

Abb. 5 zeigt eine Ansicht gegen den Ausschnitt einer Kupplungsscheibe, Abb. 6 einen Schnitt durch Abb. 5. Die im Schnitt nicht gezeigte Antriebsscheibe b ist auf dem Wellenteil d festgekeilt. Innerhalb der Scheiben b und c ist die Welle gestoßen (Wellenteil d_s mit d¹), jedoch so, daß sich die einzelnen Teile nicht gegeneinander verschieben, wohl aber leicht gegeneinander verdrehen können.

Die Scheibe c kann auf der Welle d^l mittels Gleitfeder längs gleiten und nimmt sie mit, wenn die Drehung durch die Stäbe α elastisch von der Antriebsscheibe b übertragen wurde. Zur Lagerung der Stäbe α in den Scheiben b und c werden diese zahnradähnlich ausgebildet. Die Zahnlücken verengen sich nach der Mitte zu, so daß die darein passenden zweiteiligen Lagerschalen e mit ihren Hälften fest aneinander und in die Zahnlücke gepreßt werden, wenn ein Schrumpfring oder eine Spannschelle f um die ganze Scheibe gespannt wird.

Die Stäbe α werden gegen Längsverschiebung in den Lagern e durch einen Bund h, der in einer geschmierten Lagernut drehbar liegt, gesichert. In Abb. 6 ist die Schmiernut, die um das Stabende herumläuft, angedeutet. Es kann örtliche Schmierung in bekannter Weise vorgenommen werden, oder das ganze Kupplungsgebäude wird in bekannter Weise in Öl eingebettet.

m zeigt eine Ausführung einer drehbaren Wellenverbindung mit scheibenförmig abgedrehten Wellenenden und darüber gesetzter Wellenmuffe.

Abb. 7: Käfigkupplung, bei der beide Scheiben fest mit ihren Wellenteilen verbunden sind. Dabei findet der Ausgleich in einem frei drehbaren, längsverschieblichen Wellenstoß i statt. Als Mangel ist anzusehen, daß der Wellenstummel g gleichfalls hin und her schiebt, was allerdings für größere Antriebe zulässig ist. ■

Abb. 8: Die Käfigkupplung ist hohl ausgebildet und läßt eine andere Welle durch sich hindurchgehen, wie es für manche Antriebsübertragungen erwünscht sein kann. Bei Verwendung von zwei ineinanderliegenden Käfigkupplungen wird eine sehr große Weichheit der Stoßaufnahme erzielt.

In den Abb. 7 und 8 ist außerdem gezeigt, daß bei Verwendung stärkerer Wellen diese nach der Mitte zu verjüngt werden müssen, damit sich die Stabmitten α beim Verwinden der Kupplung nicht auf die Welle pressen.

Abb. 9: Hier ist die Hindurchführung einer elastischen Kupplung durch eine zweite gezeigt mit gleichzeitiger Anordnung von beiderseitigen Kegelradgetrieben. Entweder erfolgt ein stoßweiser Antrieb -von der Welle mit Kegelrad k aus über die Kegelräder /, / oder über den äußeren Stabkorb nach den Kegelrädern q, q, n, wobei gleichzeitig der innere Stabkorb die Speicherwirkung verdoppelt.

Umgekehrt kann auch von η aus, woran die Schwungscheibe c befestigt ist, ein stetiger Antrieb erfolgen, welcher bei k ungleichmäßige Widerstände stoßweise überwindet.

Abb. 10: Bei der Notwendigkeit, sehr starke Stöße ohne Überanstrengung der Käfigfedern aufspeichern und gleichmäßig weitergeben zu müssen, wird die Käfigkupp-

lung vervielfacht. Dies geschieht dadurch, daß mehrere Käfige umeinander angeordnet werden.

Hier ist eine siebenfache Speicherung mit sieben Stabkörben und eine dementsprecbende sehr große Verwendungsmöglichkeit der ganzen Kupplung erreicht. Der Antrieb beginnt von der Welle d mit aufgekeilter Scheibe?)¹, welche mit dem Stabkorb a¹ die Scheibe c^l elastisch mitnimmt. Diese trägt einen weiteren außenliegenden Stabkorb ar, welcher die Scheibe b~ mitnimmt, diese wieder durch einen zweiten Stabkorb a^s die Scheibe c" usw., immer Mn und her gehend, bis

t5 schließlich a⁷ die größte Scheibe c⁴ mitnimmt, welche die Kraft auf die Welle g durch eine Wellenfeder überträgt. Die Scheiben liegen konzentrisch ringförmig umeinander, und zwar nach innen verschiebbar auf der getriebenen Seite und unverschiebbar auf der Antriebsseite, wodurch ein Ausgleich für die Entfernungsverkürzungen der Scheiben geschaffen wird. Die Ringe b sind zur Verhütung der Verschiebung nach innen mit Anschlagen ρ versehen.

Da im vorliegenden Falle eine Einspannung durch Schrumpfringe nicht erfolgen kann, müssen die Lagerschalen e, wie in Abb. 11 gezeigt, in die Ringe eingeschraubt werden, und zwar zweiteilig, so daß zwischen beiden Teilen der Bund gegen Verschiebung Platz finden kann. Abb. 12 zeigt einen Ausschnitt aus der Ansicht der Ringe b.

Bei allen sich gegeneinander bewegenden Teilen der verschiedenen dargestellten Kupplungsformen muß eine ausreichende Schmierung angewendet werden, welche durch besondere Schmiergefäße, Schmiernuten und auch durch Anordnung eines mit Öl gefüllten Gehäuses in den bekannten Ausführungsformen erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Käfigkupplung für axial verschiebbare Kupplungsscheiben bei radialer Verformungsverschnürung der in ihren Lagern axial nicht verschiebbaren, geraden, runden Käfigfedern, deren Köpfe in den Scheiben drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Nähern und Entfernen der Kupplungsscheiben nur durch die auf Biegung beanspruchten Käfigfedern erfolgt, die mit ihren Endigungen in ihren in den Scheiben befindlichen Lagern eingespannt und geschmiert werden, wobei zur Vermeidung der Biegung über eine Kante die Austrittsöffnungen gerundet sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung der Enden der elastischen Stäbe gegen Längsverschiebung durch einen Bund (h) erfolgt, welcher sich in seiner Lagernut drehen kann.

3. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der elastischen Stäbe in zweiteilige schmierbare Lagerschalen gebettet sind (e), welche durch einen Schrumpf ring (/) oder eine Spannschelle fest in die radial nach der Kupplungsmitte verjüngten Lücken der zahnkranzähnlich ausgebildeten Ränder der Kupplungsscheiben eingepreßt werden.

4. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der elastischen Stäbe in mit Außengewinde versehene zweiteilige schmierbare Lagerschalen gebettet sind, welche in Gewindelöcher eingeschraubt und mit Gewindestopfen gesichert werden (Abb. 11), so daß der Bund (h) nicht verschieblich ist.

5. Kupplung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenenden durch eine Muffe (m) drehbar gekuppelt sind, wobei die Kupplungsscheibe auf dem treibenden Wellenteil fest aufgekeilt und die zweite Kupplungsscheibe auf der mitzunehmenden Welle mittels Gleitfeder gelagert ist.

6. Kupplung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Welle rohrartig hohl ausgebildet ist, so daß eine zweite glatte oder als Käfigkupplung ausgebildete Welle mit einer gleichen, im Durchmesser kleineren Kupplung darin angeordnet werden kann.

7. Kupplung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß (Abb. 9) beide gemäß Anspruch 6 ineinanderliegenden Käfigkupplungen durch Kegelräder (k, I₃1) gleichzeitig in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben werden und dadurch selbst die anzutreibende Welle (mit Schwungrad 0) elastisch durch die gegenläufigen Kegelräder (q, q, n) mitnimmt.

8. Kupplung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Käfigkupplungen umeinander herumgelegt werden, derart, daß von der einen Welle, innen beginnend, die elastischen Stabkörbe zwischen den ringförmig umeinandeiiiegenden Scheiben so angeordnet sind, daß jeder durch einen an seinem Innenkreis angreifenden Stabkorb mitgenommene Ring mit einem an seinem Außenkreis gelagerten Stabkorb den nächstfolgenden gegenüberliegenden Kupplungsring elastisch mitnimmt, bis der letzte Stabkorb auf das gegenüberliegende

Wellenende wirkt, wobei alle Kupplungsringe auf der einen Welle in der Längsrichtung festgelegt sind, während sie auf der anderen Seite der Gesamtkupplung längsverschieblich. bleiben, und wobei alle Scheiben ineinander und um die Welle frei drehbar sind, mit Ausnahme der ersten antreibenden und der letzten mitnehmenden Scheibe, von denen eine fest aufgekeilt, die andere auf einer Gleitfeder die Welle mitnimmt oder von ihr mitgenommen wird, je nachdem der Antrieb von der einen oder der anderen Seite erfolgt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen