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Diese
Erfindung betrifft eine elastische Kupplung, die wirksam Wellen-Fehlausrichtungen
aufnimmt, Stoß absorbiert
und Schwingung mittels Spulenfedern als das elastische Element in
dem Drehmoment-Übertragungsmechanismus
dämpft.
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Ein
Typ der elastischen Wellenkupplung verwendet Spulenfedern als sein
elastisches Element. Bei einer Variation dieses Typs sind die Spulenfedern so
angeordnet, dass sie ihre Form in einer Richtung rechtwinklig zu
deren Achse ändern.
Dieser Typ der elastischen Wellenkupplung umfasst eine erste und eine
zweite Nabe, die jeweils einen Flansch an einem Ende davon haben
und für
die Verbindung der Übertragungswelle
angepasst sind, eine Abdeckung, die an dem Flansch der zweiten Nabe
in einer derartigen Weise befestigt ist, dass sie das Hindurchführen eines
zylindrischen Teils der ersten Nabe dort hindurch ermöglicht und
den Flansch der ersten Nabe aufnimmt, und Spulenfedern, die durch
jedes der mehreren Federlöcher
hindurchgeführt
werden und die entlang des Umfangs des Flansches der ersten Nabe bereitgestellt
werden. Die erste und zweite Nabe sind so angeordnet, dass deren
Flansche einander mit einem Zwischenspalt zugewandt sind und die
Spulenfedern zwischen dem Flansch der zweiten Nabe und der Abdeckung
zusammengedrückt
werden. Das Drehmoment wird zwischen der ersten und der zweiten
Nabe über
die Spulenfedern übertragen.
Die
japanische vorläufige Patentanmeldung
S59-212 528 (
US-A-4
639 237 ) offenbart diesen Typ der elastischen Wellenkupplung.
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Da
sie keinen Federsitz erfordern, haben die elastischen Wellenkupplungen
dieses Typs Vorteile wie einen einfachen und kleinen Aufbau und
ein kleines Trägheitsmoment.
Die Spulenfe dern, die der Belastung an jedem mittleren Teil von
deren Federn rechtwinklig zu jeder Federachse standhalten, nehmen
daher jedoch die starke Spannung auf und können sich nicht bedeutend durchbiegen.
Wenn die Kupplung in einer Anlage installiert ist, sind die zulässige Abweichung
der Wellen-Fehlausrichtung, die Ansteuerung des Drehmoments, das
Absorbieren der Stöße und die
Verringerung der Schwingung vergleichsweise kleiner als erforderlich.
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Um
diese kleinere Abweichung von Wellen-Fehlausrichtungen, der Ansteuerung
des Drehmoments und der Verringerung der Schwingung zu beseitigen,
hat der Erfinder die elastische Wellenkupplung erfunden, die unten
beschrieben wird. Die Spulenfedern sind zylinderförmige Spulenfedern,
deren größter Außendurchmesserbereich
fest in das Federloch in der ersten Nabe passt, wobei der kleinste
Innendurchmesserbereich fest über
einen Feder-Halterungsstift passt, der zwischen dem Flansch der
zweiten Nabe und der Abdeckung gehalten wird. Die zylinderförmigen Federn
werden in einem zusammengedrückten
Zustand zwischen dem Flansch der zweiten Nabe und der Abdeckung
angeordnet, so dass sich, wenn das Drehmoment übertragen wird, die zylinderförmigen Spulenfedern
verformen und mit deren benachbarten Spulen in Kontakt kommen. Die
japanische vorläufige Patentanmeldung
H6-213 247 (
US-A-5
795 231 ) offenbart diesen Typ der elastischen Wellenkupplung.
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Der
Außendurchmesser
der zylinderförmigen
Spulenfedern in der oben beschriebenen elastischen Wellenkupplung
nimmt zu, wenn das übertragene
Drehmoment zunimmt. Dies führt
wiederum zu einem gesteigerten Außendurchmesser der Kupplung
und einem gesteigerten Trägheitsmoment.
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Es
ist die Aufgabe dieser Erfindung, einen Typ einer elastischen Wellenkupplung
durch Verwendung von zylinderförmigen
Spulenfedern bereitzustellen, die eine Unterbindung der Vergrößerung der elastischen
Wellenkupplung und die Zunahme der Größe des übertragenen Drehmomentes zulassen, ohne
die Funktionen der Wellenausrichtung, der Stoßabsorbierung und der Schwingungsdämpfung zu
mindern.
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Diese
Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale erreicht
werden.
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Eine
elastische Wellenkupplung einer ersten Erfindung umfasst eine erste
Nabe, die mit einer Übertragungswelle
verbunden ist, eine zweite Nabe, die mit einer Übertragungswelle verbunden
ist, eine Abdeckung, die an dem Flansch der zweiten Nabe befestigt
ist, Feder-Halterungsstifte und mehrere Spulenfedersätze, die
jeweils mehrere zylinderförmige
Spulenfedern aufweisen. Die erste Nabe hat einen zylindrischen Teil,
einen sich nach außen
erstreckenden Flansch an einem Ende des zylindrischen Teils, und
mehrere Federlöcher,
die sich durch den Flansch erstrecken und im Umfang entlang von
dessen Rand beabstandet ist. Die zweite Nabe hat einen zylindrischen
Teil und einen sich nach außen
erstreckenden Flansch an einem Ende des zylindrischen Teils. Der Flansch
der ersten Nabe wird in der Abdeckung und dem Flansch der zweiten
Nabe aufgenommen, wobei sich der zylindrische Teil der ersten Nabe
durch die Abdeckung erstreckt. Der Flansch der ersten Nabe und jeder
der Flansche der zweiten Nabe und der Abdeckung haben einen Raum
dazwischen, der ausreichend ist, um Wellen-Fehlausrichtungen aufzunehmen.
Die Feder-Halterungsstifte werden zwischen dem Flansch der zweiten
Nabe und der Abdeckung gehalten.
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Die
zylinderförmigen
Spulenfedern von jedem Spulenfedersatz werden durch das Federloch im
Flansch der ersten Nabe geführt
und im Federloch durch den Feder-Halterungsstift gehalten, so dass sich
deren benachbarten Stirnflächen
miteinander in Kontakt und in Reihe befinden. Der größte Außendurchmesserbereich
der zylinderförmigen
Spulenfeder ist lose im Federloch der ersten Nabe eingepasst, wobei
der kleinste Innendurchmesserbereich fest über dem Feder-Halterungsstift
eingepasst ist. Die zylinderförmigen
Spulenfedern werden zwischen der Abdeckung und dem Flansch der zweiten
Nabe zusammengedrückt,
so dass sich, wenn das Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten
Nabe über die
zylinderförmigen
Spulenfedern übertragen
wird, die zylinderförmigen
Spulenfedern verformen und die benachbarten Spulen der Spulenfeder
miteinander in Kontakt kommen, wobei die sich ergebende Reibung bewirkt,
dass die Spulenfeder Stöße absorbiert
und Torsionsschwingung verringert.
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Da
die elastische Wellenkupplung der ersten Erfindung mehrere zylinderförmige Spulenfedern
in einem Federloch aufweist, wird die Last während der Drehmomentübertragung
auf mehrere zylinderförmige
Spulenfedern ausgeübt.
Demzufolge überträgt die elastische
Wellenkupplung das Drehmoment so viele Male mehr wie die Anzahl
der zylinderförmigen
Spulenfedern als die elastische Wellenkupplung mit nur einer zylinderförmigen Spulenfeder
der gleichen Größe. Während die
axiale Länge
der elastischen Wellenkupplungen um die Anzahl von Federn zunimmt, nimmt
das Trägheitsmoment
der Kupplung nur zwischen zum Beispiel 30 bis 60 Prozent zu, wenn
der Federdurchmesser gleich ist. Folglich können die elastischen Wellenkupplungen
ein größeres Drehmoment übertragen,
ohne dass sie vergrößert werden
und die Funktionen der Wellenausrichtung, der Stoßabsorbierung
und der Schwingungsdämpfung beeinträchtigen.
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Bei
der oben beschriebenen elastischen Wellenkupplung kann der Spielraum
für die
lose Einpassung zwischen dem größten Außendurchmesserbereich
der Spulenfeder und dem Federloch abhängig von der Größenordnung
der aufzunehmenden Fehlausrichtungen 0,1% bis 15% des größten Außendurchmessers
der Spulenfeder betragen.
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Bei
der oben beschriebenen elastischen Wellenkupplung kann ein zylinderförmiges Anschlagelement
durch das Federloch geführt
und vom Flansch der zweiten Nabe und der Abdeckung gehalten werden.
Ein ringförmiges
Anschlagelement kann zwischen den benachbarten zylinderförmigen Spulenfedern
eingesetzt und durch den Halterungsstift gehalten werden.
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Eine
elastische Wellenkupplung einer zweiten Erfindung umfasst eine erste
Nabe, die mit einer Übertragungswelle
verbunden ist, eine zweite Nabe, die mit einer Übertragungswelle verbunden
ist, eine Abdeckung, einen ringförmigen
Mittelflansch, Feder-Halterungsstifte und mehrere Spulenfedersätze, die
jeweils mehrere zylinderförmige
Spulenfedern aufweisen. Die erste Nabe hat einen zylindrischen Teil,
einen sich nach außen
erstreckenden Flansch an einem Ende des zylindrischen Teils und
mehrere Federlöcher,
die sich durch den Flansch erstrecken und im Umfang entlang von
dessen Rand beabstandet sind. Die zweite Nabe hat einen zylindrischen
Teil und einen sich nach außen
erstreckenden Flansch an einem Ende des zylindrischen Teils. Die
Abdeckung, durch die sich der zylindrische Teil der ersten Nabe
erstreckt, hat einen sich nach außen erstreckenden Flansch an
einem Ende davon. Der ringförmige
Mittelflansch wird zwischen dem Flansch der Abdeckung und dem Flansch
der zweiten Nabe gehalten, so dass der Flansch der ersten Nabe in
der Abdeckung und im Mittelflansch aufgenommen wird. Der Flansch
der ersten Nabe, die Abdeckung und der ringförmige Mittelflansch haben einen
Raum dazwischen, der ausreichend ist, um Fehlausrichtungen aufzunehmen.
Feder-Halterungsstifte
werden zwischen der Abdeckung und dem ringförmigen Mittelflansch gehalten.
Die zylinderförmigen
Spulenfedern werden durch das Federloch im Flansch der ersten Nabe
geführt.
Die zylinderförmigen
Spulenfedern haben den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise
wie jene der elastischen Wellenkupplung der ersten Erfindung.
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Die
elastischen Wellenkupplungen der zweiten Erfindung haben die gleiche
Funktionsweise wie jene der elastischen Wellenkupplung der ersten
Erfindung. An der Kupplung können
ein zylinderförmiges
Anschlagelement und ein ringförmiges
Anschlagelement eingepasst werden. Die elastische Wellenkupplung
der zweiten Erfindung kann demontiert werden, indem die erste Nabe,
die Abdeckung und der Mittelflansch in einem Stück von der zweiten Nabe entfernt
werden. Da dieses die Notwendigkeit zum Herausziehen der Feder-Halterungsstifte
beseitigt, ist die elastische Wellenkupplung der zweiten Erfindung
für den
Einsatz in Bereichen geeignet, wo der Raum zur Demontage begrenzt
ist.
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Eine
elastische Wellenkupplung einer dritten Erfindung umfasst eine erste
Kupplungseinheit und eine zweite Kupplungseinheit. Jede der Kupplungseinheiten
umfasst eine Nabe, die mit einer Übertragungswelle verbunden
ist, eine Abdeckung, einen ringförmigen
Mittelflansch, Feder-Halterungsstifte und mehrere Spulenfedersätze, die
jeweils mehrere zylinderförmige
Spulenfedern aufweisen. Die Nabe hat einen zylindrischen Teil, einen
sich nach außen erstreckenden
Flansch an einem Ende des zylindrischen Teils und mehrere Federlöcher, die
sich durch den Flansch erstrecken und im Umfang entlang an dessen
Ende beabstandet sind. Die Abdeckung, durch die sich der zylindrische
Teil der Nabe erstreckt, hat einen Flansch an einem Ende davon.
Der ringförmige
Mittelflansch befindet sich mit der Stirnfläche der Abdeckung in Kontakt,
so dass der Flansch der Nabe darin die Abdeckung und den ringförmigen Mittelflansch
aufnimmt. Ein Raum zwischen dem Flansch der Nabe und jeweils dem
ringförmigen Mittelflansch
und der Abdeckung ist ausreichend, um Fehlausrichtungen aufzunehmen.
Die Feder-Halterungsstifte werden zwischen der Abdeckung und dem
ringförmigen
Mittelflansch gehalten. Die zylinderförmigen Spulenfedern werden
durch das Federloch im Flansch der Nabe geführt. Die zylinderförmigen Spulenfedern
haben den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise wie jene
der elastischen Wellenkupplung der ersten Erfindung.
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Die
elastische Wellenkupplung der dritten Erfindung hat die gleiche
Funktionsweise wie jene der elastischen Wellenkupplung der ersten
Erfindung. Da zwei Kupplungseinheiten über den Mittelflansch verbunden
sind, reguliert die elastische Wellenkupplung der dritten Erfindung
das Doppelte der Versatz- Fehlausrichtung,
der axialen Fehlausrichtung und der winkligen Fehlausrichtung der Übertragungswelle
als andere Typen der elastischen Wellenkupplungen. Da die Torsionsfederkonstante
1/2 beträgt, zeigt
die elastische Wellenkupplung der dritten Erfindung ein größeres stoßabsorbierendes
und schwingungsdämpfendes
Leistungsverhalten. An der Kupplung können ein zylinderförmiges Anschlagelement und
ein ringförmiges
Anschlagelement eingepasst werden.
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Diese
Erfindung wird ausführlich
in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
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1 eine
längsgerichtete
Querschnittsansicht einer elastischen Wellenkupplung, die die erste Erfindung
verkörpert;
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2 eine
Vorderansicht der elastischen Wellenkupplung gemäß 1;
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3 eine
längsgerichtete
Querschnittsansicht einer weiteren elastischen Wellenkupplung, die die
erste Erfindung verkörpert;
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4 eine
Vorderansicht der elastischen Wellenkupplung gemäß 3;
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5 eine
längsgerichtete
Querschnittsansicht einer elastischen Wellenkupplung, die die zweite
Erfindung verkörpert;
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6 eine
Vorderansicht der elastischen Wellenkupplung gemäß 5; und
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7 eine
längsgerichtete
Querschnittsansicht einer elastischen Wellenkupplung, die die dritte Erfindung
verkörpert.
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1 und 2 zeigen
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der ersten Erfindung. 1 ist eine längsgerichtete Querschnittsansicht
einer elastischen Wellenkupplung und 2 eine Vorderansicht der
gleichen Kupplung.
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Eine
elastische Wellenkupplung 10 umfasst eine erste Nabe 11,
eine zweite Nabe 31, eine Abdeckung 51 und mehrere
Spulenfedersätze 71.
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Die
erste Nabe 11 hat einen Flansch 18, der an einem
Ende von dessen zylindrischen Teil 12 ausgebildet ist,
wobei zwölf
Federlöcher 19 entlang
des Umfangs des Flansches 18 bereitgestellt werden. Der
zylindrische Teil 12 hat eine darin eingeschnittene Keilnut 15,
um einen Keil zu halten, durch den die Übertragungswelle mit der ersten
Nabe 11 verbunden ist.
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Die
zweite Nabe 31 hat einen an einem Ende von dessen zylindrischen
Teil 32 ausgebildeten Flansch 38, der eine Keilnut 35 hat,
um die Übertragungswelle
zu verbinden. Die Feder-Halterungsstiftlöcher 39,
die den Federlöchern 19 im
Flansch 18 an der ersten Nabe 11 entsprechen,
werden in der Stirnfläche
des Flansches 38 bereitgestellt.
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Die
Abdeckung 51 hat einen ringförmigen Bereich 55,
der an einem Ende von dessen zylindrischen Abdeckungsgehäuse 52 ausgebildet
ist. Der ringförmige
Bereich 55 weist ein Loch 56 auf, durch das der
zylindrische Teil 12 der ersten Nabe 11 geführt wird.
Die Abdeckung 51 hat außerdem Feder-Halterungsstiftlöcher 61,
die den Feder-Halterungsstiftlöchern 39 im
Flansch 38 der zweiten Nabe 31 zugewandt sind.
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Der
Flansch 38 der zweiten Nabe 31 und der Flansch 65 der
Abdeckung 51 sind miteinander durch Verbindungsbolzen 68 befestigt.
Wenn die zweite Nabe 31 und die Abdeckung 51 miteinander
befestigt sind, passen beide Enden der Feder-Halterungsstifte 74 in
die Feder-Halterungsstiftlöcher 39 und 61 im Flansch 38 der
zweiten Nabe 31 und der Abdeckung 51. Beide Enden
der Feder-Halterungsstifte 74 werden durch die zweite Nabe 31 und
die Abdeckung 51 gehalten. Während der zylindrische Teil 12 der
ersten Nabe 11 durch das Loch 56 im ringförmigen Bereich 55 der
Abdeckung 51 geführt
wird, wird der Flansch 18 der ersten Nabe 11 in
der Abdeckung 51 gehalten, so dass er dem Flansch 38 der
zweiten Nabe 31 zugewandt ist. Raumabstände a, b und c, die für die Aufnahme
von Wellen-Fehlausrichtungen groß genug sind, werden zwischen
dem Flansch 18 der ersten Nabe 11 und dem Flansch 38 der
zweiten Nabe 31, dem äußeren Rand 26 des
Flansches 18 der ersten Nabe 11 und der inneren
Fläche 53 des
Abdeckungsgehäuses 52 und
dem äußeren Rand 13 des zylindrischen
Teils 12 der ersten Nabe 11 und dem inneren Rand 57 des
Lochs 56 im ringförmigen
Bereich 55 der Abdeckung 51 übrig gelassen. O-Ringe 46 und 59 werden
eingesetzt, um das Eindringen von Wasser und Staub von außen in die
Abdeckung zwischen dem Flansch 38 der zweiten Nabe 31 und
dem Flansch 65 der Abdeckung 51 und dem äußeren Rand 13 des
zylindrischen Teils 12 der ersten Nabe 11 und
dem inneren Rand 57 des Lochs 56 im ringförmigen Bereich 55 der
Abdeckung 51 zu verhindern. Für die Schmierung und zur Verhinderung
von Rost wird Schmierfett in einen inneren Bereich zugeführt, der
durch die erste Nabe 11, die zweite Nabe 31 und
die Abdeckung 51 definiert wird.
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Die
elastische Wellenkupplung 10 hat zwölf Spulenfedersätze. Jeder
Spulenfedersatz 71 weist eine erste zylinderförmige Spulenfeder 71a und
eine zweite zylinderförmige
Spulenfeder 71b in Reihe mit der anderen auf, um einen
Satz zu bilden. Die zylinderförmigen
Spulenfedern werden durch das Federloch im Flansch 18 der
ersten Nabe 11 geführt,
so dass sich das vordere Ende der ersten zylinderförmigen Spulenfeder 71a mit
dem hinteren Ende der zweiten zylinderförmigen Spulenfeder 71b in
Kontakt befindet. Der größte Außendurchmesserbereich 72 von
jeder zylinderförmigen
Spulenfeder 71a, 71b ist lose oder mit Spielraum
im Federloch 19 der ersten Nabe 11 eingepasst.
Der Spielraum für
die lose Einpassung beträgt
vorzugsweise 0,1% bis 15% des größten Durchmessers
der Spulenfeder. Die Größenordnung
der aufgenommenen Versatz-Fehlausrichtung der Welle entspricht dem
Spielraum zwischen den zylinderförmigen
Spulenfedern 71a, 71b und dem Federloch 19.
Der kleinste Innendurchmesserbereich 73 davon wird fest über dem
Feder-Halterungs stift 74 eingepasst. Die Abweichung bzw.
Toleranz für
die feste Einpassung wie ein Haftsitz, der einen leichten Druck
zur Montage erfordert, oder eine Aufschrumpfpassung, die für eine dauerhafte Schrumpfung
an Stahlelementen verwendet wird, ist negativ.
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Die
zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b sind in einem zusammengedrückten Zustand zwischen
dem Flansch 38 der zweiten Nabe 31 und dem ringförmigen Bereich 55 der
Abdeckung 51 angeordnet, so dass sich, wenn ein Drehmoment übertragen
wird, die zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b verformen und benachbarte
Spulen der Spulenfeder miteinander in Kontakt kommen.
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Die
oben beschriebene elastische Wellenkupplung 10 überträgt ein Drehmoment
von der Antriebswelle zur ersten Nabe 11, mit der die Antriebswelle
verbunden ist, zu den zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b, die im Federloch 19 im
Flansch 18 an der ersten Nabe 11 lose eingepasst
sind, zu den Feder-Halterungsstiften 74,
die die zylinderförmigen
Spulenfedern halten, die darüber
fest eingepasst sind und durch den Flansch 38 der zweiten
Nabe 31 und den ringförmigen
Bereich 55 der Abdeckung 51 gehalten werden, und
zur zweiten Nabe 31, mit der die Ausgangswelle verbunden
ist, oder in die umgekehrte Richtung. Dann bewegt sich ein Abschnitt
des mittleren Teils der zylinderförmigen Spulenfedern 71a und 71b zwischen
dem größten Durchmesserbereich 72 und
dem kleinsten Durchmesserbereich 73 abhängig von der Größe des übertragenen
Drehmomentes nach innen. Folglich verformen sich die zylinderförmigen Spulenfedern
elastisch, so dass sich deren gegenüberliegenden Seiten nach außen ausdehnen.
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Da
die Last bei der Drehmomentübertragung auf
zwei zylinderförmige
Spulenfedern 71a und 71b ausgeübt wird, überträgt die elastische Wellenkupplung 10 doppelt
so viel Drehmoment wie eine mit einer zylinderförmigen Spulenfeder der gleichen
Größe. Während die
elastische Wellenkupplung 10 um die Länge einer Feder axial länger ist,
ist der Durchmesser der Gleiche. Folglich nimmt das Trägheitsmoment
der Kupplung nur um zum Beispiel 30 bis 60 Prozent zu.
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Die
zylinderförmigen
Spulenfedern nehmen die Versatz-Fehlausrichtung
durch Biegung in der diametralen Richtung, die axiale Fehlausrichtung durch
Biegung in der axialen Richtung und die winklige Fehlausrichtung
durch gekrümmte
Biegung der Längsrichtung
der Federachse auf, die in jeder Übertragungswelle diagonal auftreten.
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Die
zylinderförmigen
Spulenfedern absorbieren und verringern Stoß und Torsionsschwingung im Drehmoment-Übertragungssystem
durch deren elastische Verformung und Reibung zwischen benachbarten
Spulen. Die zylinderförmigen
Spulenfedern übertragen
gleichzeitig das Drehmoment, nehmen Wellen-Fehlausrichtungen auf, absorbieren Stöße und verringern
Torsionsschwingung, während
sie einer elastischen Verformung unterliegen.
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3 und 4 zeigen
eine weitere elastische Wellenkupplung 80, die die erste
Erfindung verkörpert. 3 ist
eine Querschnittsansicht der elastischen Wellenkupplung, wobei 4 eine
Vorderansicht der gleichen elastischen Wellenkupplung ist. Teile
und Elemente der folgenden Ausführungsbeispiele,
die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind,
sind durch ähnliche
Bezugszeichen gekennzeichnet, ohne dass deren Beschreibung wiederholt
wird.
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Eine
elastische Wellenkupplung 80 umfasst eine erste Nabe 11,
eine zweite Nabe 31, eine Abdeckung 51, mehrere
Spulenfedersätze 71 und
Anschlagelemente 82. Die elastische Wellenkupplung 80 ist
zu der elastischen Wellenkupplung 10 gemäß 1 ähnlich,
außer
dass drei der zwölf
Spulenfedersätze 71 gegen
Anschlagelemente 82 ausgetauscht sind.
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Das
Anschlagelement 82 weist einen zylinderförmigen Anschlagelementkörper 83 und
einen Wellenbereich 84 auf, der von beiden Enden des Anschlagelementkörpers 83 vorsteht.
Es sind drei Anschlagelemente 82 entlang des Umfangs in
Intervallen von 120 Grad und zwischen benachbarten Spulenfedersätzen 71 angeordnet.
Der Wellenbereich 84 des Anschlagelements 82 passt
in die Feder-Halterungslöcher 39 und 61 im
Flansch 38 an der zweiten Nabe 31 und der Abdeckung 51.
Beide Enden des Anschlagelements 82 werden von der zweiten
Nabe 31 und der Abdeckung 51 gehalten. Der Raumabstand
d zwischen dem größten Durchmesserbereich 86 in
der Mitte der Anschlagelemente 82 und der inneren Oberfläche 20 der
Federlöcher 19 ist
so gestaltet, dass der größte Durchmesserbereich 86 des
Anschlagelements 82 mit der inneren Fläche 20 des Federlochs 19 in
Kontakt kommt, wenn die zylinderförmigen Spulenfedern 71a und 71b eine
Last aufnehmen, die eine zulässige
Last dafür überschreitet.
Die zulässige
Last wird auf der Basis von zum Beispiel der Ermüdungsgrenze der zylinderförmigen Spulenfedern 71a und 71b bestimmt.
Die geeignete Anzahl von Anschlagelementen 82 beträgt 1/2 bis
1/6 der Anzahl der Spulenfedersätze 71.
Obwohl die Spulenfedersätze 71 und
die Anschlagelemente 82 im gleichen Teilungsumfang angeordnet
sind, können
sie auch einen unterschiedlichen Teilungsumfang haben. Die Spulenfedersätze 71 und
die Anschlagelemente 82 sind vorzugsweise mit einer Rotationssymmetrie
um die Achse der Kupplung angeordnet.
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Wenn
die Last auf die zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b die zulässige Last
erreicht, kommt der größte Durchmesserbereich
der Anschlagelemente 82 mit der inneren Fläche 20 der
Federlöcher 19 in
Kontakt. Das Drehmoment wird durch die zylinderförmigen Spulenfedern und die
Anschlagelemente 82 übertragen.
Wenn die Last auf die zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b die zulässige Last überschreitet,
tragen die zylinderförmigen
Spulenfedern und die Anschlagelemente 82 die Last. Folglich übersteigt
die Last auf die zylinderförmigen Spulenfedern 71a und 71b nicht
die zulässige
Last wobei damit die zylinderförmigen
Spulenfedern vor dem Brechen geschützt werden.
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Es
wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der zweiten Erfindung beschrieben. 5 ist eine
Querschnittsansicht einer elastischen Wellenkupplung, wobei 6 eine
Vorderansicht der gleichen elastischen Wellenkupplung ist.
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Eine
elastische Wellenkupplung 90 umfasst eine erste Nabe 91,
eine zweite Nabe 101, eine Abdeckung 111, einen
Mittelflansch 131, mehrere Spulenfedersätze 71 und Anschlagelemente 126.
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Die
erste Nabe 91, die Abdeckung 111 und die Spulenfedersätze 71 haben
den gleichen Aufbau wie jene gemäß 1.
Die zweite Nabe 101 unterscheidet sich von der zweiten
Nabe 31 gemäß 1 darin,
dass keine Löcher
für die
Feder-Halterungsstifte
bereitgestellt werden.
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Der
Mittelflansch 131 ist ringförmig und hat Feder-Halterungsstiftlöcher 132,
die in einer Stirnfläche
davon bereitgestellt werden, so dass sie den Federlöchern 98 im
Flansch 97 an der ersten Nabe 91 entsprechen.
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Die
Flansche 107 und 122 an der zweiten Nabe 101 und
der Abdeckung 111 sind über
den Mittelflansch 131. durch Verbindungsbolzen 124 verbunden.
Wenn die zweite Nabe 101 und die Abdeckung 111 verbunden
sind, passen beide Enden der Feder-Halterungsstifte 74 in die
Feder-Halterungsstiftlöcher 120 und 132 in
der Abdeckung 111 und im Mittelflansch 131. Beide
Enden der Feder-Halterungsstifte 74 werden damit durch
die Abdeckung 111 und den Mittelflansch 131 gehalten.
Der Flansch 97 an der ersten Nabe 91 wird im zylindrischen
Abdeckungsgehäuse 112 der
Abdeckung 111 in einer derartigen Weise aufgenommen, dass
er dem Mittelflansch 131 zugewandt ist. Raumabstände e, f
und g, die für
die Aufnahme von Wellen-Fehlausrichtungen groß genug sind, werden zwischen
dem Flansch 96 an der ersten Nabe 91 und dem Mittelflansch 131, dem äußeren Rand 97 des
Flansches 96 an der ersten Nabe 91 und dem inneren
Rand 113 des Abdeckungsgehäuses 112 der Abdeckung 111 und
dem äußeren Rand 93 des
zylindrischen Teils 92 der ersten Nabe 91 und
dem inneren Rand des ringförmigen Bereiches 115 der
Abdeckung 111 bereitgestellt.
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Es
werden O-Ringe 119, 137 und 138 eingesetzt,
um das Eindringen von Wasser und Staub von außen in die Abdeckung 111 zwischen
dem äußeren Rand 93 des
zylindrischen Teils 92 der ersten Nabe 91 und
dem inneren Rand 117 des ringförmigen Bereiches 115 der
Abdeckung 111, der Abdeckung 111 und dem Mittelflansch 131 und
dem Flansch 107 der zweiten Nabe 101 und dem Mittelflansch 131 zu
verhindern. Das Einfetten des Inneren wird die Schmierung und die
Verhinderung von Rost verbessern.
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Das
unten beschriebene Anschlagelement 126 wird zwischen die
erste und die zweite zylinderförmige
Spulenfeder 71a und 71b eingesetzt, wobei die
Stirnfläche
der Spulenfedern der Fläche
des Anschlagelements zugewandt ist. Jeder Spulenfedersatz 71 wird
durch das Federloch 98 im Flansch 96 der ersten
Nabe 91 geführt.
Der größte Außendurchmesserbereich 72 von
jeder der zylinderförmigen Spulenfedern 71a und 71b wird
lose in das Federloch 98 in der ersten Nabe 91 eingepasst,
wobei deren kleinster Innendurchmesserbereich 73 fest über dem Feder-Halterungsstift 74 eingepasst
wird. Die zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b sind in einem zusammengedrückten Zustand
zwischen der Abdeckung 111 und dem Mittelflansch 131 angeordnet,
so dass sich, wenn das Drehmoment übertragen wird, die zylinderförmigen Spulenfedern
verformen und mit deren benachbarten Spulen in Kontakt kommen.
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Das
Anschlagelement 126 weist eine ringförmige Stahlscheibe 127 auf
und wird zwischen den benachbarten zylinderförmigen Spulenfedern 71a und 71b in
jedem Satz der Spulenfedersätze 71 eingesetzt.
Die Innenseite des Anschlagelements 126 wird fest über dem
Feder-Halterungsstift 74 eingepasst. Der Raumabstand h
zwischen dem äußeren Rand
des Anschlagelements 126 und dem inneren Rand 99 des
Federlochs 98 ist so gestaltet, dass der äußere Rand 128 des
Anschlagelements 126 mit dem inneren Rand 99 des
Federlochs 98 in Kontakt kommt, wenn die zylinderförmi gen Spulenfedern 71a und 71b eine
Last aufnehmen, die die zulässige
Last dafür überschreitet.
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Die
oben beschriebene elastische Wellenkupplung 90 arbeitet ähnlich zum
ersten Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung. Diese elastische Wellenkupplung kann demontiert
werden, indem die erste Nabe 91, die Abdeckung 111 und
der Mittelflansch 131 in einem Stück von der zweiten Nabe 101 entfernt
werden. Da dieses die Notwendigkeit zum Herausziehen des Feder-Halterungsstifts 74 beseitigt,
ist die elastische Wellenkupplung für den Einsatz in Bereichen
geeignet, in denen der Raum zur Demontage begrenzt ist.
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7 zeigt
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der dritten Erfindung. 7 ist eine Querschnittsansicht
einer elastischen Wellenkupplung.
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Eine
elastische Wellenkupplung 140 besteht aus einer ersten
Kupplungseinheit 141 und einer zweiten Kupplungseinheit 142.
Jede der ersten und zweiten Kupplungseinheiten umfasst eine Nabe,
eine Abdeckung, einen Mittelflansch, mehrere Spulenfedersätze und
Anschlagelemente. Die Nabe, die Abdeckung, die Spulenfedersätze und
die Anschlagelemente sind die gleichen wie jene gemäß 3 und 4.
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Die
Nabe der ersten Kupplungseinheit 11a hat einen zylindrischen
Teil 12, der mit einem Flansch 18 an dessen einen
Ende versehen und für
die Verbindung der Übertragungswelle
angepasst ist. Die Abdeckung der ersten Kupplungseinheit 51a hält den zylindrischen
Teil 12 der dort hindurch geführten Nabe der ersten Kupplungseinheit 11a und
nimmt den Flansch 18 der Nabe der ersten Kupplungseinheit 11a auf.
Der erste Mittelflansch 144 ist ringförmig und hat Feder-Halterungsstiftlöcher. Die
zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b werden durch die mehreren
Federlöcher 19 geführt, die
entlang des Umfangs des Flansches 18 der Nabe der ersten Kupplungseinheit 11a bereitgestellt
werden, und durch die Feder-Halterungsstifte 74 gehalten,
die durch die Abdeckung der ersten Kupplungseinheit 51a und
den Mittelflansch 144 gehalten werden. In jedem Federloch 19 werden
die zylinderförmigen
Spulenfedern 71a und 71b so angeordnet, dass sich
deren benachbarten Stirnflächen
in Kontakt und in Reihe miteinander befinden. Der größte Außendurchmesserbereich
von jeder zylinderförmigen
Spulenfeder ist lose im Federloch 19 in der Nabe der ersten Kupplungseinheit 11a eingepasst,
wobei deren kleinster Innendurchmesserbereich fest über dem Feder-Halterungsstift 74 eingepasst
ist. Die zylinderförmigen
Federn 71a und 71b werden zwischen der Abdeckung
der ersten Kupplungseinheit 51a und dem ersten Mittelflansch 144 so
zusammengedrückt, dass
sich, wenn das Drehmoment übertragen
wird, die zylinderförmigen
Spulenfedern verformen und mit deren benachbarten Spulen in Kontakt
kommen. Das Anschlagelement 82 ist zylinderförmig, wobei
beide Enden des Wellenbereiches 84 davon durch die Abdeckung
der ersten Kupplungseinheit 51a und den ersten Mittelflansch 144 gehalten
werden.
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Die
zweite Kupplungseinheit 142 umfasst wie bei der ersten
Kupplungseinheit 141 eine Nabe der zweiten Kupplungseinheit 11b,
eine Abdeckung der zweiten Kupplungseinheit 51b, einen
zweiten Mittelflansch 145, mehrere Spulenfedersätze 71 und Anschlagelemente 82 und
ist wie die erste Kupplungseinheit 141 gestaltet. Die erste
und die zweite Kupplungseinheit 141 und 142 sind
durch Verbindungsbolzen 146 mit dem ersten und dem zweiten Flansch 144 und 145 verbunden,
die dazwischen angeordnet sind.
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Die
elastische Wellenkupplung 140 überträgt ein Drehmoment und nimmt
Wellen-Fehlausrichtungen in der gleichen Weise wie die elastischen
Wellenkupplungen gemäß 1, 3 oder 5 auf. Während die
Größe des Drehmoments,
das die elastische Wellenkupplung 140 überträgt, die gleiche ist wie die,
die durch die elastischen Wellenkupplungen gemäß 1, 3 oder 5 übertragen
wird, beträgt
die Größe der Versatz-Fehlausrichtung,
der axialen Fehlausrichtung und der winkligen Fehlausrichtung, die
die elastische Wellenkupplung 140 reguliert, das doppelte
von der, die durch die elastischen Wellenkupplungen gemäß 1, 3 oder 5 reguliert
werden. Da die Torsionsfederkonstante 1/2 beträgt, hat die elastische Wellenkupplung 141 ein größeres stoßabsorbierendes
und schwingungsdämpfendes
Leistungsverhalten.
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Die
vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Zum Beispiel kann ein Spulenfedersatz aus drei oder mehreren anstatt
aus zwei zylinderförmigen
Spulenfedern hergestellt sein. Während
der Anschlagelementkörper
und dessen Wellenbereich in der elastischen Wellenkupplung gemäß 3 und 7 ein
Stück sind,
kann das Anschlagelement einen hohlen, zylinderförmigen Anschlagelementkörper aufweisen,
durch den ein Stift hindurch geführt
wird. Das Anschlagelement kann auch eine ringförmige Form haben. Die Anzahl
der Sätze
von zylinderförmigen
Spulenfedern und Anschlagelementen ist ebenfalls keineswegs auf
jene in den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen beschränkt.