DE69108286T2 - Verbindungsstange und Lager einer Drehkupplung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Verbindungsglieder insbesondere zur Verwendung in Schwerlast-Verbindungsgliedkupplungen, wobei ein Drehmoment zwischen antreibenden und angetriebenen Teilen übertragen wird, die um versetzte Achsen drehbar sind.
• Es existiert ein fortwährender Bedarf an einer Konstantgeschwindigkeitskupplung, mit der bedeutende Drehmomentbeträge zwischen treibenden und angetriebenen Teilen übertrafgen werden konnen, die um versetzte Achsen rotieren. Eine besonders nachgefragte Anwendung für eine derartige Kupplung ist in der EP-A-276 945 beschrieben, die dem US-Patent Nr. 4 804 352 an Schmidt entspricht, das im Besitz der Eigentümerin der vorliegenden Anmeldung ist. Dieses Dokument zeigt ein Verbindungsglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Anwendungsgebiet enthält die Übertragung von über 2984 Kilowatt (4000 Pferdestärken) zwischen Wellen, die mit einem Versatzwinkel von bis zu 10º in einem sog. Neigungsrotorflugzeug rotieren können, d.h. ein Flugzeug, das derart ausgestaltet ist, daß es entweder in der Art eines Hubschraubers fliegen oder schweben oder in der Art eines Flugzeuges fliegen kann. Während die Verbindungsglieder in der patentierten Kupplung derart ausgebildet sind, daß sie ohne Schmierung arbeiten, um für eine gewisse Lebensdauer zu sorgen, besteht ein Bedarf an Verbindungsgliedern, die fähig sind, über eine längere Zeitdauer zwischen den Inspektions- und Ersatzperioden zu arbeiten.
• Die FR-A-2 214 067 beschreibt ein elastomeres Lager mit inneren und äußeren Metallrohren und einen elastischen Körper, der sich zwischen diesen erstreckt und an diesen befestigt ist. Das innere Rohr ist aus zwei gleichen Hälften gebildet und die Spaltungslinie zwischen diesen liegt benachbart zu Öffnungen im elastischen Körper. Diese ermöglichen das Ausweiten des inneren Rohrs, wenn ein Bolzen zwischen seinen zwei Hälften eingeführt wird, wodurch Probleme entstehen können, wenn der elastische Körper an Ort und Stelle vulkanisiert wird.
• Die vorliegende Erfindung schafft ein Verbindungsglied mit einem neuartigen elastomeren Lager; das Verbindungsglied ist von der Art, wie es in einer Verbindungsgliedkupplung verwendet wird, um ein Drehmoment zwischen antreibenden und angetriebenen Teilen zu übertragen, die um versetzte Achsen rotieren können.
• Vorzugsweise umfaßt die Erfindung zur Verwendung in einer Verbindungsgliedkupplung für Schwerlasten ein einzigartiges Verbindungsglied, das für eine relativ lange Zeit zwischen Inspektions- und Austauschperioden arbeiten kann.
• Die vorliegende Erfindung schafft auch ein dauerhaftes Verbindungsglied, das auf einfache Weise hergestellt werden kann, indem bekannte Herstellverfahren und Materialien verwendet werden.
• Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung ein Verbindungsglied, das besonders zur Verwendung in Verbindungsglied-Drehkupplungen geeignet ist, die derart gestaltet sind, daß sie ein Drehmoment zwischen Wellen übertragen, die um versetzte Achsen drehbar sind. Das Verbindungsglied weist eine elastomere Lageranordnung mit einer besonderen Ausgestaltung auf, welche der Fortpflanzung unerwünschter Zugspannungen in den elastischen Schichten widersteht, wenn das Verbindungsglied gespannt wird, um ein Drehmoment vom Antriebsteil zum angetriebenen Teil zu übertragen, während sie auf vorübergehende umgekehrte Drehmomentbedingungen reagieren kann, die auftreten können.
• Die vorliegende Erfindung besteht aus einem Verbindungsglied zur Übertragung eines Drehmoments von einem Antriebselement zu einem angetriebenen Element, wobei das Verbindungsglied eine Zug- und Druckverbindung entlang einer Längsachse schafft, während es eine relative Schwenkbewegung zwischen den Elementen in einer Richtung quer zur Achse aufnimmt, wobei das Verbindungsglied einen Verbindungsgliedkörper aufweist, der sich entlang der Achse zwischen den Elementen erstreckt, erste Mittel zum Verbinden des Verbindungsgliedkörpers an einer ersten Stelle mit einem der Elemente, und zweite Mittel zum Verbinden des Verbindungsgliedkörpers an einer zweiten Stelle mit dem anderen der Elemente, wobei wenigstens eines der Verbindungsmittel ein inneres Teil und eine Vielzahl von alternierenden Schichten aus elastischem und unelastischem Material aufweist, die zwischen dem inneren Teil und dem Verbindungsgliedkörper angeordnet sind, wobei das Verbindungsglied dadurch gekennzeichnet ist, daß die alternierenden Schichten in getrennten bogenförmigen Abschnitten angeordnet sind, die sich quer zu einer Belastungsachse des Verbindungsglieds auf diametral gegenüberliegenden Seiten des inneren Teils erstrecken, wobei das Verbindungsglied ein Paar Diskontinuitäten zwischen den alternierenden Schichten aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse angeordnet sind, so daß das innere Teil mit minimaler Behinderung relativ zum Verbindungsgliedkörper schwenken kann, wenn der Verbindungsgliedkörper auf Zug beansprucht wird, wobei die Diskontinuitäten Abschnitte schaffen, die sich durch einen größeren bogenförmigen Bereich erstrecken, sowie Abschnitte, die sich durch einen kleineren bogenförmigen Bereich erstrecken, wobei die Diskontinuitäten die Übertragung von Zugspannungen zwischen den größeren und kleineren bogenförmigen Abschnitten während der normalen Drehmomentübertragung verhindern, wodurch das Verbindungsglied die gewünschten Zug- und Druckspannungen und Schwenkbewegungen in einer Weise aufnehmen kann, die unerwünschte Spannungen zwischen den elastischen Schichten minimiert.
• Im kleineren Bereich können die Scheiben entweder mit der Buchse oder mit dem Verbindungsglied verbunden sein, jedoch nicht mit beiden, so daß eine Gleitverbindung geschaffen wird, die sich zwischen den Diskontinuitäten erstreckt. Entlang der Gleitverbindung kann eine geringfügige Abtrennung vorhanden sein, wenn der Verbindungsgliedkörper gezogen wird, um Drehmomente in einer Richtung zu übertragen, es kann jedoch ein Eingriff vorhanden sein, wenn der Verbindungsgliedkörper komprimiert wird, um auf umgekehrte Drehmomentbedingungen zu reagieren. Vorzugsweise sind die Diskontinuitäten durch Hohlräume gebildet und der bogenförmige Bereich zwischen den Diskontinuitäten beträgt im kleineren Lagerabschnitt weniger als etwa 180º relativ zur Schwenkachse des inneren Buchsenteils. Diese Ausbildung reduziert neben anderen Vorteilen die Steifheit des inneren Teils für eine Schwenk- und Kippbewegung relativ zum Verbindungsgliedkörper und reduziert in bedeutender Weise Zugspannungen zwischen den elastomeren Schichten, wenn das Verbindungsglied während der Übertragung von Drehmoment in der normalen Betriebsrichtung gespannt wird. Die Verringerung der Zugspannungen in den elastomeren Schichten reduziert die Neigung zum Reißen und erhöht daher die Lebensdauer der Verbindungsgliedanordnung.
• Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht; in diesen zeigen:
• Fig. 1 eine Seitenansicht einer Verbindungsglied-Drehkupplung, in welcher eine Reihe von Verbindungsgliedern gemäß der Erfindung befestigt sind;
• Fig. 2 eine Seitenansicht der Verbindungsgliedkupplung entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;
• Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1;
• Fig. 4 eine teilweise weggebrochene und geschnittene Ansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 3; und
• Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Verbindungsglieds gemäß der Erfindung.
• Wie vorstehend erläutert, schafft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung gegenüber der Erfindung, die im US-Patent 4 804 352 offenbart ist, welches an Schmidt ausgegeben wurde und im Besitz der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung ist. Das Schmidt-Patent enthält eine Beschreibung einer Anwendung bei der Kraftübertragung von Flugzeugen, bei der ein besonders hartes Betriebsumfeld für eine gelenkartige Drehkupplung vorhanden ist. Verbindungsglieder der vorliegenden Erfindung sind insbesondere zur Verwendung in einem Anwendungsgebiet geeignet, wie es im Schmidt-Patent beschrieben ist.
• Bevor die vorliegende Erfindung im Detail erläutert wird, ist es angemessen, die theoretischen Grundlagen des Anmeldungsgegenstandes des vorerwähnten Schmidt-Patentes kurz darzulegen. Unter spezieller Bezugnahme auf das Schmidt-Patent, dessen Offenbarung von Spalte 5, Zeile 24 bis Spalte 7, Zeile 22 und unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 durch Bezugnahme hiermit eingegliedert ist, wird die Umgebung im folgenden erläutert, in welcher die erfindungsgemäßen Verbindungsglieder Anwendung finden.
• Aus Fig. 1, die eine vereinfachte Darstellung einer Verbindungsglied-Kupplung zeigt, ist die Kupplung 10 ersichtlich, welche eine Antriebswelle 12, die um eine vertikale Achse Rs drehbar ist, mit einer angetriebenen Welle 13 verbindet, die um eine Achse Rh drehbar ist, welche zur Achse Rs der Antriebswelle koaxial oder in einem Winkel α angeordnet sein kann. Ein Antriebsglied oder eine Nabe 15 ist an der Eingangsantriebswelle 12 mittels üblicher (nicht dargestellter) Mittel wie Bolzen, Schweißkonstruktionen, Keilwellennuten, Keile oder ähnliches befestigt. Auf ähnliche Weise ist eine Nabe 16 mit der angetriebenen Welle 13 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform bestehen die Naben 15 und 16 aus ebenen kreisförmigen Platten; die Naben 15 und 16 können jedoch übliche Armkreuze mit Armen enthalten, die sich von den Wellen 12 und 13 mit einem Winkelversatz in einer Ebene radial nach außen erstrecken, die senkrecht zu den Wellendrehachsen liegt, beispielsweise in einer Ebene, die sich entlang der Linie A-A von Fig. 1 senkrecht zur Antriebswellenachse Rs erstreckt.
• Um einen Winkelversatz zwischen der Drehachse Rs der Antriebswelle 12 und der Drehachse Rh der angetriebenen Welle 13, beispielsweise den Versatzwinkel α (Fig. 1), aufzunehmen, ist eine Vielzahl von Verbindungsgliedern zwischen den Naben 15 und 16 angeordnet und mit diesen verbunden. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, weist ein jedes Verbindungsglied, beispielsweise das Verbindungsglied 25, ein Führungsende 25a und ein nachgezogenes Ende 25b auf, wobei die Enden hinsichtlich der normalen Drehrichtung der Eingangswelle 12 während der Übertragung eines Drehmoments definiert sind, wie durch den Pfeil in Fig. 1 angegeben. Vorübergehende umgekehrte Drehmomentbedingungen können in der angetriebenen Welle 13 auftreten, wenn sie sich in der gleichen Richtung wie die Eingangswelle 12 dreht.
• In der dargestellten Ausführungsform sind drei Verbindungsglieder zwischen den Naben 15 und 16 vorgesehen, wobei das nachgezogene Ende 26b eines führenden Verbindungsglieds 26 rechts vom Verbindungsglied 25 in Fig. 1 dargestellt ist, und das Führungsende 27a eines nachgezogenen Verbindungsglieds 27 links vom Verbindungsglied 25 in Fig. 1 dargestellt ist. Während eine Kupplung 10 mit drei Verbindungsgliedern in Fig. 1 dargestellt ist, kann eine andere Anzahl von Verbindungsgliedern in Abhängigkeit von Gestaltungserfordernissen einschließlich räumlicher und belastungsmäßiger Erfordernisse und ähnliches verwendet werden, es sind jedoch wenigstens drei Verbindungsglieder erforderlich, die winkelmäßig gleich voneinander beabstandet sind, um eine konstante Geschwindigkeitsantriebsbeziehung zwischen den Wellen 12 und 13 sicherzustellen, wenn diese versetzt angeordnet sind.
• Der Führungsendbereich 25a eines jeden Verbindungsglieds, beispielsweise des Verbindungsglieds 25, ist mit der Antriebsnabe 15 beispielsweise mittels eines Lastbügels 15a verbunden, welcher mit der Antriebsnabe 15 verbunden ist, wobei der nachgezogene Endbereich mit der angetriehenen Nahe 16, beispielsweise mittels eines mit der angetriehenen Nahe 16 verbundenen Lasthügels 16a, verbunden ist. Der Antriehsnahenlasthügel 15a ist radial außerhalb der Drehachse Rs der Eingangswelle 12 und der Nahe 15 angeordnet und erstreckt sich hinsichtlich der Ebene der Nahe 15 in axialer Richtung. In gleicher Weise ist der Lasthügel 16a radial außerhalb hinsichtlich der Drehachse Rh der Ausgangswelle 13 und der Nahe 16 angeordnet und erstreckt sich axial hinsichtlich der Ebene der Nahe 16. Die Lastbügel 15a und 16a sind daher zueinander beabstandet und sich gegenüherliegend angeordnet, sind jedoch in einer horizontalen Ebene winkelmäßig versetzt, die durch ihre Bewegungswege senkrecht zur Drehachse Rs in Fig. 1 hindurchgeht.
• Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, weist jeder Lastbügel, beispielsweise der das Verbindungsglied 27 halternde Lastbügel 15b, ein Paar aufrechtstehende Laschen 30 und 31 auf, die an der Antriebsnabe beahstandet befestigt sind, um den Endhereich des Verbindungsglieds 27 dazwischen aufzunehmen. Ein Verbindungsholzen 32 und/oder ein anderes Befestigungsteil erstreckt sich durch die Laschen 30 und 31 und in Querrichtung durch das Verbindungsglied 27 hindurch. Das Verbindungsglied 25 ist durch Bolzen 33 und 34 mit den zugeordneten Lastbügeln 15a bzw. 16a verbunden.
• Sind die Drehachsen der Wellen 12 und 13 fluchtend, d.h. koaxial, angeordnet, bewegen sich die Verbindungsglieder, beispielsweise das Verbindungsglied 25, der Kupplung 10 endweise in einer Ebene P&sub1; vorwärts, die senkrecht zur Drechachse Rs der fluchtenden Wellen 12 und 13 ist. Ist die Welle 13 jedoch hinsichtlich der Welle 12 versetzt, heispielsweise wenn sie über den Winkel α verschoben wird, wie in Fig. 1 dargestellt, und drehen sich die Wellen 12 und 13, bewegen sich die Verbindungsglieder auf komplexe Weise, wenn sie ein Drehmoment bei einer konstanten Geschwindigkeit zwischen der Eingangsantriebsnabe 15 und der Ausgangsantriebsnahe 16 übertragen. Beispielsweise bewegt sich das Verbindungsglied 25, wenn die Wellen 12 und 13 fluchten, endweise tangential zur Achse Rs im wesentlichen koplanar zur Ebene T&sub1; vorwärts, die senkrecht zur Wellendrehachse Rs ist. Ist die Ausgangsnahe 16 und ihre Welle 13 jedoch winkelmäßig versetzt, wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt, bleibt der führende Endbereich 25a des Verbindungsglieds 25 im wesentlichen in der Ebene P&sub1;, der nachgezogene Endbereich 25b wird jedoch zyklisch axial nach oben und nach unten bezüglich der Ebene P&sub1; verschoben, wenn er, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, gedreht wird. Ein derartiges Verschieben des nachgezogenen Endes verursacht eine Änderung hinsichtlich des Abstandes zwischen den Bolzen 33 und 34, die dynamisch von den Verbindungsgliedern aufgenommen werden muß, um eine konstante Geschwindigkeitsverbindung zwischen den Nahen 15 und 16 sicherzustellen, und eine derartige Ahstandsänderung tritt bei jeder Umdrehung zweimal auf.
• Um das Drehmoment zu übertragen, während die vorerwähnte Verbindungsgliedbewegung aufgenommen wird, ist jedes Verbindungsglied, beispielsweise das Verbindungsglied 25, mit einem ersten oder führenden elastomeren Lagermittel 35 versehen, das in seinem führenden Endbereich 25a befestigt ist, und mit einem zweiten, im nachgezogenen Endbereich 25b befestigten elastomeren Lagermittel 36 für das nachgezogene Ende, siehe Fig. 4. Zwischen den elastomeren Lagern 25 und 36 weist das Verbindungsglied 25 einen Körper 25c auf, der axial, hiegsam und drehmomentsteif ausgebildet ist, in der dargestellten Ausführungsform jedoch eine Öffnung 25' in seinem zentralen Bereich aufweist, um das Gewicht zu minimieren. Der Verbindungsgliedkörper 25c widersteht, anders ausgedrückt, biegemäßigen und drehmomentmäßigen Ablenkungen sowie axialen Ahlenkungen, die durch Zug- und Druckhelastungen verursacht werden. Zu diesem Zweck wird der Verbindungsgliedkörper 25c vorzugsweise aus einem festen Metall mit geringem Gewicht hergestellt, beispielsweise Titan, Aluminium oder ähnliches, er kann jedoch aus anderen festen und leichten Materialien einschließlich Zusammensetzungen in denjenigen Anwendungsgebieten bestehen, die diese Materialien zulassen.
• In der bevorzugten Ausführungsform weist, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, das elastomere Lagermittel 36 für das nachgezogene Ende eine laminierte sphärische Komponente auf, die eine innere Buchse 53b umgibt. Das laminierte elastomere Lager 35 am gegenüberliegenden Ende des Verbindungsglieds 25 besteht vorzugsweise aus einer ähnlichen Konstruktion, die eine innere Buchse 53a umgibt. Wie am besten aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, weist jedes elastomere Lager eine Reihe von Schichten aus elastomerem Material mit vorhestimmter Dicke auf, beispielsweise die Schichten 40, 41, 42, 43, 44, 45 und 46, die von einer Reihe konkaver, relativ unelastischer oder nicht dehnbarer Teile, beispielsweise Metallscheiben 47, 48, 49, 50, 51 und 52, die zwischen den Schichten angeordnet sind, getrennt sind. Die äußerste elastomere Schicht 40 ist benachbart zu einer sphärischen konkaven Oberfläche 25" angeordnet, die integral innerhalb des Endhereichs des Körpers 25c des Verbindungsglieds 25 ausgebildet ist. Die innerste elastomere Schicht 46 ist benachbart zu einer konvexen sphärischen Oberfläche 53' angeordnet, die auf einem ersten Befestigungsmittel oder dem inneren Buchsenteil 53b vorgesehen ist, das sich quer durch den Verbindungsgliedkörper 25c erstreckt. Das Führungsende 25a des Verbindungsglieds 25 hat eine konkave Oberfläche 25"', die eine innere Befestigungshuchse 53a umgiht, die in Details, die die Erfindung nicht berühren, geringfügig anders als das Buchsenteil 53b ausgebildet ist. Die elastomeren Lagen und Scheiben 40 - 46 bzw. 47 - 52 sowohl in den führenden als auch nachgezogenen elastomeren Lagern 35 bzw. 36 sind derart geformt, daß ihre Brennpunkte Fp mit den Längsachsen der Befestigungshülse zusammenfallen.
• In den Verbindungsgliedern, die im vorerwähnten Schmidt-Patent dargestellt und beschrieben sind, erstrecken sich die verschiedenen elastomeren Schichten kontinuierlich um die inneren Befestigungsbuchsen oder Hülsen herum. Die Scheiben sind gespalten, um die Herstellung zu erleichtern. Befinden sich die Verbindungsglieder in ihrem normalen, drehmomentübertragenden Betriehszustand, d.h. wobei das Führungsende 25a dem nachgezogenen Ende 25b während der Drehung der Kupplung 10 vorausgeht, sind die elastomeren Schichten an den weitesten führenden und nachgezogenen Enden des Verbindungsglieds im wesentlichen vollständig Drucklasten auf die Oberflächen 25" und 25"' ausgesetzt, während die diametral gegenüberliegenden elastomeren Schichten eines jeden elastomeren Lagers gezogen werden. Bei einem vorübergehenden umgekehrten Drehmoment, das typischerweise eine geringere Höhe als das normale Betriebsdrehmoment aufweist, sind die Schichten, die den weitesten führenden und nachgezogenen Enden der Verbindungsglieder benachbart sind, Zugbeanspruchungen und die diametral gegenüberliegenden elastomeren Schichten einem Druck ausgesetzt.
• Bei der Gestaltung eines elastomeren Lagers, das zyklischen Belastungen ausgesetzt ist, ist es wünschenswert, die Bildung von Zugbeanspruchungen zwischen den verschiedenen elastomeren Schichten zu vermeiden, um ein molekulares Reißen oder eine Kavitation infolge der hydrostatischen Beanspruchung innerhalb der Schichten zu vermeiden.
• Kavitationsarten eines Fehlers werden im allgemeinen innerhalb einer elastomeren Schicht iniziiert, in der Schadstellen die Ausbreitung des Ermüdungsreißens und der elastomeren Verschlechterung entwickeln und beschleunigen. Es ist daher wünschenswert, die Iniziierung und das Ausbreiten des elastomeren Ermüdungsreißens zu verhindern, um die gesamte Dauerhaltbarkeit des elastomeren Lagers zu verbessern.
• Gemäß der Erfindung werden unerwünschte Zugbeanspruchungen infolge einer normalen Drehmomentübertragung in den elastomeren Lagern vermieden, die in den Kupplungsverbindungsgliedern vorgesehen sind. Zu diesem Zweck ist jedes elastomere Lager, beispielsweise das elastomere Lager 35 für das Führungsende, in getrennte bogenförmige Abschnitte getrennt, die diskontinuierlich um den Umfang der inneren Befestigungshuchse 53a herum angeordnet sind. Das elastomere Lager 36 für das nachgezogene Ende ist in ähnlicher Weise geteilt. Durch das Vorsehen derartiger Trennungen in jedem Lager können Zugbeanspruchungen in den elastomeren Schichten vermieden werden, wodurch die Dauerhaltharkeit der Lageranordnung und selbstverständlich auch des Verbindungsglieds selbst erhöht wird.
• Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das elastomere Lager 36 für das nachgezogene Ende in zwei Abschnitte geteilt ist: 36A und 36B. Der Abschnitt 36A erstreckt sich über ein größeres Bogenmaß, das größer als 180º ist, hinsichtlich einer Linie senkrecht zur Längsachse B-B des Verbindungsglieds 25, oder größer als ein Winkel π-Radiant. Der verbleibende Bereich des Lagers 36B erstreckt sich über einen kleineren oder geringeren Bogenbereich, der in der dargestellten Ausführungsform innerhalb eines Bogens bestimmt ist, der von einem Winkel β von etwa 900 oder π/2 relativ zur Mittelachse der inneren Befestigungsbuchse 53b (siehe Fig. 4) begrenzt ist. Die bogenförmigen Lagerabschnitte 36A und 36B sind voneinander mittels Diskontinuitäten getrennt, die im vorliegenden Beispiel von Hohlräumen 36C und 36D geschaffen werden. Vorzugsweise erstrecken sich die Hohlräume 36C und 36D quer zum Verbindungsgliedkörper 25c zwischen der inneren Befestigungsbuchse 53b und der inneren Oberfläche des Verbindungsglieds 25. Zusätzlich erstrecken sich die Hohlräume 36C und 36D vorzugsweise vollständig durch die gesamte Breite des Verbindungsgliedkörpers 25c hindurch und sind an den gegenüberliegenden Enden offen. Die Hohlräume 36C und 36D schaffen somit Diskontinuitäten zwischen den verschiedenen elastomeren Schichten und den unelastischen Scheiben auf den gegenüberliegenden axialen Seiten der inneren Befestigungsbuchsen.
• Um die Übertragung von Lasten oder Beanspruchungen zwischen den bogenförmigen Abschnitten 36A und 36B bei einer Zug- und Druckbelastung des Verbindungsglieds vollständig zu vermeiden, sieht die Erfindung auch ein Mittel vor, das eine Gleitverbindung zwischen dem kleineren bogenförmigen Lagerabschnitt 36B und dem inneren Buchsenteil 53b oder dem Verbindungsgliedkörper 25c schafft. Vorzugsweise wird dies durch eine Verbindung ohne Verbund entweder zwischen einer der Oberflächen von einer der unelastischen Scheiben geschaffen, die benachbart zur elastomeren Schicht liegen, oder zwischen der inneren konkaven Oberfläche des Verbindungsgliedkörpers 25c und der äußersten elastomeren Schicht, die diesem benachbart ist, oder zwischen der äußeren Oberfläche der Befestigungshuchse 53b und der innersten elastomeren Schicht 46. Ein Verbund sollte zwischen dem Rest der elastomeren Schichten und unelastischen Scheiben bestehen, uni eine zentrierende Wiederherstellungskraft für den kleineren Lagerabschnitt 36b zu schaffen. Vorzugsweise sollte die Verbindung ohne Verbund erlauben, daß sich die innere Buchse 53b geringfügig ahtrennt, wenn das Verbindungsglied unter normalen Drehmomentlasten auf die Kupplung gespannt wird, und daß es sich relativ zu seiner benachbarten elastomeren Oberfläche während der zahlreichen Bewegungen des Verbindungsglieds bewegt, wenn die Kupplung rotiert. Beispielsweise besteht die zur Zeit beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung darin, eine Verbindung ohne Verbund zwischen der konkaven inneren Oberfläche der unelastischen Scheibe 57a (Fig. 4) und ihrer benachbarten elastomeren Schicht 46a zu schaffen.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine Reihe von Vorteilen. Während dem Aufbringen von Lasten auf das Verbindungsglied 25 zwischen seinem Führungsende 25a und seinem nachgezogenen Ende 25b während der Übertragung eines normalen Drehmoments verhindern die Hohlräume 36C und 36D in Verbindung mit der Verbindung ohne Verbund die Übertragung von Zugspannungen von den verschiedenen elastomeren Schichten im kleineren bogenförmigen Abschnitt 36B des elastomeren Lagers 36 zu den verschiedenen elastomeren Schichten im größeren bogenförmigen Abschnitt 36A des Lagers 36. Gleichzeitig trennt sich bei einer derartigen Belastung die innere Oberfläche der Scheibe 57a von ihrer benachbarten Oberfläche der elastomeren Schicht 46a, um die Übertragung von Zugspannungen zwischen den inneren Buchsen 53a und 53b und dem zentralen Bereich des Verbindungsgliedkörpers 25c zu verhindern. Aufgrund der Abtrennung an dieser Stelle wird Abrieh vermieden, wenn der Verbindungsgliedkörper 25 verschiedenen Bewegungen relativ zu den Befestigungshuchsen 53a und 53b ausgesetzt ist, wenn die Kupplung 10 um versetzte Achsen rotiert. Als Folge hiervon sind die verschiedenen elastomeren Schichten in den größeren bogenförmigen Abschnitten 36A und 35A im wesentlichen vollständig Druck- und Scherlasten ausgesetzt. Da die verschiedenen elastomeren Schichten und unelastischen Scheiben im kleineren Sogenförmigen Lagerabschnitt 36B miteinander und mit dem Verbindungsgliedkörper 25c (mit Ausnahme der Gleitverbindung) verbunden sind, sind Wiederherstellungskräfte vorhanden, um den bogenförmigen Lagerabschnitt 36B bereitzuhalten, um vorübergehende Drucklasten aufzunehmen, beispielsweise solche, die bei umgekehrten Drehmomentbedingungen aufgebracht werden, und die inneren Buchsen 53a und 53b werden axial von ihren entsprechenden Verbindungsgliedenden 25a und 25b weg verschoben. In einem solchen Fall sind die verschiedenen elastomeren Schichten im kleineren bogenförmigen Lagerabschnitt 36B und 35B einer Druck- und Scherbelastung ausgesetzt, die Übertragung von Zugspannungen vom größeren Lagerabschnitt 36A wird jedoch infolge der Diskontinuitätshohlräume 36C, 36D vermieden. Wie dem Fachmann bekannt, sind die verschiedenen Schichten im elastomeren Lager 35 für das Führungsende ähnlichen Bewegungen unter ähnlichen Lasthedingungen ausgesetzt.
• Der vorbeschriebene Aufbau schafft eine Reihe von Vorteilen. Der größte Vorteil besteht darin, daß unerwünschte Zugspannungen und Beanspruchungen unter den verschiedenen elastomeren Schichten vermieden werden, die unerwünschte Ermüdungszustände entstehen lassen könnten. Als Folge hiervon weist das erfindungsgemäße Verbindungsglied eine erhöhte Dauerhaftigkeit auf und kann über relativ lange Perioden zwischen Inspektion und Austausch betrieben werden. Zusätzlich wird die Fähigkeit der Lastaufnehmung der elastomeren Lager maximiert, während gleichzeitig die Steifheit des Verbindungsglieds bei oder unter einem gewünschten Maximalwert gehalten wird. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß die "negativen" Effekte der Spannungen auf der "Zugseite" des elastomeren Lagers heseitigt werden, d.h. am kleineren Bereich 36B, der dem zentralen Teil 25C des Verbindungsgliedkörpers benachbart ist. Zusätzlich wird die Gesamtsteifheit des Verbindungsglieds für Kipp- und Torsionsbewegungen reduziert, was wünschenswert ist. Die Federraten bezüglich Torsion und Verkippen schaffen den weiteren Vorteil, daß die innerhalb der elastomeren Lage während des Betriebs des Verbindungsglieds erzeugte Hysteresewärme reduziert wird, und niedrigere Dauerhetriebstemperaturen erhöhen die Haltbarkeit des Verbindungsglieds.
• Mehrere Veränderungen des oben beschriebenen Aufbaus können zusätzliche Vorteile bringen. Beispielsweise kann die relative Gleitverbindung zwischen der unelastischen Scheibe und ihrer benachbarten elastomeren Schicht durch ein Mittel mit niedriger Reihverbindung geschaffen werden, beispielsweise einer Schicht aus Teflon (Polytetrafluorethylen) Polymer. Zusätzlich können die elastomeren und unelastischen Scheiben im kleineren bogenförmigen Lagerabschnitt 36B anders aufgebaut sein als diejenigen im dazugehörigen größeren Abschnitt 36A, um die Druckmodule zu maximieren, während noch wünschenswerte Schermodule vorgesehen sind, die die erforderlichen Torsions- und Kippbewegungen aufnehmen, die vorhanden sind, wenn das Verbindungsglied in Druckrichtung belastet wird. Der kleinere Lagerabschnitt 36B kann, anders ausgedrückt, derart gestaltet sein, daß eine "Dämpfung" geschaffen wird.
• In der dargestellten Ausführungsform sind die Scheiben und elastomeren Schichten im größeren bogenförmigen Bereich eines jeden Lagers sowohl miteinander als auch mit den beiden inneren Buchsen und dem Verbindungsgliedkörper verbunden. Die verschiedenen Schichten werden hierbei in einer treibenden Beziehung gehalten. Es ist jedoch zu beachten, daß die sphärischen Formen der Scheiben und Hohlräume im Verbindungsgliedkörper auch eine Festhalte- oder Rückhaltefunktion des Lagers auf dem Verbindungsglied schaffen, so daß bei gewissen Anwendungen, wo weniger als alle Vorteile der bevorzugten Ausführungsform ausreichend sind, kein Erfordernis besteht, daß die elastomeren Schichten mit der inneren Buchse oder dem Verbindungsgliedkörper verbunden sind.
• Vorzugsweise werden die verschiedenen unelastischen Schichten von Metallscheihen gebildet, die derart geformt sind, daß sie die gewünschten parallelen halbkugelförmigen Krümmungen und dargestellten verschachtelten Beziehungen schaffen. Alle Scheiben verlaufen vorzugsweise durch den größeren bogenförmigen Bereich eines jeden Lagers kontinuierlich. Eine derartige Kontinuität hilft ferner dabei, ermüdungsinduzierende Belastungen zwischen den elastomeren Schichten und dem Körper des Verbindungsglieds selbst in der Nähe seiner Enden zu reduzieren. Die verschiedenen elastomeren Schichten können die gleiche Dicke aufweisen oder können unterschiedliche Dicken in einer radialen Richtung haben. Ein bevorzugtes Elastomer weist ein SPE X-Elastomer auf, das von Lord Corporation von Erie, Pennsylvania, hergestellt wird. Für eine vollständigere Beschreibung der Art und Weise, in welcher die verschiedenen elastomeren Schichten und unelastischen Scheiben ausgestaltet sein können, um in einem elastomeren Lager zu wirken, wird auf die US-Patente 4 804 352 und RE 30 262 verwiesen, die beide an Schmidt ausgegeben wurden und im Besitz der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung sind.
• Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verbindungsglied und eine elastomere Lageranordnung schafft, die dauerhaft ist und ohne weiteres unter Verwendung von bekannten Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Aufgrund ihrer Beständigkeit können das Verbindungsglied und die zugeordneten elastomeren Lager während relativ langer Zeitperioden zwischen Inspektion und Ersatz betrieben werden. Hieraus ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verbindungsglied besonders zum Einsatz bei strengen Hochlastanwendungen einschließlich der Übertragung einer bedeutenden Leistung bei Drehkupplungen mit Verbindungsgliedern geeignet ist, die versetzte Wellen verbinden.
• Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben wurde, können zahlreiche Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die angefügten Ansprüche bestimmt wird.

Claims (8)

1. Verbindungsglied (25, 26, 27) zur Verwendung bei der Übertragung von Drehmoment von einem Antriebselement (12) zu einem angetriebenen Element (13), wobei das Verbindungsglied eine Zug- und Druckverbindung entlang einer Längsachse (B-B) schafft, während es eine relative Schwenkbewegung zwischen den Elementen in einer Richtung quer zur Achse aufnimmt, wobei das Verbindungsglied einen Verbindungsgliedkörper (25c) enthält, der sich entlang der Achse zwischen den Elementen erstreckt, erste Mittel (25a) zum Verbinden des Verbindungsgliedkörpers an einer ersten Stelle mit einem der Elemente und zweite Mittel (25b) zum Verbinden des Verbindungsgliedkörpers an einer zweiten Stelle mit dem anderen der Elemente, wobei wenigstens eines der Verbindungsmittel ein inneres Teil (53a, 53b) und eine Vielzahl von alternierenden Schichten aus elastischem (40, 41, 42, 43, 44, 45, 46) und unelastischem Material (47, 48, 49, 50, 51, 52) enthält, die zwischen dem inneren Teil und dem Verbindungsgliedkörper angeordnet sind, wobei das Verbindungsglied dadurch gekennzeichnet ist, daß die alternierenden Schichten in getrennten bogenförmigen Abschnitten (36A, 36B) angeordnet sind, die sich quer zu einer Belastungsachse des Verbindungsglieds auf diametral gegenüberliegenden Seiten des inneren Teils erstrecken, wobei das Verbindungsglied ein Paar Diskontinuitäten (36C, 36D) zwischen den alternierenden Schichten aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse angeordnet sind, um zu ermöglichen, daß das innere Teil mit minimaler Behinderung relativ zum Verbindungsgliedkörper schwenkt, wenn der Verbindungsgliedkörper auf Zug beansprucht wird, wobei die Diskontinuitäten Abschnitte (35A, 36A) erzeugen, die sich durch einen größeren bogenförmigen Bereich erstrecken, und Abschnitte (35B, 36B), die sich durch einen kleineren bogenförmigen Bereich erstrecken, wobei die Diskontinuitäten die Übertragung von Zugspannungen zwischen den größeren und kleineren bogenförmigen Abschnitten während der normalen Drehmomentübertragung verhindern, wodurch das Verbindungsglied die gewünschten Zug- und Druckspannungen und Schwenkbewegungen in einer Weise aufnehmen kann, die unerwünschte Spannungen zwischen den elastischen Schichten minimiert.

2. Verbindungsglied nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch Mittel (46a, 57a), die eine Gleitverbindung schaffen, welche sich durch einen vorbestimmten bogenförmigen Bereich zwischen den Diskontinuitäten und zwischen einer der Schichten aus elastischem Material und einer benachbarten Schicht erstreckt.

3. Verbindungsglied nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die eine Schicht aus elastischem Material (46a) benachbart zum inneren Teil angeordnet und mit diesem verbunden ist, und daß die benachbarte Schicht eine Scheibe (57a) enthält.

4. Verbindungsglied nach Anspruch 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine erste Oberfläche aufweist, die der einen Schicht aus elastischem Material gegenüberliegt, und eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt und mit dem Verbindungsgliedkörper mittels intervenierender verbundener Schichten aus elastischem und unelastischem Material verbunden ist, die miteinander zwischen den Diskontinuitäten (36C, 36D) verbunden sind.

5. Verbindungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Diskontinuitäten von einem Paar Hohlräumen (36C, 36D) gebildet wird, die sich längs der Schwenkachse des inneren Teils zwischen dem inneren Teil und dem Verbindungsgliedkörper erstrecken.

6. Verbindungsglied nach Anspruch 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Hohlräume auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse in gleichem Abstand von dieser innerhalb eines Bogens angeordnet ist, der von einem eingeschlossenen Winkel von weniger als etwa 180º von der Schwenkachse des inneren Teils begrenzt ist.

7. Verbindungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die alternierenden Schichten zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil in einem bogenförmigen Bereich (36A) verbunden sind.

8. Verbindungsglied nach Anspruch 7, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sich die relativ unelastischen Schichten in einem der Bereiche (36A) über einen bogenförmigen Bereich erstrecken, der größer als π-Radiant für normalerweise aufnehmende Drucklasten ist.