DE69400232T2

DE69400232T2 - Elastische Wellenkupplung

Info

Publication number: DE69400232T2
Application number: DE69400232T
Authority: DE
Inventors: Kazuichi Fujisawa-Shi Kanagawa Fukuda
Original assignee: SHOYO ENGINEERING CO Ltd; Kyushu Hasec Co Ltd
Current assignee: SHOYO ENGINEERING CO Ltd; Kyushu Hasec Co Ltd
Priority date: 1993-01-14
Filing date: 1994-01-12
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: EP0607857A1; EP0607857B1; DE69400232D1; JPH0676811B2; KR940018578A; KR0131182B1; TW245760B; JPH06213247A

Description

Die Erfindung betrifft eine spielfreie flexible Wellenkupplung.
Eine Art elastischer Wellenkupplung verwendet Schraubenfedern als ihr flexibles Element. In einer Variante dieser Art sind die Schraubenfedern so angeordnet, daß sie ihre Form in rechten Winkeln zu ihren Achsen ändern. Unter Verzicht auf Federsitze hat diese Art flexibler Wellenkupplung einen einfachen und kleinen Aufbau, der zu einem kleineren Trägheitsmoment führt.
Die US-A-4639237 offenbart ein Beispiel für diese Art flexibler Wellenkupplung gemaß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 10, 11, 12 bzw. 13.
Eine flexible Wellenkupplung gemäß der US-A-4639237 weist auf: eine erste und eine zweite Nabe, von denen jede einen Flansch an einem Ende ihres zylindrischen Teils hat und mit einer Transmissionswelle verbunden ist, einen Halter, der am Flansch der zweiten Nabe so befestigt ist, daß der zylindrische Teil der ersten Nabe durch ihn durchläuft und der Flansch der ersten Nabe in ihm enthalten ist, und Schraubenfedern, die durch Federlöcher geführt sind, die am Umfang des Flansches der ersten Nabe entlang vorgesehen sind. Die erste und zweite Nabe sind so angeordnet, daß sich ihre Flansche über einen zwischen ihnen belassenen Raum gegenüberliegen. Die Schraubenfedern sind zwischen dem Flansch der zweiten Nabe und dem Halter zusammengedrückt Eine Drehmomentübertragung zwischen der ersten und zweiten Nabe erfolgt über die Schraubenfedern. Die Schraubenfedern passen Wellenfehlausrichtungen an und absorbieren die auf die Transmissionswelle wirkende Stoßbelastung durch Ändern ihrer Durchfederung. Zusätzlich ist die Kupplung mit den Schraubenfedern in fester Passung in den Federlöchern ohne Spiel zusammengesetzt, um sich winklig mit hoher Genauigkeit zu drehen.
In den herkömmlichen flexiblen Wellenkupplungen der vorstehend beschriebenen Art federn jedoch die Schraubenfedern senkrecht zur Schraubenachse zwischen dem Flansch der ersten Nabe und dem Flansch der zweiten Nabe bzw. dem Halter durch. Da diese Durchfederung eine hohe Beanspruchung in den Schraubenfedern ausübt, muß ihr Durchfederungswert vergleichsweise klein gehalten werden. Diese Art Kupplung führte ihrerseits zu einer begrenzten Anpassung von Wellenfehlausrichtungen, Absorption von Stoßbelastung und Verringerung von Drehschwingung. Daher wurde die Entwicklung von flexiblen Wellenkupplungen erwartet, die eine wesentlich größere Anpassung von Wellenfehlausrichtungen, Absorption von Stoßbelastung und Verringerung von Drehschwingung spielfrei vorsehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine flexible Wellenkupplung ohne Spiel mit ausgezeichneter Funktion bei einer Anpassung von Wellenfehlausrichtungen, Absorption von Stoßbelastung und Verringerung von Drehschwingung vorzusehen.
Eine erfindungsgemäße flexible Wellenkupplung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10, 11, 12 bzw. 13 festgelegt.
Ein ausreichend großer Raum zur Anpassung von Wellenfehlausrichtungen ist zwischen dem Flansch der ersten Nabe und der zweiten Nabe bzw. dem Halter belassen.
Eine Drehmomentübertragung erfolgt von der Antriebswelle über die mit ihr verbundene erste Nabe, tonnenförmige Schraubenfedern, die in fester Passung in den Federlöchern im Flansch der ersten Nabe vorgesehen sind, die zwischen dem Flansch der zweiten Nabe und dem Halter gehaltenen Stifte, wobei die tonnenförmigen Schraubenfedern in fester Passung über ihnen vorgesehen sind, und die zweiten Nabe sowie anschließend zur Abtriebswelle, die mit der zweiten Nabe verbunden ist, oder in umgekehrte Richtung. Die belastete Seite des Mittelteils der tonnenförmigen Schraubenfedern wird nach innen in einem Maß zusammengedrückt, das sich mit dem Wert des übertragenen Drehmoments ändert. Die tonnenförmigen Schraubenfedern passen Wellenfehlausrichtungen durch ihre Durchfederung in Axial-, Radial- und Winkelrichtung an. Die Durchfederung der tonnenförmigen Schraubenfedern und die Reibung zwischen ihren benachbarten Windungen absorbieren die Stoßbelastung und verringern die Drehschwingung, die auf das Übertragungssystem ausgeübt werden.
Fig. 1 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen flexiblen Wellenkupplung.
Fig. 2 ist eine teilweise Querschnittansicht im Blick von der Ebene 2-2 in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen flexiblen Wellenkupplung.
Fig. 4 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen flexiblen Wellenkupplung.
Fig. 5 veranschaulicht die Anpassungsfunktion einer versetzten Fehlausrichtung der erfindungsgemäßen flexiblen Wellenkupplung.
Fig. 6 veranschaulicht die Anpassungsfunktion einer winkligen Fehlausrichtung der erfindungsgemäßen flexiblen Wellenkupplung.
Fig. 7 veranschaulicht die Anpassungsfunktion einer axialen Fehlausrichtung der erfindungsgemäßen flexiblen Wellenkupplung.
Fig. 8 veranschaulicht ein Verfahren zur Prüfung des Federdiagramms der tonnenförmigen Schraubenfedern.
Fig. 9 zeigt Federdiagramme, die aus einem Beispiel für die Prüfungen an den tonnenförmigen Schraubenfedern gewonnen wurden.
Fig. 10 zeigt in schematischer Veranschaulichung die Absorption von Stoßbelastung und die Verringerung von Drehschwingung.
Fig. 11 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer flexiblen Wellenkupplung der Erfindung in senkrechter Verwendung.
Fig. 12 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer Wellenkupplung, die aus zwei aneinander befestigten flexiblen Wellenkupplungen der Erfindung besteht.
Fig. 13 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer Wellenkupplung, die aus zwei aneinander befestigten flexiblen wellenkupplungen der Erfindung mit einer zwischen ihnen eingefügten Zwischenwelle besteht.
Fig. 14 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer flexiblen Wellenkupplung der Erfindung, die in einer Keilriemenscheibe eingebaut ist.
Fig. 15 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer flexiblen Wellenkupplung der Erfindung, die in einem Kettenrad eingebaut ist.
Fig. 16 ist eine senkrechte Querschnittansicht einer in einer Luftkupplung eingebauten flexiblen Wellenkupplung der Erfindung im übertragungszustand AUS.
Fig. 17 zeigt die Luftkupplung von Fig. 16 im Übertragungszustand EIN.
Fig. 18 ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte Vorderansicht einer Bremse, in der eine flexible Wellenkupplung der Erfindung eingebaut ist.
Fig. 19 ist eine senkrechte Querschnittansicht der Bremstrommel der Bremse von Fig. 18.
Fig. 20 ist eine senkrechte Querschnittansicht eines Drehmomentbegrenzers, in dem eine flexible Wellenkupplung der Erfindung eingebaut ist.
Fig. 21 ist eine senkrechte Querschnittansicht des Ringdeckels des Drehmomentbegrenzers von Fig. 20.
Fig. 22 ist eine Vorderansicht des Ringdeckels von Fig. 21.
Fig. 23 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts des gleichen Drehmomentbegrenzers.
Fig. 1 und 2 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Eine flexible Wellenkupplung besteht im wesentlichen aus einer ersten Nabe 1, einer zweiten Nabe 11, einem Halter 21, Stiften 31 und trommelförmigen Schraubenfedern 35.
Die erste Nabe 1 hat einen Flansch 4, der an einem Ende ihres zylindrischen Teils 2 ausgebildet ist, wobei acht Federlöcher 6 am Umfang des Flansches 4 entlang vorgesehen sind. Der zylindrische Teil 2 hat eine in ihm eingeschnittene Keilnut, um einen Keil zu halten, durch den die Transmissionswelle mit der ersten Nabe 1 verbunden ist.
Die zweite Nabe 11 hat einen Flansch 14, der an einem Ende ihres zylindrischen Teils 12 ausgebildet ist, der eine Keilnut 18 zum Verbinden der Transmissionswelle hat. Stiftlöcher 16, die den Federlöchern 6 im Flansch 14 an der ersten Nabe 1 entsprechen, sind in der Endfläche des Flansches 14 vorgesehen.
Der tellerförmige Halter 21 hat ein Loch 23, um den zylindrischen Teil 2 der ersten Nabe 1 an seiner Mitte durchzuführen. Ferner hat der Halter 21 Stiftlöcher 26, die gegenüber den Stiftlöchern 16 im Flansch 14 an der zweiten Nabe 11 liegen. Der Begrenzungsabschnitt des Halters 21 und des Flansches 14 an der zweiten Nabe 11 sind mit Verbindungsschrauben 28 aneinander befestigt. Der Halter 21 hält in sich den Flansch 4 an der ersten Nabe 1, der gegenüber dem Flansch 14 an der zweiten Nabe 11 mit einem zwischen ihnen belassenen Zwischenraum liegt. Ein ausreichend großer Raum zur Anpassung von Wellenfehlausrichtungen ist zwischen dem am Flansch 14 an der zweiten Nabe 11 befestigten Halter und dem in ihm enthaltenen Flansch 4 an der ersten Nabe 1 belassen.
Acht Stifte 31 sind jeweils in die Stiftlöcher 16 im Flansch 14 der zweiten Nabe 11 und die Stiftlöcher 26 im Halter 21 eingesetzt, wobei beide Enden jedes Stifts 31 durch die zweite Nabe 11 und den Halter 21 gestützt werden.
Jede tonnenförmige Schraubenfeder 35 verläuft durch das Federloch 6 im Flansch 4 an der ersten Nabe 1. Währen der Abschnitt 36 der tonnenförmigen Schraubenfeder 35 mit größtem Durchmesser in Schrumpfpassung im Federloch 6 in der ersten Nabe 1 vorgesehen ist, ist ihr Abschnitt 37 mit kleinstem Durchmesser in Schrumpfpassung über dem Stift 31 vorgesehen. Die tonnenförmige Schraubenfeder 35 ist zwischen der zweiten Nabe 11 und dem Halter 21 soweit zusammengedrückt, daß die Schraubenfeder 35 durchfedert, um bei Drehmomentübertragung die benachbarten Windungen miteinander in Berührung zu bringen. Beispielsweise sind die tonnenförmigen Schraubenfedern zwischen der zweiten Nabe und dem Halter um 5 bis 15 % der freien Federhöhe zusammengedrückt Die Anzahl der tonnenförmigen Schraubenfedern je Kupplung ändert sich mit dem übertragenen Drehmomentwert und liegt z. B. im Bereich von vier bis sechzehn. Die tonnenförmige Schraubenfeder ist in Schrumpf- oder Dehnpassung im Federloch und über dem Stift vorgesehen. Daher können die Abschnitte der tonnenförmigen Schraubenfeder mit größtem und kleinstem Durchmesser bei Bedarf geschliffen sein.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Teile und Elemente der folgenden Ausführungsformen, die denen der ersten Ausführungsform gleichen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform sind ein Flansch 42 an einer zweiten Nabe 41 und ein Halter 45 mit Federlöchern 43 und 46 gelocht. Die als die Stifte gemäß der Beschreibung der ersten bevorzugten Ausführungsform dienenden Verbindungsschrauben 48 befestigen den Halter 45 am Flansch 42 an der zweiten Nabe 41 und halten tonnenförmige Schraubenfedern 35 in ihrer Position. In der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die Verbindungsschrauben 28 unnötig, weshalb die Größe der Wellenkupplung kleiner als die der ersten bevorzugten Ausführungsform ist und außerdem ihr Trägheitsmoment verringert werden kann.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Ein Zwischenring 57 ist zwischen einer zweiten Nabe 51 und einem Halter 54 eingefügt. Stiftlöcher 58, mit denen der Zwischenring 57 gelocht ist, liegen Stiftlöchern 55 im Halter 54 gegenüber. Der Zwischenring 57 ist am Halter 54 mit Innensechskantschrauben 59 befestigt. Der Halter 54 und der Zwischenring 57 sind in einem Stück an einem Flansch 52 an der zweiten Nabe 51 mit Verbindungsschrauben 28 befestigt.
Beim Demontieren dieser Wellenkupplung können der Halter 54 und der Zwischenring 57 in einem Stück von der zweiten Nabe 51 abgenommen werden. Da die Stifte 31 nicht entfernt zu werden brauchen, eignet sich diese Wellenkupplung dort zum Einsatz, wo wartungsraum zur Demontage beschränkt ist.
Im folgenden werden die Funktionen der soeben beschriebenen Kupplungen anhand von Fig. 5 erläutert. Eine Drehmomentübertragung erfolgt von einer (nicht gezeigten) Antriebswelle über die mit ihr verbundene erste Nabe 1, die durch den Flansch 4 an der ersten Nabe gehaltenen tonnenförmigen Schraubenfedern 35, die durch den Flansch 14 an der zweiten Nabe und den Halter 21 gestützten Stifte 31, über denen die tonnenförmigen Schraubenfedern 35 in fester Passung vorgesehen sind, und die zweite Nabe 11 sowie anschließend zu einer (nicht gezeigten) mit der zweiten Nabe 11 verbundenen Abtriebswelle oder in umgekehrte Richtung. Dabei wird die belastete Seite des Mittelabschnitts 36 der tonnenförmigen Schraubenfedern 35 nach innen in einem Maß zusammengedrückt, das sich mit der Größe des übertragenen Drehmoments ändert, während sich ihre entgegengesetzte Seite elastisch nach außen dehnt.
Die Wellenfehlausrichtungen bestehen aus versetzter Fehlausrichtung, winkliger Fehlausrichtung und axialer Fehlausrichtung.
Die versetzte Fehlausrichtung Δy gemäß Fig. 5 wird durch die Durchfederung der tonnenförmigen Schraubenfedern 35 angepaßt, und die winklige Fehlausrichtung Δθ gemäß Fig. 6 sowie die axiale Fehlausrichtung Δx gemäß Fig. 7 werden ebenfalls jeweils durch die darstellungsgemäße Durchf ederung der tonnenförmigen Schraubenfedern 35 angepaßt.
Im folgenden wird die Kennlinie der tonnenförmigen Schraubenfedern erläutert, wenn die vorgenannte Kupplung mit dem Drehmoment beaufschlagt ist.
Fig. 8 zeigt ein Prüfverfahren zur Bestimmung des Federdiagramms der tonnenförmigen Schraubenf eder. Metallstützen 63 halten beide Enden eines Stifts 62, über dem eine tonnenförmige Schraubenfeder 61 aufgepaßt ist. Beide Enden der tonnenförmigen Schraubenfeder 61 sind in Schrumpfpassung über dem Stift 62 vorgesehen. Die tonnenförmige Schraubenfeder 61 hat eine freie Länge von 60 mm, einen minimalen Innendurchmesser von 35 mm und einen maximalen Außendurchmesser von 65 mm. Bei axialem Zusammendrücken der Schraubenfeder auf 55 mm wird eine Belastung senkrecht zur Federachse über einen Metallhalter 64 auf die Mitte des Abschnitts der tonnenförmigen Schraubenfeder 61 mit größtem Durchmesser ausgeübt.
Fig. 9 zeigt Federdiagramme. Eine nichtlineare Kurve A als Darstellung der Hysterese wird aus der vorgenannten Prüfung gewonnen. Der Hysteresebereich stellt die Energiemenge dar, die durch Reibung zwischen benachbarten Windungen einer Feder absorbiert wird. Die stark unter kleiner Belastung durchfedernde Feder kann einen großen Wellenfehlausrichtungswert anpassen. Eine zum Vergleich gezeigte, im wesentlichen lineare Kurve B wurde durch Ausüben einer Belastung senkrecht zur Achse der Schraubenfeder gewonnen. In diesem Fall trat nur eine elastische Durchfederung ohne Reibung zwischen den benachbarten Windungen auf. Eine Kurve C wurde durch Ausüben einer Belastung entlang der Achse einer zylindrischen Schraubenfeder gewonnen, die den gleichen Durchfederungswert unter der maximalen Prüfbelastung aufwies.
Fig. 10 ist eine Kurve der Drehmomentverringerung als schematische Veranschaulichung der Funktionen der Stoßabsorption und Drehschwingungsverringerung. Eine Kurve a steht für eine flexible Wellenkupplung der Erfindung, und eine Kurve b steht für eine herkömmliche starre Wellenkupplung, z. B. eine Getriebe- oder Scheibenwellenkupplung. Deutlich wird, daß aufgrund einer größeren Federkraft und der Reibung zwischen benachbarten Windungen die flexible Wellenkupplung der Erfindung ein wesentlich größeres stoßabsorbierendes und drehschwingungsverringerndes Vermögen als die herkömmlichen Kupplungen hat. Die Funktionen der Stoßabsorption und Drehschwingungsverringerung der flexiblen Wellenkupplung der Erfindung, ausgedrückt als Prozentsatz T&sub2;/T&sub1; und S&sub2;/S&sub1;, belaufen sich auf 60 bis 70 % bzw. 20 bis 60 %.
Die als federndes Element zur Drehmomentübertragung in der Erfindung verwendeten tonnenförmigen Schraubenfedern fedem in rechten Winkeln zu ihren Achsen bei Ausübung kleiner Beanspruchungen stark durch. Die extrem kleine Federkonstante unter kleineren Belastungen gewährleistet eine ausgezeichnete Anpassung von Wellenfehlausrichtungen, ohne eine zu große Reaktionskraft auf die Kupplung auszuüben.
Die Federkennlinie einer tonnenf-rmigen Schraubenfeder, die so an der flexiblen Kupplung angebracht ist, daß ihre benachbarten Windungen Reibung zwischen sich erzeugen, erscheint als nichtlineare Hystereseschleife. Die extrem große Federkonstante unter stärkeren Belastungen erlaubt eine Übertragung großer Drehmomente. Die Durchfederung der tonnenförmigen Schraubenfeder und die durch ihre benachbarten Windungen erzeugte Reibung dienen in Kombination dazu, Stoßbelastung von der Transmissionswelle zu absorbieren und Drehschwingung zu dämpfen. Dadurch absorbiert die flexible Wellenkupplung der Erfindung starke Stoßbelastung und verringert Drehschwingung schnell.
Die innen und außen in fester Passung vorgesehenen tonnenförmigen Schraubenfedern verursachen kein Spiel. Dieses Merkmal gewährleistet schnelle Drehung und hochgenaue Lagesteuerung.
Mit den vorstehend beschriebenen ausgezeichneten Merkmalen sind die flexiblen Wellenkupplungen der Erfindung für praktische alle Anwendungsarten geeignet, insbesondere für hohen Beanspruchungen ausgesetzte Maschinen und Ausrüstungen, z. B. solche, die in der Stahlindustrie zum Einsatz kommen, und solche, die hohe Geschwindigkeit und hohe Genauigkeit benötigen, z. B. im Druckereiwesen.
Nunmehr werden einige Anwendungen der erfindungsgemäßen flexiblen Wellenkupplung beschrieben. Die Teile, die denen der zuvor genannten ersten Ausführungsform gleichen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.
Fig. 11 zeigt eine flexible Wellenkupplung der Erfindung, die in einem System mit senkrechter Transmissionswelle verwendet wird.
Die flexible Wellenkupplung wird aufrecht gehalten, während eine Antriebs- und eine Abtriebswelle mit der oberen zweiten Nabe 11 bzw. der unteren ersten Nabe 1 verbunden sind. Mit der Antriebswelle ist ein Motor verbunden, und mit der Abtriebswelle ist eine Pumpe verbunden. Die Flanschfläche 5 der ersten Nabe 1, die einen Abschnitt einer Kugelfläche bildet,» stützt eine auf die Antriebswellenseite ausgeübte Belastung. Bei auftretender Fehlausrichtung zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle neigt sich die Flanschfläche 15 der zweiten Nabe 11 mit Drehung über der Kugelflanschfläche 5 der ersten Nabe, wobei die sich ergebende Durchfederung der tonnenförmigen Schraubenfedern 35 die winklige Fehlausrichtung zwischen Antriebs- und Abtriebswelle anpaßt.
Fig. 12 zeigt eine Wellenkupplung, die aus einer Kombination aus zwei aneinander befestigten flexiblen Wellenkupplungen der Erfindung besteht. In jeder der beiden Wellenkupplungen wird der Flansch 4 der ersten Nabe 1 zwischen dem Halter 21 und einem Ringdeckel 75 gehalten. Die zwischen dem Halter 21 und dem Ringdeckel 75 zusammengedrückten tonnenförmigen Schraubenfedern 35 werden in den Federlöchern 6 im Flansch 4 gehalten. Die durch den Halter 21 und den Ringdeckel 75 gestützten Stifte 31 verlaufen durch die tonnenförmigen Schraubenfedern 35. Schrauben 77 befestigen die soeben beschriebenen beiden Wellenkupplungen aneinander, wobei die Gegenf lächen ihrer Ringdeckel 75 in gegenseitiger Berührung gehalten werden.
Mit der doppelt so großen Ausrichtungsfähigkeit wie ein aus einer Einheit bestehendes Gegenstück hat diese flexible Doppelwellenkupplung auch eine im wesentlichen doppelt so große Fähigkeit zur Stoßabsorption und Schwingungsdämpfung.
Fig. 13 zeigt eine Wellenkupplung, die aus einer Kombination aus zwei flexiblen Wellenkupplungen der Erfindung besteht, die mit einer Zwischenwelle zwischen ihnen aneinander befestigt sind. Jede Wellenkupplung besteht aus den gleichen Elementen wie in Fig. 1 und 2. Die ersten Naben 1 der beiden Wellenkupplungen sind über eine in sie eingefügte Zwischenwelle 79 verbunden. Eine Antriebs- und eine Abtriebswelle sind mit den zweiten Naben 11 an entgegengesetzten Enden verbunden. Der Abstand zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle läßt sich durch Ändern der Länge der Zwischenwelle 79 ändern. Diese Wellenkupplung hat eine stärkere Anpassung von Wellenfehlausrichtungen sowie bessere Funktionen zur Stoßabsorption und Schwingungsverringerung als die von Fig. 12. Die Position der ersten Nabe 1 und der zweiten Nabe 11 kann umgekehrt sein, d. h., die erste Nabe 1 außen und die zweite Nabe 11 innen.
Fig. 14 zeigt eine flexible Wellenkupplung der Erfindung, die in einer Keilnemenscheibe eingebaut ist. Ein Halter 81 hat Keilnemenrillen 82, die um seine Begrenzung geschnitten sind. Ein Ringdeckel 84 ist mit Schrauben 86 am Halter 81 befestigt, wobei der Flansch 4 einer Nabe 1 zwischen dem Halter 81 und dem Ringdeckel 84 gehalten wird. Tonnenförmige Schraubenfedern 35, die zwischen dem Halter 81 und dem Ringdeckel 84 zusammengedrückt sind, werden in den Federlöchern 6 im Flansch 4 der Nabe 1 gehalten. Durch den Halter 81 und den Ringdeckel 84 gestützte Stifte 31 verlaufen durch die tonnenförmigen Schraubenfedern 35. Eine Antriebs- oder Abtriebswelle ist mit der Nabe 1 verbunden.
In einer Flachriemenscheibe kann ebenfalls eine flexible Wellenkupplung der Erfindung auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen Keilnemenscheibe eingebaut sein. Der Unterschied zwischen der Flach- und der Keilnemenscheibe besteht darin, daß der Halter der erstgenannten eine rillenlose Zylinderbegrenzungsfläche hat. Die in diesen Riemenscheiben eingebauten flexiblen Wellenkupplungen absorbieren Stoßbelastung auf deren Transmissionsmechanismus und verringern dadurch verursachte Schwingung. Durch Einbau der flexiblen Wellenkupplungen können kleinere Riemenscheiben mit Funktionen zur Wiederausrichtung, Stoßabsorption und Schwingungsverringerung gestaltet werden.
Fig. 15 zeigt eine flexible Wellenkupplung der Erfindung, die in einem Kettenrad eingebaut ist. Der Aufbau des Kettenrads gleicht im wesentlichen dem der Riemenscheibe. Der Unterschied zwischen dem Kettenrad und der Riemenscheibe besteht darin, daß das erstgenannte Zähne 87 zum Eingriff in eine Kette hat, die um die Begrenzung seines Halters 85 herum geschnitten sind. Die Funktion und Wirkung des Kettenrads gleichen denen der vorstehend beschriebenen Riernenscheiben.
Fig. 16 und 17 zeigen eine flexible Wellenkupplung der Erfindung, die in einer Luftkupplung eingebaut ist.
Eine Felge mit einer Reibfläche umgibt einen Deckel 91. Ein Halter 21 ist am Deckel mit Schrauben 93 befestigt, wobei der Flansch 4 einer ersten Nabe 1 zwischen dem Deckel 91 und dem Halter 21 gehalten wird. Zwischen dem Deckel 91 und dem Halter 21 zusammengedrückte tonnenformige Schraubenfedern 35 werden in den Federlöchern im Flansch 4 der ersten Nabe 1 gehalten. Durch den Deckel 91 und den Halter 21 gestützte Stifte 31 verlaufen durch die tonnenförmigen Schraubenfedern 35. Ein Zylinderelement 96 ist am Flansch 95 einer zweiten Nabe 94 mit Schrauben 97 befestigt. Ein Hohlgummiring 99, dessen Innenfläche mit einem Reibmaterial 100 ausgekleidet ist, ist im Zylinderelement 96 eingepaßt. Eine (nicht gezeigte) Druckluftquelle ist mit dem Hohlring 99 verbunden. Eine Antriebswelle 102 und eine Abtriebswelle 103 sind mit der ersten Nabe 1 bzw. der zweiten Nabe 94 verbunden.
Fig. 16 zeigt eine Luftkupplung im AUS-Zustand. Bei Druckluftzufuhr dehnt sich der Hohlring 99 gemäß Fig. 17 nach innen aus, wodurch das Reibmaterial 100 in Berührung mit der Außenfläche des Deckels 91 kommt. Als Folge davon wird ein Drehmoment von der Antriebswelle 102 zur Abtriebswelle 103 über die erste Nabe 1, die trommelförmigen Schraubenfedern 35, den Deckel 91, den Hohlring 99 und die zweite Nabe 94 übertragen. Die Funktion und Wirkung dieser Luftkupplung gleichen denen der zuvor beschriebenen Riemenscheiben.
Fig. 18 zeigt eine Bremse, in der eine flexible Wellenkupplung der Erfindung eingebaut ist. Die Bremse hat eine Bremstrommel, deren Aufbau im wesentlichen dem der flexiblen Wellenkupplung von Fig. 1 gleicht. Eine Felge 108 umgibt den Flansch 106 einer zweiten Nabe 105 gemäß Fig. 19, wobei die Bremse ihre Reibungskraft auf die Außenfläche der Felge 108 ausübt. Ein Halter 21 ist am Flansch 106 der zweiten Nabe 105 mit Schrauben 110 befestigt. Der Flansch 4 einer ersten Nabe 1 wird zwischen dem Flansch 106 und dem Halter 21 gehalten. Zwischen dem Flansch der zweiten Nabe 105 und dem Halter 21 zusammengedrückte tonnenförmige Schraubenfedern 35 werden in den Federlöchern 6 im Flansch 4 der ersten Nabe 1 gehalten. Durch den Flansch 106 der zweiten Nabe 105 und den Halter 21 gestützte Stifte 31 verlaufen durch die tonnenförmigen Schraubenfedern 35. Eine Antrieb- und eine Abtriebswelle sind mit der ersten Nabe 1 bzw. der zweiten Nabe 105 verbunden.
Gemäß Fig. 18 ist ein Paar sich gegenüberliegende bogenfurmige Brernsschuhe 112 und 115 mit einem Bett 117 über Stifte 118 verbunden. Der erste Bremsschuh 112 und der zweite Bremsschuh 115 sind miteinander über eine Verbindungsstange 120 gekoppelt. Die Verbindungsstange 120 verläuft durch den Flansch 113 des ersten Bremsschuhs 112, wobei eine Einstellmutter 122 auf einem Ende von ihr aufgeschraubt und eine Schraubenfeder 124 zwischen dem Flansch 113 und der Einstellmutter 122 eingefügt ist. Die Schraubenfeder 124 übt eine Kraft aus, um den ersten Bremsschuh 112 und den zweiten Bremsschuh 115 näher zueinander zu bringen. Ein Hydraulikzylinder 128 ist mit dem ersten Brernsschuh 112 über eine Antriebsstange 126 verbunden. Bei Betätigung des Hydraulikzylinders 128 fährt eine Kolbenstange 129 aus, um die Bremsschuhe von der Bremsarbeitsfläche der vorgenannten Felge 108 zu lösen und dadurch die Bremse zu deaktivieren. Bei Stoppen des Hydraulikzylinders 128 fährt die Kolbenstange 129 ein, um die Bremsschuhe 112 und 115 in Berührung mit der Bremsarbeitsfläche der Felge 108 zu bringen und dadurch die Bremse zu aktivieren.
Fig. 20 zeigt einen Drehmomentbegrenzer, in dem eine flexible Wellenkupplung der Erfindung eingebaut ist. Ein drehbar über einer zweiten Nabe 131 aufgepaßter Ringdeckel 134 ist mit einem Halter 21 mittels Schrauben 137 verbunden. Der Flansch 4 einer ersten Nabe 1 wird zwischen dem Ringdeckel 134 und dem Halter 21 gehalten. Zwischen dem Ringdeckel 134 und dem Halter 21 zusammengedrückte tonnenförmige Schraubenfedern 35 werden in den Federlöchern 6 im Flansch 4 der ersten Nabe 1 gehalten. Durch den Ringdeckel 134 und den Halter 21 gestützte Stifte 31 verlaufen durch die tonnenförmigen Schraubenfedern 35. Acht über den Durchmesser verlaufende gewölbte Rillen 135 sind in einer Fläche des Ringdeckels gegenüber der Fläche, mit der der Halter 21 verbunden ist, in bestimmten Kreisabständen gemäß Fig. 21 bis 23 vorgesehen. Ein beweglicher Ring 141, der sich axial mittels eines Gleitkeils 144 bewegt, ist an der zweiten Nabe 131 angebracht. Der bewegliche Ring 141 hat Walzenrillen 142, die gegenüber den gewölbten Rillen 135 liegen. Eine Walze 145 ist in jede Walzenrille 142 eingepaßt, wobei ein Teil der Walze 145 in der gegenüberliegenden gewölbten Rille 135 eingepaßt ist. Eine Tellerfeder 149 ist zwischen dem beweglichen Ring 141 und einer Einstellmutter 147 eingefügt, die auf die zweite Nabe 131 aufgeschraubt ist. Eine Antriebs- und eine Abtriebswelle sind mit der ersten Nabe 1 bzw. der zweiten Nabe 131 verbunden. Die Tellerfeder 149 drückt die Walze 145 über den beweglichen Ring 141 an den Boden der gewölbten Rille 135.
Im soeben beschriebenen Drehmomentbegrenzer wird ein Drehmoment von der Antriebswelle zur Abtriebswelle über die erste Nabe 1, die tonnenförmigen Schraubenfedern 35, den Ringdeckel 134, die Walzen 145, den beweglichen Ring 141 und die zweite Nabe 131 übertragen. Wird ein zu starkes Drehmoment zur Abtriebswelle übertragen und erreicht das Drehmoment das zuvor eingestellte Ausrückdrehmoment, bewegen sich die gewölbten Rillen 135 im Ringdeckel von den Walzen 145 weg, um dadurch den Ringdeckel 134 vom beweglichen Ring 141 zu lösen und somit die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu unterbrechen.

Claims

1. Flexible Wellenkupplung mit: einer ersten Nabe (1) und einer zweiten Nabe (11), die jeweils nach außen verlaufende Flansche (4) und (14) an einem Ende ihrer zylindrischen Teile (2, 12) haben und mit Transmissionswellen verbunden werden können, wobei die erste Nabe (1) mehrere Federlöcher (6) hat, die durch ihren Flansch (4) und an dessen Umfang entlang gelocht sind, einem Halter (21), der an dem Flansch (14) der zweiten Nabe (11) befestigt ist, um den Flansch (4) der ersten Nabe (1) in ihm zu halten, wobei der zylindrische Teil (2) der ersten Nabe (1) ihn durchläuft und ein ausreichend großer Raum zum Anpassen von Wellenfehlausrichtungen zwischen dem Flansch (4) der ersten Nabe (1) und der zweiten Nabe (11) bzw. dem Halter (21) belassen ist, und Stiften (31) in jeweiligen Schraubenf edern (35), die durch die Federlöcher (6) in dem Flansch (4) der ersten Nabe (1) verlaufen, wobei die Stifte (31) zwischen dem Flansch (14) der zweiten Nabe (11) und dem Halter (21) gestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß: die Schraubenfedern (35) tonnenförmig und zwischen dem Flansch (14) der zweiten Nabe (11) und dem Halter (21) zusammengedrückt sind, um bei Drehmomentübertragung durchzufedern und ihre benachbarten Windungen in Berührung miteinander zu bringen, wobei der Abschnitt (36) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit größtem Durchmesser in fester Passung in den Federlöchern (6) in der ersten Nabe (1) undihre Abschnitte (37) mit kleinstem Durchmesser in fester Passung über den Stiften (31) vorgesehen sind.

2. Flexible Wellenkupplung nach Anspruch 1, wobei beide Enden der durch den Flansch (14) der zweiten Nabe (11) und den Halter (21) gestützten Stifte (31) in darin vorgesehene Stiftlöcher (16) mit geschlossenen Enden eingefügt und die zweite Nabe (11) und der Halter (21) mit Schrauben (28) aneinander befestigt sind, die durch ihren Begrenzungsabschnitt geführt sind.

3. Flexible Wellenkupplung nach Anspruch 1, wobei die zweite Nabe (41) und der Halter (45) mit Schrauben (48) mit Stiftabschnitten aneinander befestigt sind, die durch den Flansch (42) der zweiten Nabe (41) und den Halter (45) verlaufen, und die Abschnitte (37) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit kleinstem Durchmesser in fester Passung über den Stiftabschnitten der Schrauben (48) vorgesehen sind.

4. Flexible Wellenkupplung nach Anspruch 1, wobei ein ringformiger Zwischenring (57) zwischen der ersten Nabe (1) und einer zweiten Nabe (51) eingefügt ist, die zweite Nabe (51) und ein Halter (54) über den Zwischenring (57) mittels Schrauben (28) aneinander befestigt sind, die durch den Begrenzungsabschnitt des Flansches (52) der zweiten Nabe (51), den Zwischenring (57) und den Halter (54) geführt sind, und beide Enden der durch den Zwischenring (57) und den Halter (54) gestützten Stifte (31) in darin vorgesehene Stiftlöcher (55) und (58) eingefügt sind.

5. Flexible Wellenkupplung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, wobei die tonnenformigen Schraubenfedern (35) zwischen der zweiten Nabe (11) und dem Halter (21) um 5 % bis 15 % der freien Höhe der Federn zusammengedrückt sind.

6. Flexible Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5, wobei der Abschnitt (36) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit größtem Durchmesser in Schrumpf- oder Dehnpassung in den Federlöchern (6) in der ersten Nabe (1) vorgesehen ist.

7. Flexible Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5, wobei die Abschnitte (37) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit kleinstem Durchmesser in Schrumpf- oder Dehnpassung über den Stiften (31) vorgesehen sind.

8. Flexible Wellenkupplung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, wobei die Abschnitte (36) und (37) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit größtem und kleinstem Durchmesser geschliffen sind.

9. Flexible Wellenkupplung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, wobei die Flanschfläche (5) einer (1) der beiden Naben wie ein Abschnitt einer Kugelfläche geformt ist.

10. Flexible Wellenkupplung mit zwei Kupplungselementen, von denen jedes aufweist: eine Nabe (1) mit einem nach außen verlaufenden Flansch (4) an einem Ende ihres zylindrischen Teils (2), die mit einer Transmissionswelle verbunden ist, wobei die Nabe (1) mehrere Federlöcher (6) hat, die durch ihren Flansch (4) und an dessen Umfang entlang gelocht sind, und einen Halter (21), durch den der zylindrische Teil (2) der Nabe (1) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß:

ein Ringdeckel (75) in Berührung mit einer Endfläche des Halters (21) gehalten wird, um den Flansch (4) der Nabe (1) darin zu halten, wobei ein ausreichend großer Raum zum Anpassen von Wellenfehlausrichtungen zwischen dem Flansch (4) der Nabe (1) und dem Halter (21) bzw. dem Ringdeckel (75) belassen ist, Schraubenfedern (35) durch die in dem Flansch (4) der Nabe (1) vorgesehenen Federlöcher (6) verlaufen, wobei die beiden Kupplungselemente so aneinander befestigt sind, daß sich die Flächen ihrer Ringdeckel gegenüberliegen, und die Schraubenfedern (35) tonnenförmig und zwischen dem Halter (21) und dem Ringdeckel (75) zusammengedrückt sind, um bei Drehmomentübertragung durchzufedern und ihre benachbarten Windungen in Berührung miteinander zu bringen, wobei der Abschnitt (36) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit größtem Durchmesser in fester Passung in den Federlöchern (6) in der Nabe (1) und ihre Abschnitte (37) mit kleinstem Durchmesser in fester Passung über zwischen dem Halter (21) und dem Ringdeckel (75) gestützten Stiften (31) vorgesehen sind.

11. Flexible Wellenkupplung mit zwei Kupplungselementen, von denen jedes aufweist: eine erste Nabe (1) und eine zweite Nabe (11), die jeweils nach außen verlaufende Flansche (4) und (14) an einem Ende ihrer zylindrischen Teile (2, 12) haben und mit Transmissionswellen verbunden sind, wobei die erste Nabe (1) mehrere Federlöcher (6) hat, die durch ihren Flansch (4) und an dessen Umfang entlang gelocht sind, einen Halter (21), der an dem Flansch (14) der zweiten Nabe (11) befestigt ist, um den Flansch (4) der ersten Nabe (1) in ihm zu halten, wobei der zylindrische Teil (2) der ersten Nabe (1) ihn durchläuft und ein ausreichend großer Raum zum Anpassen von Wellenfehlausrichtungen zwischen dem Flansch (4) der ersten Nabe (1) und der zweiten Nabe (11) bzw. dem Halter (21) belassen ist, und Schraubenfedern (35), die durch die Federlöcher (6) in dem Flansch (4) der ersten Nabe (1) verlaufen, wobei die beiden Kupplungselemente über eine Zwischenwelle (79) aneinander befestigt sind, die in ihre erste Nabe (1) oder zweite Nabe (11) eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Schraubenfedern (35) tonnenförmig und zwischen dem Flansch (14) der zweiten Nabe (11) und dem Halter (21) zusammengedrückt sind, um bei Drehmomentübertragung durchzufedern und ihre benachbarten Windungen in Berührung miteinander zu bringen, wobei der Abschnitt (36) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit größtem Durchmesser in fester Passung in den Federlöchern (6) in de»r ersten Nabe (1) und ihre Abschnitte (37) mit kleinstem Durchmesser in fester Passung über zwischen dem Flansch (14) der zweiten Nabe (11) und dem Halter (21) gestützten Stiften (31) vorgesehen sind.

12. Flexible Wellenkupplung mit: einer Nabe (1) mit einem nach außen verlaufenden Flansch (4) an einem Mittelabschnitt ihres zylindrischen Teils (2), die mit einer Transmissionswelle verbunden ist, wobei die Nabe (1) mehrere Federlöcher (6) hat, die durch ihren Flansch (4) und an dessen Umfang entlang gelocht sind, einem Halter (81), durch den ein von zwei zylindrischen Teilen (2) der Nabe (1) verläuft, einem Ringdeckel (84), durch den der andere zylindrische Teil (2) der Nabe (1) verläuft, wobei der Ringdeckel (84) in Berührung mit einer Endfläche des Halters (81) gehalten wird, um den Flansch (4) der Nabe (1) darin zu halten, und Schraubenfedern (35), die durch die in dem Flansch (4) der Nabe (1) vorgesehenen Federlöcher (6) verlaufen, dadurch gekennzeichnet,

der Halter (81) eine in Berührung mit einem Riemen gehaltene Begrenzungsfläche (82) hat, die Schraubenfedern (35) tonnenförmig und zwischen dem Ringdeckel (84) und dem Halter (81) zusammengedrückt sind, um bei Drehmomentübertragung durchzufedern und ihre benachbarten Windungen in Berührung miteinander zu bringen, wobei der Abschnitt (36) der tonnenförmigen Schraubenf edern (35) mit größtem Durchmesser in fester Passung in den Federlöchern (6) in der ersten Nabe (1) und ihre Abschnitte (37) mit kleinstem Durchmesser in fester Passung über zwischen dem Ringdeckel (84) und dem Halter (81) gestützten Stifen (31) vorgesehen sind.

13. Flexible Wellenkupplung mit: einer Nabe (1) mit einem nach außen verlaufenden Flansch (4) an einem Mittelabschnitt ihres zylindrischen Teils (2), die mit einer Transmissionswelle verbunden ist, wobei die Nabe (1) mehrere Federlöcher (6) hat, die durch ihren Flansch (4) und an dessen Umfang entlang gelocht sind, einem Halter (85), durch den einer von zwei zylindrischen Teilen (2) der Nabe (1) verläuft, einem Ringdeckel (84), durch den der andere zylindrische Teil (2) der Nabe (1) verläuft, wobei der Ringdeckel (84) in Berührung mit einer Endfläche des Halters (85) gehalten wird, um den Flansch (4) der Nabe (1) darin zu halten, und Schraubenfedern (35), die durch die in dem Flansch (4) der Nabe (1) vorgesehenen Federlöcher (6) verlaufen, dadurch gekennzeichnet,

der Halter (85) eine Begrenzungsfläche hat, auf der Zähne (87) vorgesehen sind, um in eine Transmissionskette einzugreifen, die Schraubenfedern (35) tonnenförmig und zwischen dem Ringdeckel (84) und dem Halter (85) zusammengedrückt sind, um bei Drehmomentübertragung durchzufedern und ihre benachbarten Windungen in Berührung miteinander zu bringen, wobei der Abschnitt (36) der tonnenförmigen Schraubenfedern (35) mit größtem Durchmesser in fester Passung in den Federlöchern (6) in der ersten Nabe (1) und ihre Abschnitte (37) mit kleinstem Durchmesser in fester Passung über zwischen dem Ringdeckel (84) und dem Halter (85) gestützten Stiften (31) vorgesehen sind.