DE69517779T2 - Elastische Kupplung für drehende Wellen - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft bewegliche Kupplungsvorrichtungen für zwei drehende Wellen, und insbesondere aber nicht ausschließlich Vorrichtungen dieser Art, die in der Flugzeugtechnik verwendet werden, wobei diese Vorrichtung gewöhnlich ein bewegliches Organ aus Metall aufweisen, das mit jeder der Wellen starr verbunden ist.
• Die sogenannten beweglichen Kupplungen sind wohlbekannte Mittel zur Drehverbindung von zwei Wellen, deren jeweilige Achsen zueinander verschoben sein können, oder die in Ihrer Positionierung entlang ihrer Achsen einen Zwischenraum aufweisen können. Die in der Flugzeugtechnik verwendeten beweglichen Kupplungen müssen bei reduziertem Raumbedarf dabei aber mit einer leichten Verschiebung der Wellen und einer leichten axialen Verschiebung dieser Wellen zueinander hohe Leistungen erbringen. Solche Kupplungen, deren Durchmesser kleiner sein kann als 10 mm übertragen häufig bei Drehgeschwindigkeiten von 20 000 Umdrehungen/min und bei Temperaturen von bis zu 100ºC ein Drehmoment von 1000 Nm und müssen über eine vorbestimmte Einsatzdauer hinweg von absoluter Zuverlässigkeit sein. Es muß auch ein gutes Vibrationsverhalten gegeben sein. Dies erfordert:
• - eine große Steifigkeit beim Drehen, um nicht das Auftreten von Schwingungen in der Drehbewegung zu begünstigen,
• - eine Reduzierung der Schwingungen der elastischen Bänder im rechten Winkel zur Ebene jedes Bandes.
• Solche Kupplungen weisen gewöhnlich ein bewegliches Organ aus Metall, Mittel zur Verbindung des beweglichen Organs mit diesen Wellen, sowie Mittel zur Reduzierung der Vibrationen in der Kupplung auf.
• Wenn die Kupplung in beiden Drehrichtungen einsetzbar ist, weist das bewegliche Organ verformbare Elemente, die in der einen Drehrichtung durch Zug und in der anderen durch Druck belastet werde sowie weitere verformbare Elemente, die in entgegengesetzter Weise belastet werden, auf.
• Aus dem Patent FR 2 409 417 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, deren bewegliches Organ aus einem Stapel Federstahlbänder besteht, die in Abstand zueinander gehalten werden und an zwei Platten an den Enden jeder der Wellen fest verschraubt sind. Bei einer ersten Ausführungsform haben diese Bänder die allgemeine Form eines regelmäßigen, konvexen Vielecks, wobei der Abstand zwischen diesen Bändern durch Scheiben gewährleistet wird. Bei einer zweiten Ausführungsform bestehen die Bänder in der Form von Segmenten, die entsprechend den Seiten eines regelmäßigen Vielecks angeordnet sind und an ihren Enden an den beiden Platten verschraubt sind, wobei die Bänder der einen Seite die Bänder der beiden angrenzenden Seiten durch verzahnte Anordnung auf Abstand halten können. In beiden Fällen wird zwischen den. Bändern an den Stellen, wo diese vibrieren können, ein Dämpfungsmaterial angebracht, um diese Vibrationen, die Materialmündung erzeugen, sowie die wechselseitigen Reibungen, die sich dabei ergeben und die einen Verschleiß der Bänder bewirken, zu reduzieren.
• Eines der Probleme, die mit diesen Vorrichtungen verbunden sind, ist die Konzentration der Belastungen am Rand der Verbindungsbereiche das beweglichen Organs, da durch diese Konzentration die Bruchfestigkeit und Ermüdngsfestigkeit der Kupplung gesenkt wird. Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß die Seiten der verformbaren Elemente einen scharfen Winkel mit der Kante der Mittel bilden, mit denen sie auf Abstand gehalten werden, wobei diese Mittel beispielsweise Scheiben oder andere elastische Bänder sind.
• Ein weiteres Problem tritt an den verformbaren Elementen auf, wenn diese durch Druck belastet werden und dabei eine Instabilitätsverformung, das so genannte Knicken erfolgt. Es ist bekannt, daß durch Knicken sehr hohe Belastungen auf die Kupplungen ausgeübt werden, und die Erfahrung zeigt, daß die Brüche an den verformbaren Elementen vor allem bei Druck auftreten. Diese verformbaren Elemente müssen dünn sein, um die Belastungen, die durch die Verschiebung zwischen den Wellen erzeugt werden, zu begrenzen, aber dadurch werden sie knickempfindlicher.
• Das Auftreten einer Knickverformung wird ferner begünstigt durch:
• - das Biegen der verformbaren Elemente, das sich durch die Verschiebung zwischen den Wellen ergibt,
• - die Vibrationen und Resonanzen, denen die verformbaren Elemente unterliegen, wobei das Biegen dieser Elemente, das sich durch die Verschiebung zwischen den Wellen ergibt, abwechselnd erfolgt.
• Ein weiteres Problem ergibt ich aus der sogenannten "fliegenden" Lagerungen des parallel zur Achse der Wellen an den Platten verschraubten beweglichen Organs. Durch diese "fliegende" Lagerung entsteht eins deutliche Hebelwirkung mit den Kräften des Übertragungs-Drehmoments, die im rechten Winkel zur Achse der Wellen gerichtet sind, wobei diese Hebelwirkung selbst das Verdrehen der Verbindungsmittel und eine zusätzliche Verformung des beweglichen Organs bewirkt, die eine zusätzliche Belastung und erhöhte Knickrisiken mit dich bringt.
• Aus dem Patent DE 20 48 152 ist eine bewegliche Kupplung mit einem beweglichen Organ aus einem Stück in Form einer Scheibe mit mehreren radialen Öffnungen, die elastische Bänder bilden, bekannt. Das bewegliche Organ besteht aus Gummi, Signalstoff oder einem anderen nichtmetallischen Material, das auf Hülse aufgeformt wird, durch die Stifte geführt sind, die die Verbindung zu den Wellen ermöglichen. Das bewegliche Organ, wie es beschrieben und in den Figuren dargestellt wurde, erfordert ein Material wie Gummi und kann nicht gemäß dem zu lösenden Problem adaptiert werden, da es
• - den Betriebstemperaturen nicht standhalten würde,
• - den hohen zu übertragenden Drehmomenten nicht standhalten würde und keine ausreichende Steifigkeit beim Drehen besäße.
• Ferner ist aus dem Patent EP 0 059 267 eine bewegliche Kupplung bekannt deren bewegliches Organ aus Bändern aus faserverstärktem synthetischem Stoff besteht, die zusammen geformt werden, damit ein einstückiges bewegliches Organ entsteht. Diese bewegliche Organ kann aus den gleichen Gründen wie bei dem zuvor angeführten Patent nicht gemäß dem zu lösenden Problem adaptiert werden. Außerdem können die Verstärkungsfaser auf Grund Ihrer flachen Anordnung den Belastungskonzentrationen an der Oberfläche dieser Bänder am Rand der Verbindungsbereiche nicht standhalten. Der synthetische Stoff neigt daher an dieser Stelle zur Bildung von Rissen, was die Kupplung bruchempfindlicher macht und ihre Lebensdauer senkt.
• Um das Problem der Belastungskonzentrationen am Rand der Verbindungsbereiche des beweglichen Organs zu lösen, schlägt diese Erfindung eine bewegliche Kupplung für zwei dre hende Wellen vor, deren bewegliches Organ Verbindungsbereiche und Verformungsbereiche mit den folgenden Merkmalen aufweist:
• - das bewegliche Organ besteht aus einer Metallegierung mit hoher Elastizitätsgrenze,
• - die Verbindungsbereiche sind vier an der Zahl, um die Länge der Verformungsbereiche zu vergrößern und damit die Steifigkeit des beweglichen Organs sowie das Auftreten von Belastungen in Verbindung mit der Verformung dieses beweglichen Organs zu reduzieren, wobei diese Verbindungsbereiche an den Ecken eines Quadrats angeordnet sind, wobei zwei einander gegenüberliegende Verbindungsbereiche mit derselben Welle verbunden sind,
• - zwei Verbindungsbereiche, die durch einem Verformungsbereich miteinander verbunden sind, bilden ein einstückiges Ganzes,
• - die Verformungsbereiche weisen jeweils aufeinanderfolgend mindestens zwei ebene Bänder auf die durch Schlitze voneinander getrennt und gebildet werden, wobei diese Schlitze von einer Seite zur anderen durch die Verformungsbereiche verlaufen, wobei diese Bänder und diese Schlitze jeweils in einer Ebene liegen, die im rechten Winkel zur Achse der Wellen verläuft. Die auf diese Weise in den Verformungsbereichen ausgeführten Bänder verbinden also die Verbindungsbereiche miteinander.
• Eine solche Kupplung ist darin bemerkenswert, daß sie Bänder aufgrund der Kontinuität des Materials, aus dem sie bestehen, untereinander fest verbunden und mit den Verbindungsbereichen fest verbunden sind, und daß die Enden der Schlitze abgerundet sind.
• Uni die Festigkeit der Bänder gegen Knicken zu erhöhen, werden die Seitenwände jedes Schlitzes und damit die Bänder, die sie bilden, durch Verstärkung miteinander verbunden, wobei diese Verbindung vorzugsweise dadurch gewährleistet wird, daß das Material durchgehend ausgeführt wird.
• In einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist das bewegliche Organ eine geschlossene Aufeinanderfolge von Verbindungsbereichen auf die abwechselnd mit jeder der Wellen verbunden sind und untereinander paarweise durch Verformungsbereiche verbunden sind. Vorzugsweise sind die Verbindungsbereiche entsprechend den Ecken eines Quadrats angeordnet, wobei die Verformungsbereiche dessen Seiten bilden.
• In einer zweit Ausführungsform der Erfindung besteht das bewegliche Organ aus Barren, die jeweils aufeinanderfolgend einen Verbindungsbereich zu einer der Wellen, einen Verformungsbereich und einen Verbindungsbereich zu der anderen Welle aufweisen.
• Um das Problem des Biegens der Verbindungsmittel des beweglichen Organs an den beiden Wellen zu lösen, üben die Verbindungsmittel, die das bewegliche Organ durch Klemmen, beispielsweise durch Verschrauben, festhalten, diese Klemmkräfte in radialen Richtungen aus. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Verbindungsmittel aus einer Trommel, die an ihrem Ende fest mit einer Welle verbunden ist, aus Vorsprüngen am Ende der anderen Welle, wobei diese Vorsprünge im Inneren der Trommel angeordnet sind, wobei Klemmittel wie z. B. Bolzen das bewegliche Organ an der Innenwand der Trommel in einer radialen Zentrifugalrichtung festklemmen, sowie aus Klemmitteln wie z. B. Schrauben, die das bewegliche Organ an den Vorsprüngen in einer radialen Zentripetalrichtung festklemmen. Die Trommel weist ferner diesen letzteren Klemmitteln gegenüberliegende Öffnungen auf, die auch vergrößert werden können und dann die Trommel auf eine Gabel reduzieren, deren Schenkelbasis verbreitert wäre.
• Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine sehr einfache Montage des beweglichen Organs ohne Unwucht ermöglicht, die ohne Spezialwerkzeug an jedem Wartungsort erfolgen kann.
• Die Herstellung des beweglichen Organs, bei dem das Schneiden der Schlitze durch Mikromechanik, durch Elektroerosion oder durch chemische Bearbeitung mit Draht erfolgt, ist wirtschaftlich.
• Erfindungsgemäß können auch Titan-Barren verwendet werden, die leicht zu beschaffen sind, im Gegensatz zu den Blechen dieser Legierung Bekanntlich können Titanlegierungen eine vergleichbare Widerstandsfestigkeit wie bestimmte Stähle haben und dabei ein zweimal kleineres Elastizitätsmodul oder Young-Modul aufweisen. Dadurch können die Bänder bei gleicher Festigkeit geschmeidig gemacht werden und so die Verformungsbelastungen verringert werden. Dadurch können die Bänder auch dicker gemacht werden und auf diese Weise die Knickfestigkeit dieser Bänder erhöht werden. Das bewegliche Organ wird so vorzugsweise aus einer Titanlegierung der Gruppe TA6V (Titan-Aluminium-Vanadium) hergestellt.
• Die Erfindung und ihre Vorteile gehen näher aus der folgenden drei nicht als einschränkend und nicht als ausschließlich geltenden Ausführungsbeispielen sowie aus den beigefügten Zeichnungen hervor, wobei
• Fig. 1 in einer Seitenansicht eine bewegliche Kupplung mit einem quadratischen, einstückigen beweglichen Organ zeigt,
• Fig. 2 die gleich Kupplung in einer axialen Ansicht mit einem Teilschnitt zeigt,
• Fig. 3 eine Kupplung zeigt, deren bewegliches Organ aus Barren besteht,
• Fig. 4 eine Kupplung zeigt, die von, den Verbindungsmitteln durch Klemmen in radialen Richtungen gehalten wird,
• Fig. 5 eine axiale Schnittansicht dieser gleichen Kupplung zeigt.
• Es ist zu bemerkend, daß in den Fig. 1 bis 5 die Dicke der Bänder und der Schlitze größer ist, um die Zeichnungen besser lesbar zu machen.
• Es wird nun ein erstes detailliertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Halbwellen 1a und 1b, die sich um genomische Drehachse 2 drehen, sind über eine bewegliche Kupplung 3, die aus einem beweglichen Organ 4 besteht, und Verbindungsmittel 5a und 5b zur Verbindung des beweglichen Organs 4 an den Wellen 1a bzw. 1b miteinander verbunden.
• Die Verbindungsmittel 5a, 5b bestehen aus zwei einander gegenüberliegend angeordneten Platten 11a und 11b, die fest mit den Wellen 1a bzw. 1b verbunden sind. Die Platten 11a, 11b weisen jeweils eine Seitenfläche 12a, 12b auf die im rechten Winkel zur Achse 2 verlaufen, wobei diese Seitenflächen 12a und 12b einander gegenüberliegen. Die Platten 11a, Z 1b weisen ferner jeweils eine Seitenfläche 13a, 13b auf die im rechten Winkel zur geometrischen Achse 2 verlaufen, wobei diese Seitenflächen 13a, 13b von den Seitenflächen 12a und 12b abgewandt liegen.
• Das bewegliche Organ 4 ist an den Seitenflächen 12a und 12b verschraubt. Die Verbindungsmittel 5a, 5b umfassen zu diesen Zweck Schrauben 14a, 14b, die an den Seitenflächen 13a, 13b anliegen und durch nicht bezeichnete Bohrungen durch die Platten 11, 11b hindurch verlaufen, und für jedes Schraube nacheinander eine Zwischenscheibe 15a, 15b, die jeweils an einer der einander gegnüberliegenden Seitenflächen 12a, 12b anliegen, eine Unterlegscheibe 16a, 16b und eine Mutter 17a, 17b. Verbindungsbereiche 21a, 21b des beweglichen Organs 4 sind zwischen den Zwischenscheiben 15a, 15b und den Unterlegscheiben 16a, 16b in Richtungen, die parallel zur Achse 2 verlaufen, festgeklemmt. Dazu liegen die geometrischen Achsen 18a, 18b der Schrauben 14a, 14b sowie die nicht bezeichneten Bohrungen in den Platten parallel zur geometrischen Achse 2.
• Es wird nun Bezug auf Fig. 2 genommen. Das bewegliche Organ 4 bat die allgemeine Form eines Quadrats mit vier Verbindungsbereichen 21a, 21b, die entsprechend den Ecken eines Quadrats angeordnet sind und paarweise durch vier Verformungsbereiche 22 verbunden sind, die an den Seiten dieses Quadrats angeordnet sind. Die Verbindungsbereiche 21a, 21b weisen jeweils eine nicht mit Bezugszahl bezeichnete Bohrung mit der geometrischen Achse 18a, 18b auf, in der eine Schraube 14a, 14b sitzt, die jeweils durch Festziehen das bewegliche Organ 4 mit den Platten 11a, 11b verbindet. Die Verbindungsbereiche 21a, 21b sind abwechselnd in den Ecken des Quadrats angeordnet, und jeder Verformungsbereich 22 verbindet durch die Kontinuität des einen Verbindungsbereich 21a mit einem Verbindungsbereich 21b. Das bewegliche Organ 4 bildet durch das Aufeinanderfolgen der Verbindungsbereiche 21a, 21b und der Verformungsbereiche 22 eine geschlossene Linie, die einen Innenraum 23 mit der Achse 2 von einem Außenraum 24, der das bewegliche Organ 4 umgibt, trennt. Mehrere Schlitze 25, die sich jeweils einer Ebene im rechten Winkel zur Achse 2 befinden, durchqueren die Verformungsbereiche 22 von einer Seite zur anderen und verbinden den Innenraum 23 mit dem Außenraum 24. Diese Schlitze 25 durchqueren die Verformungsbereiche 22 über einen Großteil ihrer Länge, um sie geschmeidiger zu machen, und die Enden 26 dieser Schlitze verlaufen bis in die Nähe der Verbindungsbereiche 21a, 21b und im äußersten Fall bis an diese Verbindungsbereiche 21a, 21b heran.
• Es wird nochmals Bezug auf Fig. 1 genommen. Die länglichen und jeweils in einer Ebene im rechten Winkel zur Achse 2 befindlichen Schlitze 25 werden in einer zur Achse 2 parallel verlaufenden Richtung übereinander gestapelt, und dabei bildet der Materialbereich zwischen Schlitzen 25 oder zwischen diesen Schlitzen 25 und den Seitenflächen 28a und 28b des bewegliehen Organs 4, wobei diese Flächen 28a, und 28b ihrerseits eben und im rechten Winkel zur Achse 2 liegen, einen Stapel von Bändern 27, die durch die Schlitze 25 voneinander getrennt sind, eben und im rechten Winkel zur Achse 2 liegen und durch die Kontinuität des Materials die Verbindungsbereiche 21a, 21b miteinander verbinden, wobei diese Bänder 27 dadurch auch untereinander durch die Kontinuität des Materials verbunden sind.
• Die Verbindungsbereiche 21a, 21b werden nicht von den Schlitzen 25 durchquert, so daß das bewegliche Organ 4 mit diesen Verbindungsbereichen 21a, 21b an den Platten 11a, 11b angeschraubt und gesichert werden kann.
• Die Enden 26 der Schlitze 25 sind abgerundet, um die Konzentration der Belastungen an dieser Stelle der Bänder 27 zu verringern.
• Um die Knickfestigkeit der Bänder 27 zu erhöhen werden dies Bänder 27 durch Verstärkungen 29 gehalten, die die Seitenwände der Schlitze 25 miteinander verbinden, vorzugsweise indem das Material durchgehend ausgeführt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schlitze 25 in Segmente unterteilt und die Verstärkungen 29 werden durch Materialbereiche gebildet, die zwischen den aneinandergrenzenden Enden dieser Segmente stehengelassen werden. Die Anschlüsse der Verstärkungen 29 an den Seitenwänden der Schlitze 25 weisen ebenfalls Abrundungen auf, um die Belastungskonzentrationen zu verringern. In einer ersten Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist jeder Schlitz 25 eine einzige Verstärkung 29 auf, die sich in der Mitte zwischen den Enden 26 befinden. In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist jeder Schlitz 25 zwei Verstärkungen 29 auf, die sich in einem Abstand von den Enden 26 befinden, der etwa 33% der Länge dieser Schlitze 25 entspricht.
• Die Bänder 27, die nach außen liegen, d. h. zu den Seitenflächen 28a und 28b des beweglichen Organs 4 hin, werden stärker verformt als die gleichen Bänder 27, die sich in der Mitte befinden, und müssen daher größere Verformungsbelastungen aushalten, wodurch ihre Fähigkeit, das Drehmoment zwischen den Wellen 1a, 1b zu übertragen, reduziert wird. Aus diesem Grund macht man die Bänder 27 vorteilhafterweise unterschiedlich dick, und zwar zu den Seitenflächen 28a und 28b hin schmaler und in der Mitte dicker. Dies erreicht man einfach, indem man die mehr zum Rand der Seitenflächen 28a und 28b hin befindlichen Schlitze 25 näher an diesem bzw. näher zueinander anordnet und die mehr in der Mitte befindlichen Schlitze 25 dagegen weiter voneinander entfernt anordnet.
• Außerdem macht man vorteilhafterweise die Schlitze 25 in der Mitte schmaler als an ihren Enden 26 und versieht die Seitenflächen 28a und 28b in Höhe des mittleren Bereichs der Bänder 27 mit einer äquivalenten Verdickung. Dadurch werden die Bänder 27 in ihrem mittleren Bereich breiter und zu ihren Enden hin schmaler, was ihre Knickfestigkeit und damit ihre Fähigkeit, das Drehmoment zwischen den Wellen 1a, 1b zu übertragen, verbessert. Die Bänder 27 können in ihrem mittleren Bereich auch dadurch verbreitert werden, daß man den Schlitzen 25 ein gebogenes Profil und den Seitenflächen 28a und 28b eine entsprechende Verdickung verleiht.
• Es wird nochmals Bezug auf Fig. 2 genommen. Um die Restbelastungen zu reduzieren, die aus Störbiegungen des beweglichen Organs 4 in einer im rechten Winkel zur geometrischen Achse 2 liegenden Ebene herrühren, schlägt diese Erfindung auch vor, in den Verformungsbereichen 22 mehrere parallele Schlitze 30 vorzusehen, die jeweils in einer Ebene verlaufen, die parallel zur Achse 2 und parallel zur entsprechenden Seite des von dem beweglichen Organ 4 gebildeten Quadrats ausgerichtet ist. Diese Schlitze 30 durchqueren das bewegliche Organ 4 in einer axialen Richtung und münden in den Seitenflächen 28a und 28b dieses beweglichen Organs 4. Vorteilhafterweise werden auch zwischen den Seitenwänden der Schlitze 30 Verstärkungen 31 angeordnet. Diese Verstärkungen 31 gleichen vorzugsweise den Verstärkungen 29 und sind an den gleichen Stellen angeordnet.
• Es wird deutlich, daß die Reihen von Schlitzen 25 die Verformungsbereiche 22 in beweglichere Bänder 27 unterteilen und daß die Reihen von Schlitzen 30 diese Bänder 27 in Stab-Grundelemente unterteilen, die dem beweglichen Organ 4 in der Richtung der Breite dieser Bänder 27 eine größere Beweglichkeit verleihen.
• Es wird nun unter Bezug auf Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben.
• Das in Fig. 3 nicht als Ganzes dargestellte bewegliche Organ besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Barren 35, die jeweils einen Verbindungsbereich 21a zur Welle 1a, einen Verbindungsbereich 21b zur Welle 1b sowie einen Verformungsbereich 22, der die Verbindungsbereiche 21a und 21b durch Kontinuität des Materials miteinander verbindet, aufweisen. Die Verbindungsbereiche 21a, 21b weisen jeweils eine Bohrung mit der geometrischen Achse 18 auf, durch die die in Fig. 3 nicht dargestellten Schraube geführt werden können, die den Halt des Barrens durch Festziehen an den Seitenflächen 28a und 28b gewährleisten. Die geometrischen Achsen 18 liegen parallel zur Drehachse 2, die nicht dargestellt ist. Die Barren 35 sind gemäß einem regelmäßigen Vieleck angeordnet, wobei deren Achsen 18 die Spitzen und die Verformungsbereiche 22 die Seiten bilden. Es wird deutlich, daß der Aufbau eines Barrens 35 in allen Punkten einer Seite des einstückigen beweglichen Organs 4 gleicht, die durch zwei Verbindungsbereiche 21a, 21b umgrenzt wird, welche untereinander durch einen Verformungsbereich 22 verbunden sind.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das bewegliche Organ 4 Barren 35 auf, die in einem geschlossenen Vieleck mit vier Seiten mit Ihren Enden aneinandergrenzend angeordnet sind, wobei jeder Barren 35 mit dem Verbindungsbereich 21a an den Verbindungsbereich 21a eines ersten angrenzenden Barrens 35, und zwar mit Ihren Seiten 28a, 28b aufeinander gedrückt gehalten wird, wobei die Achsen 18 aufeinander liegen, wobei jeder Banren 35 ebenfalls auf gleiche Weise mit dem anderen Verbindungsbereich 21b an den Verbindungsbereich 21b das zweiten angrenzenden Barrens 35, und zwar mit ihren Seiten 28a und 28b aufeinander gepreßt gehalten wird, wobei die Achsen 18 aufeinander liegen. So wird bei jeder Doppelanordnung von aneinandergrenzenden Barren 35 ein Barren zugbelastet und der andere druckbelastet.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die besonders Mir den Antrieb einer Welle 1a oder 1b durch die andere in einer einzigen Drehrichtung vorgesehen ist, weist das bewegliche Organ 4 nur noch zugbelastete Barren 35 auf.
• Es wird nun ein Problem, das mit dieser Art Kupplung verbunden ist, sowie ein drittes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben, zunächst wieder unter Bezugnahme auf Fig. 1. Das bewegliche Organ 4 ist an zwei Platten 11a, 11b angebracht, die im rechten Winkel zur Achse 2 liegen, und ist mit diesen Platten durch Verschrauben auf den parallel zu der Achse 2 verlaufenden geometrischen Achsen 18a, 18b verbunden. Diese häufig verwendete Anbringung hat den Nachteil, daß das bewegliche Organ 4 dadurch gegenüber den Platten 11a, 11b herforsteht, was bei der Übertragung des Drehmoments zwischen den Wallen 1a, 1b an den Platten 11a, 11b und an dem beweglichen Organ 4 im Bereich der Verschraubungsstellen Störmomente verursacht. Diese Störmomente bewirken ein Verwinden der Platten 11a, 11b und des be weglichen Organs 4. Das Verwinden des beweglichen Organs 4 erzeugt Störbelastungen, durch die dessen Fähigkeit, das Drehmoment zwischen den Wellen 1a, 1b zu übertragen, reduziert wird.
• Es wird nun Bezug auf Fig. 5 genommen. Das bewegliche Organ 4 hat die allgemeine Form eines Quadrats. Die Anordnungen der Verbindungsbereiche 21a, 21b, der Verformungsbereiche 22, der Schlitze 25, deren Enden 26 abgerundet sind, der Bänder 27, der Verstärkungen 29 und der parallelen Schlitze 30 sind in jedem Punkt identisch mit denen, die im ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung beschrieben wurden. Um diese Schrift nicht unnötig auszudehnen, wird die Beschreibung auf die Elemente des beweglichen Organs 4 beschränkt, die sich davon unterscheiden.
• Die Verbindungsmittel 5a, 5b halten das bewegliche Organ 4 durch ein Festklemmen entlang der geometrischen Achsen 18a, 18b, die mit den Diagonalen des von dem Biegegelenk gebildeten Quadrats zusammenfallen, die sich in einer Ebene befinden die im rechten Winkel zur geometrischen Achse 2 liegt, und deren Schnittpunkt auf dieser Achse 2 liegt. Die geometrischen Achsen 18a, 18b verlaufen durch die Verbindungsbereiche 21a bzw. 21b. Die Verbindungsbereiche 21a, 21b weisen auch jeweils eine nach außen gerichtete Lagerfläche 41a bzw. 41b sowie eine nach innen gerichtete Lagerfläche 42a bzw. 42b auf, wobei die Lagerflächen 41a bzw. 41b und 42a bzw. 42b jedes Verbindungsbereichs 21a, 21b parallel zueinander und im rechten Winkel zu den geometrischen Achsen 18a bzw. liegen. Durch die Verbindungsbereiche 21a, 21b verläuft jeweils eine Bohrung ohne Bezugszahl mit der Achse 18a, 18b.
• Zu einem besseren Verständnis der folgenden Beschreibung wird gleichzeitig Bezug auf Fig. 4 und auf Fig. 5 genommen. Das Verbindungsmittel 5b weist eine Trommel 46 auf, die mit der Welle 1b fest verbunden ist, innen durch eine zylindrische Wand. 47 mit der geometrischen Achse 2 begrenzt ist und an der Seite zur Welle 1a hin offen ist. Die Trommel 46 weist an Ihrer Außenfläche zwei einander diametral gegenüberliegende Vorsprünge 48 auf, die an zwei nach außen gerichteten Lagerflächen 49 enden, im rechten Winkel zur geometrischen Achse 18b liege und von dieser Achse durchlaufen werden. Durch die Vorsprünge 48 verläuft jeweils von einem zum anderen Ende eine Bohrung ohne Bezugszahl mit der geometrischen Achse 18b.
• Das bewegliche Organ 4 wird mit einem kleinen Spiel auf den Lagerflächen 41b innerhalb der Wand 47 der Trommel 46 eingerichtet und an dieser Trommel 46 auf der geometrischen Achse 18b verschraubt. Dazu weist das Verbindungsmittel 5b außerdem zwei Schrauben 14b auf die mittels der Bohrungen auf der Achse 18b durch die Vorsprünge 48 und die Verbindungsbereiche 21b verlaufen, sowie zwei Muttern 17b, die auf die Schrauben 14b aufgeschraubt sind, wobei die Schrauben 14b und die Muttern 17b auf diese Weise das bewegliche Organ 4 an der Trommel 46 durch Klemme in radialer Zentrifugalrichtung entlang der Achse 18b zwischen den Lagerflächen 42b und 49 festhalten.
• Die Trommel 46 weist ferner zwei seitliche Öffnungen 50 auf die auf der Achse 18a liegen und damit den Verbindungsbereichen 21a gegenüberliegen, wobei diese Öffnungen 50 ausreichend groß sind und den Zugang von außen zu den Verbindungsmitteln 5a zwischen dem beweglichen Organ 4 uni der Welle 1a ermöglichen. Am Boden der Trommel 46 befindet sich eine starre Wand 51, die im rechten Winkel zur geometrischen Achse 2 liegt und mit der Welle 1b fest verbunden ist.
• Die Verbindung 5a zwischen dem beweglichen Organ 4 und der Welle 1a weist an dem Ende der Welle 1a, das der Welle 1b zugewandt ist und am Umfang dieser Welle 1a zwei Lagerflächen 55 auf, die vorzugsweise eben sind, und die die Enden von zwei Vorsprüngen 56 bilden, wobei diese Lagerflächen 55 auf der geometrischen Achse 18a zentriert sind, im rechten Winkel zu dieser liegen und nach außen gerichtet sind. Das bewegliche Organ 4 wird mit einem kleinen Spiel oder einem leichten Klemmen durch die inneren Lagerflächen 42a auf diesen Lagerflächen 55 eingerichtet und auf diesen durch zwei Schrauben 14a auf der geometrischen Achse 18a gehalten, wobei diese Schrauben 14a durch die Verbindungsbereiche 21a verlaufen und in den Vorsprüngen 56 festgeschraubt werden. Diese Schrauben 14a halten damit das bewegliche Organ 4 an den Lagerflächen 55 durch ein Klemmen in radialer Zentripetalrichtung entlang der Achse 18a zwischen den Lagerflächen 41a und 42a fest.
• Mit einer solchen Anordnung und unter der Wirkung des zwischen den Wellen 1a, 1b übertragenen Drehmoments übt das bewegliche Organ 4 auf die Verbindungsmittel 5a, 5b tangentiale Kräfte 60a, 60b aus, die in der Nähe der Schnittpunkte 61a, 61b der geometrischen Achsen 18a, 18b mit den Lagerflächen 55 bzw. der Wand 47 ansetzen. Die Vorsprünge 56 widerstehen den Kräften 60a mit einem minimalen Biegen, da sie eine begrenzte Höhe haben und sich dabei breit beiderseits der Achse 18b bis zur Umfangslinie der Welle 1a erstrecken. Desgleichen widersteht die Trommel 46 aufgrund ihrer Breite beiderseits der Achse 18b den Kräften 60b mit einem minimalen Biegen.
• Es ist zu bemerken, daß die Öffnungen 50 der Trommel 46 genau ausreichend sein können, um die Schrauben 14a einzubauen, wobei die Trommel 46 dann eine Schutzhülle für das bewegliche Organ 4 bildet.
• Die gleichen Öffnungen 50 können aber auch sehr groß sein, dabei zur Seite der Welle 1a hin münden und die Trommel 40 auf eine Gabel reduzieren, deren Schenkel verbreitert wären.
• Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungen beschränkt, sondern deckt im Gegenteil alle deren Varianten ab, die an ihnen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
• So kann das bewegliche Organ 4 rechtwinkelig sein.
• Dia Schlitze 25 und 30 können mit einem viskoelastischen Material ausgekleidet sein, das an den Wänden haftet, um die Dämpfung der Resonanzen zu verbessert. Das bewegliche Organ 4 kann seinerseits von einem Dämpfungs- und Schutzmaterial umhüllt sei.

Claims (11)

1. Bewegliche Kupplungsvorrichtung für zwei drehende Wellen, wobei diese Wellen (1a, 1b) mit der geometrischen Achse (2) sich zueinander verschieben können, diese Kupplungsvorrichtung ihrerseits ein bewegliches Organ (4) sowie Verbindungsmittel (5a, 5b) zur Verbindung des beweglichen Organ (4) mit den drehende Wellen (1a, 1b) aufweist, wobei dieses bewegliche Organ (4) Verbindungsbereiche (21a, 21b) zu den Wellen (1a bzw. 1b) aufweist, diese Verbindungs bereiche (21a, 21b) untereinander durch Verformungsbereiche (22) verbunden sind, das bewegliche Organ (4) aus einer Metallegierung mit hoher Elastizitätsgrenze besteht und vier Verbindungsbereiche (21a, 21b) aufweist, die Verformungsbereiche (22) Bänder (27) aufweisen, die durch Schlitze (25) mit Enden (26) voneinander getrennt sind, diese Schlitze (25) senkrecht zur Achse (2) durch die Verformungsbereiche (22) verlaufen, diese Bänder (27) senkrecht zur Achse (2) verlaufen und die Verbindungsbereiche (21a) und (21b) an jeder Seite dieser Verformungsbereiche (22) miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bänder (27) fest miteinander verbunden sind und fest mit den Verbindungsbereichen (21a, 21b) verbunden sind, indem das Material, aus dem sie bestehen, durchgehend ausgeführt ist, und daß die Enden (26) der Schlitze (25) abgerundet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Schlitze (25) durch mindestens eine Verstärkung (29) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen (29) die Seitenwände der Schlitze (25) miteinander verbinden, indem das Material durchgehend ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ (4) aus einer Titanlegierung der Gruppe TA6V besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ (4) aus Barren (35) besteht, die jeweils einen Verbindungsbereich (21a, 21b) zu einer der Wellen (1a, 1b), einen Verformungsbereich (22) sowie einen zweiten Verbindungsbereich (21b, 21a) zu der anderen Welle (1b, 1a) aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (5a, 5b) des beweglichen Organs (4) zu den drehende Wellen (1a, 1b) dieses bewegliche Organ (4) durch Klemmen festhält, das in radialen Richtungen zur geometrischen Achse (2) dieser Wellen (1a, 1b) ausgeübt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (5a, 5b) aus einer fest mit der Welle (1b) verbundenen Trommel (46) sowie aus am Umfang der Welle (1a) befindlichen Lagerflächen (55) besteht, daß das bewegliche Organ (4) an der Innenwand (47) der Trommel (46) durch Klemmen in radialer Zentrifugalrichtung festgehalten wird, und daß dieses bewegliche Organ (4) an den Lagerflächen (55) durch, Klemmen in radialer Zentripetalrichtung gehalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (46) seitliche Öffnungen (50) aufweist, die den Verbindungsbereichen (21a) des beweglichen Organs (4) gegenüberliegen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsbereiche (22) ferner jeweils mehrere Schlitze (30) aufweisen, die parallel zur Achse (2) ausgerichtet sind, wobei diese Schlitze (30) die Schlitze (25) schneiden und so die Bänder (27) in eine Vielzahl von dünnen Stäben teilen, die in der Richtung der Breite der Bänder (27) die Beweglichkeit erhöhen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (27) in der Mitte des beweglichen Organs (4) dicker sind als die Bänder (27) an der Kante des beweglichen Organs (4) um die Verformungsbelastungen, die an diesen Bändern (27) höher ist, zu verringern.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (27) in Ihrem mittleren Teil dicker sind, und ihre Knickfestigkeit zu erhöhen.