DE69721457T2

DE69721457T2 - Elastische Kupplung für drehende Wellen

Info

Publication number: DE69721457T2
Application number: DE69721457T
Authority: DE
Inventors: Raymond Andre Deperrois; Anne Benedicte Lefranc; Dominique Serge Pettinotti
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: EP0846882B1; EP0846882A1; DE69721457D1; FR2756889B1; FR2756889A1

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur elastischen Kupplung zweier drehender Wellen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Vorrichtungen dieses Typs, die in der Luftfahrt eingesetzt werden, Vorrichtungen, die üblicherweise ein elastisches Metallorgan aufweisen, das mit jeder der Wellen starr verbunden ist.
Die sogenannten elastischen Kupplungen sind allgemein bekannte Mittel, um zwei Weilen drehfest miteinander zu verbinden, die eine Fehlausrichtung ihrer jeweiligen Achsen aufweisen können oder bei denen ein Abstand in der Positionierung der Wellen entlang ihrer Achsen auftreten kann. Die in der Luftfahrt verwendeten flexiblen Kupplungen müssen bei verringertem Raumbedarf hohe Leistungen bieten, mit entsprechend geringer Fehlausrichtung der Wellen und geringer axialer Versetzung der Wellen und mit großer Drehsteifigkeit. Solche Kupplungen, deren Durchmesser kleiner als 100 mm sein kann, übertragen oft ein Drehmoment von 1000 mN (Meter × Newton) mit Geschwindigkeiten von 20 000 Umdrehungen/Min bei Temperaturen, die 150°C erreichen, und müssen während einer vorgegebenen Benutzungsdauer totale Zuverlässigkeit bieten. Gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen ist ebenfalls gefordert.
Solche Kupplungen besitzen üblicherweise ein elastisches Metallorgan, ferner Mittel zum Verbinden des elastischen Organs mit den Wellen sowie Mittel zur Reduzierung der Vibrationen in der Kupplung.
Wenn die Kupplung in beiden Drehrichtungen benutzt werden soll, weist das elastische Organ verformbare Elemente auf, die in einer Drehrichtung auf Zug und in der anderen Drehrichtung auf Druck beansprucht werden, sowie weitere verformbare Elemente, die in entgegengesetzter Weise beansprucht werden.
Durch das Patent FR 2 409 417 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, deren elastisches Organ einen Stapel von Federstahllamellen aufweist, die im Abstand voneinander gehalten werden und fest auf zwei Platten am Ende jeder Welle verschraubt sind. Bei einer ersten Ausführungsform haben die Lamellen die allgemeine Form eines regelmäßigen konvexen Polygons, wobei der Abstand der Lamellen durch Scheiben gesichert ist. In einer zweiten Ausführungsform haben die Lamellen die Form von Segmenten, die entlang der Seiten eines regelmäßigen Polygons angeordnet und mit ihren Enden an den beiden Platten verschraubt sind, wobei die Wellen einer Seite die Lamellen der beiden angrenzenden Seiten durch Überlappung im Abstand halten. In beiden Fällen ist zwischen den Lamellen an den Stellen, wo diese vibrieren können, ein Dämpfungsmaterial angeordnet, um diese Vibrationen, die Materialermüdungen erzeugen, sowie die daraus resultierenden gegenseitigen Reibungen, die einen Verschleiß der Wellen hervorrufen können, zu reduzieren.
Durch das Patent US 4 946 421 ist auch eine Kupplung bekannt, deren elastischen Elemente aus Kabeln bestehen, die Kniestücke bilden. Solche Kupplungen sind drehgeschmeidig, dämpfen Vibrationen bei der Übertragung des Drehmoments und lassen eine erhebliche Fehlausrichtung der Wellen zu.
Durch das Patent US 4 790 794 ist auch eine Kupplung bekannt, die mehrere nachgiebige Riemen aufweist, die jeweils zu zweien die Befestigungszonen des elastischen Organs umschließen. Diese Riemen sind üblicherweise aus einem organischen Material mit niedrigem Elastizitätsmodul hergestellt, und das elastische Organ ist in einem Elastomer eingebettet.
Wenn die Übertragung des Drehmoments starr erfolgt, d. h. ohne Torsionselastizität, können die verformbaren Elemente, die auf Druck beansprucht werden, eine als Knicken bezeichnete instabile Verformung erleiden. Dieses Knicken tritt auf, wenn das übertragene Drehmoment einen Schwellwert überschreitet, der eine Funktion der Geometrie der Kupplung und der Elastizitätsmodule der verwendeten Materialien ist.
Es ist allgemein bekannt, daß das Knicken sehr große Beanspruchungen hervorruft, und die Erfahrung zeigt, daß die Brüche an Kupplungen vorzugsweise an den verformbaren Elementen entstehen, die auf Druck beansprucht werden. Dieses Phänomen betrifft typischerweise Kupplungen mit Metallamellen, wie die durch das oben erwähnte Patent FR 2 409 417 bekannt gewordene Kupplung.
Die durch das Patent FR 1 380 185 bekannt gewordene Kupplung hat diesen Nachteil nicht, da die gebogene Form der Kabel deren Durchbiegung ohne Knicken ermöglicht, wobei diese Durchbiegung jedoch keine Übertragung von großen Drehmomenten erlaubt und der Kupplung eine unerwünschte Drehflexibilität verleiht.
Bei der durch das Patent US 4 790 794 bekannt gewordenen Kupplung knicken die auf Druck beanspruchten Riemensegmente, ohne daß dies jedoch große Beanspruchungen hervorruft, da die Riemen dünn und geschmeidig sind. Solche Kupplungen bieten jedoch nicht die geforderten Leistungen. Im Hinblick auf den Raumbedarf der Kupplung kann das übertragene Drehmoment nämlich nur niedrig sein, denn

– die Riemen aus organischem Material haben eine geringere Festigkeit als Metallstäbe gleicher Abmessungen,
– wenn man Metallelemente, z. B. Kabel, verwenden würde, hätten diese notwendigerweise einen im Vergleich zu ihrer Länge sehr geringen Querschnitt, um die Knickbeanspruchungen zu reduzieren, wodurch die Eignung der Kupplung zur Übertragung großer Drehmomente verringert wird Man stellt auch fest, daß die Verwendung von organischen Materialien nur einen Betrieb bei Temperaturen zuläßt, die sehr viel niedriger sind als die Betriebstemperaturen von metallischen Kupplungen.

Durch das Patent FR 607 804 ist eine elastische Kupplung bekannt, die aus einem ringförmigen Metallkabel besteht, das an zwei diametral entgegengesetzten Punkten mit den Enden einer an einer der Wellen angebrachten Gabel verbunden ist und in zwei anderen Punkten mit den Enden einer an der anderen Welle angebrachten zweiten Gabel, wobei die Verbindung durch das Einspannen des Kabels zwischen den Enden der Gabeln und durch Kappen erfolgt, die mit Hilfe von Schrauben aufgesetzt werden. Das Patent beschreibt außerdem auf Seite 1, Zeilen 60–61, daß die Kupplung den Vorteil hat, "beim Starten einen Antrieb ohne Brutalität" zu erzeugen, was bedeutet, daß sie ebenfalls eine Drehflexibilität besitzt, die dem Ergebnis entgegensteht, das von der den Gegenstand des vorliegenden Patents bildenden Erfindung angestrebt wird.
Durch die Patente US 5 330 387 und FR 1 470 545 sind außerdem elastische Kupplungen bekannt, die aus kreisförmigen Kabeln bestehen, die jeweils zu zweien Hülsen umschließen, die man an jeder der Wellen befestigen kann, wobei die Kabel und die Hülsen in einen Kautschukblock eingebettet sind. Im Gegensatz zu dem, was die Zeichnungsfiguren vermuten lassen, haben solche Kupplungen ebenfalls eine Drehflexibilität, weil die Kabel von dem Kautschuk nur schwach gehalten werden und dazu tendieren, sich zu krümmen, um wieder ihre anfängliche Kreisform anzunehmen, wobei dieses Phänomen um so ausgeprägter ist, je härter die Kabel sind, damit sie bei geringem Volumen große Drehmomente übertragen können.
Zur Lösung dieses Problems schlägt die Erfindung eine elastische Kupplung für zwei drehende Wellen vor, deren elastisches Organ Verbindungszonen aufweist, über die es mit den Wellen verbunden ist, wobei diese Verbindungszonen ihrerseits jeweils zu zweien über Verformungszonen miteinander verbunden sind, die jeweils wenigstens ein Kabelsegment aufweisen, das aus helixförmigen Litzen besteht, die in Kontakt miteinander stehen, wobei die Kabelsegmente durch ihre Enden mit den Verbindungszonen fest verbunden sind, die sie miteinander verbinden und wobei die Verbindungszonen starr sind und mit den Kabelsegmenten starr verbunden sind.
Es ist ein besonderes Merkmal. der Erfindung, daß jedes Kabelsegment geradlinig ist und mit den Verbindungszonen fluchtet, die es miteinander verbindet, d. h. daß jedes Kabelseg ment entlang einer geraden Linie angeordnet ist, die senkrecht zur Rotationsachse der Wellen verläuft und gleichzeitig durch die beiden Verbindungszonen verläuft, die durch das Kabel miteinander verbunden werden. Eine solche Anordnung ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft:

a) In den auf Zug beanspruchten Verformungszonen sind die Kabelsegmente einem reinen Zug unterworfen, der dazu tendiert, die Litzen noch stärker gegeneinander zu verspannen, was die Übertragung des Drehmoments zwischen den Wellen mit großer Steifigkeit ermöglicht.
b) In den auf Druck beanspruchten Verformungszonen sind die Kabelsegmente hingegen einer reinen Kompression unterworfen, die dazu tendiert, die Litzen aufgrund ihrer Helixform voneinander zu entfernen. Das Kabelsegment setzt der Kompression deshalb nur geringen Widerstand entgegen, wobei seine Länge abnimmt und sein Durchmesser zunimmt.
c) So sind die geraden Kabelsegmente sehr dehnungsfest und kompressionsweich. Dadurch erfolgt die Übertragung des Drehmoments zwischen den Wellen im wesentlichen durch die auf Dehnung beanspruchten Verformungszonen. Im Gegensatz hierzu werden die auf Kompression beanspruchten Verformungszonen von dem wesentlichen Teil der Belastung bei der Übertragung entlastet und sind infolgedessen nicht mehr knick- und bruchanfällig wie bei dem bekannten Stand der Technik. Zu diesem Zweck sollte das Verhältnis zwischen der Länge der Kabelsegmente in den Verformungszonen und dem Durchmesser dieser Kabel vorzugsweise kleiner oder gleich 8 sein.

Ein Druck, der nicht in der Achse des Kabelsegments wirkt, ruft trotz des Abstands der Litzen eine Biegung des Kabels sowie ein Knicken des Kabels hervor, wenn die Übertragungskraft zu stark wird. Dies zeigt sich in dem Fall, in welchem die Befestigungspunkte des flexiblen Organs, die in den Verbindungszonen liegen, sich nicht in den Achsen der Kabelsegmente befinden. Um diesen negativen Effekt zu vermeiden, der das durch die Kupplung übertragbare Drehmoment begrenzt, sieht man vorteilhafterweise Verbindungszonen vor, die starr sind und mit den Kabelsegmenten starr verbunden sind.
Bei einer ersten Ausführungsform ist das flexible Organ eine geschlossene Folge von Monoblöcken, die abwechselnd eine Zone der Verbindung mit einer Welle und eine Verformungszone aufweist. Dieses flexible Organ ist vorzugsweise viereckig, kann aber auch hexagonal sein.
Jede Verformungszone kann aus wenigstens einem Kabelsegment bestehen, das mit einem Ende fest mit einer Verbindungszone zu einer Welle verbunden ist, während sein anderes Ende mit einer Verbindungszone zu der anderen Welle fest verbunden ist.
Das Kabel kann auch ein Stropp sein, d. h. ein Kabel, das eine geschlossene Schleife bildet, wobei der Stropp ein regelmäßiges Polygon bildet, dessen Spitzen abgerundet und jeweils und abwechselnd mit einer Verbindungszone zu jeder der Wellen fest verbunden sind, während die Seiten die Kabelsegmente in den Verformungszonen bilden.
Bei einer zweiten Ausführungsform besteht das flexible Organ aus einer Mehrzahl von Schwingarmen, die jeweils selbst eine Verbindungszone zu einer Welle, eine Verformungszone und eine Verbindungszone zu der anderen Welle aufweisen.
Jeder Schwingarm umfaßt wenigstens ein Kabelsegment, das mit einem Ende mit der Verbindungszone zu einer Welle und dessen anderes Ende mit der Verbindungszone zu der anderen Welle fest verbunden ist.
Jeder Schwingarm kann auch ein geschlossenes Kabel oder einen Stropp aufweisen, der eine flache Schleife bildet. Die Enden der Schleife sind abgerundet, und eines diese Enden ist mit der Verbindungszone zu einer Welle und das andere mit der Verbindungszone zu der anderen Welle fest verbunden, während die Seiten gerade sind und die Kabelsegmente in den verformbaren Zonen bilden.
In allen Fällen ist das flexible Organ vorteilhafterweise von einem dämpfenden Material mit niedrigem Elastizitätsmodul oder Young-Modul umhüllt, um die Kabel und die Kabelsegmente gegen die Umwelt und insbesondere gegen Staub und Sandkörner zu schützen, die sich zwischen den Litzen ablagern können. Diese Umhüllung kann auf die Verformungszonen beschränkt sein, erstreckt sich jedoch vorzugsweise über das ganze flexible Organ.
Das Kabel besteht vorzugsweise aus Metall und wird aus einer Legierung der Gruppe ausgewählt, die Stahl, nichtrostenden, austenitischen Stahl, nichtrostenden martensinitischen Stahl, Titan und Nickelchrom enthält.
Solche Kupplungen haben den Vorteil, daß sie einen Drehantrieb zweier Wellen mit großer Steifigkeit bei der Übertragung des Drehmoments ermöglichen und dabei aufgrund der natürlichen, transversalen Biegsamkeit der Kabel einen Versatz der Wellen zulassen, ohne daß in dem flexiblen Organ exzessive Belastungen entstehen. Die gewünschte Steifigkeit der Kabel wird in Abhängigkeit von den Drehmomenten und maximalen Versetzungen in der jeweiligen Anwendung festgelegt. Sie läßt sich leicht modifizieren, indem man auf die einfa chen, querschnittsbezogenen Parameter, die Zahl und die Anordnung der Litzen, die Länge der Kabelsegmente und den Elastizitätsmodul der Materialien der Kabel Einfluß nimmt.
Ein weiterer Vorteil dieser Kupplung besteht in der großen Betriebszuverlässigkeit, die darauf zurückzuführen ist, daß die Kabel eine Mehrzahl von helixförmig gewickelten Litzen aufweisen, wobei diese Litzen ihrerseits aus einer Vielzahl von Adern zusammengesetzt sind, die jeweils einen Bruchteil des Drehmoments übertragen. Auf diese Weise verteilt sich die Beanspruchung im Fall eines Bruchs auf die verbleibenden Litzen und Adern.
Gegenüber den klassischen Lösungen hat die Erfindung auch den Vorteil einer spürbaren Masseneinsparung und geringer Herstellkosten.
Die Erfindung sollte nicht mit der Metallkabel-Kupplung verwechselt werden, die durch das oben bereits erwähnte Patent FR 1 380 185 bekannt wurde. Die Kabel dieser Kupplungen sind nämlich gekrümmt oder in Segmente unterteilt, die eine Krümmung bilden und einen im Vergleich zu ihrer Länge reduzierten Querschnitt haben, um der Kupplung Drehflexibilität zu verleihen. Im Gegensatz hierzu erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Übertragung des Drehmoments durch gerade Kabelsegmente, die gleichzeitig mit den beiden Verbindungszonen fluchten, die sie jeweils verbinden, so daß die Übertragung eines großen Drehmoments mit großer Steifigkeit möglich ist.
In der Ausführungsform mit Schwinghebeln und Stroppen sollte die Erfindung auch nicht mit der in dem Patent US 4 790 794 beschriebenen Kupplung verwechselt werden. Die Riemen dieser Kupplungen sind nämlich nachgiebig und haben im Gegensatz zu den Kabeln gemäß der Erfindung einen im Vergleich zu ihrer Länge reduzierten Querschnitt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und der mit ihr verbundenen Vorteile werden im folgenden anhand der anliegenden Figuren zwei Ausführungsbeispiele beschrieben.
1 zeigt eine Seitenansicht einer flexiblen Kupplung mit einem flexiblen Organ, das als Monoblock ausgebildet ist und Viereckform hat,
2 zeigt eine perspektivische Ansicht desselben flexiblen Organs, wobei die Umhüllung teilweise entfernt ist, um den Stropp und seine Befestigungsmittel zu zeigen,
3 zeigt ein flexibles Organ mit Schwinghebeln und Stroppen.
Es wird nun ein erstes detailliertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das in 1 dargestellt ist. Die beiden Halbwellen 1a und 1b, die um die geometrische Rotationsachse 2 drehbar sind, sind durch eine flexible Kupplung 3 miteinander verbunden, die ein flexibles Organ 4 und Mittel 5a, 5b zum Verbinden des flexiblen Organs 4 mit den Wellen 1a bzw. 1b aufweist.
Um das Verständnis der folgenden Beschreibung zu erleichtern, sind die Bezugszeichen der Komponenten der Vorrichtung, die sich speziell auf eines der Verbindungsmittel 5a oder 5b und eine der Halbwellen 1a oder 1b beziehen, mit dem Buchstaben a bzw. b indiziert.
Die Verbindungsmittel 5a und 5b umfassen zwei Platten 11a, 11b, die einander gegenüberliegen und mit den Wellen 1a bzw. 1b fest verbunden sind. Die Platten 11a, 11b haben jeweils eine senkrecht zur Achse 2 verlaufende Seitenfläche 12a bzw. 12b. Diese Seiten 12a, 12b liegen einander gegenüber. Die Platten 11a, 11b haben außerdem jeweils eine zweite Seitenfläche 13a bzw. 13b. Diese Seiten 13a, 13b sind senkrecht zur geometrischen Achse 2 ausgerichtet und den Seiten 12a bzw. 12b entgegengesetzt.
Das flexible Organ 4 ist gegen die Seiten 12a und 12b verschraubt. Die Verbindungsmittel 5a, 5b umfassen zu diesem Zweck Schrauben 14a, 14b, die sich an den Seiten 13a, 13b abstützen und die Platten 11a, 11b durch nicht bezeichnete Bohrungen durchdringen, wobei für jede Schraube 14a oder 14b aufeinanderfolgend vorgesehen sind: eine Abstandsscheibe 15a bzw. 15b, die sich an der entsprechenden Seite 12a bzw. 12b abstützt, eine Spannscheibe 16a bzw. 16b und eine Mutter 17a bzw. 17b. Die Verbindungszonen 21a, 21b des flexiblen Organs 4 sind zwischen die Abstandsscheiben 15a, 15b und die Spannscheiben 16a, 16b in den Richtungen parallel zur Achse 2 verspannt. Zu diesem Zweck sind die geometrischen Achsen 18a, 18b der Schrauben 14a, 14b und die nicht bezeichneten Bohrungen der Platten parallel zur geometrischen Achse 2 ausgerichtet.
Es sei nun auf 2 Bezug genommen. Das flexible Organ 4 besitzt eine geschlossene Folge von Verbindungszonen 21a, 21b zu den Wellen 1a, 1b und eine Verformungszone 22, wobei jede Verbindungszone 21a oder 21b mit einer Verbindungszone 21a, 21b abwechselt und mit ihr über eine Verformungszone 22 verbunden ist. Ein geschlossenes Kabel oder ein Stropp 23 verläuft abwechselnd durch die Verbindungszonen 21a, 21b und die Verformungszonen 22. Der Stropp 23 hat die Form eines konvexen Polygons, dessen Ecken 24a, 24b abgerundet sind und die jeweiligen Verbindungszonen 21a, 21b durchdringen und mit diesen fest verbunden sind, wobei die Seiten des Polygons aus geraden Segmenten 25 des Kabels 23 bestehen, die die Verformungszonen 22 bilden. Jede Verbindungszone 21a, 21b besitzt eine Klammer 26a, 26b, die mit dem Kabel 23 fest verbunden ist, indem sie über Ösen 31 mit diesem verspannt ist, wobei die Klammer 26a, 26b ihrerseits fest mit einer Hülse 27a, 27b verbunden ist, deren geometrische Achse mit 18a, 18b bezeichnet ist.
Die Hülsen 27a, 27b ragen aus den Seitenflächen 28a und 28b des flexiblen Organs 4 hervor. Die Enden der Hülsen 27a, 27b sind eben und verlaufen senkrecht zu den geometrischen Achsen 18a, 18b. Die Seitenflächen 28a, 28b begrenzen das flexible Organ 4 in einer zur geometrischen Achse 2 parallelen Richtung zu den Wellen 1a bzw. 1b. Die in 2 nicht dargestellten Schrauben 14a, 14b verlaufen in den Hülsen 27a, 27b und halten das flexible Organ 4 durch Verspannung auf den Enden der Hülsen.
Die Segmente 25 des Kabels 23 sind geradlinig und entlang der Linien 29 angeordnet, die gleichzeitig durch die Verbindungszonen 21a und 21b verlaufen und diese miteinander verbinden. Mit anderen Worten, jedes Segment 25 ist zu den Verbindungszonen 21a und 21b fluchtend ausgerichtet, die es miteinander verbindet.
Die Übertragung des Drehmoments zwischen den Wellen 1a und 1b erfolgt über die Kräfte, die durch die Hülsen 27a, die Klammern 26a, die geradlinigen Segmente 25 des Kabels 23, die Klammern 26b und die Hülsen 27b verlaufen. Da die Linien 29 der Segmente 25 des Kabels 23 durch die Verbindungszonen 21a, 21b verlaufen, sind diese Segmente 25 Dehnungskräften oder reinen Druckkräften ausgesetzt.
Bei Zug stützen sich die helixförmigen Litzen des Kabels 23 gegeneinander ab, so daß eine Verlängerung des Kabels 23 verhindert wird. Bei Kompression entfernen sich die helixförmigen Litzen voneinander, und der Abstand der helixförmigen Windungen verkürzt sich um die gleiche Länge, was eine Verringerung der Länge des Kabels mit sich bringt. Das Kabel ist also dehnungsfest und kompressionsweich. Der wesentliche Teil der Kraft wird infolgedessen durch die Kabelsegmente 25 übertragen, die auf Dehnung beansprucht sind, während die auf Kompression beanspruchten Segmente 25 sich verkürzen und infolgedessen nur noch geringen Beanspruchungen unterliegen, wodurch das beim Stand der Technik auftretende Problem gelöst wird.
Das flexible Organ 4 ist vorteilhafterweise mit einem Material 30 umhüllt, das einen niedrigen Elastizitätsmodul oder Young-Modul aufweist und vorzugsweise Dämpfungswirkung hat, z. B. einem Elastomer oder einem Hüttenaluminium aus der Gruppe AS, AG, AU, Serien US A100, A200, A300, A500.
Diese Umhüllung schützt das Kabel 23 gegen eine Umwelt, die für das Material, aus dem es besteht, aggressiv ist, sie verhindert, daß Staub zwischen die Litzen eindringt, und dämpft die Resonanzen, die in den Windungen des Kabels 23 insbesondere unter der Einwirkung der Wechselbiegungen des flexiblen Organs durch Fehlausrichtung der Wellen auftreten können. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Umhüllung durch Umspritzen hergestellt.
In der Praxis bevorzugt man ein flexibles Organ 4 mit viereckiger oder hexagonaler Form, deren Seiten gleich sind, wobei die Achsen 18a, 18b auf einem Kreis eingeschrieben sind, der auf der geometrischen Achse 2 zentriert ist und wobei das Kabel 23 außen um die Hülsen 27a, 27b herumgeführt wird. Die Einheit wird in der Leichtlegierung umspritzt und bildet einen kompakten Block, der im Zentrum durchbrochen ist und axial von den beiden Seitenflächen 28a und 28b begrenzt wird, die eben sind und senkrecht zur geometrischen Achse 2 verlaufen, wobei die Hülsen 27a, 27b an den Seitenflächen 28a, 28b herausstehen, so daß das flexible Organ 4 durch Verspannen gehalten werden kann.
Es sei nun auf 3 Bezug genommen. Das flexible Organ 4 besitzt mehrere Schwingarme 35 mit jeweils einer Verbindungszone 21a zu der in 3 nicht dargestellten Welle 1a, eine Verbindungszone 21b zu der ebenfalls nicht dargestellten Welle 1b sowie eine Verformungszone 22, die die Verbindungszonen 21a und 21b miteinander verbindet.
Jeder Schwingarm 35 wird seitlich, d. h. in einer Richtung parallel zur geometrischen Achse 2, von einer ersten Seitenfläche 28a begrenzt, die der Welle zugewandt und nicht dargestellt ist, und auf der entgegengesetzten Seite von einer zweiten Seitenfläche 28b, die der Seite der Welle 1b zugewandt ist. Die Verbindungszonen 21a, 21b der Schwingarme 35 besitzen jeweils eine Hülse 27a, 27b mit der geometrischen Achse 18a, 18b. Diese Hülsen 27a, 27b durchdringen die genannten Verbindungszonen 21a, 21b und überragen die Seitenflächen 28a, 28b.
Jeder Schwingarm 35 besitzt außerdem wenigstens ein Kabel oder einen Stropp 23 in Form einer länglichen Schleife, deren Enden 24a, 24b abgerundet sind, die Hülsen 27a, 27b umschlingen und mit den Hülsen fest verbunden sind. Die Verbindung erfolgt z. B. durch Klammern 26a, 26b, die mit den Hülsen 27a bzw. 27b fest verbunden sind und Ösen 31 aufweisen, die um das Kabel 23 gelegt sind und dieses durch Verspannung halten.
Die Seiten der Kabelschlaufe sind geradlinig und bilden zwei parallele Kabelsegmente 25, die entlang gerader, zur Achse 2 senkrechter Linien 29 angeordnet sind und gleichzeitig durch die beiden Verbindungszonen 21a, 21b verlaufen. Man erkennt, daß die Kabelsegmente 25 sich gegenüber Dehnungs- und Kompressionskräften, die durch die Übertragung des Drehmoments zwischen den Achsen 1a und 1b erzeugt werden, genauso verhalten wie das flexible Monoblockorgan 4 des vorhergehenden Beispiels.
Die Schwingarme 35 sind durch ihre jeweiligen Verbindungszonen 21a, 21b gegeneinander verspannt, wobei die Verbindungszone 21a eines Schwingarms 35 gegen die Verbindungszone 21a eines ersten benachbarten Schwingarms gehalten wird, während die Verbindungs zone 21b desselben Schwingarms 35 gegen die Verbindungszone 21b des anderen benachbarten Schwingarms 35 gehalten wird. Die Schwingarme 35 bilden zusammen ein konvexes Polygon, dessen Ecken von den Achsen 18a, 18b und dessen Seiten von den Verformungszonen 22 gebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform fluchten die Achsen 18a oder 18b zweier Schwingarme 35, die über die Verbindungszone 21a oder 21b einander benachbart sind, wobei die Hülsen 27a oder 27b in gegenseitiger Verlängerung angeordnet sind und sich aneinander abstützen, so daß sie gleichzeitig durch eine einzige Verspannung, z. B. durch eine Schraube oder einen Bolzen, die im Innern der Hülsen verlaufen, gleichzeitig verspannt werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sie umfaßt vielmehr alle Varianten, die an ihnen vorgenommen werden können, ohne daß ihr Geltungsbereich oder ihr Wesen verlassen wird.
So kann beispielweise der Stropp durch gradlinige Kabelstücke ersetzt werden, die voneinander getrennt und deren Enden mit den Verbindungszonen fest verbunden sind. Dieses Kabel kann aus einer großen Zahl von Einzeladerlitzen oder aus einer reduzierten Zahl von Mehraderlitzen zusammengesetzt sein.
Die Verbindung des Kabels oder der Kabelstücke mit den Verbindungszonen kann auch durch Bördeln, Schweißen oder Löten erfolgen oder durch Verspannen in Kehlen, die den Durchmesser des Kabels haben, mit verschraubten Bügeln, wobei die letztere Realisierungsform jedoch besser geeignet ist für Stropp-Kabel sowie für flexible Organe mit zwei oder mehr Kabeln, die parallel zueinander angeordnet sind.

Claims

Elastische Kupplungsvorrichtung für zwei drehende Wellen, wobei diese Wellen (1a, 1b) eine gemeinsame geometrische Achse (2) haben und eine Fehlausrichtung erfahren können, wobei die Kupplungsvorrichtung (3) selbst ein elastisches Organ (4) sowie Verbindungsmittel (5a, 5b) zum Verbinden des elastisches Organs (4) mit den drehenden Wellen (1a, 1b) aufweist und das elastische Organ (4) Verbindungszonen (21a, 21b) für die Verbindung mit den betreffenden Wellen (1a, 1b) besitzt und diese Verbindungszonen (21a, 21b) über Verformungszonen (22) miteinander verbunden sind, die zwischen den Verbindungszonen (21a, 21b) angeordnet und mit diesen fest verbunden sind, wobei die Verformungszonen (22a, 22b) jeweils wenigstens ein Segment (25) eines Kabels (23) umfassen und das Kabel (23) aus Litzen besteht, die in Kontakt miteinander stehen, wobei die Verbindungszonen (21a, 21b) starr sind und mit den Kabelsegmenten (25) starr verbunden sind und die Kabelsegmente (25) die Verbindungszonen (21a, 21b) untereinander verbinden, dadurch ge kennzeichnet, daß jedes Kabelsegment (25) geradlinig ist und entlang einer geraden Linie (29) angeordnet ist, die senkrecht zu der geometrischen Rotationsachse (2) verläuft, wobei die genannte gerade Linie (29) gleichzeitig durch die beiden Verbindungszonen (21a, 21b) verläuft, die durch das Kabel (23) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Länge der Kabel (23) in den Verbindungszonen (22) und dem Durchmesser der Kabel kleiner oder gleich 8 ist, um das Knicken der Kabel bei Kompression zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (4) eine geschlossene Monoblockfolge ist, die abwechselnd eine Verbindungszone (21a, 21b) und eine Verformungszone (22) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszonen (22) jeweils wenigstens ein Kabelsegment (25) aufweisen, dessen Enden mit den Verbindungszonen (21a, 21b) fest verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (23) ein Stropp ist, der ein konvexes Polygon bildet, dessen Ecken (24a, 24b) abgerundet und mit den Verbindungszonen (21a, 21b) fest verbunden sind und dessen Seiten geradlinige Segmente (25) sind, die die Verformungszonen (22) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (4) mehrere Schwingarme (35) aufweist, die ihrerseits jeweils zwei Verbindungszonen (21a, 21b) umfassen, die durch eine Verformungszone (22) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungszonen (22) jeweils wenigstens ein Segment (25) eines Kabels (23) aufweisen, deren Enden mit den Verbindungszonen (21a, 21b) fest verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwingarm (25) wenigstens ein Kabel (23) aufweist, das geschlossen oder ein Stropp ist, wobei dieses Kabel (23) eine flache Schleife bildet, deren Enden (24a, 24b) abgerundet und mit den Verbindungszonen (21a, 21b) fest verbunden sind, während die Seiten geradlinige Segmente (25) sind, die die Verformungszonen (22) bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ (4) durch Umspritzen eines Werkstoff (30) mit niedrigem Elastizitätsmodul ummantelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (23) aus Metall bestehen, ausgewählt aus einer Legierung der Gruppe mit nichtrostendem austenitischen Stahl, nichtrostenden martensitischen Stahl, Titan und Nickelchrom.