DE706718C - Elastische Kupplung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Kupplung, bei welcher das Drehmoment von einem WellenfLanschi zum anderen über hintereinandergeschaltete hülsenförmige, durch, das Drehmoment in Umfangsrichtung beanspruchte Gummimetallelemente übertragen wird. Derartige 'elastische Kupplungen sind an sich bekannt, und es ist gleichfalls bekannt, die Gummikörper, welche die innen sitzenden Wellenenden mit einem für beide Gummikörper gemeinsamen äußeren Zwischenrohr zu verbinden, so auszubilden, daß ihre wirksamen Querschnitte in jedem Abstand von der Kupplungsachse gleich groß sind.

Die bekannten Anordnungen genügen jedoch nicht, wenn es sich darum handelt, große Drehmomente bei starken Winkelbewegungen der zu'kuppelnden Wellen gegen- ^einander zu übertragen. Das liegt darin begründet, daß bei den bekannten Kupplungen Winkelbewegungen stets erhebliche Druckverformung 'eines Teils der Gummimasse erfordern. Da aber beim Umlauf der Kupplungen fortwährend andere Teile der Gummimasse diesen Beanspruchungen ausgesetzt sind, tritt 'eine heftige Durchwalkung der Gummikörper ein. Diese Walkarbeit führt -zu starker Erwärmung und frühzeitiger Zerstörung der Kupplung.

Durch die dauernde Vernichtung eines Teils der zu übertragenden Leistung als Walkarbeit sinkt gleichfalls der Wirkungsgrad der Kupplung.

Ein weiterer Nachteil der bekannten An-Ordnung ist in ihrer großen Baulänge zu erblicken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geschickte Formgebung der hoch beanspruchten Gummikörper die obenerwähn- 4<> . ten Nachteile zu vermeiden. Die durch die Erfindung vorgesehene Formgebung ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen im wesentlichen hülsenförmigen Gummimetallbauteile kegelstumpfförmig ausgebildet sind und unmittelbar ineinander übergehen. Ihre mittleren Fasern bilden dabei im spannungslosen Zustand der Kupplung einen Doppelkegel, dessen Spitze auf der Kupplungslängsachse liegt.

Durch die erfindungsgemäße Formgebung ist erreicht, daß die Spitze des von den Gummikörpern gebildeten Doppelkegels, die stets mit dem Schnittpunkt der sich kreuzenden Wellen angenähert übereinstimmt, als Ideelldrehpunkt bei Winkelbewegungen der Kupplung gelten kann. Die Beanspruchung der Gummikörper selbst bei dieser Bewegung geht im wesentlichen in eine Biegebeanspruchung über, wobei das Gummi bei glei- 6» chen Verformungswegen eine wesentlich geringere Formänderungsarbeit aufweist. Hierdurch tritt one 'erhebliche Verminderung der schädlichen. WaJkarbeit ein.

Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Formgebung macht sich der geltend, daß die im Gummi herrschenden Spannungen sich durch die stark seitlich gerichtete

Verformung leichter ausgleichen können, wodurch vor allem eine weitere Herabsetzung der Druckspannungen im gestauchten Teil eintritt und damit eine weitere Herabminderung der Walkarbeit erfolgt. Der Wirkungsgrad der gemäß der Erfindung ausgebildeten Kupplung wird damit ein besserer. Durch die ineinander übergehenden Gümmiquerschnitte der Kupplung ergibt sich weiter

ίο ein günstiger Kraftfluß und dadurch die bessere Verteilung der Haftflächenbeanspruchung als bei den bisher üblichen Bauweisen. Diese günstige Eigenschaft kann auf Grund der durch die Erfindung gegebenen raumsparenden Anordnung noch vergrößert werden durch die Anbringung besonderer, die Haftflächen vergrößernder Entlastungsringe.

Die an der Kupplung auftretenden größten

Zugbeanspruchungen verteilen sich durch die ineinander übergehenden Gunimiquerschnitte an sich sehr günstig. Es kann ihnen weiter entgegengewirkt werden dadurch, daß zwischen den beiden kegelstumpfförmig ineinander übergehenden Gummikörpern an der Stelle ihres geringsten Querschnittes das Gummi zu einem ringsum laufenden Wulst verdickt ist. Dieser Wulst wirkt als den Gummikörper zusammenziehender Schrumpfring, der einen Teil der sonst auf die Haftfläche entfallenden Zugbeanspruchung aufzunehmen in der Lage ist. Die Wirkung dieses Schrumpfringes wird noch dadurch erhöht, daß auf der der größten Zugbeanspruchung gegenüberliegenden Seite eine .Stauchung des Werkstoffes eintritt und damit dem Werkstoff des Schrumpf ringes eine der Wirkung der größten Zugspannung entgegengerichtete Spannung erteilt wird.
Die erfindungsgemäße Kupplung kann mit Vorteil besonders dann angewendet werden, wenn der zur Verfugung stehende Raum in der Längsrichtung sehr begrenzt ist. Es ist dann möglich, die innere Metallhülse im Durchmesser so groß auszubilden, daß die Naben durch die Wellenenden in sie hineinragen und sich in ihr, der zu erwartenden Höchstverformung entsprechend, frei bewegen können.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kupplung, und zwar zeigt

Abb..ι das Gelenk in waagerechter Stellung der Wellen,

Abb. 2 in winkliger Stellung der Wellen, wobei in beiden Zeichnungen auf der linken Seite eine gegenüber der rechten Seite abgeänderte Ausführungsform dargestellt ist.

Die Kupplung besitzt die Endflanschen 1 mit gebohrten Naben 2 zur Aufnahme der nichtgezeichneten Welle. Im Rand der Endflanschen 1 sind Metallringe 3 eingesetzt, die untereinander und mit einer inneren Hülse 4 unter Vermittlung eines an den Metallflächen festgehafteten Gummikörpers 5 in Verbindung stehen. Die Hülse 4 kann entweder, wie auf der rechten Seite gezeigt, glatt durchgeführt sein oder sie kann, wie auf der linken Seite der Zeichnung bei 6 dargestellt, kegelig aufgeweitet sein, um hierdurch bei großen Winkelstellungen ein Anstoßen der Nabe 2 am Hülsenende zu vermeiden. Die Metallringe 3 sind mit den Flanschen 1 drehmomentübertragend verbunden, z. B. indem sie im Rand festgeschraubt sind; die Verbindung kann aber, wie auf der linken Seite gezeigt, so getroffen sein, daß eine axiale Ausgleichbewegung zwischen den Teilen möglich ist. Ferner können an einzelnen, am besten einander gegenüberliegenden Stellen Lücken 7 vorgesehen sein, um den Winkelring 3 aus der Schale 1 leicht herausheben zu können, fc

(Der Gummikörper-5 hat eine besondere Formung nach folgenden Grundsätzen erhalten: Seine Aufgabe besteht darin, ein Drehmoment vom äußeren Winkelring 3 nach der inneren Hülse 4 und umgekehrt wieder zurück von der Hülse 4 zum anderen Winkelring 3 zu übertragen, wobei jede seiner Hälften als Ring auf Torsion beansprucht wird. An den Außenseiten sind Entlastungshohlräume 8 vorgesehen. Um den.Ringquerschnitt dem von außen nach innen hin zunehmenden, zu übertragenden Drehmoment anzupassen, ist die Flanke 9 so schräg gehalten, daß der Ringquerschnitt gleichmäßig zunimmt. In unmittelbarer Nachbarschaft der inneren Hülse 4 sind nun die beiden Flanken 9 abweichend vor der proportionalen Querschnittsvergräßerung so zueinander hingeführt, daß sie einander auf einem Durchmesser !berühren, der noch eine Gummihülse von beträchtlicher Stärke bei · 10 stehen läßt, die in der Mittelebene noch eine gewisse .Verdickung erfahren kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich nun eine stetige .Kraftübertragung, gleichgültig, ob die Wellen in der in Abb. 1 gezeigten Anordnung miteinander fluchten, oder ob sie, wie bei Abb. 2 gezeigt, stark winklig zueinander stehen. In letzterem Falle ergibt sich eine Zugbeanspruchung des Gummikörpers an der Außenseite des Winkels längs der Flanken 9, eine Zusammendrückung längs der Auskehlung 8 und 'umgekehrt auf der Innenseite des Winkels. Die Zug- und Druckkräfte gleichen einander insoweit aus, daß die Hülse 4 ohne besondere zusätzliche Zentrierung ungefähr ihre .Mittellage beibehält. Weiterhin ist es auch möglich, den Bauteil so auszuführen, daß ;mit zunehmender Verformung die Gegenkraft 'in stärkerem Maße als dem der Verformung zunimmt, daß sich also gewissermaßen eine

progressive Federung ergibt. Dies ist vielfach von Vorteil, da diese Charakteristik zur Folge hat, daß bei Übertragung großer Drehmomente und ^entsprechend starker Verformung des Gummiteils dessen Kennlinien steiler, die Nachgiebigkeit also geringer geworden ist, als sie ursprünglich und bei der Übertragung geringer Drehmomente war. Diese Wirkung kann man z. B. dadurch erreichen, to daß der Körper nicht zylindrischen, sondern mehrkantigen, z. B. drei- oder vierkantigen Querschnitt erhält.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Elastische Kupplung, bei welcher die Übertragung des Drehmomentes über Mntereinandergeschaltete hülsenförmige, durch das Drehmoment in Umfangsrichtung beanspruchte Gummimetallelemente erfolgt, deren wirksame Querschnitte in jedem Abstand von der Kupplungslängsachse gleich groß sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gummimetallelemente kegelstumpfförmig ausgebildet sind und unmittelbar ineinander übergehen, wobei ihre mittleren Fasern im spannungsfreien Zustand der Kupplung im wesentlichen einen Doppelkegel bilden, dessen Spitze auf der Kupplungslängsachse liegt.
2. 2. Elastische Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle des geringsten Querschnittes des Gummikörpers· (s) das Gummi zu einem ringsum verlaufenden Wulst verdickt ist.
3. 3. Elastische Kupplung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wellen fassenden Naben (2) innerhalb der Kupplungsschalen (1) in die innere Hülse (4) hineinragen, deren Durchmesser um so viel größer und/oder an den Enden aufgeweitet ist, daß bei der höchst zulässigen Winkelstellung die Bewegungsfreiheit der Nabe (2) innerhalb der Hülse (4) gegeben ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen