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Elastische Klauenkupplung Die Erfindung bezieht sich auf elastische
Klauenkupplungen, insbesondere zur Verbindung nicht ausgerichteter Wellen.
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Es sind bereits elastische Klauenkupplungen für diesen Zweck bekannt,
bei welchen für die elastische Übertragung der Kräfte von einem Kupplungsteil zum
anderen Kissen aus Gummi oder entsprechendem elastischem Werkstoff zurAnwendung
kommen, die in vorgespanntem Zustand zwischen den mit den Kupplungsteilen abwechselnd
verbundenen Kupplungsklauen gehalten werden. Diese bekannten Kupplungen entsprechen
jedoch nicht den Erfordernissen des praktischen Betriebes insbesondere bezüglich
Gewährleistung einer sicheren Arbeitsweise bei hoher Biegsamkeit. Sofern Gummielemente
zur Übertragung der Drehmomente Verwendung finden, die zwischen den Kupplungsteilen
frei ausdehnbar gehalten sind, weisen dieselben nur eine sehr geringe Ausdehnung
in ihrer Axialrichtung auf, um im Betrieb ein Ausknicken zu vermeiden. Hierdurch
ist jedoch der Nachteil einer außerordentlich geringen Biegsamkeit der Kupplung
die Folge, so daß keine nennenswerten Verstellungen oder Abwinklungen
der
durch die Kupplung verbundenen Wellen vorgesehen werden kann. Um diesem Nachteil
abzuhelfen, wurde bereits vorgeschlagen, die Ausdehnung der Gummielemente in ihrer
Axialrichtung zu vergrößern, d. h. solche Gummielemente vorzusehen, deren Länge
in Axialrichtung gesehen größer ist als die größte Abmessung quer zu dieser Axialrichtung.
Da bei den bekanntenAusführungsformen von Kupplungen im Betriebe Gummielemente der
letztgenannten Art ausknicken würden, mußten diese Elemente wenigstens am Außenumfang
durch Gehäuse od. dgl. umschlossen werden, so daß nicht nur die freie Ausdehnbarkeit
dieser Elemente unterbunden ist, sondern auch zusätzlich unerwünschte Reibungskräfte
auftreten. Um die Axiallänge der Gummielemente weiterhin möglichst zu vergrößern,
wurden zudem bei den bekannten Ausführungen von Klauenkupplungen diese Elemente
als kreissektorförmige Kissen ausgebildet, wodurch das Ausknicken derartiger Elemente
in erhöhtem Maße bedingt und zu berücksichtigen ist. Gemäß einer weiteren bekannten
Ausführungsform werden als Übertragungsmittel zwischen den Kupplungsklauen zylindrische
metallische Schraubenfedern verwendet, deren Länge größer ist als ihr Durchmesser.
Im Betrieb kann bei derartigen Federelementen das infolge der Bewegung der Kupplungsklauen
aufeinander zu eintretende Ausknicken dieser Federelemente gefahrlos unberücksicht
gelassen werden, so daß keinerlei Gehäuseabstützungen nötig sind. Würden jedoch
an Stelle der metallischen Schraubeufederelemente entsprechend dimensionierte Gummielemente
verwendet, dann würde das Ausknicken dieser elastischen Gummiteile im Betrieb der
Kupplung sich derartig nachteilig auswirken, daß die Kupplung im Laufe der Zeit
unbrauchbar wird. Außerdem ist infolge des Ausknickens der Gummielemente keine rationelle
Ausnutzung des Kissenwerkstoffs möglich.
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Die Nachteile der bekannten Kupplungen werden erfindungsgemäß dadurch
behoben, daß die elastischen Gummikissen in allgemeiner Säulenform mit geradliniger
Achse ausgebildet sind und daß die in an sich bekannter Weise an den zugeordneten
Kupplungsklauen durch Vulkanisieren, Verkleben od. dgl. befestigten Stirnflächen
dieser Kissen in Ebenen verlaufen, die sich im wesentlichen entlang der Drehachse
der Kupplung schneiden, so daß es möglich ist, daß -sich jedes Kissen während des
Betriebes, d. h. während der Bewegung der Kupplungsklauen gegeneinander in Richtung
senkrecht zu seiner Längsachse frei ausdehnen kann, ohne auszuknicken, obwohl jedes
dieser Kissen eine durchschnittliche Länge erhält, die seine senkrecht zur Kissenlängsachse
gemessene größte durchschnittliche Stärke übersteigt. Eine derartige Kupplung ist
nicht nur außerordentlich elastisch, sondern auch in höchstem Maße biegsam und gewährleistet
eine stets betriebssichere Arbeitsweise. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen,
daß die Kupplung gemäß der Erfindung leicht und schnell hergestellt und zusammengebaut
werden kann und daß auch gegebenenfalls das Auswechseln von Teilen entsprechend
mühelos durchzuführen ist.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung zur
Erläuterung dargestellt. Fig.I ist eine Seitenansicht und Fig. 2 ein teilweiser
Schnitt nach Linie II-II der Fig. I durch eine Ausführungsform der elastischen Klauenkupplung
nach der Erfindung; Fig.3 ist ein Normalschnitt durch die Mitte einer Kupplung mit
einer abgeänderten Ausführungsform der Gummikörper; Fig.4 ist ein Normalschnitt
durch die Mitte einer weiteren Ausführungsform.
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In Fig. I und 2 bezeichnen I und I' je eine sternförmige Kupplungshälfte.
Mit der Kupplungshälfte I sind flache Metallrahmen 4 mit Zapfen 2 und mit der Kupplungshälfte
I' flache Metallrahmen 4' mit Zapfen 2' verbunden. Mit den Metallrahmen sind Gummikörper
3, 3' auf bekannte Weise, z. B. durch Vulkanisieren, fest verbunden.
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Wenn die Kupplungshälfte I in Richtung des Pfeiles Io umläuft, werden
die.Gummikörper 3 auf Druck und die Gummikörper 3' auf Zug beansprucht.
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Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Kupplung, bei welcher die Drehelastizität
und das Biegevermögen dadurch erhöht sind, daß in den Gummikörpern 3, 3' einige
durchgehende Löcher 6, 6' vorgesehen sind, welche radial zur Kupplungsachse verlaufen.
Diese Löcher gestatten eine leichtere Verformung der Gummikörper.
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Die in Fig.3 wiedergegebene Kupplung weist gegenüber derjenigen nach
Fig. I und 2 noch einige weitere Abweichungen auf: a) Die Gummikörper 3, 3' sind
mechanisch, z. B. mittels kleiner Zapfen oder Niete 7, 7', mit den benachbarten
Metallrahmen verbunden; b) die Metallrahmen 4a bzw. 4a' haben eine mittlere Ausbuchtung
8, 8', durch die Zapfen hindurchgreifen, die denselben Zweck wie die in Fig. I und
2 mit 2 und 2' bezeichneten Zapfen haben, die hier aber die Form eines durchgehenden
Bolzens aufweisen, welcher mit Kopf und Mutter versehen ist (in Fig.3 sind diese
Bolzen nicht dargestellt).
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Fig. 4zeigt eine weitere Abwandlung der Gummikörper. Hier wird im
Gegensatz zu der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform die Drehelastizität der
Kupplung vermindert. Dies wird dadurch erreicht, daß jeder Gummikörper 3, 3' unterteilt
wird durch in Axialebenen der Kupplung in Abständen liegende starre Scheiben 9 bzw.
g', welche aus Metall oder aus Schichten von verkautschuktem Webstoff oder aus Drahtnetz
od. dgl. bestehen. Die Drehelastizität wird im Vergleich zu derjenigen der in Fig.
i bis 3 dargestellten Kupplungen etwas größer, während die Biegeelastizität der
Kupplung praktisch unverändert oder doch sehr hoch bleibt, weil die starren, aber
freien Scheiben 9 und g' die Nachgiebigkeit der Kupplung bei Drehmementübertragungen
durch schräg zueinander verlaufende Wellen nicht behindern.
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Auf diese Weise ist es möglich, die elastischen Eigenschaften der
Kupplung in weiten Grenzei zu
ändern, um sie den verschiedenen Erfordernissen
anzupassen.
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Die Gummikörper können, wie in Fig. I und 2 gezeigt, ein einziges
Stück in Form eines geschlossenen polygonen Körpers bilden, welcher mit seinem eingebetteten
Metallrahmen zusammenvulkanisiert ist.
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Wenn die Gummikörper mit einer Länge hergestellt werden, die etwas
größer als die Länge ist, die sie in der fertigen unbelasteten Kupplung haben, kann
ihnen beim Zusammenbau der Kupplung eine Vorspannung erteilt werden. Dadurch wird
die Adhäsion zwischen den Metallrahmen und den Gummikörpern verbessert.
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Weiterhin kann durch Erhöhen der tangentialen Vorspannung bis zu einem
Wert, welcher die größte Zugbeanspruchung während der Drehmomentübertragung übertrifft,
eine Neutralisation dieser Zugbeanspruchung erhalten werden, d. h., es ist erreichbar,
daß die Gummikörper niemals auf Zug beansprucht werden. Dies erhöht die Haltbarkeit
der Verbindung zwischen den Gummikörpern und den Metallrahmen und ergibt eine Verbesserung
des mechanischen Widerstandes des Gummis, wodurch die Lebensdauer und die Sicherheit
der Kupplung erhöht werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Gummikörper einen
kreisförmigen Querschnitt. Dieser Querschnitt hat den größten Widerstand, weil er
eine große Gleichförmigkeit in der Verteilung der Beanspruchungen in dem Fall ergibt,
in dem die Gummikörper nicht nur die Drehmomente zu übertragen haben, sondern bei
nicht koaxialen Wellen außerdem auf Biegung beansprucht werden. Jede andere Querschnittsform,
insbesondere eine eckige, z. B. quadratische, rechteckige oder tapezartige Form,
würde im Gegensatz dazu einige Zonen haben, in denen die Beanspruchung zu hoch sein
würde.
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In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, Gummikörper mit elleptischem
Querschnitt zu verwenden, wobei die kleinere Achse parallel zur Kupplungsachse angeordnet
ist. Hierdurch wird gegenüber einem kreisförmigen Querschnitt mit gleicher Fläche
das Trägheitsmoment in Richtung zur Kupplungsachse erhöht, und infolgedessen wird
das entsprechende Biegevermögen verkleinert, was im Fall von nicht ausgerichteten
Wellen in bezug auf die Biegsamkeit Bedeutung hat. Das Gegenteil würde eintreten,
wenn der Querschnitt der Ellipse um 9o° verdreht, die größere Achse der Ellipse
parallel zur Hauptachse der Kupplung angeordnet würde.
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Die technischen Einzelheiten der Kupplung können im Rahmen der Erfindung
in verschiedener Weise abgeändert werden. Beispielsweise können die Zapfen 2, 2'
durch flache Platten ersetzt werden, welche zwischen dem Metallrahmen zweier benachbarter
elastischer Elemente, z. B. durch Bolzen, Nieten oder andere Mittel, festgeklemmt
werden. In diesem Falle würden Metallrahmen ohne die in Fig.3 wiedergegebene mittlere
Ausbuchtung 8 bzw.8' zu verwenden sein.