DE2155819A1 - Elastische Kupplung - Google Patents

Description

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9. November 1971 3671-71

PAULSTRA
Blastische .Kupplung

Die Erfindung betrifft die elastischen Kupplungen, welche zwischen zwei mit den zu kuppelnden Wellen o.dgl. angetriebenen Scheiben o.dgl. ein ringförmiges elastisches Sy.stem aufweisen, welches durch Blocks aus Gummi oder einem Elastomer gebildet wird, welche Zwischenstücke von einander trennen, welche in gerader Zahl vorhanden und abwechselnd an den Scheiben befestigt sind. Diese Zwischenstücke, deren Berührungsflächen mit den Blocks z.B. eben und inabesondere radial sind, sind an den Scheiben mit Bolzenfoder auf beliebige andere Weise befestigt. Bei der Übertragung des Drehmoments wird die Hälfte der Blocks auf Druck und die andere Hälfte auf Zug beansprucht. Die Gummiblocka können übrigens einer Vorspannung ausgesetzt werden, sodass die Zugbeanspruchungen aufgehoben oder wenigstens verringert werden.

Derartige Kupplungen besitzen Nachteile, welche davon herrühren, dass die beiden an ihnen endigenden Wellen, oder Wellenenden infolge der Ausbildung der elastischen Blocks mehr oder weniger grosse gegenseitige Radialverschiebungen aus-

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führen können, was in gewissen Fällen störend sein kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn diese Kupplungen paarweise an den beiden Enden einer Zwischenwelle angebracht werden. Diese Welle ist infolge der radialen Elastizität der Kupplungen "schwebend", und insbesondere bei grossen Drehzahlen können an ihr erhebliche Querschwingungen auftreten.

Wenn ferner die Übertragung waagerecht oder

praktisch waagerecht angeordnet ist, wie dies meistes der Fall ist, genügt das Eigengewicht der Zwischenwelle, um ihr bei einer geringen elastischen Verformung der G-ummiblocka eine gewisse radiale Ausbiegung und somit eine Exzentrierung zu geben, welche mit der Fliehkraft nach Massgabe der Zunahme der Drehzahl zunimmt, wobei eine gefährliche kritische Drehzahl auf-'treten kann.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen, wird im

allgemeinen jede Kupplung mit einer mechanischen Zentrierung (Gleitlager, Nadellager oder Kugelgelenklager) versehen, welche die beiden Wellenenden aufeinander zentriert.

Eine derartige mechanische Zentrierung muss normalerweise geschmiert werden und erfordert eine gewisse Wartung...Sielführt zu teuren Bearbeitungs- und Einbauvorgängen. Sie macht ausserdem den Zusammenbau oder den Auseinanderbau verwickelter, da die Kupplung radial weder eingesetzt noch ausgebaut werden kann, sodass die beiden zu kuppelnden oder zu entkuppelnden Maschinen voneinander entfernt werden müssen.

Die Erfindung bezweckt, diesen verschiedenen Nachteilen abzuhelfen.

Hierfür werden derartige Kupplungen erfindungsgemäss so ausgebildet, dass die verschiedenen Zwischenstücke o.dgl. sich unter Zwischenschaltung wenigstens eines elastischen Verbindungsstücks an einem vorzugsweise innerhalb des von den Zwischenstücken und den Blocks gebildeten Ringes angeordneten Zentrierkern abstützen können.

Die Möglichkeit der elastischen Verformung

dieses Verbindungsstücks in von der radialen Richtung verschie™ denen Richtungen stört nicht die Übertragung der Drehmomente. In radialer Richtung bewirkt das Verbindungsstück _t insbesondere

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in funktion der Härte des es bildenden Elastomers, seiner Dicke und der Ausdehnung der einander gegenüberliegenden Stütsflachen, eine gewisse Steifigkeit, welche zwar durch die Elastizität des Verbindungsstücks gemildert wird, aber die gewünschte Zentrierwirkung gewährleistet.

Zur Vergrösserarung der Ausdehnung der Stützflächen erhalten z.B. die Zwischenstücke Verbreiterungen auf der Seite des Zentrierkerns.

Die Ausbildung kann so getroffen werden, dass der elastische Yferkstoff der Blocks mit dem des Verbindungsstücks zur Zentrierung zusammenhängt. Vorzugsweise werden jedoch in der Masse an der Stelle der eingeschnürten Zonen in den Zwischenräumen zwischen diesen Verbreiterungen Ausnehmungen vorgesehen, welche die Freiheit der gegenseitigen Tangentialverschiebungen infolge der zu übertragenden Momente aufrecht erhalten und jede Lokalisierung der Ermüdung in dem Gummi verhindern.

Die Stützflächen zwischen den Zwischenstücken und dem Zentrierkern können sphärisch sein, wenn die Kupplung die Aufgabe eines Kardangelenks erfüllen soll. Sie sind zylindrisch, wenn die zu verbindenden Wellen parallel bleiben sollen. Zwischen diesen beiden (Jrenzfallen kann jede beliebige andere Form vorgesehen werden.

Die Erfindung,, welche z.B. auf Kupplungen

für Kraftfahrzeuge und ganz allgemein für Motoren anwendbar ist, ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung nachstehend beispielshalber erläutert.

Fig.l und 2 zeigen eine erfindungsgemässe

Kupplung in Seitenansicht bezw. in eirem schematischen Schnitt längs der Linie H-II der Fig.l.

Fig. 3 und 4 zeigen in gleicher Weise einen halben Querschnitt bezw. Axialschnitt einer Ausführungsabwand lung.

Bei dem dargestellten Beispiel soll die Kupplung das Drehmoment zwischen zwei an entsprechenden Wellen oder Wellenenden befestigten Scheiben A und B übertragen.

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Die Kupplung hat im Ganzen jede beliebige;

geeignete bekannte Porm und wird im wesentlichen durch eine ringförmige Anordnung gebildet, welche nacheinander und abwechselnd mehrere Gummiblocks 1 und mehrere Zwischenstücke 2,2', an welchen diese haften, enthält, wobei diese verschiedenen Elemente in gerader Anzahl vorhanden sind, derart, dass" die Hälfte der Zwischenstücke 2 fest mit der Scheibe A und die andere Hälfte 2^f fest mit der Scheibe B verbunden ist·

Die Befestigung der Zwischenstücke an den

Scheiben kann auf beliebige geeignete Weise erfolgen, insbesondere mit Hilfe von Bolzen 3, welche durch in den Zwischenstücken ausgebildete Offnungen 4 treten.

Häufig muss eine Vorspannung der Gummiblocks vorgesehen werden, was auf beliebige geeignete Weise erfolgen kann. .

Hierfür kann z.B. ein Gurt benutzt werden, weichergestattet, durch Zusammendrücken den Durchmesser des Ringes zu verringern, bis die Achsen der verschiedenen Locher mit denen der Bolzen 3 zum Zusammenfallen gebracht werden, wobei der Abstand dieser letzteren von der Achse der Kupplung so gewählt ist, dass er die Aufrechterhaltung der Vorspannung gewährleistet.

Erfindungsgemäss wird nun bei einer derartigen Anordnung ein Zentrierring vorgesehen, welcher in den Ring 1, eingesetzt werden kann, und an welchem sich die Ausstelle der Zwischenstücke 2, 2¹ unter Zwischenschaltung eines elastischen Verbindungsstücks abstützen können.

Man sieht in Fig.l und 2 bei 5 einen derartigen, in seinem mittleren Abschnitt bei 6 ausgehöhlten Zentrierkern, während das elastische Verbindungsstück bei 7 zwischen den Flächen 8 und 9 der Zwischenstücke 2, 2¹ sowie des Kerns dargestellt ist. Das Verbindungsstück 7 kann aus mehreren Teilen bestehen, welche an der Stelle der Zwischenstücke 2, 2' angeordnet sind. Es ist jedoch ganz allgemein zweckmässig, dass sich das Verbindungsstück 7 kontinuierlich um den ganzen Kern herum erstreckt, während die Abstützfussteile der Zwischenstücke 2, 2¹ vorzugsweise verbreitert werden, um eine Berührung

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auf einer möglichst grossen Fläche zu erhalten.

Hierfür können die Zwischenstücke Verbreiterungen IO aufweisen.

Das Profil der Stützflächen 8 und 9 wird entsprechend der funktionellen Kenngrössen der Kupplung bestimmt. V/enn die Kupplung die Aufgabe eines Kardangelenks erfüllen soll, erhält dieses Profil zweckmässig eine' sphärische Form, welche auf den Mittelpunkt O der Kupplung zentriert ist. In anderen Fällen jedoch, insbesondere wenn die beiden Wellen, an denen die Scheiben A und B befestigt sind, in einer Flucht bleiben sollen, brauchen die Flächen 8 und 9 nur zylindrisch zu sein.

Zwischen diesen beiden Lösungen kann jede beliebige andere Form vorgesehen werden, insbesondere eine tonnenformige Zwischenform, welche betrachtliche Verformungsmöglichkeiten ergibt, und zwar sowohl in Form eines Kegelwinkels als auch in Form einer Axialverschiebung.

Die obigen Mittel ermöglichen in allen Fällen

die Zentrierung der beiden Zwischenstückarten 2 und 2· in Bezug auf den Kern 5. Die drei an der gleichen Scheibe (z.B.der Antriebswelle) befestigten Zwischenstücke werden in jedem Augenblick in Bezug auf die anderen, an der anderen Scheibe (Abtriebswelle) befestigten Zwischenstücke 2¹ zentriert.

Die Zentrierung ist umso besser, je grosser die radiale Steifigkeit des Verbindungsstücks 7 ist, was gleichzeitig von der Härte des Gummis, seiner Dicke und der Grosse der einander gegenüberliegenden metallischen Stützflächen abhängt.

Für diesen letzteren Punkt, d.h. die Grosse

der metallise-'hen Stützflächen,ist die oben angegebene Lösung (Verbreiterung 10 der Zwischenstücke 2) besonders vorteilhaft.

In diesem letzteren Fall wird zweckmässig die Ausbildung so getroffen, dass die elastischen Blocks 1 und das elastische Verbindungsstück 7 der gleichen Gummimasse -angehören. Ea werden dann aber Ausnehmungen in dem Zwischenraum zwischen den verschiedenen Verbreiterungen 10 vorgesehen, um nicht in dieser Zone ein Hindernis für die gegenseitigen IangentialverSchiebungen zwischen den beiden Wellen zu schaffen. So können in der

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Gummimasse an den angegebenen Stellen kreisförmige Ausnehmungen 11 vorgesehen werden·. Diese Ausnehmungen bewirken nicht nur, dass die unter der V/irkung des Drehmoments auftretenden elastischen Druck- und Zugverformungen nicht behindert werden, sondern sie vermeiden ausserdem das Auftreten von gefährlichen lokalen Ermüdungserscheinungen in dem Elastomer.

Bei der dargestellten Ausführung ist die

axiale Breite D der metallischen Zwischenstücke 2 etwas grosser als die axiale Breite d. der Gummiblocks.

In Pig.3 und 4· ist eine Ausführungsabwandlung dargestellt, welche die Berechnung der radialen Steifigkeit dee Verbindungsstücks zwischen den Zwischenstücken 2, 2¹ und dem Kern 5 gestattet.

. . Oben war ausgeführt, dass die Zentrierung

umso besser ist, je grosser die radiale Steifigkeit des Gummiringes 7 ist, was dazu führen kann, diesem eine sehr geringe Dicke zu geben. Dies ist nicht ohne Nachteil, da sich hieraus eine gesteigerte Steifigkeit für die Kardanverformungen und die axialen Verformungen ergibt.

Dieser Nachteil ist bei der Ausführungsabwandlung der Fig.3 und 4 fortgefallen, welche die Vergrösserung der radialen Steifigkeit des elastischen Ringes 7 ohne Verringerung seiner Gesamtdicke und somit ohne Verringerung seiner konischen Nachgiebigkeit oder seiner axialen Nachgiebigkeit P gestattet.·

Hierfür erhält gemäss dieser Ausführungsabwandlung das Verbindungsstück 7 einen "geblätterten" Aufbau, welcher es in Abschnitte (zwei bei dem dargestellten Beispiel) unterteilt, und zwar mit Hilfe von gezogenen Blechelementen mit einem zu d^n Profilen 8 und 9 parallelen Profil.

Die erfindungsgemässe Ausführung besitst

gegenüber den bereits bekannten Ausfuhrungen'zahlreiche Vor-' teile, insbesondere folgendes

- sie ermöglicht eine Zentrierung der Kupplung durch einfache, nur die Elastizität dea Gummis ausnutzende Mittel?

- es können daher alle bei dent bekannt*»

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sungen erforderlichen Glieder zur Halterung oder mechanischen Zentrierung fortfallen.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   V- Elastische Kupplung, v/eiche zwischen zwei mit den zu kuppelnden Wellen angetriebenenScheiben o.dgl. eine elastisches System aufweist, welches durch Blocks aus einem Elastomer gebiliet wird,welche abwechselnd an den Scheiben befestigte, in gerader Anzahl vorhandene Zwischenstücke trennen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die verschiedenen Zwischenstücke (2, 2') unter Zwischenschaltung wenigstens eines elastischen Verbindungsstücks (7) an einem Zentrierkern (5) abstützen.

   2)- Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkern (5) innerhalb des von den Zwischenstücken (2, 2^f) und den- Blocks (l) gebildeten Ringes angeordnet ist.

   3)- Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummi unter Vorspannung steht.

   4)- Kupplung nach einem der Ansprüche

   1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (7) zwischen den Zwischenstücken (2, 2¹) und dem Zentrierkern (5) aus mehreren an der Stelle der Zwischenstücke, angeordneten getrennten Elementen besteht.

   5)- Kupplung nach einem der Ansprüche

   1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (7) zwischen den Zwischenstücken (2, 2¹) und dem Kern (5) kontinuierlich ist, d.h. sich über den ganzen Umfang des Kerne erstreckt.

   6)- Kupplung nach einem der, Ansprüche

   1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstücke (2, 2') auf der Seite des Kerns (5) mit die Ausdehnung der Fläche zur Abstützung an dem Verbindungsstück. (7) und dem Kern (5) vergrossernden Verbreiterungen (1O) versehen sind.

   7)- Kupplung nach einem der Ansprüche ·

   1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass da3 zwischen den Zwischenstücken (2, 2') und dem Kern (5) angeordnete Verbindundungsstück (7) und die zwischen den Zwischenstücken (2, 2·) angeordneten Gumniiblocks (l) der gleichen Gummimasse angehören.

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   8)— Kupplung nach Anspruch 6 und 7» dadurch

   gekennzeichnet, dass in der Guranimasse Ausnehmungen (11) in den Zwischenräumen zwischen den Verbreiterungen (10) vorgesehen sind,

   9)- Kupplung nach einem der Ansprüche

   1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen den Zwischenstücken und dem Zentrierkern angeordnete elastische Verbindungsstück (7, Fig.3 und 4) geblättert ist.

   1O)- Kupplung nach einem der Ansprüche

   1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen zwischen den Zwischenstücken (2, 2^f) und dem Kern (5) sphärisch und auf den Mittelpunkt der Kupplung zentriert sind.

   H)- Kupplung nach einem der Ansprüche

   1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen zwischen den Zwischenstücken (2, 2') und dem Kern (5) zylindrisch sind.

   12)- Kupplung nach einem der Ansprüche

   1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen zwischen den Zwischenstücken (2, 2*) und dem Kern (5) tonnenförmig sind.

   15)- Kupplung nach einem der Ansprüche

   1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite (D) der metallischen Zwischenstücke (2, 2^r) grosser als die axiale Breite (d.) der Gummiblocks (l) ist.

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