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Flexible Wellenkupplung
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lungenGummieinlagen ausgefüllt ist, diese Gummieinlagen beim Betrieb der Kupplung, insbesondere, wenn diese einen Winkel miteinander einschliessende Wellen verbindet, rasch zerstört wird. Der Grund für die rasche Zerstörung der Gummieinlagen in einer solchen bekannten Wellenkupplung liegt vor allem darin, dass die beim Betrieb der Kupplung in der Kupplung erzeugte Wärme durch die wenigen Metallbänder ! nicht rasch genug aus dem Inneren der Kupplung, insbesondere aus dem Inneren der Gummieinlagen, nach aussen abgeleitet werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine flexible Wellenkupplung mit einer am einen Ende einer Welle angeordneten Hülse, einer am gegenüberliegenden Ende der andern Welle angeordneten Nabe und zwischen Hülse und Nabe angeordneten spiralförmig gewickelten Metallbändern, welche mit ihren inneren Enden an der Nabe und mit ihren äusseren Enden an der Hülse befestigt sind und Ziel der Erfindung ist, eine solche flexible Wellenkupplung derart auszubilden, dass mit ihr auch im Dauerbetrieb relativ zu den Abmessungen der Kupplung grosse Drehmomente von einer Welle auf eine andere übertragen werden können und hiebei weitgehend unabhängig zu sein von der Drehrichtung der zu kuppelnden Wellen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Metallbänder durch Schichten eines Schmiermittels oder in an sich bekannter Weise durch Schichten eines Füllstoffes voneinander getrennt sind und dass die Zahl derMetallbänder, die Anzahl derSpiralwindungen jedes Metallbandes und das Verhältnis zwischen Aussen- durchmesser derNabe und dem Innendurchmesser der Hülse so gewählt sind, dass der radiale Abstand zwi- schen zwei benachbarten Metallbändern kleiner ist als 1/5 der Stärke der Metallbänder.
Dadurch, dass die
Metallbänder durch Schichten eines Schmiermittels oder in an sich bekannter Weise durch Schichten eines
Füllstoffes voneinander getrennt sind, wird erreicht, dass die Kupplung auch zur Verbindung von einen re- lativ grossen Winkel miteinander einschliessenden Wellen geeignet ist, während dadurch, dass die Zahl der Metallbänder, die Anzahl derSpiralwindungen jedesMetallbandes und das Verhältnis zwischen Aussen- durchmesser der Nabe und dem Innendurchmesser der Hülse so gewählt sind, dass der radiale Abstand zwi- schen zwei benachbartenMetallbändern kleiner ist als 1/5 der Stärke der Metallbänder erreicht wird, dass die beim Betrieb der Kupplung auf die im Raum zwischen den Spiralwindungen der Metallbänder befind- lichen Füllstoffe ausgeübten tangentialen Kräfte gering bleiben, so dass,
wenn als Füllstoff ein Elastomer verwendet wird, eine lange Lebensdauer desselben gewährleistet ist und dass in Anbetracht der von den gro- ssen von den Metallbändern gebildeten Metallmassen innerhalb der Kupplung die beim Betrieb der Kupp- lung in der Kupplung erzeugten Wärmemengen rasch nach aussen abgeleitet werden können, so dass da- durch die Lebensdauer des Füllstoffes zwischen den Spiralwindungen der Metallbänder weiter erhöht wird.
Dieser Vorteil, nämlich die Vermeidung übermässiger Erhitzung des Inneren der Kupplung wirkt sich auch dann aus, wenn der Raum zwischen den Spiralwindungen benachbarter Metallbänder von einem Schmier- mittel gebildet ist, da, wie bekannt, auch den meisten Schmiermitteln optimale Arbeitstemperaturen zu- kommen, die zu überschreiten nicht zu empfehlen ist. Die Verwendung von Schmiermitteln zur Füllung des Raumes zwischen den Spiralwindungen benachbarter Metallbänder in flexiblen Wellenkupplungen der der Erfindung zugrundeliegenden Art wird überhaupt erst durch den geringen Abstand der einzelnen Me- tallbänder voneinander sinnvoll.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das die Trennschichten zwischen den
Metallbändern bildende Füllmaterial von einem Elastomeren, beispielsweise natürlichen oder synthetischen Kautschuk, gebildet sein. Für extremen Belastungen unterworfene Kupplungen kann als Füllmaterial das gegenüber Temperaturen bis 4000C und mehr beständige Polytetrafluoräthylen verwendet werden. Für noch höhere Beanspruchungen erfindungsgemässer Kupplungen kommen als das die Trennschichten zwischen den Metallbändern bildende Füllmaterial flüssige, pastenförmige oder feste Schmiermittel, von letzteren insbesondere Graphit oder Molybdändisulfid, in Frage.
Gemäss der Erfindung kann die Anordnung so getroffen sein, dass in an sich bekannter Weise der Ansatzteil und die Muffe zylindrische Oberflächen mit geradlinigen Erzeugenden besitzen und dass die Metallbänder einen geradlinigen Querschnitt aufweisen.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung besitzen der Ansatzteil unddieMuffe einekugelförmige Oberfläche, derenKrümmungsmittelpunkt in Nähe der zugehörigen Achse und in der Symmetrieebene der Kupplung liegt oder eine von einer Anzahl Tangentenflächen an eine gedachte Kugel gebildete Oberfläche, wobei in diesen beiden Fällen die Metallbänder entweder einen gekrümmten Querschnitt oder einen Querschnitt besitzen, welcher von einer Vielzahl von Tangenten an dem vorhergenannten gekrümmten Querschnitt gebildet ist. Hiebei sind die Querschnitte so gewählt, dass, nachdem die Bänder um den mit einer der Wellen einen Teil bildenden Teil (Ansatzteil) herumgewickelt sind, alle ihre Querschnitte mit ihrem Krümmungsmittelpunkt Im wesentlichen mit dem obengenannten Punkt zusammenfallen.
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Sowohl in dem einen als auch im zweiten Fall, vorzugsweise jedoch im zweiten Fall. wird durch die mit einer dünnen Materialschichte kombinierten und dadurch voneinander getrennten, die Einlage bildenden Bänder der Antrieb einer Welle durch die andere in dem einen oder in dem andern Sinne ermöglicht, wobei unter den im Zusammenhang mit der Zeichnung beschriebenen besonders vorteilhaften Bedingungen die Möglichkeit einer Winkelabweichung einer Welle relativ zur andern Welle zugelassen ist.
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Wellen dar, Fig. 4 und 5 dienen zur schematischen Veranschaulichung der Funktion der erfindungsgemässen
Kupplung, Fig. 6 und 7 zeigen im Längsschnitt durch zwei Ausführungsformen gemäss der Erfindung die
Hälfte einer Kupplung, die Fig. 8 und 9 zeigen ähnlich wie die Fig.
6 und 7 zwei weitere Ausführungsfor- men, die Fig. 10 zeigt im teilweisen Längsschnitt im vergrösserten Massstab die Hülle einer Kupplung ge- mäss vorliegender Erfindung zusammen mit einer Ausführungsform der Verankerung eines als Einlage die- nenden Bandes an der Innenwand der Hülle, die Fig. 11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XI-XI durch die Fig. 10 und die Fig. 12 zeigt in Draufsicht das Ende eines eine Einlage bildenden Bandes, wobei dieses Ende so ausgebildet ist, dass es gemäss den Fig. 10 und 11 verankert werden kann.
Wie in den Fig. 1-3 gezeigt ist, weist die zur Verbindung einer Welle 1 mit einer Welle 2 dienende
Kupplung gemäss vorliegender Erfindung eine an das Ende der Welle 1 befestigte und aussen die Oberfläche einer mit ihrem Mittelpunkt 0 auf der Achse der Welle 1 liegenden Kugel aufweisende Nabe 3 auf.
Auf diesem kugelförmigen Teil sind in regelmässigen Winkelabständen 4 gleichausgebildete, von
Bändern 5 aus dünnem Stahlblech gebildete Einlagen befestigt und diese Bänder 5 besitzen einen derart gekrümmten Querschnitt, dass deren gemeinsamer Krümmungsmittelpunkt bei 0 liegt.
Anderseits ist auf der Welle 2 eine Muffe 6 befestigt, welche eine Schale bildet, an deren Innerer Oberfläche eine die Form eines Kugelringes besitzende Ausnehmung 7 geringer Tiefe vorgesehen ist, deren Krümmungsmittelpunkt ebenfalls in 0 liegt. Die äusseren Enden der Einlagen 5 sind in der Schale 6 befestigt.
Zwischen aufeinanderfolgenden Spiralen der Einlagen 5 sind dünne Schichten 8 eines Elastomeren, beispielsweise vulkanisierten Kautschuks, welche zumindest an einer der Spiralen haften, vorgesehen.
Diese Schichten können durch Aufstreichen von Kautschuk in irgendeiner bekannten Weise oder durch Tauchen auf einer oder beiden Flächen des die Einlage bildenden Bandes 5 aufgebracht werden, worauf der Kautschuk nach irgendeiner geeigneten Arbeitsweise weiterbehandelt wird und die Bänder in der gewünsch- ten Weise gewickelt werden. Es können aber auch die Bänder zuerst gewickelt und die damit entstandenen Einlagen in eine Gummilösung getaucht werden, worauf die zwischen den einzelnen Spiralen abgeschiedenen Gummischichten einer geeigneten Behandlung unterzogen werden.
Wenn man annimmt, dass die Kupplung montiert wird, noch bevor die Gummischichten 8 zwischen die Spiralen der Einlagen 5 gebracht wurden, so lassen diese Einlagen in Anbetracht des Spieles zwischen denselben einen Neigungswinkel a zwischen den Wellen 1 und 2 zu, wobei sich die Einlagen in der in Fig. 3 gezeigten Weise relativ zueinander verschieben.
Wenn beispielsweise auf die Welle 1 ein Drehmoment ausgeübt wird, so werden die Einlagen 5, je nachdem, in welchem Sinne das Drehmoment wirkt und in welchem Sinne die Einlagen gewickelt sind, die Einlagen gedehnt oder gedrückt, und die Einlagen übertragen den auf sie wirkenden Zug oder den auf sie wirkenden Druck an die Befestigungsstelle der Einlagen in der Hülle bzw. in der Schale 6, womit das auf die Welle 1 ausgeübte Drehmoment auf die Welle 2 übertragen wird. Da die Einlagen 5 zwischen der aussenliegenden Schale und der innenliegenden Nabe eingeschlossen sind, können sie sich weder ausrollen noch zusammendrücken. Derartige Einlagen biegen sich daher nicht durch, wie dies eine Spiralfeder allein sowohl bei Zug- als auch Druckbeanspruchung tut.
Wenn die mit der Welle 2 einen Winkel et einschliessende Welle 1 unter der Wirkung eines Drehmomentes angetrieben wird, überträgt sie gleichzeitig ihre Drehung auf die Welle 2, wie dies auch bei einer Universalkupplung der Fall wäre, wobei die Oberflächen der Spiralen aufeinanderfolgender Einlagen 5 sich dauernd gegeneinander verschieben, was bei Abwesenheit jeder schmierenden oder elastischen Schichte zwischen den Windungen zu einer schädlichen Reibung führen würde.
Die vom Elastomer gebildeten Schichten 8 gestatten die Verschiebung der Oberflächen der Einlagen gegeneinander mit einem Minimum an Widerstand und halten auch jenen Drücken stand, welche die Einlagen gegeneinander zu drücken trachten, d. h.. dass diese Schichten zwischen den Einlagen einen im wesentlichen konstanten Abstand aufrechterhalten, sobald an die Kupplung ein Drehmoment angelegt wird.
Bei Betrachtung der an zwei gegenüberliegenden Oberflächen aufeinanderfolgender Einlagen 5 haften-
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den Schicht 8 eines Elastomeren sieht man, wie in Fig. 4 gezeigt ist, dass diese beiden Oberflächen unter
Ausnutzung der Elastizität des Elastomeren in tangentialer Richtung sich gegeneinander und parallel zu- einander verschieben können. Für kleine relative Verschiebungen dieser einander gegenüberliegenden
Oberflächen ist eine nur dünne Schicht des Elastomeren ausreichend. Diese relativ geringen Dicken erteii len der Schichte des Elastomeren einen hohen Widerstand gegen von den Einlagen ausgeübte Stösse und er- möglichen es, ein grosses Antriebsmoment zu übertragen, wobei auch beträchtliche radiale Kräfte zwi- schen den Wellen wirken können.
Wenn ein Elastomer zwischen zwei parallelen Platten (Fig. 6) zusam- mengedrückt wird, so ist, wie bekannt, die senkrecht auf die Oberfläche des Elastomeren wirkende maxi- mal zulässige Belastung P nicht nur vom elastischen Verhalten des Elastomeren, sondern auch vom Ver- hältnis der kleinsten Abmessung 1 in dessen Mittelebene zu seiner Dicke e abhängig und die zulässige Be- lastung P ist für ein bestimmtes Elastomer und eine bestimmte Oberfläche der Platte im wesentlichen pro-
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Abmessungen der die Kupplung aufbauenden Teile, die Anzahl der die Einlagen 5 bildenden Bänder und die Anzahl der Spiralengänge jedes der Bänder diesem Zweck entsprechend gewählt sind.
Die Anzahl der Bänder beträgt vorzugsweise 4-8 ; sie besitzen mindestens eine Windung (Spiralgang), um bei Abwinkelungen der zu kuppelnden Wellen eine ausreichende Biegsamkeit zu gewährleisten und besitzen vorzugsweise nicht mehr als drei Windungen, um zu starke Drücke auf das Elastomere zu vermeiden. Die Zahl der Windungen hängt auch von der Elastizität und Festigkeit des für die Herstellung der Einlagen verwendeten Materiales ab, und diese Einlagen können jeder Art thermischer, chemischer od. dgl. Behandlung unterzogen werden. Das Verhältnis des Innendurchmessers der Hülle bzw. der Schale 6 zum Aussendurch- messer der Nabe 3 liegt vorteilhafterweise zwischen 1, 2 und 4.
Eine flexible Universalkupplung gemäss der Erfindung kann beispielsweise folgende Daten besitzen :
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<tb>
<tb> Radius <SEP> der <SEP> Nabe.................. <SEP> 25mm <SEP>
<tb> Innenradius <SEP> der <SEP> Muffe............... <SEP> 50 <SEP> mm
<tb> Verhältnis <SEP> dieser <SEP> Radien <SEP> ............ <SEP> 1:2
<tb> Zahl <SEP> der <SEP> Bänder <SEP> (Stahl)............... <SEP> 6
<tb> Stärkeder <SEP> Bänder................. <SEP> mm <SEP>
<tb> Breite <SEP> der <SEP> Bänder............... <SEP> 1 <SEP> = <SEP> 20 <SEP> mm
<tb> Stärke <SEP> der <SEP> Schichte <SEP> des <SEP> Elastomeren
<tb> (Kautschuk-Shorehärte <SEP> 60)........... <SEP> e <SEP> = <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> Verhältnis# <SEP> ................................20 <SEP> :
1
<tb>
Zwecks Erzielung einer guten Verteilung der Belastungen sowohl in den Einlagen als auch in den Schichten des Elastomeren können diese Einlagen und damit auch diese Schichten, anstatt wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, von einem Ende bis zum andernEnde gleiche Breite zu besitzen, mit Vorteil derart ausgebildet sein, dass die Breite vom inneren Ende der Einlage zu deren äusserem Ende hin abnimmt. Die Verringerung der Breite kann der Fig. 6 entsprechend nach einer linearen Gesetzmässigkeit, aber auch ähnlich wie Fig. 7 zeigt, nach einer beliebigen ändern Gesetzmässigkeit vorgenommen werden. Das Verhältnis der Breiten an den beiden Enden kann beispielsweise zwischen 1, 2 und 4 liegen.
Die dünnen Schichten eines Elastomeren zwischen den Windungen der Einlagen bieten weiters noch folgende Vorteile :
Der Abstand zwischen benachbarten Einlagen, oder, was dasselbe ist, die Dicke e des Elastomeren ist unter der Wirkung von Drücken nur sehr wenig veränderlich, das heisst mit andern Worten, dass die tatsächlicheSteifigkeit der Schichten des Elastomeren in der Richtung ihrer Dicke beträchtlich ist, und man kann erreichen, dass diese Steifigkeit mit dem Quadrat des Verhältnisses-steigt. Diese grosse Steifigkeit der Schichten des Elastomeren erteilt der Kupplung eine grosse Steifigkeit in Radialrichtung.
DieseSteifigkeit erlaubt es, durch leichtes Zusammendrücken der Muffe 6 nach erfolgtem Zusammenbau der Kupplung, eine kleine Differenz in den radialen Abmessungen des Wickels der Einlagen vor und nach dem Einbau dieses Wickels in die Muffe und damit einen starken Druck in der Masse des Elastomeren und damit auch auf die Oberflächen der Einlagen zu erzeugen. Damit wird, unabhängig von der Richtung, in welcher das angelegte Drehmoment wirkt, erreicht, dass die Oberflächen der Einlagen sich niemals vom Elastomeren trennen können, was stark dazu beiträgt, dass die Haftung des Elastomeren auf den Einlagen erhalten bleibt. Durch diesen Druck wird weiters, wie bekannt, die Ermüdungsfestigkeit des
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Elastomeren, insbesondere die des Kautschuks, und die Alterungsbeständigkeit verbessert.
Gemäss der Er- findung ist damit der Vorteil gegeben, bei der Montage der Kupplung eine Vorspannung zu wählen und diese dadurch zu erzeugen, dass die von den Einlagen 5 und den Schichten 8 des Elastomeren gebildete
Einheit zwischen Nabe 3 und Muffe 6 stark zusammengedrückt wird. Im Falle jener Kupplung, für die ge- i naue charakteristische numerische Angaben oben angegeben wurden, wird die Dicke der Schicht des Ela- stomeren mit 1 mm gewählt, wodurch der aus Einlagen und Schichten des Elastomeren gebildete Wickel in radialer Richtung eine Stärke von insgesamt 25, 5 mm erhält, welche nach der Montage desselben zwi- schen Nabe 3 und Muffe 6 auf nur 25 mm verringert wird.
Dieser starke Druck auf die Einlagen ermöglicht es, diese in einfacher und wirksamer Weise an der
Muffe und an der Nabe zu befestigen. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Befestigungsart wird im fol- genden beschrieben.
Die grosse Steifigkeit dieser Schichten des elastomeren Materiales in radialer Richtung verhindert das
Abheben der Enden der Einlagen durch Abbiegen. Derartige Abhebungen würden auch vom Standpunkt einer guten Verankerung der Enden der Einlagen in der Nabe bzw. in der Muffe und auch vom Standpunkt der Festigkeit dieser Enden nachträglich sein.
Diese grosse Steifigkeit des Elastomeren setzt dieses in die
Lage, die bei hohen Drehzahlen auftretenden beträchtlichen Zentrifugalkräfte ohne Verformung und unter
Beibehaltung der ursprünglichen Auswuchtung aufzunehmen und sichert schliesslich auch die Beibehaltung der richtigen Zentrierung der Nabe relativ zur Muffe und damit auch der beiden Wellen relativ zueinander bei den hohen Drehzahlen, weshalb die im allgemeinen bei ahdern elastischen Kupplungen zur Sicherung der relativen Lage der beiden Wellen angewendete mechanische Zentrierung entfallen kann. Da die Nabe von der Muffe durch zahlreiche Schichten des Elastomeren getrennt ist, welche durch ihre Hysteresis Ge- räusche dämpfen, werden hörbare Schwingungen nicht von einer Welle auf die andere übertragen.
Die
Schichten des die Einlagen trennenden Elastomeren tragen in ihrer Gesamtheit weiters dazu bei. Dreh- schwingungen an der Kupplungsstelle weitgehend zu unterdrücken. Schliesslich gestattet die Elastizität der spiralförmig gewickelten Einlagen eine Axialverschiebung der beiden Wellen relativ zueinander. Die miteinander verbundenen Wellen sind weiters, sowohl was Translations- als auch Rotationsschwingungen betrifft, voneinander getrennt.
Wie bekannt ist, treten in jedem Elastomer bei elastischer Beanspruchung Energieverluste auf, die in
Form von Wärme in Erscheinung treten, wobei durch die damit zusammenhängende Temperaturerhöhung eine Zerstörung des Elastomeren eintreten kann. Auch hier wird durch die Aufteilung des Elastomeren in dünne Schichten trotz dessen schlechter Wärmeleitfähigkeit, die im Elastomeren auftretende Temperatur begrenzt, da durch die unmittelbar anliegenden Einlagen hoher Wärmeleitfähigkeit die entstandene Wär- meenergie nach aussen abgeführt wird.
Darüber hinaus können gemäss einer Weiterentwicklung der Erfindung die Schichten des elastomeren Materials derart angeordnet sein, dass sie geringere flächenmässige Ausdehnung besitzen als die Bänder 5, welch letztere dann, wie in der Fig. 8 gezeigt ist, an ihren Rändern 9 aus dem Elastomer herausragen, wodurch die Kühlfläche vergrössert wird, die insbesondere dann wesentlich zur Luftkühlung beiträgt, wenn die Kupplung rotiert.
Schliesslich ermöglicht die Anordnung des Elastomeren in dünnenschichten einen unmerklichen Über- gang der Befestigungsorgane der Bänder in den Kern oder in die Muffe an jenen Stellen, wo diese Bänder frei aus den Schichten des Elastomeren herausragen. was sich auf die Haltbarkeit der Verbindungsstellen dieser Einlagen, welche während des Betriebes der Kupplung unter Wechselbeanspruchungen arbeiten, günstig auswirkt.
Aus den Figuren und der Anordnung der obenbeschriebenen Kupplungen selbst ist ersichtlich, dass die Krümmung der die Einlagen bildenden Bänder in Querrichtung zu diesen Bändern von innen nach aussen zu allmählich abnimmt, so dass sich ein im wesentlichen auf der Achse jeder Welle gelegenes Krümmungzentrum ergibt. Darauf ist bei der Formgebung der die Einlagen bildenden Bänder Rücksicht zu nehmen.
DieseFormgebung kann ausgehend von Ringen oder ebenen Blechen durch Kalt- oder Warmpressen, durch Aufwickeln auf ei, le Form, durch Schmieden u. dgl. erfolgen.
Eine solche Krümmung erleichtert nicht nur das Abwinkeln der Kupplung, sondern vermeidet auch das Entstehen lokaler Überhitzungen, welche dann auftreten können, wenn die unter Druckbeanspruchung arbeitenden Einlagen nicht durch diese Krümmung stabilisiert sind, und dies trotz der Führung, welche durch die geringe Kompressibilität der düren Schichten des elastomeren Materiales gegeben ist. Diese Stabilität kann übrigens in der bei 10 in der Fig. 9 gezeigten Weise durch Abwinkeln der Rinder der die Einlagen bildenden Bänder gesteigert werden.
Diese Abwinkelung ist praktisch für die der Nabe am nächsten gelegenen Windungen bedeutungslos, wird jedoch vorteilhafterweise in einem solchen Ausmass vorge-
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nommen, dass die Ränder der Bänder mit der Längsachse der Kupplung einen konstanten Winkel ss bilden, wodurch die Herstellung der Einlagen und das Aufbringen des Elastomeren erleichtert wird, ohne die Ab- winkelung der Kupplung zu hindern. Dieser Winkel ss liegt in der Grössenordnung von 15 bis 300.
Der Zusammenbau der von den die Einlagen bildenden Bändern gebildeten Spiralen ist trotz der Hül- lenform derselben leicht durchzuführen. Zu diesem Zwecke presst man sie in entsprechender Reihenfolge durch Drehung derart zusammen, dass für die letzte einzubauende Spirale das insgesamt zur Verfügung stehende Spiel übrig bleibt. Danach wird der konstante Zwischenraum zwischen den Windungen dadurch hergestellt, dass bei der beispielsweise durch Giessen erfolgenden Aufbringung des Elastomeren die Einla- gen in ihre richtige Stellung gebracht werden, wobei deren Ränder zur Fixierung der Lage der Einlagen verwendet werden können.
Die Befestigung der Enden der Einlagen in der Muffe und an der Nabe kann durch irgendeine bekannte
Massnahme, wie beispielsweise durch Löten, durch Naht- bzw. Punktschweissen, durch Nieten, durch
Verstiften, durch Verschränkung oder Verzahnung u. dgl. erfolgen. Auf jeden Fall kann die Befestigung mit Vorteil in der in den Fig. 10-12 dargestellten und sich auf die Befestigung in der Muffe 6 beziehende
Weise vorgenommen werden.
Diese Muffe 6, welche gegebenenfalls die Ringnut 7 im Inneren aufweist, besitzt im Inneren Ausneh- mungen 11, mit vorzugsweise derart asymmetrischem Querschnitt, dass eine in Richtung des auf die Einlagen ausgeübten Zuges gelegene Flanke 12 im wesentlichen radial verläuft, während die gegenüberliegende Flanke 13 der Ausnehmung unter einem Winkel von 45 bis 750 zum entsprechenden Radius geneigt ist. In diese Ausnehmungen greifen durch Tiefziehen der Enden jedes Bandes 5 erhaltene Vorsprünge 14 ein.
Eine derartige Befestigung ist rasch und einfach herzustellen. Die Verankerung der Vorsprünge in den entsprechenden Ausnehmungen ergibt sich automatisch, wenn die spiralförmig eingerollten, mit dem Elastomeren versehenen und bereits auf der Nabe befestigten Einlagen unter Vorspannung in die Muffe 5 eingeführt werden, was unter Zuhilfenahme einer Presse und einer Art Fülltrichters erfolgen kann. Die Stärke derSchichte des elastomeren Materiales zwischen den Windungen wird durch die Vorsprünge 14 nicht ver- vingert un die Schichte elastomeren Materiales bleibt damit vollkommen wirksam, wobei die Beweglichkeit der Windungen nicht beeinträchtigt wird.
Eine solche Befestigung ist äusserst robust, und die Antriebskräfte verteilen sich auf einen grossen Teil des Umfanges, wobei die auftretenden Belastungen stetig von den Einlagen auf die Hülle übertragen werden. Die Kupplung ist streng homokinetisch und die Kräfte werden von den Einlagen auf den ganzen Umfang der Hülle übertragen. Die Art der Befestigung ist jedoch relativ weich, wodurch bei plötzlich auftretenden extremen Belastungen geringe Translations - oder Rotationsverschiebungen möglich sind, welche die örtlichen Belastungen vermindern, wobei jedoch unter normalen Belastungen die Starrheit der Befestigung vollkommen erhalten bleibt.
Der Zusammenbau und die Zentrierung der Einlagen kann, ohne die Teile, wie auch immer ihre Oberfläche beschaffen sein mag, vorbereiten zu müssen, vorgenommen werden.
Die Art der Einbettung schliesslich mit ihren allmählichen Übergängen vermindert die in den Einlagen auftretenden Spannungen auf ein Minimum und diese Übergänge können noch in der bei 15 in Fig. 10 gezeigten Weise durch Abflachung der Enden der Einlagen verbessert werden.
Die gezeigte Ausführungsform der Ausnehmungen 11 wird nur vorzugsweise verwendet, doch bietet gerade diese wegen der radial verlaufenden Flanken 12 den Vorteil, dass die Übertragung der Zugkräfte der Einlagen auf die Muffe ohne zentripetale Komponenten erfolgt, welche die Vorsprünge aus ihren Verankerungen zu lösen trachten würden. Die Neigung der gegenüberliegenden Flanke 13 erleichtert anderseits das Tiefziehen der Vorsprünge, die Verankerung der Vorsprünge in den Ausnehmungen und die Zentrierung der Einlagen beim Einbringen derselben in die Muffe. Bei Übertragung der Druckkräfte durch die Metallbänder innerhalb der Muffe über die geneigten Flanken 13 werden stets nur gegenüber den die Spiralen aufzuweiten trachtendenKräften kleinere zentripetale Kräfte erzeugt.
Es ist somit nicht zu befürchten, dass sich die Vorsprünge aus ihren Rasten lösen. Schliesslich nehmen diese Vorsprünge nur den mittleren Teil der Breite jeder Einlage ein, wodurch der Widerstand der Einlagen gegenüber Zugkräften und gegenüber in ihrer Ebene auftretenden Drehmomenten erhalten bleibt.
Die Befestigung der Einlagen auf der Nabe 3 wird vorzugsweise auf ähnliche Weise wie die Befestigung der Einlagen in der Muffe vorgenommen. Die Vorsprünge sind dann gegen den Mittelpunkt der Nabe gerichtet, wobei die zwischen diesen Vorsprüngen und der benachbarten Windung befindliche Schichte des elastomeren Materiales beibehalten wird.
In diesem Falle ist die Form der in der Nabe vorgesehenen und die Vorsprünge aufnehmenden Ausneh-
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mungen bezogen, auf die im Zusammenhang mit der Art der Befestigung der Einlagen in der Muffe beschriebenen Ausnehmungen umgekehrt, d. h., dass die radiale Flanke nun an jener Seite vorgesehen ist, welche dem Wirkungssinn der in Längsrichtung in den Einlagen wirkenden Druckkräfte entspricht.
Auf diese Art und Weise trachten die unter Zug arbeitenden Einlagen, sich streng um die Nabe zu legen, weshalb ein Herausspringen der Vorsprünge unmöglich ist. Anderseits wird durch die Neigung der entsprechenden Flanken eine äusserst wichtige Abstützfläche für die Einlagen an der Nabe geschaffen. Sowohl in dem einen als auch in dem ändern Fall kann die Anzahl der Vorsprünge schwanken. Doch soll sie vorzugsweise so gewählt sein, dass die gesamte pro Einlage in der Muffe und an der Nabe zur Verfügung stehende Bogenlänge ausgenutzt ist.
Es ist ohne weiteres einzusehen, dass die die Einlagen 5 bildenden Bänder anstatt mit ihren Krümmungsmittelpunkten bei 0 zu liegen, auch mit grösseren Krümmungsradien ausgebildet sein können und sogar einen geradlinigen Querschnitt besitzen können. In letzterem Falle sind die Möglichkeiten einer Abwinkelung und die Festigkeit der Einheit geringer, jedoch besteht in grösserem Ausmass die Möglichkeit, die Wellen relativ zueinander axial zu verschieben. Die die Einlagen bildenden Bänder müssen dann durch Vergrösserung ihrer Dicke oder durch Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit verstärkt werden.
Jede Verstärkung der von einem Elastomer gebildetenSchichte ist jedoch schädlich, trotzdem dadurch die Möglichkeit grösserer Abwinkelungen zu erwarten wäre. In der Tat erlaubt eine Kupplung mit dicken
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derselben nur die Übertragung eines lächerlich geringen Drehmomentes von der Grössenordnung, wie sie mit Kupplungen ohne Einlagen übertragen werden können, ohne von den Schwierigkeiten zu sprechen, welche die Befestigung der Einlagen auf den Wellen, die Zentrierung, die Kühlung usw. bieten.
Wie bereits erwähnt, können die Schichten eines Elastomeren durch Schichten aus Polytetrafluoräthylen bzw. entsprechende von einem Schmiermittel, wie beispielsweise Molybdändisulfid oder Graphit, gebildete Schichten ersetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flexible Wellenkupplung mit einer am einen Ende einer Welle angeordneten Hülse, eineram gegen- überliegenden Ende der andern Welle angeordneten Nabe und zwischen Hülse und Nabe angeordneten spiralförmig gewickelten Metallbändern, welche mit ihren inneren Enden an der Nabe und mit ihren äusseren Enden an der Hülse befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbänder (5) durch Schichten (8) eines Schmiermittels oder in an sich bekannter Weise durch Schichten (8) eines Füllstoffes voneinander getrennt sind und dass die Zahl der Metallbänder, die Anzahl der Spiralwindungen jedes Metallbandes und das Verhältnis zwi- schen Aussendurchmesser derNabe (S) und dem Innendurchmesser der Hülse (6) so gewählt sind,
dass der radiale Abstand zwischen zwei benachbarten Metallbändern kleiner ist als 1/5 der Stärke der Metallbänder.