Elastische Kupplung. Bei den meisten elastischen Ganzmetall- Kupplungen dienen als elastische Kupplungs glieder zwischen dem treibenden und dem ge triebenen Kupplungsteil Federn, die durch die zu übertragenden Kräfte auf Biegung, Druck oder Zug beansprucht werden. Die diesen Kupplungen anhaftenden Nachteile der Grösse, Schwere und des hohen Preises hat man durch die Verwendung von auf Ver drehung beanspruchten Stäben als elastische Kupplungsglieder zu beseitigen gesucht. Da mit hat man eine bessere Ausnutzung des Werkstoffes und demgemäss einen geringe ren Stoffaufwand erreicht, so dass die Kupp lungen leichter, kleiner und billiger sind.
Ausserdem haben auf Verdrehung bean spruchte Kupplungsstäbe den Vorteil, dass sie für jede Beanspruchung rechnerisch ge nau und zuverlässig bestimmt werden kön nen.
Die Verwendung von auf Verdrehung be anspruchten Stabfedern hat aber den Nach teil, dass es schwierig ist, die an der Kupp- lung wirkenden Umfangskräfte unter Aus schaltung jeglicher Biegungsbeanspruchung als Verdrehungskräfte in die Federn einzu leiten. Bei den bekannten Kupplungen mit geraden Stabfedern liegen die beiden Feder enden weit auseinander. Jede Stabfeder ist in der einen Kupplungshälfte in zwei Lager stellen geführt und greift mit einem oder zwei rechtwinklig zur Feder stehenden Kurbelarmen in die andere Kupplungshälfte ein. Die Kurbelarme werden entweder durch rechtwinklige Abbiegungen der Stabfeder- enden selbst oder durch besonders aufgesetzte Kurbeln gebildet. In jedem Fall treten ver schiedene Nachteile auf.
Die Lagerungen der Stabfedern beanspruchen Raum, verteuern die Kupplung und nehmen den Federn die Möglichkeit, sich gegenseitigen Verlage rungen der gekuppelten Wellen durch elasti sches Nachgeben anzupassen. Daher müssen die Kurbelenden kugelig ausgebildet werden, um ihnen die erforderliche Einstellmöglich keit zu geben. Damit ist der Nachteil ver- Bunden, dass die Kraftübertragung nur in kleinen punktförmigen Flächen erfolgt, in denen grosse Flächendrücke auftreten, die zur vorzeitigen Abnutzung führen. Die Aus rüstung der Stabfedern mit besonderen Kur beln macht ausserdem die Kupplungen erheb lich verwickelter und teuerer.
Alle diese Nachteile werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die auf Verdrehung beanspruchten Kupplungsglie der als bügelförmige Federn ausgebildet sind, deren Enden je in einen Kupplungsteil ein greifen. Derartige bügelförmige Federn sind als sogenannte C-Federn schon bekannt und bei Kupplungen verwendet. Doch finden sie in den bekannten Kupplungen nur als Bie gungsfedern, niemals aber als Drehungs federn Anwendung.
Die Verwendung bügelförmiger Dre hungsfedern bringt vor allem den Vorteil mit sich, dass die Federenden nahe beieinander angeordnet werden können. Dadurch werden Achsialkräfte und schädliche Einspann momente leicht vermieden. Auch wenn die Federenden nahe beieinander liegen, ist die Beweglichkeit der beiden Wellenenden so wohl in radialer wie achsialer Richtung ge nügend gross ; die bei solchen Wellenverlage rungen auftretenden Gleitbewegungen blei ben klein, so dass praktisch keine Abnutzung eintritt. Die Bügelfedern können auf dem ganzen Kupplungsumfang in Achsialebenen dicht nebeneinander gelegt werden, so dass die Kupplungen verhältnismässig klein wer den und ein im Verhältnis zum Kupp lungsgewicht ausserordentlich grosses Arbeits vermögen aufweisen.
Es ist aber auch mög lich, die Federn schräg anzuordnen. Die Lagerung der Federn ist sehr einfach. Ihre Enden können sowohl fest eingespannt wer den, so dass sie sich in den Lagerungen nicht drehen können, als auch drehbar in den Lagerstellen liegen. Auch bei Belastung der Kupplung bleiben die Federenden achsial und parallel und infolgedessen die Berührung zwischen den Federenden und ihren Lager stellen vollkommen erhalten, so dass keine Punkt- oder. Linienberührung, sondern immer Flächenberührung vorhanden ist und dem gemäss die Drücke klein bleiben.
Die Form der Feder wird z -echs [email protected] Ausnutzung des Federgewichtes vorteilhaft so gewählt, dass. in einem möglichst grossen Teil jeder Feder die gleichen Materialbean spruchungen auftreten. Dies kann bei ge schmiedeten oder gegossenen Federn durch entsprechende Abstufung des Materialquer schnittes erzielt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Feder als Träger gleicher Festigkeit auszubilden. Bei Federn mit gleichbleibendem Querschnitt@kann die Forde rung gleicher Materialbeanspruchung an allen Stellen dadurch erfüllt werden, dass die Federenden, an ,denen die Kupplungsteile an greifen, beweglich gelagert werden und sich im Krümmungsmittelpunkt des Federbügels befinden.
Anordnungen mit drehbar gelager ten Federenden besitzen durch die beim Dreh moment auftretende Reibung besonders gute Schwingungsdämpfung. Zum gleichen Zweck können auch Anschläge vorgesehen werden. Wenn bei stärkeren Schwingungen die Fe dern gegen die Anschläge stossen, dann wer den die Schwingungen gestört und abge dämpft. Diese Anschläge können zugleich da zu dienen, Überbelastungen der Federn vor zubeugen. Von dem Augenblick an, in dem sich die Federn gegen die Anschläge legen, wirkt die Kupplung als starre Kupplung.
Falls die Federenden so eingespannt wer den, dass sie sich nicht verdrehen können, so ist als Federform bei gleichbleibendem Material querschnitt der an einer Stelle offene Kreis ring die günstigste. Für diese Verhältnisse kann es vorteilhaft sein, alle Federbügel aus einem Stück herzustellen in der Weise, dass die Federbügel an jedem Ende mit dem be nachbarten Federbügel zusammenhängen.
Für die Anordnung der Federbügel be steht eine Reihe von Möglichkeiten. Eine be sonders einfache Form für die beiden Kupp lungsflanschen bekommt man, wenn. die Federbügel um die Kupplungsflanschen her umgreifen. Diese Anordnung erfordert je doch in den meisten Fällen einen besonderen Schutzmantel für die Federbügel. Bei An- ordnungen mit schalenartig ausgebildeten Kupplungsflanschen, innerhalb deren Scha len die Federenden geschützt liegen, ist da gegen ein besonderer Schutzmantel über flüssig. Die Federbügel beanspruchen beson ders wenig Raum, wenn sie in Radialebenen rings um die Welle angeordnet werden.
Es ist für das Wesen der erfindungsge mässen Kupplung gleichgültig, auf welche Weise die Bügelfedern in den beiden Kupp lungsteilen befestigt sind. Sowohl in Nuten 1s auch in Löchern kann ein befriedigender Eingriff erzielt werden. Für den Zusammen bau ist es wertvoll, die Federn wenigstens in einem Kupplungsteil in achsparallelen Boh rungen oder Nuten zu halten. Die Kupplung kann dann durch einfaches achsparalleles Verschieben eines Kupplungsflansches in oder ausser Eingriff gebracht werden.
Bei den einfachsten und besten Feder formen liegen die Federenden dicht beiein ander in der Peripherie oder innerhalb des Federbügels. Hier macht der Zusammenbau Schwierigkeiten, besonders wenn harte Federn und eine möglichst spielfreie Ver bindung der Federenden mit den Kupplungs teilen verlangt werden. Deshalb ist in solchen Fällen eine Lagerung der Federenden in Nuten oder Schlitzen unumgänglich. Man kann sie ohne Beeinträchtigung .des Fede rungsvermögens spielfrei bekommen, wenn man die Federn in der Nähe der Enden dün ner macht als an den Enden selbst oder in dem man die Federenden durch aufgesetzte Führungsstücke verstärkt. In diesem Falle müssen die Schlitze in den Kupplungsteilen an der Öffnung entsprechend dem dünneren Teil der Feder enger sein und nach innen zu mit zu den verstärkten Federenden passenden Erweiterungen versehen werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungs form der Feder erhält man, wenn man eine bügelförmige Feder nicht in einer Ebene biegt, sondern sie schraubenähnlich aus dieser heraus dreht. Die Enden sind dann nicht gegeneinander gerichtet, verlaufen aber parallel zueinander, wobei sie zweckmässig um einen der Schlitzteilung entsprechenden Betrag gegeneinander verschoben sind. Das Ende der einen Feder wird in einem Füh rungsschlitz der einen Kupplungshälfte ge führt, während das andere Federende nicht in dem gegenüberliegenden, sondern in dem diesem zunächst befindlichen Schlitz der an dern Hälfte liegt.
Auf den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform in An sicht und im Schnitt parallel zur Achse der gekuppelten Wellen, während die Fig. 3 und 4,15 und 6, 7 und 8, 9 und 10, ,l'2 und 13, 14 und 15, 16 und 1.7, 18 und 19, 20 und !21 je eine Ausführungsform in Schnitt oder An sicht senkrecht und im Schnitt parallel zur Achse der gekuppelten Wellen darstellen, Fig. 11 eine Einzelheit und Fig. 2,2 eine be sondere Ausführung wiedergibt.
Bei der Ausführung nach den Fib. 1 und 2 liegen die Bügelfedern 1 innerhalb des schalenförmig ausgebildeten Kupplungsflan sches 2, der am äussern Rande mit Nuten 6 versehen ist, in die das eine Ende der Bügel federn eingreift. Das andere Ende der Bügel federn ist in Bohrungen 3 des Flansches 4 des andern Kupplungsteils gelagert. Bei der Ausführungsform der Kupplung nach Fig. 3 und 4 sind die Federn 1 zwecks gleich mässiger Beanspruchung auf die ganze Länge der Feder entsprechend den in jedem Punkt der Feder auftretenden Kräften mit verschie denem Querschnitt ausgebildet. Ihre Enden liegen innen in achsparallelen Bohrungen 3 der Kupplungsflanschen 2 und 4.
Während die Federenden bei dieser Ausführungsform voneinander weg gerichtet sind, zeigen die Fig. 5 und 6 eine Kupplung, bei der die Federn 1 die beiden Kupplungsflanschen 2 und 4 umgreifen und die Enden der Federn gegeneinander gerichtet sind. Sie sind in bei den Flanschen in achsparallelen Bohrungen 3 gehalten. Ein Nachteil dieser Ausführung ist es, dass die Federenden verhältnismässig weit auseinander liegen. Diesem Mangel kann durch eine Ausführung gemäss Fig. 7 und 8 dadurch abgeholfen werden, dass die Flan- sehen aussen bis auf die Mitte der Löcher 3 abgesetzt sind. Der zum Einführen der Feder notwendige Spielraum zwischen beiden Federenden wird durch diese Anordnung auf ein Mindestmass beschränkt.
Die Fig. 8 zeigt gleichzeitig eine besonders elastische Form der Federn 1. Diese sind nahezu Kreisringe, deren Enden so nach innen gebogen sind, dass sie sich im Mittelpunkt befinden. Fig. 9, 10 und 11 zeigen eine Anordnung der Federn mit fest eingespannten Enden. Die Form ist hier zweckmässig ein einfacher Kreisring. Die Ausführung der Feder nach Fig. 11 ist inso fern besonders bemerkenswert, als hier eine Möglichkeit gezeigt wird, wie sämtliche Bügelfedern 1 aus einem einzigen Stück ge formt werden können. Die Ringfedern sind in den symmetrisch ausgeführten Kupplungs hälften 2 und 4 in Nuten gelagert, die ein einfaches Aus- und Einrücken der Kupplung durch achsiale Verschieben des einen Kupp lungsteils gestatten. Bei der Ausführungs form nach Fig. 12 und 13 ist die Feder 1 als einfacher Bügel ausgebildet.
Die Federn sind bei 5 seitlich abgeflacht, so dass sie ohne Schwierigkeit in die zylindrisch bearbeiteten Schlitze 6 :der beiden Kupplungshälften 2 und 4 eingeführt werden können. Die ver stärkten Federenden 7 haben genau denselben Durchmesser wie die zylindrischen Nuten 6. Fig. 14 und 1.5 zeigen eine weitere Ausfüh rungsform der Kupplung. Die Federn 1 sind hier wiederum als Kreisringe ausgebildet, deren Enden bis ungefähr in den Mittelpunkt des Kreises fortgeführt sind. Zwecks spiel freier Führung in den zylindrisch ausge weiteten Nuten 6 sind die Federenden mit aufgesetzten zylindrischen Führungsstücken 7' versehen. Hierdurch wird eine spielfreie Verbindung der beiden Kupplungsteile ? und 4 erreicht.
Die Federenden 7 sind, wie Fig. 17 zeigt., um einen Betrag voneinander entfernt, der grösser ist als die Drahtstärke. Er hängt von vier Festigkeit des zwischen,den Schlitzen be findlichen Materials ab, das nicht ausbrechen soll. Wie aus Fig. 18 zu ersehen ist, liegt das eine Federende im Schlitz 6 der einen Kupp- lungshälfte 2 und das andere Ende in dem nächstliegenden Schlitz der andern Kupp lungsschale 4. Die Federn 1 haben auch hier Einfräsungen 5 (Fig. 16 und 17) zum Ein führen in die Schlitze 6 der Kupplungshälf ten 2 und 4. Bei der Kupplung mit Federn 1 siehe Fig. 2'0 und 21), deren Enden 3 nach aussen gebogen sind, kann die Anordnung der Federenden genau so sein.
Die Feder enden sind auch hier um den Betrag einer Schlitzteilung versetzt eingefügt. Um die Zeichnung .deutlicher zu machen, ist in den Fig. 18 und 20 jeweils eine in Wirklichkeit noch zwischen den gezeichneten Federn lie gende Feder weggelassen. Um ein härteres Material für die Schlitz führungen verwenden zu können und das Ein fügen der Federn in beide Kupplungshälften zu erleichtern, kann auch, wie Fig. 22 zeigt, eine oder jede Kupplungshälfte mit einem Führungs-Zwischenring S versehen werden. In diesen lassen sich die Schlitze 6 leicht ein fräsen oder bohren.
Sind die Federn in die Zwischenringe 8 eingesetzt, werden die Kupplungshälften 2 und 4 mit Hilfe von Überwurfmuttern 9 auf die Schalen aufge zogen und die Zwischenringe zwischen diese gespannt. Die beschriebenen Kupplungen weisen noch den Vorteil auf, dass die Feder bügel durch Wickeln leicht hergestellt wer den können. Ausserdem ist ein Kippen der Federn, wie es bei ebenen Federn vorkommen kann, nicht mehr möglich.
Elastic coupling. In most elastic all-metal couplings, springs are used as elastic coupling members between the driving and the driven coupling part, which are subject to bending, compression or tension by the forces to be transmitted. The disadvantages of size, weight and high price inherent in these couplings have been sought to eliminate as elastic coupling members through the use of rods subject to rotation. Since you have achieved a better utilization of the material and accordingly a lower cost of materials, so that the hitch lungs are lighter, smaller and cheaper.
Coupling rods that are subjected to torsion stress also have the advantage that they can be calculated precisely and reliably for every stress.
However, the use of bar springs subject to torsion has the disadvantage that it is difficult to introduce the circumferential forces acting on the clutch as torsional forces into the springs while eliminating any bending stress. In the known couplings with straight bar springs, the two spring ends are far apart. Each bar spring is placed in one coupling half in two bearings and engages with one or two crank arms at right angles to the spring in the other coupling half. The crank arms are either formed by bending the rod spring ends themselves at right angles or by specially fitted cranks. In any case, there are various disadvantages.
The bearings of the bar springs take up space, make the coupling more expensive and take the springs from the ability to adapt mutual misalignments of the coupled shafts by elastic cal yielding. Therefore, the crank ends must be spherical in order to give them the necessary adjustment speed. This has the disadvantage that the force is only transmitted in small punctiform areas in which large surface pressures occur, which lead to premature wear. Equipping the bar springs with special cranks also makes the couplings considerably more complicated and expensive.
All of these disadvantages are avoided according to the invention in that the coupling members subject to torsion are designed as bow-shaped springs, the ends of which each engage in a coupling part. Such bow-shaped springs are already known as so-called C-springs and are used in clutches. But in the known couplings they are only used as bending springs, but never as torsion springs.
The use of bow-shaped torsion springs has the main advantage that the spring ends can be arranged close together. This easily avoids axial forces and harmful clamping torques. Even if the spring ends are close together, the mobility of the two shaft ends is sufficiently great in both the radial and axial directions; the sliding movements that occur with such shaft displacements remain small, so that practically no wear occurs. The bow springs can be placed close to each other on the entire circumference of the coupling in axial planes, so that the couplings are relatively small and have an extraordinarily large working capacity in relation to the coupling weight.
But it is also possible, please include to arrange the springs at an angle. The storage of the springs is very easy. Their ends can be clamped firmly to whoever, so that they can not rotate in the bearings, as well as being rotatable in the bearings. Even when the coupling is loaded, the spring ends remain axially and parallel and, as a result, the contact between the spring ends and their bearings are completely preserved, so that no point or. Line contact, but always surface contact, and accordingly the pressures remain small.
The shape of the spring is advantageously chosen so that the weight of the feather is used so that the same material stresses occur in as large a part of each spring as possible. In the case of forged or cast springs, this can be achieved by grading the material cross-section accordingly. In particular, it is advantageous to design the spring as a carrier of the same strength. In the case of springs with a constant cross-section @, the requirement for the same material stress at all points can be met by the fact that the spring ends on which the coupling parts engage are movably supported and are located in the center of curvature of the spring clip.
Arrangements with rotatably mounted spring ends have particularly good vibration damping due to the friction that occurs at the torque. Stops can also be provided for the same purpose. If the springs hit the stops with stronger vibrations, then the vibrations are disturbed and dampened. These stops can also serve to prevent overloading of the springs. From the moment the springs come against the stops, the clutch acts as a rigid clutch.
If the spring ends are clamped in such a way that they cannot twist, the most favorable spring shape for the same material cross-section is the circular ring open at one point. For these conditions it can be advantageous to manufacture all spring clips from one piece in such a way that the spring clips are connected at each end to the neighboring spring clip.
There are a number of possibilities for the arrangement of the spring clips. You get a particularly simple shape for the two coupling flanges, if. grip the spring clips around the coupling flanges. However, in most cases, this arrangement requires a special protective cover for the spring clip. In the case of arrangements with shell-like coupling flanges within whose shells the spring ends are protected, there is no need for a special protective jacket. The spring clips take up FITS little space when they are arranged in radial planes around the shaft.
It is indifferent to the essence of the coupling according to the invention in which way the bow springs are attached in the two coupling parts. Satisfactory engagement can be achieved both in grooves 1s and in holes. For assembly, it is valuable to keep the springs in at least one coupling part in axially parallel bores or grooves. The coupling can then be brought into or out of engagement by simply moving a coupling flange parallel to the axis.
In the simplest and best spring shapes, the spring ends are close together in the periphery or within the spring clip. Here the assembly makes difficulties, especially if hard springs and a connection of the spring ends with the coupling parts are required as free from play as possible. Therefore, in such cases, it is essential to mount the spring ends in grooves or slots. You can get them backlash-free without impairment of the resilience if you make the springs near the ends thinner than at the ends themselves or by reinforcing the spring ends with attached guide pieces. In this case, the slots in the coupling parts at the opening must be narrower in accordance with the thinner part of the spring and be provided inwardly with extensions that match the reinforced spring ends.
A particularly advantageous embodiment form of the spring is obtained if you do not bend a bow-shaped spring in a plane, but rather rotates it out of this like a screw. The ends are then not directed towards one another, but run parallel to one another, in which case they are expediently shifted towards one another by an amount corresponding to the slot spacing. The end of a spring is in a guide slot of one coupling half ge leads, while the other end of the spring is not in the opposite, but in the slot located on the other half.
In the drawings, for example, embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely FIGS. 1 and 2 show an embodiment in view and in section parallel to the axis of the coupled shafts, while FIGS. 3 and 4, 15 and 6, 7 and 8 , 9 and 10,, 1'2 and 13, 14 and 15, 16 and 1.7, 18 and 19, 20 and! 21 each represent an embodiment in section or view perpendicular and in section parallel to the axis of the coupled shafts, Fig. 11 shows a detail and Fig. 2.2 shows a special design.
When executing according to the Fib. 1 and 2, the bow springs 1 lie within the shell-shaped coupling flange 2, which is provided on the outer edge with grooves 6 into which one end of the bracket engages springs. The other end of the bracket springs is mounted in holes 3 of the flange 4 of the other coupling part. In the embodiment of the coupling according to FIGS. 3 and 4, the springs 1 are formed with various cross-sections for the purpose of uniform stress over the entire length of the spring according to the forces occurring at each point of the spring. Their ends lie on the inside in axially parallel bores 3 of the coupling flanges 2 and 4.
While the spring ends in this embodiment are directed away from one another, FIGS. 5 and 6 show a coupling in which the springs 1 encompass the two coupling flanges 2 and 4 and the ends of the springs are directed towards one another. They are held in bores 3 parallel to the axis in the flanges. A disadvantage of this design is that the spring ends are relatively far apart. This deficiency can be remedied by an embodiment according to FIGS. 7 and 8 in that the flanges are offset on the outside down to the middle of the holes 3. The clearance between the two ends of the spring required to insert the spring is limited to a minimum by this arrangement.
8 simultaneously shows a particularly elastic shape of the springs 1. These are almost circular rings, the ends of which are bent inward so that they are in the center. 9, 10 and 11 show an arrangement of the springs with the ends firmly clamped. The shape here is expediently a simple circular ring. The execution of the spring according to FIG. 11 is particularly noteworthy insofar as a possibility is shown here how all bow springs 1 can be formed from a single piece ge. The ring springs are mounted in the symmetrically designed coupling halves 2 and 4 in grooves that allow easy disengagement and engagement of the coupling by axially moving the one coupling part. In the embodiment according to FIGS. 12 and 13, the spring 1 is designed as a simple bracket.
The springs are laterally flattened at 5 so that they can be inserted into the cylindrically machined slots 6 of the two coupling halves 2 and 4 without difficulty. The ver reinforced spring ends 7 have exactly the same diameter as the cylindrical grooves 6. Figs. 14 and 1.5 show a further Ausfüh approximate shape of the coupling. The springs 1 are again designed as circular rings, the ends of which are continued to approximately the center of the circle. For the purpose of play-free guidance in the cylindrically widened grooves 6, the spring ends are provided with attached cylindrical guide pieces 7 '. This ensures a backlash-free connection between the two coupling parts? and reached 4.
The spring ends 7 are, as FIG. 17 shows, apart from one another by an amount which is greater than the wire thickness. It depends on four strengths of the material between the slots that should not break out. As can be seen from FIG. 18, one spring end lies in the slot 6 of one coupling half 2 and the other end in the closest slot of the other coupling shell 4. The springs 1 also have millings 5 here (FIGS. 16 and 17) ) to lead into the slots 6 of the coupling halves 2 and 4. In the coupling with springs 1 see FIGS. 2'0 and 21), the ends 3 of which are bent outwards, the arrangement of the spring ends can be exactly the same.
The spring ends are also inserted here offset by the amount of a slot division. In order to make the drawing clearer, in FIGS. 18 and 20 a spring actually still lying between the drawn springs is omitted. In order to be able to use a harder material for the slot guides and to facilitate the insertion of the springs into both coupling halves, one or each coupling half can be provided with an intermediate guide ring S, as shown in FIG. The slots 6 can easily be milled or drilled into these.
If the springs are inserted into the intermediate rings 8, the coupling halves 2 and 4 are pulled up with the help of union nuts 9 on the shells and the intermediate rings are stretched between them. The couplings described also have the advantage that the spring clip can easily be produced by winding. In addition, tilting of the springs, as can happen with flat springs, is no longer possible.