Nachgiebige Wellenkupplung Es sind nachgiebige Wellenkupplungen be kannt mit an Kupplungszapfen und Mitneh- nierzapfen angreifenden Laschen und blinder Mittelstütze, bei welchen also das Drehmo-rn#ent von einem Kupplungsflanseh auf än andern über die genannten Bauteile (Zapfen, Lasehen, Mittelstütze) übertragen wird.
Solche Kupp- lun-en ei-nen sieh vorzüglich, um parallel n<B>C</B> 2n versetzte Wellen miteinander zu kuppeln, so dass sie zum Beispiel Anwendung finden züm Antrieb von Lokomotivaehsen.
Die meisten Kupplungen der umsehriebe- nen Art sind mit Gleitlagern in den Laschen rüstet; andere sind mit Wälzlagern ver sehen, wobei besonders Rollenlager in Frage kommen. Die Cileitfläehen in den Laschen und auf den 'Mitnehmerzapfen sind starker Ab- nützun- unterworfen.
Obschon der Winkel, innerhalb welchem die Laschen um die Zap fen pendeln, sobald eine Versetzung der zu kuppelnden Wellen auftritt (der sogenannte Pendelwinkel), meistens bei den Versetzun gen, die praktiseh in Frage kommen, mir klein ist, tritt bei diesen bekannten Kupplungen doch ein weebselweises Gleiten der Laschen auf den Zapfen auf. Schon bei geringer Be lastung werden deren Tragflächen abgenützt. Bei Wälzla-ern arbeiten sieh die Wälzkörper in die Laufflächen ein.
Wälzlager erhöhen überdies das Gewicht der beweglichen Teile in unerwünschter Weise, und (la sie an sieh verhältnismässig heikle, dabei auch kostspielige Bauteile sind, sind sie beim oft plötzlich wechselnde und schwere Belastungen mit -sieh bringenden Betrieb solcher Kupplungen un erwünschte Elemente, Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu beheben und zeigt den Weg zum Bau einer leieht herstellbaren, leicht zusam- nienbaubaren,
starken Belastungen selbst -unter ungünstigen Betriehsbedingungenstand- haltenden und in der Herstellung billigen und in den Abme & #,-Lingen sowie im Gewicht sehr kleinen Kupplung, deren Herstellung zu all dem bezüglich Masshaltigkeit sehr bescheiden ist, indem die Toleranzen in Teilung und Durchmesser im Vergleich mit andern Zapf en- kupplungen sehr gross sind.
Die einfachen Bauteile der erfindungsgemässen Kupplung sind auch leicht ausweehselbar. Die Erfindung betrifft demnaeh eine naehgiebige Wellen kupplung mit an Kupplungszapfen und Mit- nehmerzapfen angreifenden Laschen und blin,- der Mittelstütze-, und, sie ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Durchmesser der Laschen bohrungen so gross sind, d,ass unter Vermei dung von Wälzlagern die Zapfen an den Flächen dieser Bohrungen nur rollen, ohne jemals zu gleiten.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbei spiel der erfindungsgemässen Wellenkupplung, wobei die schematische Fig. <B>1</B> dazu dient, das Wesen der Kupplungen mit Laschen und blinder Mittelstütze im allgemeinen zu erläi,-L- tern, während an Hand von Fig. 2 das Wesen der Erfindung dargelegt wird. In Fig. <B>3</B> ist eine erfindungsgemässe Kupplung in einem Schnitt durch die Wellenachse und in Fig. 4 in einem Schnitt senkrecht zur Wellenaehse dargestellt.
Die Fig. <B>5</B> und<B>6</B> zeigen eine Mit telstütze in einer Ansieht in Richtung der _N,#'ell,enaehse bzw. in einem Schnitt längs der Längsachse ihrer selbst. Ebenso zeigen die Fig. <B>7</B> und<B>8</B> eine Lasche in einer Ansieht und im Schnitt.
In Fig. <B>1</B> ist eine Kupplung mit Lasehen T, und einer blinden Mittelstütze<B>S</B> schematisch und perspektiviseh dargestellt. An beiden Enden der Mittelstütze greifen die Laschen in einem Drehpunkt<B>D</B> an; das andere Ende jeder Lasche umschliesst<B>je</B> einen Kupplungs zapfen, der in den einen bnv. andern der beiden Kupplungsflansehen eingesetzt ist, die ihrerseits auf der einen bzw. der andern der beiden zu kuppelnden Wellen TV, bzw. 1V2 sitzen.
In der Figur sind die Wellen, Kupp lungsflanschen und Kupplungsbolzen nur durch dicke schwarze Striche angedeutet. Mit R ist. der Radius des Kupplungszapfenk-reises bezeichnet..<B>-</B> Das mechanische Verhalten dieser Kupplung, deren Wellenmi#tten bei spielsweise um den Betrag ew voneinander abweichen, weil die Wellen W, und 'W2 aus irgendeinem Grunde um diesen Betrag par allel gegeneinander versetzt sind, lässt sieh an Hand der Fig. <B>1</B> leicht überblicken, wenn zum Beispiel die Achse der Welle W,
als feststehend betrachtet wird und diejenige der W'elle W2 einen Kreiszylinder beschreibt-, des sen Halbmesser der Wellenversetzung e#."- gleichkommt. Man erkennt, dass die W elle W_# innerhalb gewisser Grenzen in jeder Seiten richtung frei beweglich, jedoch am Verdrehen gehindert ist.
Es ist ferner aueh ersichtlich-, dass erst bei aussergewöhnlich grosser Ver setzung- ew der Welle 1172 aus der Mittellage diese Welle sich in geringem Mass zu drehen beginnt, was im Betrieb sieh bloss in leichten Ungleiehförmigkeiten der Drehzahl der Welle W# bemerkbar machen würde, wenn derart grosse Versetzungen der Wellenachsen infolge von Riehtfehlern oder we-en besonders sehwe- ren Betriebsbedingungen (grosse Wärmedeh nungen z. B.) jemals vorkommen könnten.
An Hand der geometrisehen Fi.-. 2 soll nun gezeigt werden, -v#,a8 für Bedingungen die Laschenbohrungen und Zapfend-Lirehiiie4gser erfüllen müssen, damit bei einer erfindungs,- gemässen Kupplung unter Vermeidung von Wälzlagern die Zapfen an den Flächen dieser Bohrungen mir rollen, ohne jemals züi, gleiten.
Den Zapfen wird in den Lasehenbohrungen ,ein aussergewöhnlich grosses Spiel gegeben, das .so gross ist, dass ein Gleiten der Zapfenober fläche an der Laschenbohrungsfläehe -rund- sätzlieh verhütet wird. Damit dies der Fall sei, muss das Grenzspiel zwischen dem Zapfen und der Lasehenbohrung ermittelt werden, bei welchem die Lasche auf dem Zapfen gerade zu -leiten becinnt.
Nach Fig. 2 lie,-t am Zapfenkreis a, der den Umfang eines Zapfens mit dem Radius r darstellt, die Lasche mit der Bohrung<B>c</B> im Berührungspunkt<B>b</B> an. Wird nun die Längs- aehse der Lasche aas der Stellung (1 um den Pendelwinkel aL in die Stellung<B>c</B> versetzt" so rückt der Bohrungskreis c in die strich punktiert dargestellte Lage, wobei der Berüh rungspunkt von<B>b</B> nach<B>f</B> wandert, während die Riehtung der Lasehenzugkraft Z, die mit der Richtung der Lisehenlän,-#gaelh,
#e parallel bleibt, mit der Fläehensenkreehten in<B>f</B> den Winkel<B>ss</B> bildet, dessen Tangens und prak tisch damit auch dessen Bogenmass<B>ss'</B> keines falls die Reibungsziffer u, zivisehen Zapfen und Bohrung überschreiten darf.
Die zwei el Lasehenriehtungen und der durch<B>f</B> gehende Radius des Zapfens bilden nun ein flaches Dreieck, dessen kleinste Höhe einerseits als ss'- Ar und anderseits, wenn man das Bogen mass von al, mit a'L bezeichnet, als a'L erscheint-, somit gilt die Beziehung:
ss' <B><I>-</I></B> ji <B><I>7.</I></B> 5-- a'L <B>-</B> 1-. Das Bogenmass a'L des Pendelwinkels aL, der entsteht, weil infolge der Ver.setztin.,#,- der Wel len die Laschen um ebendiesen Winkel pen- d-eln, ist sehr angenähert gleich der Wellen- versetzuno# -eteilt, durch die Lasehenlänge, also:
a'L ewIL. (siehe Fig. <B>1..</B> In der vor stehenden Beziehun- bedeutet L zugleich auch die Lasehenlänge.) Beim Entwerfen einer Kupplung gemäss dem Vorstehenden lässt sieh leicht erkennen, dass praktisch die Laschen länge L immer dem Radius R des Kupp- lungszapfenkreises gleichkommt; deshalb gilt auch die Beziehung: a'" # ew/L n%2 ewiR.
Wird noell an, Stelle des Zapfenhalbniessers <B>r</B> der Zapfendurchmesser <B>d =</B> 2r und die Be ziehung<B><I>A</I></B> rlr <B><I>= A</I></B> dId in die ermittelte Formel eingesetzt, so lautet die gesuchte, einfache Be- C ziehung:
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In, dieser Formel bedeutet<I>A</I> (Ild das rela tive Zapfenspiel, also den Quotienten aus der Differenz der Durchmesser des Zapfens und der Lasehenbohrung einerseits und aus dem Zapfendurchmesser, und zwar gibt der Quo tient das gesuchte Grenzspiel an, nämlich das Spiel zwischen Zapfen und Lasehenbohrung, hei welchem die Lasche auf dem Zapfen ge rade züi gleiten 'beginnt.<B>-</B> Der Anschaulich keit halber sei das Mindestspiel für ein kon kretes Beispiel errechnet:
Wird eine Reibungol- zahl <B>y =</B> 0,2 und ein Radius R =. <B>1-00</B> mm des Kupplungszapfenkreises angenommen, und ferner vorausgesetzt, dass dieWellenversetzung <I>e,</I><B>=</B> 2 mm beträgt, so wird
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S',omit ist beispielsweise bei einem Zapfen- durchniesser von cl<B>=</B> 40 mm das gesuchte Grenzspiel<B>Ad</B> ## 4 mm.
Die Fig. <B>3</B> bis<B>8</B> zeigen ein Beispiel einer durehkonstruierten Kupplung gemäss der Er- findungsowie zugehörige Einzelteile. In allen diesen Fi-uren sind für gleiche Teile gleiche Ilinweiszahlen verwendet.
Es bedeuten:<B>1</B> der eine und 2 der andere der beiden Kupplungs- flan,sehen,. <B>3</B> die Laschen, 4 die Kupplunr.13- zapfen, <B>5</B> die blinde Mittelstütze,<B>6</B> die Mit- nehmerzapfen, <B>7</B> eine Aussparung, die in jedem der Seitenteile der Mittelstütze, im Schnittpunkt seiner Symmetrieachsen vorge sehen ist und Jie im Durchmesser gross genug ist, um einem Wellenzapfen den Durehtritt durch diese Aussparungen zu gestatten.
Mit <B>8</B> ist noch eine, Kupplungsverschalung bezeich net.<B>-</B> Die Mittelstütze<B>5</B> ist beispielsweise so gebaut, dass die Mitnehmerzapfen <B>6</B> mit den Seitenteilen vernietet sind. Die Mittelstütze der gezeigten Kupplung weist im übrigen an jedem Ende zwei Drehpunkte bei den Mit- nehinerzapfen <B>6</B> auf, anstatt des einen Dreh punktes<B>D</B> an jedem Ende derselben gemäss Fig. <B>1,</B> was aber in der Wirkungsweise der Kupplung keinen Unterschied bedeutet.
Es ist vorteilhaft, den Durchmesser des Kupp lungszapfens 4 überall kleiner zu bemessen als den Durchmesser der Lasehenbohrung, da auf diese Weise ein leichtes Zusammenbauen und -Xiiseina,n,diernehinen der Kupplung gewähr leistet ist.
Flexible shaft couplings Flexible shaft couplings are known with brackets engaging coupling pins and driving pins and a blind central support, in which the torque is transmitted from one coupling flange to another via the named components (pins, brackets, central support).
Such couplings are excellent for coupling shafts offset in parallel n <B> C </B> 2n so that they can be used, for example, for driving locomotive axles.
Most of the clutches of the reversed type are equipped with plain bearings in the plates; others are seen with roller bearings, roller bearings being particularly suitable. The guide surfaces in the brackets and on the driving pins are subject to severe wear and tear.
Although the angle within which the lugs swing around the tenons as soon as there is a displacement of the shafts to be coupled (the so-called pendulum angle), mostly in the case of the displacements that are possible in practice, is small to me, it does occur with these known couplings an alternating sliding of the tabs on the pin. The wings are worn out even with low loads. In the case of rolling bearings, the rolling elements work into the running surfaces.
Rolling bearings also increase the weight of the moving parts in an undesirable way, and (since they are relatively delicate, but also expensive components, they are undesirable elements in the often suddenly changing and heavy loads with -sieh bringing operation of such clutches, the invention aims to remedy the disadvantages mentioned and shows the way to the construction of an easily manufacturable, easy to assemble,
Heavy loads even under unfavorable operating conditions withstanding and cheap to manufacture and in the dimensions as well as in the weight very small coupling, the manufacture of which is very modest in terms of dimensional accuracy by comparing the tolerances in pitch and diameter with other journal couplings are very large.
The simple components of the coupling according to the invention can also be easily replaced. The invention relates to a smooth shaft coupling with brackets engaging the coupling pin and driver pin and blin, - the center support, and, it is characterized in that the diameter of the bracket holes are so large, d, ace while avoiding With roller bearings, the journals only roll on the surfaces of these bores without ever sliding.
The drawing shows an exemplary embodiment of the shaft coupling according to the invention, the schematic FIG. 1 serving to explain the essence of the couplings with tabs and a blind central support in general, while FIG Fig. 2 sets out the essence of the invention. In FIG. 3, a coupling according to the invention is shown in a section through the shaft axis and in FIG. 4 in a section perpendicular to the shaft axis.
FIGS. 5 and 6 show a central support in a view in the direction of the _N, # 'ell, enaehse or in a section along the longitudinal axis of itself. Likewise show FIGS. 7 and 8 show a tab in a view and in section.
In Fig. 1, a coupling with braces T and a blind central support is shown schematically and in perspective. At both ends of the central support, the tabs engage at a pivot point <B> D </B>; the other end of each lug encloses <B> each </B> a coupling pin that is inserted into one bnv. the other of the two coupling flanges is inserted, which in turn sit on one or the other of the two shafts TV or 1V2 to be coupled.
In the figure, the shafts, coupling flanges and coupling bolts are only indicated by thick black lines. With R is. the radius of the coupling pin circle denotes .. <B> - </B> The mechanical behavior of this coupling, the shaft centers of which, for example, differ by the amount ew, because the shafts W and 'W2 for some reason by this amount are mutually offset in parallel, can be easily seen on the basis of Fig. 1 </B> if, for example, the axis of the shaft W,
is considered to be fixed and that of the shaft W2 describes a circular cylinder - whose radius equals the shaft offset e #. "- It can be seen that the shaft W_ # is freely movable within certain limits in each side direction, but is prevented from twisting is.
It is also evident that only when the shaft 1172 is abnormally displaced from the central position does this shaft begin to rotate to a small extent, which in operation would only be noticeable in slight irregularities in the rotational speed of the shaft W #, if such large displacements of the shaft axes as a result of alignment errors or we-en particularly severe operating conditions (large thermal expansions, for example) could ever occur.
On the basis of the geometrical Fi.-. 2 is now to be shown, -v #, a8 for conditions that the tab bores and pin end Lirehiiie4gser must meet so that with an inventive coupling, avoiding roller bearings, the pins roll on the surfaces of these holes without ever züi, slide.
The pin is given an exceptionally large play in the lash bores, which is so large that sliding of the pin surface on the lug hole surface is generally prevented. In order for this to be the case, the limit play between the pin and the leash hole must be determined at which the tab on the pin is about to be led.
According to FIG. 2, the lug with the bore <B> c </B> at the point of contact <B> b </B> adjoins the journal circle a, which represents the circumference of a journal with the radius r. If the longitudinal axis of the tab aas the position (1 is shifted by the pendulum angle aL into the position <B> c </B> ", the hole circle c moves into the position shown in dashed lines, whereby the contact point of <B> b </B> moves to <B> f </B>, while the direction of the laser tensile force Z, which corresponds to the direction of the Lisehenlän, - # gaelh
#e remains parallel, with which the surface triangle in <B> f </B> forms the angle <B> ss </B>, its tangent and practically also its radian <B> ss' </B> by no means The coefficient of friction u, civil journal and bore may exceed.
The two el Lasehenriehtungen and the radius of the pin going through <B> f </B> now form a flat triangle, the smallest height of which is on the one hand as ss'-Ar and on the other hand, if the arc of al, is called a'L , as a'L appears-, so the relation applies:
ss' <B><I>-</I> </B> ji <B><I>7.</I> </B> 5-- a'L <B> - </B> 1- . The radian measure a'L of the pendulum angle aL, which arises because as a result of the offset in., #, - of the waves, the lugs pivot by this angle, is very approximately equal to the shaft offset uno # -divided through the length of the leash, i.e.:
a'L ewIL. (See Fig. 1 .. </B> In the above relationship, L also means the length of the leash.) When designing a coupling according to the above, you can easily see that practically the plate length L always corresponds to the radius R of the coupling journal circle equals; therefore the relationship: a '"# ew / L n% 2 ewiR also applies.
If the pin diameter <B> d = </B> 2r and the relationship <B> <I> A </I> </B> rlr <B> are noell instead of the pin half-nut <B> r </B> If <I> = A </I> </B> dId is inserted into the calculated formula, the simple relationship C is looking for:
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In, this formula means <I> A </I> (Ild is the relative tenon play, i.e. the quotient of the difference between the diameter of the tenon and the bearing hole on the one hand and the tenon diameter, and the quotient indicates the limit play sought, namely the play between the pin and the bezel hole, where the tab begins to slide straight on the pin. <B> - </B> For the sake of clarity, the minimum play for a specific example is calculated:
If a friction coefficient <B> y = </B> 0.2 and a radius R =. Assuming <B> 1-00 </B> mm of the coupling journal circle, and further assuming that the shaft offset <I>e, </I> <B> = </B> is 2 mm
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S ', omit is, for example, with a pin diameter of cl <B> = </B> 40 mm, the desired limit play <B> Ad </B> ## 4 mm.
FIGS. 3 to 8 show an example of a permanently constructed coupling according to the invention and associated individual parts. In all of these figures, the same index numbers are used for the same parts.
It means: <B> 1 </B> one and 2 the other of the two coupling flanges, see ,. <B> 3 </B> the tabs, 4 the coupling number 13 pin, <B> 5 </B> the blind central support, <B> 6 </B> the driver pin, <B> 7 </ B> a recess which is provided in each of the side parts of the central support at the intersection of its axes of symmetry and is large enough in diameter to allow a shaft journal to pass through these recesses.
With <B> 8 </B> another, coupling casing is designated. <B> - </B> The central support <B> 5 </B> is built, for example, in such a way that the driving pins <B> 6 </ B > are riveted to the side panels. The center support of the coupling shown also has two pivot points at each end at the driving pins 6, instead of the one pivot point D at each end of the same according to FIG > 1, </B> which does not mean any difference in the way the clutch works.
It is advantageous to make the diameter of the coupling pin 4 smaller everywhere than the diameter of the Lasehenbohrung, since in this way easy assembly and -Xiiseina, n, diernehinen the coupling is guaranteed.