DE102011013050A1

DE102011013050A1 - Fadenversteifte Axialkupplung

Info

Publication number: DE102011013050A1
Application number: DE102011013050A
Authority: DE
Inventors: Dr. Brandl Marc; Martin Wieser; Josef Stubenrauch; Josef Scheitzeneder; Hubert Kaiser; Bernd Scheper
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-09-06
Also published as: US20150037086A1; CN103443483A; BR112013022409A2; WO2012119714A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung (10) zum Übertragen von entlang einer Längsachse (A) wirkenden Kräften (fD, fZ) zwischen zwei Anschlussbauteilen, umfassend zwei entlang der Längsachse (A) angeordnete Kupplungsteile (12, 14), die jeweils einen Verbindungsbereich (24, 26) und einen Koppelbereich (16, 18) aufweisen, wobei die Verbindungsbereiche (24, 26) der beiden Kupplungsteile (12, 14) einander zugewandt sind und wobei die beiden Koppelbereiche (16, 18) mit jeweils einem Anschlussbauteil verbindbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass die beiden Verbindungsbereiche (24, 26) über wenigstens ein Schlingenpaket (32) miteinander verbunden sind, das entlang der Längsachse (A) wirkende Kräfte (FZ, FD) zwischen den Kupplungsteilen (12, 14) überträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung zum Übertragen von entlang einer Längsachse wirkenden Kräften zwischen zwei Anschlussbauteilen, umfassend zwei entlang der Längsachse angeordnete Kupplungsteile, die jeweils einen Verbindungsbereich und einen Koppelbereich aufweisen, wobei die Verbindungsbereiche der beiden Kupplungsteile einander zugewandt sind und wobei die beiden Koppelbereiche mit jeweils einem Anschlussbauteil verbindbar sind.
Derartige Kupplungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden häufig auch als Axialkupplungen bezeichnet. So beschreibt beispielsweise das Dokument DE 100 10 804 A1 eine Axialkupplung, die insbesondere zur Übertragung von Linearbewegungen geeignet ist. Ein erster Wellenabschnitt lässt sich mit dieser Kupplung mit einem zweiten Wellenabschnitt verbinden, wobei die Kupplung zwei metallische Federelemente und ein zwischen diesen angeordnetes Zwischenstück umfasst. Die Kupplung erlaubt eine Übertragung von Linearbewegungen selbst dann, wenn die beiden Achsen nicht zueinander entlang der Längsachse fluchten oder sogar in einem Winkel zueinander stehen. Derartige Fehlausrichtungen der beiden miteinander zu verbindenden Achsabschnitte lassen sich mit einer solchen Kupplung ausgleichen, wobei die Kupplung weitgehend spielfrei ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Kupplungen in der Praxis relativ anfällig sind und vor allem bei großen zu übertragenden Kräften und im Falle von axial wirkenden Schwingungs- oder Stoßbelastungen eine geringe Lebensdauer aufweisen. Dies liegt daran, dass die Kräfte letztendlich über die metallischen Federelemente übertragen werden, die auf Zug und Druck belastet werden und dieser Belastung – gerade bei wiederholt auftretenden Schwingungen oder Stößen – auf Dauer nicht Stand halten.
Ferner sind aus dem Stand der Technik Linearkupplungen bekannt, die in Form einer Klauenkupplung ausgebildet sind. Solche Kupplungen zeigt beispielsweise das Gebrauchsmuster DE 20 2008 000 772 U1 . Derartige Klauenkupplungen werden aber vorzugsweise zur Drehmomentübertragung verwendet und eignen sich nur bedingt zur Axialkraftübertragung. Hierfür müssen gesonderte Vorkehrungen, wie etwa Verbindungsbolzen vorgesehen werden, die dann die Einsatzmöglichkeiten stark einschränken.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die die vorstehend geschilderten Probleme überwindet und eine erheblich größere Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei der vorgesehen ist, dass die beiden Verbindungsbereiche über wenigstens ein Schlingenpaket miteinander verbunden sind, das entlang der Längsachse wirkende Kräfte zwischen den Kupplungsteilen überträgt. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Schlingenpaketen zum Verbinden der beiden Verbindungsbereiche der Kupplungsteile eine erhebliche Steigerung der Lebensdauer ermöglicht. Schlingenpakete erlauben eine schwingungsmäßige Entkopplung der beiden Kupplungsteile und sind daher für die Kraftübertragung unkritischer als eine feste Verbindung über Federelemente, wie sie beim Stand der Technik verwendet werden. Dadurch lassen sich Schwingungsspitzen und Stöße abbauen. Die Verwendung von Schlingenpaketen ist grundsätzlich bereits im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden seit geraumer Zeit in Kraftfahrzeuganwendungen aber auch in industriellen Anwendungen Gelenkscheiben eingesetzt, über die Drehmomente zwischen zwei Wellenabschnitten übertragen werden. Dabei hat sich gezeigt, dass diese Gelenkscheiben in auf Zugbelastung beanspruchten Bereichen während der Drehmomentübertragung durch Fadenschlingen verstärkt werden können, die – eingebettet in Elastomermaterial – hohe Zugkräfte übertragen können. Auch bei Gelenkscheiben kommt der Vorteil der schwingungsmäßigen Entkopplung zu tragen.
Es wurde nun seitens der Anmelderin erkannt, dass sich dieses Prinzip auch bei Axialkupplungen einsetzen lässt, wobei der Vorteil des Ausgleichs eines Achsversatzes ausgenutzt und wegen der schwingungsmäßigen Entkopplung und des damit verbundenen Abbaus der Körperschallübertragung die Belastbarkeit der Kupplung erheblich gesteigert werden kann. Während der Übertragung von Axialkräften kommt es beispielsweise im Falle einer reziprozierenden Bewegung zur Übertragung von Zugkräften und Druckkräften. Bevorzugt ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens eine Schlingenpaket zur Übertragung von entlang der Längsachse wirkenden Zugkräften zwischen den beiden Kupplungsteilen vorgesehen ist. Es kann aber alternativ oder zusätzlich auch eine Druckkraftübertragung zwischen den beiden Kupplungsteilen durch geeignete Anordnung eines oder mehrerer weiterer Schlingenpakete erzielt werden.
Zur Anbringung des wenigstens einen Schlingenpakets sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das wenigstens eine Schlingenpaket an jedem Kupplungsteil über jeweils ein Aufhängungsmittel kraftübertragend angebunden ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Aufhängungsmittel jeweils von einem Bolzen gebildet ist, der sich von dem Kupplungsteil aus quer zur Längsachse erstreckt. Es ist möglich, dass der Bolzen unmittelbar am Kupplungsteil angeordnet ist und sich integral von diesem ausgehend erstreckt. Alternativ kann der Bolzen aber auch als separates Bauteil ausgebildet sein und in eine entsprechende Aufnahmeöffnung im jeweiligen Kupplungsteil kraft- oder formschlüssig eingesetzt sein. Es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, andere Aufhängungsmittel am jeweiligen Kupplungsteil vorzusehen, beispielsweise Haken, lokale Vorsprünge, Ausnehmungen etc.
Je nach Beanspruchungsart der Kupplung müssen mehr oder weniger große Kräfte übertragen werden. Zur Steigerung der Belastbarkeit der Kupplung sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass eine Mehrzahl von Schlingenpaketen verwendet wird, die die beiden Kupplungsteile kraftübertragend miteinander verbinden.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass an wenigstens einem Kupplungsteil an diametral entgegengesetzt liegenden Positionen jeweils ein Aufhängungsmittel vorgesehen ist, an dem jeweils ein Schlingenpaket angebunden ist. Dies bedeutet, dass die einzelnen Schlingenpakete der Mehrzahl von Schlingenpaketen gleichmäßig im Bauraum der erfindungsgemäßen Kupplung angeordnet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schlingenpakete in Umfangsrichtung in Winkelabständen zueinander versetzt sind. Die Schlingenpakete können aber auch ineinander verschachtelt angeordnet sein oder sich kreuzen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich wenigstens zwei Schlingenpakete im wesentlichen parallel zur Längsachse erstrecken. Dies ist insbesondere deshalb bevorzugt, weil die Kraftübertragung üblicherweise in Richtung der Längsachse erfolgt. Es ist aber auch möglich, dass sich wenigstens ein Schlingenpaket schräg oder gekrümmt zur Längsachse erstreckt. Dadurch lassen sich die Schlingenpakete räumlich so anordnen, dass ihre Erstreckung sowohl in Achsrichtung als auch in Umfangsrichtung verläuft, so dass die Schlingenpakete auch zur Übertragung von Drehmomenten zwischen den Kupplungsteilen genutzt werden können. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn die Kupplung dazu eingesetzt werden soll, sowohl Drehmomente als auch Linearbewegungen zu übertragen, beispielsweise im Falle der Übertragung von Schraub- oder Taumelbewegungen.
Wie vorstehend bereits angedeutet, ist es häufig erforderlich, mit derartigen Axialkupplungen Bewegungen in zwei entgegengesetzten Richtungen zu übertragen, so dass es zu einer Zug- und Druckbelastung in der Kupplung kommt. So kann eine Weiterbildung der Erfindung vorsehen, dass wenigstens ein Druckkörper zur Übertragung von entlang der Längsachse wirkenden Druckkräften zwischen den beiden Kupplungsteilen angeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass der wenigstens eine Druckkörper einen Druckbolzen umfasst, der an einem der beiden Kupplungsteile fixiert ist und gegen das andere der beiden Kupplungsteile drückt. Der Druckkörper sorgt somit also für eine relativ starre Kopplung der beiden Kupplungsteile zur Druckkraftübertragung. Dabei kann der Druckkörper selbst relativ steif oder starr ausgebildet sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der wenigstens eine Druckkörper ein Federmittel, vorzugsweise eine Elastomerschicht umfasst, oder ganz aus Elastomermaterial hergestellt ist. Dadurch wird die schwingungsmäßige Entkopplung der Kupplungsteile weiter unterstützt. Je nach Bedarf lassen sich die Federmittel hinsichtlich ihrer Federhärte einstellen.
In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Kupplungsteile unmittelbar über Schlingenpakete und ggfs. über einen Druckkörper miteinander verbunden. Um komplexeren Aufgabenstellungen gerecht zu werden, kann zwischen den beiden Kupplungsteilen aber auch eine zusätzliche Kraftübertragungsanordnung angeordnet sein. So ist gemäß der Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Kraftübertragungsweg zwischen den beiden Kupplungsteilen wenigstens ein Übertragungsteil vorgesehen ist, das jeweils über wenigstens ein Schlingenpaket mit wenigstens einem der beiden Kupplungsteile kraftübertragend verbunden ist. Ein solches Übertragungsteil erlaubt es beispielsweise, verschiedene Schlingenpakete so anzuordnen, dass über diese sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte zwischen den beiden Kupplungsteilen übertragen werden können. Hierauf wird in der Figurenbeschreibung noch im Detail eingegangen. Die Übertragungsteile können hohl ausgebildet sein, um die verschiedenen Schlingenpakete in ihrer Ausrichtung und Kraftübertragungsrichtung zu lagern bzw. zu führen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Druckkörper das wenigstens eine Übertragungsteil durchsetzt. So ist es möglich, ein Übertragungsteil hohl auszubilden, um etwa ein einzelnes oder mehrere Schlingenpakete durch dieses hindurchzuführen. Auch kann es zum selben Zweck mit seitlichen Ausnehmungen versehen sein. Grundsätzlich ist es möglich, die Kupplung relativ offen zu gestalten. Vorzugsweise sollte die Kupplung jedoch gekapselt sein. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Hülsenkörper vorgesehen wird, der wenigstens eines der Kupplungsteile zumindest abschnittsweise umgibt und mit radial einwärts ragenden Aufhängungsmitteln versehen ist, an denen jeweils ein Schlingenpaket kraftübertragend angebunden ist.
Ferner ist es möglich, dass der Hülsenkörper kraftübertragend mit einem der Kupplungsteile verbunden ist. Der Hülsenkörper kann integral mit einem der Kupplungsteile ausgebildet sein und/oder als separates Bauteil ausgeführt sein.
Eine Kapselung der im Inneren der Kupplung angeordneten Schlingenpakete ist auch möglich, indem zwischen den beiden Kupplungsteilen ein Elastomerkörper angeordnet ist, in dem das wenigstens eine Schlingenpaket eingebettet ist. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass zunächst die Kupplungsteile über die hierfür vorgesehenen Schlingenpakete miteinander verbunden werden und dann der Bereich zwischen den beiden Kupplungsteilen mit einem Elastomermaterial gefüllt bzw. umspritzt wird, so dass sich insgesamt eine kompakte gekapselte Struktur der Kupplung ergibt.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kupplung sieht vor, dass diese verschiedene Anschläge aufweist. Diese Anschläge können zur Begrenzung einer Axialbewegung aber auch zur Begrenzung einer Radialbewegung im Falle einer Drehmomentübertragung vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
1–4 verschiedene Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
5–8 verschiedene Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
9–12 verschiedene Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
13–16 verschiedene Darstellungen eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
17–20 verschiedene Darstellungen eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
21–24 verschiedene Darstellungen eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
25–28 verschiedene Darstellungen eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
29–32 verschiedene Darstellungen eines achten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
33–36 verschiedene Darstellungen eines neunten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
37–39 verschiedene Darstellungen eines zehnten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
40–43 verschiedene Darstellungen eines elften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
44–47 verschiedene Darstellungen eines zwölften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
48–50 verschiedene Darstellungen eines dreizehnten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplung;
51–54 weitere schematische Darstellungen zu Ausführungsformen.
Das erste Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 4 zeigt eine Kupplung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, wobei 3 eine achsenthaltende Längsschnittansicht und die 1 und 2 zur Veranschaulichung die Anordnung ohne Elastomer zeigen. Diese umfasst ein erstes Kupplungsteil 12 und ein zweites Kupplungsteil 14. Die beiden Kupplungsteile 12 und 14 weisen jeweils an ihren voneinander abgewandten Enden Gewindeabschnitte auf, mit denen sie beispielsweise mit nicht gezeigten Wellenabschnitten oder anderen Bauteilen koppelbar sind. Diese Gewindeabschnitte 18, 20 sind mit 16 und 18 bezeichnet. Die Gewindeabschnitte sind an Flanschen 20, 22 angeformt, von denen sich rohrförmige Abschnitte 24, 26 aufeinander zu erstrecken. Diese Rohrabschnitte 24, 26 sind an den einander zugewandten Seiten mit einer axialen Öffnung ausgebildet. Quer zu einer Längsachse A erstreckt sich in jedem Rohrabschnitt 24 und 26 ein Befestigungsbolzen 28, 30, der formschlüssig mit Presssitz in entsprechenden Öffnungen in den Rohrabschnitten 24, 26 aufgenommen ist. Um diese Bolzen 28, 30 ist ein Fadenpaket 32 aus Nylonfäden oder dergleichen herumgewickelt. Das Fadenpaket 32 erstreckt sich gespannt um die beiden Bolzen 28, 30 herum. Ferner erkennt man, dass in den Rohrabschnitten 24, 26 nahe dem Flansch 20, 22 jeweils in Winkelabständen zueinander angeordnete Bohrungen 34 bzw. 36 angeordnet sind.
In 3 erkennt man, dass zwischen den beiden Flanschen 20, 22 die gesamte Anordnung mit einem Elastomermaterial 38 umspritzt ist. Dies bedeutet, dass das Elastomermaterial 38 sowohl die Außenumfangsflächen der beiden Rohrabschnitte 24 und 26 als auch den Zwischenraum 40 zwischen den beiden Kupplungsteilen 12 und 14 aber auch den Innenraum ausfüllt und das Schlingenpaket 32 umgibt. Insgesamt ergibt sich ein im Wesentlichen kreiszylindrischer Körper, wobei das Elastomermaterial 38 im Wesentlichen bündig mit den Außenumfangsflächen der Flanschabschnitte 20, 22 ist. Auch der Innenbereich, insbesondere der Bereich innerhalb und um das Fadenpaket 32 ist mit Elastomermaterial gefüllt.
Die Kupplung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist insbesondere dazu vorgesehen, Zugkräfte F_Z und Druckkräfte F_D zwischen zwei Bauteilen (Wellenabschnitt) zu übertragen, die über die Gewinde 16, 18 an die Kupplung 10 angeschlossen sind. Die Zugkräfte F_Z werden über das Schlingenpaket 32 übertragen, das an den beiden Bolzen 28, 30 zugkraftübertragend aufgehängt ist. Die Druckkräfte F_D werden über die Elastomerschicht 38 übertragen, die zwischen den beiden Kupplungsteilen 12 und 14 angeordnet ist und ausvulkanisiert ist. Das Schlingenpaket 32 ist zur Übertragung hoher Zugkräfte ausgelegt. Insgesamt ergibt sich eine Kupplung 10, die einen Versatz und eine Neigung der beiden an die Gewinde 16 und 18 angeschlossenen Bauteile (Wellenabschnitte) ausgleichen kann (kardanische Bewegung), zur Übertragung hoher Zugkräfte und entsprechend hoher Druckkräfte ausgelegt ist und eine hohe Lebensdauer aufweist. Hierzu trägt auch die Kapselung durch das Elastomermaterial 38 bei.
Die zweite Ausführungsform gemäß 5 bis 8 ist ähnlich der ersten Ausführungsform ausgebildet wobei 7 eine Längsschnittansicht und 6 die Anordnung zur Veranschaulichung ohne Elastomer zeigen. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Es werden dieselben Bezugszeichen für gleichwirkende oder gleichartige Komponenten wie bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendet. Man erkennt, dass die Kombination aus Gewinde 16 und Flansch 20 durch einen zylindrischen Körper 42 ersetzt wurde, der eine Verbreiterung des Flansches 20 darstellt. In den zylindrischen Körper 42 ist ein Innengewinde 44 eingebracht, das zur Aufnahme eines entsprechenden Gewindestifts zum Anschließen eines Wellenabschnitts oder dergleichen vorgesehen ist. Ansonsten gleicht der Aufbau der Ausführungsform gemäß 5 bis 8 dem Aufbau der ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 4. Insbesondere die Anbringung des Schlingenpakets 32 an dem Bolzen 28, 30 und die Ummantelung mit Elastomermaterial 38 ist identisch. Das Elastomermaterial 38 füllt wiederum den gesamten Zwischenraum zwischen den beiden Kupplungsteilen 12, 14 aus und umgibt den Bereich zwischen dem zylindrischen Bauteil 42 und dem Flansch 22, so dass er als Druckkörper zur Druckkraftübertragung wirkt.
9 bis 12 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 5 bis 8 gleicht wobei 12 zur Veranschaulichung den Aufbau in Längsschnittansicht ohne Elastomermaterial darstellt. Allerdings unterscheidet sich diese Ausführungsform darin, dass die beiden Kupplungsteile 12 und 14 mit ihren Rohrabschnitten klauenartig ineinandergreifen, wobei das Kupplungsteil 14 zwei diametral gegenüberliegende, in Achsrichtung vorspringende Klauen 46 und das Kupplungsteil 12 korrespondierende Ausnehmungen 48 aufweist, wobei die Klauen 46 mit hinreichendem Spiel s in die Ausnehmungen 48 hineinragen. Die Klauen 46 und die Ausnehmungen 48 definieren über den zwischen diesen eingeschlossenen Spalt s einen Bewegungsspielraum bezüglich einer Relativverdrehung der beiden Kupplungsteile 12 und 14 und bezüglich einer maximalen axialen Annäherung. Dies gilt auch für den in 11 gezeigten Zustand, in dem die Kupplungsteile 12 und 14 mit Elastomermaterial 38 umspritzt sind. Über die Klauen 46 und die Ausnehmungen 48 werden die beiden Kupplungsteile 12 und 14 also zueinander verdrehgesichert. Ansonsten funktioniert die Kupplung genau so wie die Kupplung gemäß 5 bis 8. Die Zugkraftübertragung erfolgt über das Schlingenpaket 32, die Druckkraftübertragung über den Elastomerkörper 38.
13 bis 16 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axialkupplung 50. Diese ist in ihrer Grundgestalt nicht mehr kreiszylindrisch sondern quaderförmig ausgebildet. Sie weist wiederum ein erstes Kupplungsteil 52 und ein zweites Kupplungsteil 54 auf. Das erste Kupplungsteil 52 weist einen zentralen T-förmigen Vorsprung 56 auf. Das zweite Kupplungsteil 54 weist einen U-förmigen Vorsprung 58 mit einem ersten U-Schenkel 60 und einem zweiten U-Schenkel 62 sowie einer Basis 64 auf. Man erkennt, dass in dem Querschenkel des T-förmigen Abschnitts 56 ein zentraler Bolzen 28 und zwei äußere Bolzen 66 vorgesehen sind. In der Basis 64 des U-förmigen Vorsprungs 58 ist ein weiterer Bolzen 30 vorgesehen. An den freien Enden der beiden Schenkel 60 und 62, die jeweils etwas einwärts gebogen sind, sind weitere Bolzen 68 angeordnet. Wiederum sind diese Bolzen in den jeweiligen Kupplungsteilen 52 und 54 formschlüssig im Presssitz aufgenommen. An jedem der Bolzen sind Schlingenpakete aufgehängt. So verbinden die beiden Kupplungsteile 52 und 54 zwei Schlingenpakete 32, die bei einer Zugbeanspruchung durch entsprechende Zugkräfte F_Z auf Zug beansprucht werden und so eine Kraftübertragung ermöglichen. Ferner sind die beiden Kupplungselemente 52 und 54 über die Bolzen 66 und 68 durch Schlingenpakete 70 miteinander verbunden. Diese Anordnung ist derart gewählt, dass die Schlingenpakete im Falle von Druckkräften F_D die Druckkräfte übertragen. Die Anordnung der Bolzen 66 und 68 an den Vorsprüngen 56 und 58 ist derart gewählt, dass bei einer solchen Druckkraftbeaufschlagung die Schlingenpaare 70 selbst wiederum auf Zug beansprucht werden.
Ferner erkennt man, dass der Bereich zwischen den beiden plattenförmigen Enden der Kupplungsteile 52 und 54 wieder mit Elastomermaterial 72 gefüllt ist. Bei der Kupplung dieser Ausführungsform erfolgt also die Übertragung sowohl von Zugkräften als auch von Druckkräften über verschiedene Schlingenpakete.
Die Ausführungsform gemäß 17 bis 20 zeigt eine Anordnung entsprechend der Ausführungsform gemäß 13 bis 16, jedoch nicht in quaderförmiger Gestaltung sondern wiederum in kreiszylindrischer Gestaltung. Die Anordnung der Bolzen und Schlingenpakete sowie der Vorsprünge 56 und 58 ist aber identisch zu der Ausführungsform gemäß 13 bis 16, sieht man von der kreiszylindrischen Außenumfangsfläche ab. Es sei angemerkt, dass 19 den achsenthaltenden Schnitt durch 20 darstellt.
21 bis 24 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kupplung 80 wiederum dazu ausgelegt ist, über Schlingenpakete sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte entlang ihrer Längsachse A zu übertragen. Wiederum sind zwei Kupplungsteile 82 und 84 vorgesehen, von denen sich jeweils zentrale Vorsprünge 86 und 88 aus erstrecken, die hakenförmigen Verlauf haben, wie in der Ansicht gemäß 22 erkennbar. An ihren freien Enden sind die beiden Vorsprünge 86 und 88 jeweils abgewinkelt, sodass sich Vorsprünge 90, 92 ergeben. Der Vorsprung 88 weist ferner noch eine Basis 94 auf. Etwa auf der gemeinsamen Mittelachse A sind Bolzen 96, 98, 100 vorgesehen. Die Bolzen 96 und 98 werden durch ein Schlingenpaket 102 auf der einen Seite der Vorsprünge 86, 88 verbunden. Die Bolzen 98 und 100 werden durch ein zweites Schlingenpaket 104 miteinander verbunden. Wiederum ist der zwischen den beiden Kupplungsteilen 82 und 84 befindliche Raum mit einem Elastomermaterial 106 ausgefüllt. Das Schlingenpaket 102 dient dazu, Druckkräfte zu übertragen. Drückt beispielsweise das Kupplungsbauteil 82 in axialer Richtung in Richtung zu dem Kupplungsbauteil 84 hin, so wird das Schlingenpaket 102 auf Zug belastet wodurch es zu einer Druckkraftübertragung kommt. Andererseits wird das Schlingenpaket 104 für eine Zugkraftübertragung genutzt. Es sei angemerkt, dass die 23 und 24 jeweils achsenthaltene Schnittansichten aus 22 sind, einmal mit Elastomer 106 und einmal ohne Elastomer.
Die Ausführungsform gemäß 25 bis 28 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 21 bis 24, wobei 25 die Kupplung als Ganzes, 26 eine Ansicht entsprechend 21 ohne Elastomerkörper ist und 28 eine Seitenansicht von rechts von 26 ist. 27 stellt eine Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie aus 28 dar, jedoch mit Elastomerkörper.
Man erkennt, dass diese Kupplung zwei Vorsprünge 86 ₁ und 86 ₂ sowie 88 ₁ und 88 ₂ aufweist. Diese greifen in gleicher Weise hakenartig ineinander, wie für die Kupplung gemäß 21 bis 24 beschrieben. Allerdings sind die Schlingen nicht beidseits der Haken angeordnet, sondern in dem Zwischenraum zwischen den beiden Haken, wie dies beispielsweise in 27 erkennbar ist. So lassen sich die Bolzen 96, 98 und 100 an zwei Stellen an gegenüberliegenden Haken lagern und die Schlingenpakete 102 und 104 innerhalb dieser Haken und innerhalb der Lagerstellen aufhängen. Die Funktionsweise ist dieselbe, wie mit Bezug auf 21 bis 24 beschrieben. Zugkräfte werden über die Schlinge 104, Druckkräfte über die Schlinge 102 und die korrespondierenden Bolzen übertragen. Die Elastomerschicht 106 dient ebenfalls zur Druckkraftübertragung und erlaubt eine gewisse Flexibilität der Auslenkung der beiden Kupplungsteile 82 und 84 zueinander.
Die Ausführungsform gemäß 29 bis 32 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß 21 bis 24. Die Ansichten der 29 bis 32 entsprechend den Ansichten gemäß 21 bis 24. Die Kupplung 110 gemäß 29 bis 32 umfasst wiederum zwei kreiszylindrische flanschartige Körper 112, 114 an den beiden Kupplungsteilen 116, 118. An diesen beiden Flanschteilen sind Vorsprünge 120, 122 vorgesehen, von denen wiederum Haken 86 mit quer verlaufenden Vorsprünge 90 und 92 vorstehen. An diesen quer verlaufenden Vorsprüngen sind über entsprechende Bolzen 96 und 98 beidseits der Haken zwei Schlingenpakete 102 aufgehängt. Um 90° versetzt bezüglich der Längsachse A sind an den Vorsprüngen 120 und 122 weitere Befestigungsbolzen 124, 126 im Presssitz in entsprechenden Bohrungen aufgenommen, die jeweils beidseitig vorstehen. An diesen Bolzen 124 und 126 sind wiederum zwei Schlingenpakete 130 befestigt. Die ganze Anordnung ist zwischen den beiden Flanschen 112 und 114 wieder von einer Elastomermasse 132 umgeben (siehe 31). Die beiden Schlingenpakete 102 dienen zur Druckkraftübertragung. Die beiden Schlingenpakete 130 dienen der Zugkraftübertragung. Durch das Vorsehen mehrerer Schlingenpakete, nämlich jeweils zwei, für die Drucklast- und die Zuglaststrecke eignet sich diese Kupplung zur Übertragung hoher Kraftbeträge.
Die Ausführungsform gemäß 33 bis 36 gleicht der Ausführungsform gemäß 29 bis 32, wobei die Schlingenpakete 130 zur Zugkraftübertragung nicht an separat angebrachten Bolzen aufgehängt sind, sondern an angeformten Vorsprüngen 140, 142. Diese Vorsprünge 140 und 142 haben in dem Bereich, in dem das Schlingenpaket 130 geführt ist, Rücksprünge, um das Schlingenpaket dort einhängen zu können. Ansonsten gleicht der Aufbau und die Funktionsweise der Kupplung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 33 bis 36 denen der 29 bis 32.
Die Ausführungsform gemäß 37 bis 39 sieht ähnlich wie die Ausführungsformen gemäß 31 bis 36 jeweils zwei Schlingenpakete für die Zugstrecke und Drucklaststrecke vor. Allerdings sind die Schlingenpakete ineinander, sozusagen geschachtelt, angeordnet. Man erkennt, dass der Vorsprung 120 U-förmig ausgebildet ist und der Vorsprung 122 einen zentral in den U-Ausschnitt des Vorsprungs 120 vorspringenden Abschnitt 144 aufweist. In diesem Abschnitt 144 ist ein langer Bolzen 146 im Presssitz aufgenommen. Dieser Bolzen ist durch eine längliche Ausnehmung 148 in den beiden U-Schenkeln des Vorsprungs 120 verschiebbar geführt. Am freien Ende der beiden U-Schenkel sind jeweils weitere Befestigungsbolzen 150 vorgesehen. Um die Bolzen 146 und 150 sind beidseits der Vorsprünge 120 und 122 zwei Schlingenpakete 152 geführt. Ferner sind um die beiden Bolzen 124 und 126 beidseits der Vorsprünge 120 und 122 zwei diese Schlingenpakete 152 umgebende Schlingenpakete 130 geführt. Die Schlingenpakete 130 dienen der Zuglastübertragung, wohingegen die Schlingenpakete 152 der Drucklastübertragung dienen. In beiden Fällen kann sich der Bolzen 146 bei einer Auslenkung der beiden Kupplungsteile 112 und 114 zueinander in den Langlöchern 148 bewegen.
Die Ausführungsform gemäß 40 bis 43 gleicht der Ausführungsform gemäß 37 bis 39. Allerdings wurden die Bolzen 124, 126 ersetzt durch an die Vorsprünge 120 und 122 angeformte Befestigungsvorsprünge 160, 162 mit entsprechenden Rücksprüngen zur Aufnahme des Fadenpakets 130.
Die Ausführungsform gemäß 44 bis 47 zeigt eine weitere Anordnung, bei der sowohl in der Zuglaststrecke als auch in der Drucklaststrecke Fadenpakete verwendet werden. An den beiden Kupplungsteilen 112 und 114 sind jeweils Vorsprünge 170, 172 angeformt. Diese weisen nach radial außen weisende Vorsprünge 174, 176 auf. An diesen sind die Fadenpakete 130 eingehängt. Die beiden Vorsprünge 170 und 172 erstrecken sich oberhalb und unterhalb der Mittelachse A (siehe 45 und 46) in Überlappungsbereichen 178, 180 überlappend zueinander. In diesen Überlappungsbereichen sind jeweils Befestigungsbolzen 182, 184 angeordnet. In dem Zwischenraum zwischen den Überlappungsbereichen 178, 180 ist ein weiteres Schlingenpaket 186 angeordnet, das an den Befestigungsbolzen 182, 184 aufgehängt ist. Wiederum ist die gesamte Anordnung mit Elastomermasse 188 umspritzt. Eine Zuglastübertragung erfolgt über die Schlingenpakete 130, eine Drucklastübertragung über das zentrale Schlingenpaket 186.
Die Ausführungsform gemäß 48 bis 50 zeigt eine Kupplung 190, die ähnlich der mit Bezug auf 1 bis 4 beschriebenen Kupplung ausgebildet ist, wobei wiederum für gleichartige oder gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Auch bei dieser Kupplung erkennt man einen rohrförmig vorspringenden Körper 24 bzw. 26, an dem quer verlaufende Befestigungsbolzen 28, 30 angebracht sind, um ein zentrales Schlingenpaket 32 zur Zugkraftübertragung aufzuhängen. Ferner erkennt man, dass in den rohrförmigen Abschnitten 24, 26 zusätzlich Kopfbolzen 192, 194 angebracht sind. Diese dienen zur Aufhängung von Schlingenpaketen 196, die radial außerhalb dieser rohrförmigen Abschnitte 24 und 26 verlaufen. Man erkennt, dass die Bolzen 192 und 194 um etwa 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch lassen sich die Schlingenpakete 196 entlang einer Schraubenlinie anordnen. Im fertigen Zustand, wie etwa in 48 und 50 gezeigt, können somit neben Zug- und Druckbelastungen auch torsionale Belastungen über die mit einer Umfangskomponente verlaufenden Schlingenpakete 196 übertragen werden.
In der gezeigten Ausführungsform sind über den Umfang zwei derartige entlang einer Schraubenlinie verlaufende Schlingenpakete 196 vorgesehen.
51 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Kupplung 200 mit einem ersten Kupplungsteil 202 und einem zweiten Kupplungsteil 204 versehen ist. Das zweite Kupplungsteil 204 ist hülsenartig ausgebildet. Dieses ist über eine Verbindungshülse 206, die auf einen Außengewindeabschnitt 208 aufgeschraubt ist, mit einer Kopplungshülse 210 verbunden, welche ebenfalls einen Außengewindeabschnitt 212 aufweist. In die beiden Hülsenabschnitte sind jeweils Befestigungsbolzen 214, 216 eingesetzt. Ferner sind in das Kupplungsteil 202 an dessen freien Ende zwei Befestigungsbolzen 218, 220 eingesetzt. Um die Befestigungsbolzen 214 und 218 ist jeweils ein erstes Schlingenpaket 222 herumgeschlungen. Um die Befestigungsbolzen 216 und 220 ist jeweils ein zweites Schlingenpaket 224 herumgeschlungen. Die Schlingenpakete 222 dienen zur Drucklastübertragung, wohingegen die Schlingenpakete 224 zur Zuglastübertragung dienen. Es sei angemerkt, dass die Anordnung gemäß 51 wiederum in einen Elastomerkörper eingebettet werden kann.
52 zeigt eine Anordnung einer Kupplung 230 mit einem ersten Kupplungsteil 232 und einem zweiten Kupplungsteil 234, sowie einem Zwischenteil 236. Das erste Kupplungsteil 232 weist Befestigungsbolzen 238 auf, die an diametral entgegengesetzten Seiten radial auswärts vorstehen. Das Zwischenteil 236 weist korrespondierende Befestigungsbolzen 240 auf, sowie um 90° versetzt hierzu außerhalb der Schnittebene, sozusagen nach vorne und nach hinten ragende weitere Bolzen. Das Kupplungsteil 234 weist in entsprechender Weise Befestigungsbolzen auf, wie die Befestigungsbolzen 238, jedoch um 90° um die Längsachse A verdreht. Die nicht gezeigten Befestigungsbolzen 240 am Zwischenteil 236 und die ebenfalls nicht gezeigten Bolzen 238 am Kupplungsteil 234 sind ebenso wie die Bolzen 238 und 240 über Schlingenpakete 242 miteinander verbunden. Die Schlingenpakete 242 zwischen Kupplungsteil 232 und Zwischenteil 236 sind sozusagen um 90° bezüglich der Längsachse A versetzt zu den nicht gezeigten Schlingenpaketen zwischen Zwischenteil 236 und Kupplungsteil 234. Das Zwischenteil 236 ist hohl ausgebildet. Die beiden Kupplungsteile 232 und 234 sind über einen bolzenförmigen Druckkörper 244 miteinander verbunden. Dieser Druckkörper weist in seinem Zentrum eine elastomere Dämpfungsschicht 246 auf. Zugkräfte werden über die Schlingenpakete 242 unter Einbindung des Zwischenteils, Druckkräfte über den Druckkörper 244 übertragen. Die Elastomerschicht 246 sowie die Schlingenpakete erlauben eine gewisse Flexibilität der Kupplung, insbesondere zum Ausgleich eines Achsversatzes oder einer Achsneigung der beiden Kupplungsteile 232, 234.
53 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform ohne Zwischenteil. Wiederum werden Zugkräfte über die Schlingenpakete 242 und Druckkräfte über den Druckbolzen 244 und die Elastomerschicht 246 übertragen.
Schließlich zeigt 54 eine Ausführungsform, bei der der Druckkörper 244 ohne zentrale Elastomerschicht ausgebildet ist, sondern bei der eine Elastomerplatte 246 an dem Kupplungsteil 234 angeordnet ist, auf der sich der massive Druckkörper 244 abstützt.
Auch die Kupplungsanordnung gemäß 52 bis 54 können in einem Elastomerkörper eingebettet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10010804 A1 [0002]
DE 202008000772 U1 [0003]

Claims

Kupplung (10) zum Übertragen von entlang einer Längsachse (A) wirkenden Kräften (F_D, F_Z) zwischen zwei Anschlussbauteilen, umfassend zwei entlang der Längsachse (A) angeordnete Kupplungsteile (12, 14), die jeweils einen Verbindungsbereich (24, 26) und einen Koppelbereich (16, 18) aufweisen, wobei die Verbindungsbereiche (24, 26) der beiden Kupplungsteile (12, 14) einander zugewandt sind und wobei die beiden Koppelbereiche (16, 18) mit jeweils einem Anschlussbauteil verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbindungsbereiche (24, 26) über wenigstens ein Schlingenpaket (32) miteinander verbunden sind, das entlang der Längsachse (A) wirkende Kräfte (F_Z, F_D) zwischen den Kupplungsteilen (12, 14) überträgt.
Kupplung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schlingenpaket (32) zur Übertragung von entlang der Längsachse (A) wirkenden Zugkräften (F_Z) zwischen den beiden Kupplungsteilen (12, 14) vorgesehen ist.
Kupplung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schlingenpaket (32) an jedem Kupplungsteil über jeweils eine Aufhängungsmittel (28, 30) kraftübertragend angebunden ist.
Kupplung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufhängungsmittel (28, 30) jeweils von einem Bolzen gebildet ist, der sich von dem Kupplungsteil (12, 14) aus quer zur Längsachse (A) erstreckt.
Kupplung (50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Schlingenpaketen (32, 70), die die beiden Kupplungsteile (52, 54) kraftübertragend miteinander verbinden.
Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Kupplungsteil an diametral entgegengesetzt liegenden Positionen jeweils ein Aufhängungsmittel vorgesehen ist, an dem jeweils ein Schlingenpaket angebunden ist.
Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingenpakete in Umfangsrichtung in Winkelabständen zueinander versetzt sind.
Kupplung (50) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens zwei Schlingenpakete (32, 70) im wesentlichen parallel zur Längsachse A erstrecken.
Kupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Schlingenpaket (196) schräg oder gekrümmt zur Längsachse erstreckt.
Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Druckkörper (244) zur Übertragung von entlang der Längsachse wirkenden Druckkräften zwischen den beiden Kupplungsteilen.
Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Druckkörper (244) einen Druckbolzen umfasst, der an einem der beiden Kupplungsteile fixiert ist und gegen das andere der beiden Kupplungsteile drückt.
Kupplung (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Druckkörper ein Federmittel, vorzugsweise eine Elastomerschicht (38) umfasst.
Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftübertragungsweg zwischen den beiden Kupplungsteilen wenigstens ein Übertragungsteil (236) vorgesehen ist, das jeweils über wenigstens ein Schlingenpaket mit wenigstens einem der beiden Kupplungsteile kraftübertragend verbunden ist.
Kupplung nach Anspruch 13 in Verbindung mit einer Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkörper das wenigstens eine Übertragungsteil (236) durchsetzt.
Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Hülsenkörper (210), der wenigstens eines der Kupplungsteile zumindest abschnittsweise umgibt mit radial einwärts ragenden Aufhängungsmitteln versehen ist, an denen jeweils ein Schlingenpaket kraftübertragend angebunden ist.
Kupplung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper (210) kraftübertragend mit einem der Kupplungsteile verbunden ist.
Kupplung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper (210) als separates Bauteil ausgebildet ist.
Kupplung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kupplungsteilen (12, 14) ein Elastomerkörper (38) angeordnet ist, in dem das wenigstens eine Schlingenpaket (32) eingebettet ist.
Kupplung (50) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kupplungsteilen (52, 54) wenigstens ein Schlingenpaket (70) zur Druckkraftübertragung (f_D) in Richtung der Längsachse (A) vorgesehen ist.
Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der beiden Kupplungsteile ein Anschlagmittel (46, 48) aufweist.