-
Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem aus säulenförmigen gummielastischen Abschnitten
zusammengesetzten polygonalen Ring, bei dem zwischen den einzelnen Abschnitten Spannhülsen
zur Aufnahme der Klauen der Wellenflansche einvulkanisiert sind, wobei jede der
Vulkanisierflächen der Spannhülsen einen in Richtung der säulenförmigen Abschnitte
hervorstehenden, als kuppenartige Wölbung ausgebildeten Vorsprung aufweist, nach
Patentanmeldung P 12 64 711.9-12.
-
Für die elastische Verbindung von nicht ausgerichteten Wellen sind
bereits Klauenkupplungen bekannt, die zur übertragung der Kräfte von einem Kupplungsteil
zum anderen sich zwischen den Klauenenden erstreckende Abschnitte aus Gummi oder
einem anderen elastischen Werkstoff aufweisen. Zur besseren Halterung der Gummiabschnitte
hat man diese bereits druckvorgespannt, wodurch gleichzeitig deren Lebensdauer erhöht
wurde. Durch festhaftendes Verbinden, z. B. durch Vulkanisation, der Klauenenden
mit den Endflächen der Gummiabschnitte entstand ein zusammenhängender polygonaler
Ring. Sollen derartige Kupplungselemente für relativ große Abwinklungen od. dgl.
verwendet werden, müssen die Gummiabschnitte verhältnismäßig lang ausgebildet sein,
was wiederum im praktischen Betrieb zum Ausknicken der Gummiabschnitte führt. Diesem
übel wurde bereits durch metallische Schalen abgeholfen, indem diese die Gummiabschnitte
gehäuseartig umfassen und damit deren freie Ausdehnung teilweise verhindern.
-
Ferner ist es bekannt, die Gummiabschnitte in allgemeiner Säulenform
mit geradliniger Achse auszubilden, wobei die Gummiabschnitte an den ihnen zugekehrten
Metallteilen durch Vulkanisation befestigt sind. Die Stirnflächen der Gummiabschnitte
bzw. der Metallteile sollen dabei in Ebenen verlaufen, die sich im wesentlichen
in der Kupplungsachse schneiden, um die einzelnen Gummiabschnitte senkrecht in ihrer
Längsachse zu beanspruchen und damit ein Ausknicken zu vermeiden. Wenngleich die
Gummiabschnitte druckvorgespannt sind und eine durchschnittliche Länge aufweisen
sollen, die deren Durchmesser übersteigt, führt dies nicht zu irgendwelchen nachteiligen
Folgen. Vielmehr konnte dadurch die Lebensdauer der Kupplung verbessert werden.
Beispielsweise haben sich solche elastische Kupplungen im Kraftfahrzeugbau gut bewährt.
-
Durch die Hauptpatentanmeldung wird die Wellenkupplung weiter verbessert,
insbesondere deren Lebensdauer bei kleinerer Baugröße dadurch verlängert, daß die
Vulkanisierflächen der beispielsweise als Spannhülsen ausgebildeten Metallteile
mit höckerartigen oder warzenförmigen Erhebungen versehen sind, die nahezu in Richtung
der Achse des jeweiligen säulenförmigen gummielastischen Abschnitts verlaufen und
vom Gummiwerkstoff ganz umgeben sind. Hierdurch wurde zwar die Lebensdauer der elastischen
Abschnitte und damit auch die Lebensdauer der Wellenkupplung erhöht, jedoch die
Herstellung der verwendeten Metallteile verteuert.
-
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, die zwischen den
elastischen Abschnitten der Wellenkupplung einvulkanisierten Metallteile zu verbessern,
insbesondere deren Herstellung zu verbilligen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils die
Vorsprünge der Vulkanisierflächen einer Spannhülse zusammengefaßt einen kugelartigen
Körper darstellen, der an axial gegenüberliegenden Stellen zylindrische Ansätze
aufweist, durch die eine durchgehende Bohrung geführt ist. Die Herstellung von Kugeln
oder kugelartigen Körpern ist bedeutend einfacher und billiger als die bisher eingebauten
Spannhülsen, die bekanntlich aus zwei zusammengenieteten Halbschalen bestehen. Außerdem
werden durch die Kugelform der Metallteile die Randspannungen in den vornehmlich
im Querschnitt kreisförmigen Gummiabschnitten wesentlich heabgesetzt, so daß ein
Sichlösen der Gummiabschnitte von den Metallteilen auch bei extremer Beanspruchung
der Wellenkupplung entfällt. Bei Gummiabschnitten mit von Kreisform abweichendem
Querschnitt, beispielsweise Ellipse oder Rechteck, sollen die Metallteile gemäß
der Erfindung kugelähnliche, dem Querschnitt des Gummiabschnitts angepaßte Formen
aufweisen. Zur Befestigung der Metallteile an den zugehörigen Wellenflanschen weisen
die kugelartigen Körper an axial gegenüberliegenden Stellen zylindrische Ansätze
auf, durch die durchgehende Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben oder Nieten verlaufen.
-
Es sind zwar solche kugelarigen Metallteile mit zylindrischen Ansätzen
und durchlaufender Bohrung bei einer anderen Kupplungsart bereits bekannt. Die kugelartige
Form der Metallteile dient hierbei jedoch nur zur Verbesserung der Winkelbeweglichkeit
der Metallteile gegenüber dem im wesentlichen metallischen Kupplungskörper. Die
Kugeln sind deshalb unter Zwischenschaltung einer gleichmäßig starken Gummischicht
jeweils in einem ebenfalls kugelförmigen Gehäuseteil des Kupplungskörpers gekammert.
-
In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Verbesserung
der Haftfähigkeit der Gummiabschnitte an den Metallteilen vorgeschlagen, daß die
Kugeln im Bereich der Vulkanisierflächen der Gummiabschnitte Vertiefungen in Richtung
Kugelmitte aufweisen. Durch Ausfüllen der Vertiefungen mit dem Gummiwerkstoff der
säulenförmigen Abschnitte wird eine Verankerung derselben in den Metallteilen erreicht.
-
Darüber hinaus ist es auch vorteilhaft, wenn zur besseren Zentrierung
der Metallteile in den Vulkanisationsformen auf den Kugelmantelflächen der Metallteile
Erhebungen in Form von Rippen od. dgl. vorgesehen sind.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g.1 eine Seitenansicht einer
elastischen Wellenkupplung, die aus sechs Gummiabschnitten mit einvulkanisierten
Metallteilen besteht, F i g. 2 eine Wellenkupplung nach F i g. 1, die zwischen zwei
Wellenflanschen eingebaut und axial verspannt ist, F i g. 3 einen Gummiabschnitt
mit den beiden dazugehörigen Metallteilen der axial verspannten Wellenkupplung nach
F i g. 2, F i g. 4 und 5 Metallteile mit beidseitig anvulkanisierten Gummiabschnitten,
F i g. 6 einen Schnitt durch ein Metallteil gemäß Angabe in F i g. 5.
-
Die in F i g.1 dargestellte Wellenkupplung besteht aus sechs Gummiabschnitten
1, die unter Zwischen-
Schaltung von ebenfalls sechs Metallteilen
2 zu einem polygonalen Ring vereinigt sind. In dem hier angeführten Beispiel
weisen die Gummiabschnitte 1
einen kreisförmigen Querschnitt auf, der aber
nicht bindend für die vorliegende Erfindung ist. Die Metallteile 2 bestehen
im wesentlichen aus kugelartigen Körpern, die an zwei sich gegenüberliegenden Stellen
zylindrische Ansätze 3 aufweisen. Durch die Ansätze 3 und die Kugeln verlaufen Bohrungen
4, die bei der Montage der Kupplung zur Aufnahme von Schrauben, Nieten od. dgl.
dienen.
-
In F i g. 2 ist eine Wellenkupplung zwischen zwei Wellenflanschen
5, 6 eingebaut gezeigt. Dabei sind abwechselnd die Metallteile 2' über Schrauben
7 mit dem Wellenflansch 5 und 6 verbunden. Ist der Abstand zwischen den beiden
Stirnflächen 8, 9 der Wellenflansche 5, 6 wesentlich größer als die
maximale axiale Höhe der Wellenkupplung bzw. der Metallteile 2, so werden
die Gummiabschnitte 1 stark verformt bzw. ausgelenkt. F i g. 3 zeigt einen
derart verspannten Gummiabschnitt 1 zwischen den zugehörigen Metallteilen
2. Durch die Kugelform 10 der Metallteile 2 wird ein gleichmäßiger
Spannungsverlauf im Gummiabschnitt 1 erreicht. Gleichzeitig wird die Haftfähigkeit
zwischen Gummiabschnitt 1 und Metallteilen 2 durch die vergrößerte
Oberfläche verbessert.
-
Zur weiteren Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen Gummiabschnitt
1 und Metallteilen 2' sind, wie in F i g. 4 dargestellt, in der kugeligen
Oberfläche 10
Vertiefungen 11 vorgesehen, in welche die Gummiabschnitte
1 mit zapfenförmigen Ansätzen 12 hineinragen. Die Vertiefungen 11 sind etwa
in der Mitte der Anlagefläche des Gummiabschnitts in Richtung auf die Mitte der
Metallkugeln 2' angeordnet. Außerdem weisen die Metallkugeln 2' Rippen
13 auf, die zur Zentrierung der Kugel t' in der Spritzpreßform bei der Herstellung
der Kupplung dienen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 und 6 besteht das Metallteil
2" ebenfalls im wesentlichen aus einer Kugel, die aber im Bereich der Anlagefläche
14, insbesondere im Bereich der mittleren Zone des Gummiabschnitts
1 geringfügig abgeflacht ist. Die Rippe 13' ist dabei in ihrer Längsrichtung
gesehen trapezförmig gestaltet, so daß ihre äußere Kontur 14 aus einer mindestens
annähernd ebenen Fläche besteht. Wird eine erfindungsgemäße Wellenkupplung auf einen
bestimmten Nenndurchmesser vorgespannt, so geschieht dies oft durch das Umlegen
eines hier nicht näher dargestellten Spannbandes um die äußere Peripherie des polygonalen
Kupplungskörpers. In einem solchen Fall kommt das Spannband auf den Flächen
14 der Rippen 13' zur Auflage.
-
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen
darin, daß durch die Verwendung von in der Herstellung billigen kugelartigen Metallteilen
2, 2', 2" als Zwischenglieder zweier unter einem bestimmten Winkel aufeinanderstoßender
Gummiabschnitte 1 ein günstiger Spannungsverlauf in letzteren erreicht wird.
Nunmehr lassen sich hohe Drehmomente auch mit Wellenkupplungen übertragen, die axial
erheblich vorverformt sind, ohne Gefahr zu laufen, daß die Gummiabschnitte
1 von den Metallteilen 2, 2', 2" abgeschert werden und die Kupplung
somit zerstört wird.