DE1475390C3

DE1475390C3 - Elastische Wellen-Kupplung

Info

Publication number: DE1475390C3
Application number: DE1475390A
Authority: DE
Inventors: Herbert Charles Baltimore Diniar; Fred Kaull Reisterstown Landon Jun.
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1964-12-14
Filing date: 1965-11-25
Publication date: 1975-11-27
Also published as: GB1065927A; DE1981653U; DE1475390B2; DE1475390A1; SE354695B; ES319660A1; US3296827A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastiche Wellen-Kupplung zwischen einer auf einer Antriebswelle sitzenden Antriebsscheibe und einer auf einer Abtriebswelle sitzenden Abtriebsscheibe mittels eines zwischen diesen Scheiben angebrachten ringförmigen Kupplungszwischenteils mit Polygonform, der einstückig aus prismatischen, elastisch zusammenpreßbaren Teilen zusammengesetzt ist; zwischen diesen Teilen sind axial verlaufende Verbindungsglieder vorgesehen, die von' der einen und der anderen Stirnseite des Kupplungszwischenteils vorragen und bei radialer Vorspannung des Kupplungszwischenteils in seiner Kupplungsstellung in je eine passende Ausnehmung der Antriebsbzw. Abtriebsscheibe eingreifen, mit der sie verschraubbar sind.

Elastische Wellen-Kupplungen dieser Art sind vorteilhaft für Anwendungsgebiete, auf denen das Drehmoment einer treibenden Welle torsionselastisch und Stöße dieser Welle nur zu einem kleinen Teil auf die angekuppelte Welle übertragen werden sollen.

Bei einer bekannten elastischen Wellen-Kupplung der vorgenannten Art (britische Patentschrift 8 86 715) sind die axialen Verbindungsglieder zwischen der An-

• triebsscheibe und der Abtriebsscheibe Schraubenbol-' zen, die in der einen Scheibe festgeschraubt sind, durch Bohrungen bildende Metallarmaturen des Kupplungs-Zwischenteils hindurchgesteckt und mit Muttern gegen diesen Zwischenteil festgezogen werden. Vor dieser Montage muß der Kupplungszwischenteil radial nach innen vorgespannt werden. Hierzu dient ein Spannband od. dgl., das um den Umfang des Kupplungszwischenteils herumgespannt wird. Die Verwendung eines solchen Spannbandes oder ähnlicher Vorspannmittel ist umständlich und kostspielig durch den Aufwand an Spannmitteln und für die Vorspannarbeit. Ferner erfordert die Anbringung eines Spannbandes, daß die elastisch zusammenpreßbaren Teile der Zwischenkupplungsteile während der ganzen Zeit, in der diese auf Lager gehalten werden, zusammengepreßt gehalten werden, so daß eine erhöhte Alterung und Verringerung ihrer Elastizität eintritt. Häufig muß eine Verformung der zusammenpreßbaren Teile bei Lagerung und Transport durch Anbringung von besonderen Vesteifungsplatten verhindert werden.

Auch bei elastischen Wellen-Kupplungen, die denjenigen der eingangs genannten Art ähnlich sind, bei denen aber der Zwischenkupplungsteil nicht einstückig ist, sondern segmentartig aus Gummikörpern und Metallklauen zusammengesetzt ist (DT-PS 9 17 345, 8 05 467 und 10 95 595), bedarf es einer umständlichen zusätzlichen Spannvorrichtung, um die für den Einbau- und die Gebrauchsstellung notwendige Vorspannung herbeizuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elastischen Wellen-Kupplung der eingangs genannten Art die Verwendung einer zusätzlichen Spannvorrrichtung, insbesondere eines Spannbandes, zu erübrigen und zu ermöglichen, daß die elastiche Vorspannung der elastischen zusammenpreßbaren Teile zugleich mit dem Einbau des Kupplungszwischenteils zwischen die Antriebsscheibe und die Abtriebsscheibe herbeigeführt wird.

Diese Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verbindungsglieder als fest in den ringförmigen Kupplungszwischenteil eingebettete und mit diesem verbundene, axial vorragende Ansätze aus starrem Werkstoff ausgebildet sind, die in je eine nach außen offene Ausnehmung am Umfang der Antriebs- bzw. Abtriebsscheibe lose einrastbar sind und radiale Bohrungen aufweisen, durch welche hindurch die Ansätze mittels Schrauben gegen im Grund der Ausnehmungen vorgesehene Gewindebohrungen unter radialem Vorspannen des Kupplungszwischenteils festziehbar sind.

Vorzugsweise ist der radiale Abstand der Ansätze von der Mittelachse der Kupplung vor dem Festziehen der Ansätze in den Ausnehmungen der Antriebs- bzw. Abtriebsscheibe etwa 10 bis 20% größer als ihr radialer Abstand in festgezogenem Zustand.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der ringförmige Kupplungszwischenteil radial aufgespalten und so weit aufspreizbar, daß er durch

(5 Aufspreizen um axial dicht aufeinanderfolgende Wellen in die Kupplungsstellung gebracht werden kann.

Ein solcher aufspreizbarer Kupplungszwischenteil kann vorteilhaft durch Aufspreizen zwischen die An-

triebs- und die Abtriebsscheibe um dicht aufeinanderfolgende Wellen herum eingebracht werden, ohne daß die Wellen dieser Scheiben gelöst und axial voneinander entfernt werden. Bei den eingangs genannten bekannten Wellenkupplungen, bei denen der Kupplungs-Zwischenteil nicht aufspreizbar ist, ist eine solche vereinfachte Montage des Kupplungszwischenteils an dicht aufeinanderfolgenden Wellen nicht möglich.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend beispeilsweise an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform der elastischen Wellen-Kupplung in auseinandergezogener, schaubildlicher Darstellung,

Fig.2 eine schaubildliche Ansicht eines Verbin- rs dungsgliedes der Ausführungsform nach F i g. 1,

F i g. 3 — teilweise im Schnitt — eine Stirnansicht des verformbaren Kupplungszwischenteils der Ausführungsform nach F i g. 1,

F i g. 4 als Einzelheit teilweise im Schnitt eine Stirnansicht eines Verbindungsgliedes nach F i g. 2 und

F i g. 5 als Einzelheit eine Draufsicht auf ein aufgeteiltes Verbindungsglied ähnlich F i g. 2, jedoch für eine abgeänderte Ausführungsform der Kupplung.

F i g. 1 zeigt ein Paar im großen und ganzen in Achsrichtung miteinander fluchtender Wellen ti und 12, einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, die auf Übertragung eines Drehmoments mittels eines als Ganzes mit 21 bezeichneten Kupplungszwischenteils miteinander gekuppelt werden und sich in Kupplungsstellung im wesentlichen aneinander anschließen sollen. Wie dargestellt, ist auf der Welle 11 eine Kupplungsscheibe, z. B. Antriebsscheibe, 17 und auf der Welle 12 eine Kupplungsscheibe, z. B. Abtriebsscheibe, 18 angebracht, und die beiden Kupplungsscheiben werden mittels des ringförmigen Kupplungszwischenteils 14 miteinander verbunden.

Jede der Kupplungsscheiben 17 bzw. 18 ist jeweils auf ihrer Welle 11 bzw. 12 befestigt, z.B. durch eine Keilverbindung 20. Die Kupplungsscheiben 18 bzw. 18 weisen an ihrem Umfang keilförmige Ausnehmungen 23 auf. Diese Ausnehmungen sind bei der dargestellten Ausführungsform in gleichen Abständen voneinander angeordnet. In den Grund jeder der Ausnehmungen ist je eine Gewindebohrung 25 eingebracht.

In den Kupplungszwischenteil 21 sind Ansätze 27 aus starrem Werkstoff eingebettet, die axial von der einen oder der anderen Stirnseite des Zwischenteils 21 vorragen. Diese Ansätze sind keilförmig ausgebildet, und ihre Form und ihre Winkellage auf einem Kreis zueinander entsprechen der Form und der Lage der Ausnehmungen 23. Die Ansätze 27 weisen ferner je eine Bohrung auf, durch die je eine Kopfschraube 30 hindurch und jeweils bis in die Gewindebohrung 25 der Kupplungsscheiben 17 bzw. 18 eingeführt werden kann. Wenn gewünscht, kann diese Bohrung 30 mit einer Versenkbohrung 33 zur Aufnahme des Schraubenkopfes versehen sein.

Wie dargestellt, bildet der Kupplungszwischenteil 21 mit den Ansätzen 27 eine aus einem Stück bestehende Einheit, in der die Ansätze befestigt sind. Das hat den Vorteil, daß der ganze Kupplungszwischenteil einfach und billig herzustellen und vor allem leicht zu handhaben und einzubauen ist.

Die Ansätze 27 ragen abwechselnd axial von der ⁶S einen bzw. der anderen Seite des Kupplungszwischenteils 21 vor. Bei der gezeichneten Ausführungsform ragen je vier Ansätze in der einen Richtung von der einen und in der anderen Richtung von der anderen Seite des Kupplungszwischenteils 21 vor. Die Ansätze sind auf jeder Seite in einem Abstand von je 90° angeordnet, so daß der Abstand zwischen innerhalb des Kupplungszwischenteils benachbarten Ansätzen je 45° beträgt. Die Ansätze 27 dienen als Verbindungsglieder dazu, die Wellen 11 und 12 über die Kupplungsscheiben 17 bzw. 18 und den Kupplungszwischenteil aneinander anzuschließen. Der radiale Abstand dieser Ansätze 27 von der Achse des Kupplungszwischenteils ist 10 bis 20% größer als der radiale Abstand des Grundes der Ausnehmungen 23 von der Achse der Welle 11 bzw. 12. Beim Einsetzen und Festziehen der Ansätze 27 mittels der Schrauben 30 bis auf den Grund der Ausnehmungen 23 der Kupplungsscheiben 17 bzw. 18 wird daher der Durchmesser des Kupplungszwischenteils 21 verringert und somit der Werkstoff des Kupplungszwischenteils zusammengepreßt.

Die Ansätze 27 sind genügend lang, um sich innerhalb des Kupplungszwischenteils über dessen axiale Abmessung 31 und außerhalb des Ringstücks über die axiale Abmessung 32 der Ausnehmungen 23 der jeweiligen Kupplungsscheibe zu erstrecken. Aus Gründen der Festigkeit sind die Ansätze aus Stahl gefertigt. Stahlansätze können ebenfalls gut mit dem Material verbunden oder verklebt werden, aus dem der Hauptteil des Kupplungszwischenteils hergestellt ist.

Der ringförmige Hauptteil des Kupplungszwischenteils 21 besteht aus einer Anzahl von jeweils geradlinig verlaufenden elastischen und zusammendrückbaren säulenartigen Teilen, deren Längsachsen 40 jeweils in Längsrichtung der Kanten eines gleichseitigen Vielecks verlaufen. Die Ansätze 27 gehen jeweils durch den Schnittpunkt der Längsachsen zweier benachbarter säulenartiger Teile, z. B. der Zwischenstücke 4OR und 4OL, und erstrecken sich senkrecht zur Ebene der Längsachsen dieser Teile. Aus praktischen Gründen liegt jedoch die Mitte des Querschnitts der Ansätze nicht auf dem durch die Schnittpunkte der Längsachsen benachbarter säulenartiger Teile bestimmten Punkt, weil die benachbarten Ecken des Vielecks abgerundet sind, um deren Spannungsbelastung zu verringern. Demgemäß zeigt F i g. 4, daß die Mitte des Querschnitts jedes Ansatzes auf demjenigen Radius der zugehörigen Abrundung des Kupplungszwischenteils liegt, der durch den Schnittpunkt der Längsachsen der benachbarten säulenartigen Teile hindurchgeht.

Die Ansätze 27 sind den länglichen säulenartigen Teilen eingeklebt und haben etwa die gleiche Breite wie der Querschnitt dieser Teile. Die Ansätze 27 sind vollständig in das elastische Material der säulenartigen Teile eingebettet, um eine feste Verbindung der Ansätze mit dem ringförmigen Hauptteil des Kupplungszwischenteils zu gewährleisten. Die Seitenflächen 42F und 42B der Ansätze sind zur Mittelachse der Kupplung hin gegeneinander geneigt, wie durch die strichpunktierten Linien 42F und 42B in F i g. 3 dargestellt ist. Da der ringförmige Hauptteil des Kupplungszwischenteils 21 während des Betriebes durch Torsion verformt wird, bilden die Seitenflächen 42Fund 42ß benachbarter Ansätze mit den Enden des dazwischenliegenden säulenartigen Teils einen etwa rechteckigen Querschnitt dieses Teils.

Der ringförmige Hauptteil des Kupplungszwischenteils 21 ist aus einem elastischen Werkstoff hergestellt, vorzugsweise aus Gummi, der unter Druckkraft verformbar ist. Es kann gewünschtenfalls auch ein Kunststoff, z. B. Polyurethan, verwendet werden. Selbstver-

ständlich wird die Art des elastischen, zusammenpreßbaren Werkstoffs je nach den Erfordernissen während seiner Beanspruchung variieren. Vorzugsweise besitzt der zur Herstellung des Kupplungszwischenteils benutzte Gummi eine Durometer-Prüfhärte von 55 bis 65 Shore. Wenn der Werkstoff zu weich ist, wird er zu stark verformt, ist er zu hart, so werden unerwünschte Lagerbelastungen auf die Wellen ausgeübt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, wie sie insbesondere in F i g. 5 dargestellt ist, ist einer der Ansätze 27 entlang einer Radialebene 50 (F i g/1) des Kupplungszwischenteils aufgeteilt, die durch die Mitte des Ansatzes hindurchgeht. Dies ermöglicht, den Ring aufzuspreizen, so daß er um Weilern herum angebracht werden kann, die sehr dicht aufeinanderfolgend miteinander gekuppelt werden. Selbst wenn die Wellen nicht dicht miteinander gekuppelt sind, war es bisher auf Grund der Beschaffenheit der verwendeten Kupplung notwendig, die Wellen auseinander zu ziehen, um einen Kupplungszwischenring an den Kupplungsscheiben anbringen zu können. Durch den aufspreizbaren Kupplungszwischenteil werden diese früheren Schwierigkeiten überwunden, da der Ring aufgespreizt werden kann, um auf eine Welle zwischen Kupplungsscheiben aufgesetzt oder von der Welle entfernt zu werden, ohne daß die Wellen auseinandergezogen zu werden brauchen.

Für die Montage des Kupplungszwischenteils 21 zwischen den Kupplungsscheiben 17 und 19 werden die Wellen 11 und 12 in eine Lage gebracht, in der sie axial nahezu aneinander anstoßen, und die Kupplungsscheiben einen dem Kupplungszwischenteil entsprechenden axialen Zwischenraum zwischen sich bilden. Dann wird der Kupplungszwischenteil am Spalt 50 auseinandergespreizt und in diesem Zustand um die Wellen 11 .und 12 herumgelegt, wonach die Ansätze 27 sich in die Ausnehmungen 23 der Kupplungsscheiben einlegen. Die Kopfschrauben 30 werden festgezogen, um die Ansätze in den Kupplungsscheiben festzuhalten. Der Durchmesser des den Kupplungszwischenteil umschließenden

ίο Kreises ist vor dem Zusammenpressen dieses Teils zunächst 10 bis 20% größer als im zusammengepreßten Zustand, in dem die Ansätze 27 an den Kupplungsscheiben befestigt sind. Somit wird der Durchmesser des Kreises, der das den Kupplungszwischenteil bildende Vieleck umschreibt, verringert, wenn die Ansätze sich radial nach innen bewegen und in die Ausnehmungen 23 der Kupplungsscheiben eingreifen. Das bedeutet, daß der Werkstoff zwischen den Ansätzen zusammengepreßt und dadurch unter Druck vorgespannt wird.

Wie ersichtlich ist die vorstehend beschriebene Kupplung zum Zweck des Auswechselns oder Ausbesserns leicht ausbaubar und leicht an Ort und Stelle in die richtige Arbeitslage einbaubar. Der elastische Werkstoff, der den ringförmigen Hauptteil des Kupplungszwischenteils bildet, ist nicht zusammengepreßt, solange dieser noch nicht eingebaut ist, so daß bei der Lagerhaltung und Aufstapelung dieses Teils keine Druckverformung auf diesen ausgeübt wird.

Der beschriebene Kupplungszwischenteil bildet ein Vieleck achteckiger Form. Je nach Wunsch können auch andere Vieleckformen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elastische Wellen-Kupplung zwischen einer auf einer Antriebswelle sitzenden Antriebsscheibe und einer auf einer Abtriebswelle sitzenden Abtriebsscheibe mittels eines zwischen diesen Scheiben angebrachten ringförmigen Kupplungszwischenteils mit Polygonform, der einstückig aus prismatischen, elastisch zusammenpreßbaren Teilen zusammengesetzt ist, zwischen denen axial verlaufende Verbindungsglieder vorgesehen sind, die von der einen und der anderen Stirnseite des Kupplungszwischenteils vorragen und bei radialer Vorspannung des Kupplungszwischenteils in seiner Kupplungsstellung in je eine passende Ausnehmung der Antriebsbzw. Abtriebsscheibe eingreifen, mit der sie verschraubbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder als fest in den ringförmigen Kupplungszwischenteil (21) eingebettete und mit diesem verbundene, axial vorragende Ansätze (27) aus starrem Werkstoff ausgebildet sind, die in je eine nach außen offene Ausnehmung (23) am Umfang der Antriebs- bzw. Abtriebsscheibe (17,18) lose einrastbar sind und radiale Bohrungen (33) aufweisen, durch welche hindurch die Ansätze (27) mittels Schrauben (30) gegen im Grund der Ausnehmungen vorgesehene Gewindebohrungen (25) unter radialem Vorspannen des Kupplungszwischenteils (21) festziehbar sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der Ansätze (27) von der Mittelachse der Kupplung vor dem Festziehen der Ansätze (27) in den Ausnehmungen (23) der Antriebs- bzw. Abtriebsscheibe (17, 18) etwa 10 bis 20% größer ist als ihr radialer Abstand im festgezogenen Zustand.

3. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kupplungszwischenteil (21) radial aufgespalten und so weit aufspreizbar ist, daß er um axial dicht aufeinanderfolgende Wellen in die Kupplungsstellung gebracht werden kann.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Teilungsebene des ringförmigen Kupplungszwischenteils (21) durch einen der Ansätze (27) hindurchgeht.