DE2154427A1

DE2154427A1 - Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten

Info

Publication number: DE2154427A1
Application number: DE19712154427
Authority: DE
Inventors: M Orain
Original assignee: GLAENZER S SA
Current assignee: GLAENZER S SA
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-11-02
Publication date: 1972-07-27
Also published as: FR2112824A5; GB1345801A; BR7107269D0; US3740968A; DE2154427B2; JPS517266B1; SE375833B; DE2154427C3

Description

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DIPL.-ING. K. SPARING postfach 4ο« PATENTANWÄLTE TELEFON (O₈Il) β7₈₈46

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Beschreibung 2154427

zum Patentgesuch

der Firma Soci^te" Anonyme dite: GLAENZER SPICER, 10, rue Jean-Pierre Timbaud, 78 Poissy (Frankreich)

betreffend:

Il I

Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei Wellen, die zwischeneinander einen festen oder variablen Winkel einschließen können, und bei der das aktive Verbindungselement von einem Rohr gebildet wird, dessen Enden jeweils an einer der Wellen befestigt sind, und das gleichmäßige Faltungen aufweist, die dem Rohr die Form eines Faltenbalges verleihen. Dieses Verbindungselement soll daher nachfolgend als ein Faltenbalg bezeichnet .werden.

Bekanntlich verleihen diese Falten in Verbindung mit dem jeweils verwendeten Material dem so ausgebildeten Faltenbalg eine Elastizität bei Flexionen, die häufig ausgenutzt wird, um eine Verbindung zwischen starren Rohrteilen herzustellen. Die Verwendung derartiger Faltenbälge als Übertragungsteile für Drehbewegungen ist jedoch praktisch unmöglich infolge der Instabilität, die die Faltenbälge aufweisen, wenn sie einem Drehmoment unterworfen sind.

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- ar -

Es sind bereits Kupplungen für Wellen zur übertragung von Drehmomenten bekannt, bei denen ein Faltenbalg aus Metall, aus Kunststoff oder einem anderen Material Anwendung findet in Verbindung mit einer Stabilisiereinrichtung, beispielsweise einem Kugelkopf an einem verlängerten Wellenende, der in einer Kugelkalotte am verlängerten Ende der anderen Welle sitzt. Diese Stabilisiereinrichtung soll die Positionierung des Gelenkknickpunktes der beiden Wellen festlegen, der dann im Mittelpunkt des Kugelkopfes liegt.

Diese bekannten Kupplungssysteme können jedoch nicht unter allen Umständen Anwendung finden. Sie können zwar bei sehr kleinen Abmessungen der Faltenbälge brauchbar sein, sobald jedoch die Faltenbälge einen gewissen Durchmesser bzw. eine gewisse Länge erreichen oder auch der Knickwinkel zwischen den Wellen oder die Drehgeschwindigkeit sich vergrößern, sind sie ebenso unstabil wie die Faltenbälge ohne Stabilisiereinrichtung wären, und weisen damit die gleiche nachteilige Verhaltensweise auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplung zur übertragung von Drehmomenten mit einem Faltenbalg und einer Stabilisiereinrichtung mit einer am Ende einer Welle sitzenden Kugelkopf, der in einer Kugelkalotte am Ende der anderen Welle sitzt, zu schaffen, bei der diese Nachteile nicht mehr auftreten, indem die Stabilisiereinrichtung für die Falten des Faltenbalges verbessert wird, und damit ein Kupplungssystem geschaffen wird, bei dem größere Drehmomente unter einem Winkel der beiden Wellen zueinander übertragen werden können, so daß man die folgenden Vorteile im Vergleich mit bekannten Universalgelenken erhält:

Fehlen eines Spieles in Winkelrichtung kein Verschleiß
einfache Herstellung
homo-kinetische übertragung.

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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine

Käfiganordnung zur Abstützung etwa der mittleren Falten des Faltenbalges, welche Käfiganordnung von den Wellenenden durchsetzt ist, derart, daß die bei Knickung der Wellen zueinander gekrümmte Achse des Faltenbalges tangential bezüglich der Achsen der gekuppelten Wellen verläuft.

In einer ersten Ausfuhrungsform ist die Anordnung so getroffen, daß die Käfiganordnung auf zwei kugeligen Verdickungen der Wellenenden abgestützt ist und die mittleren Falten des Faltenbalges in radialer Translation hält, derart, daß die gekrümmte Achse des Faltenbalges tangential in die Achsen der gekuppelten Wellen an Punkten nahe der Befestigung der letzten Faltenbalg-Falten an Flanschen der Wellen übergeht.

Die Anordnung kann so getroffen sein, daß der Kugelkopf auf dem ihn tragenden Wellenende gleitverschieblich ist.

Bei Faltenbälgen mit großem Länge : Durchmesser-Verhältnis kann mindestens eine zusätzliche Seitenführung vorgesehen sein, die sich einerseits auf der zentral angeordneten Käfiganordnung, andererseits auf den Wellenenden abstützt und die zwischen den mittleren Falten und den Enden des Faltenbalges liegenden Falten abfängt, derart, daß die gekrümmte Achse des Faltenbalges mindestens näherungsweise tangential bezüglich der Achsen der gekuppelten Wellen verläuft.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

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Fig. 1 zeigt eine Kupplung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung, und

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform mit mehreren Abstützpunkten für den Faltenbalg.

Wie in Fig. 1 erkennbar, umfaßt die Kupplung gemäß der Erfindung einen Faltenbalg 5, der mit einer Stabilisiereinrichtung zusammenwirkt. Wie dargestellt, ist der Faltenbalg 5 befestigt zwischen zwei Flanschen 6' und 7¹, die jeweils mit einer der Wellen 6 bzw. 7 fest verbunden sind, die miteinander gekoppelt werden sollen.

Die Stabilisiereinrichtung umfaßt eine Verlängerung der Welle 6, die in einem Kugelkopf 12 endet, sowie eine Verlängerung der Welle 7, die in einer Kugelkalotte 13 endet, in der der Kugelkopf 12 aufgenommen ist; diese Anordnung sichert die Konvergenz der Wellen 6 und 7_xin der Symmetrieebene:P des Faltenbalges. Bei dieser Ausführungsform wird die Stabilisiereinrichtung vervollständigt durch einen Käfig 14, der sich an zwei kugeligen Verdickungen 15 bzw. 16 mit Zentren D bzw. JE abstützt, welche auf den verdünnten WellenVerlängerungen der Wellen 6 bzw. 7 befinden. Der Käfig 14 stützt die mittlere Falte 17 des Faltenbalges in ihrer radialen Translation und in ihrer Orientierung ab, derart, daß die gekrümmte Achse 18 des Faltenbalges einen tangentialen Bogen an die Achsen der Wellen 6 und 7 in den Punkten B und C bildet, die nahe den Befestigungspunkten der äußersten Falten des Faltenbalges an den Flanschen 6' bzw. 7¹ dieser Wellen liegen.

Diese Ausführungsform bildet ein Stabilisationssystem, welche eine Näherungslösung darstellt, jedoch in den meisten Fällen ausreichend ist.

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Pig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausfuhrungsform der Kupplung nach Fig. 1, in der das Ende der Verlängerung der Welle 6 in dem Kugelkopf 12" gleiten kann. Diese Ausführungsform kann jedoch gegebenenfalls viel teurer sein als die vorbeschriebene Aus führung s form.

Die eine oder andere dargestellte Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 kann Anwendung finden für Kupplungen, die unter anderem einen erheblichen Freiheitsgrad in Axialrichtung besitzen müssen.

Die Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, bei der der Faltenbalg 5 an seinen Enden auf den Flanschen 6' bzw. 7¹ befestigt ist, die fest verbunden sind mit den Wellen 6 und 7, welche stark verlängerte Enden aufweisen. Die Verlängerung der Welle 6 endet in einem Kugelkopf 12", der in einer Kugelkalotte 13" am Ende der Verlängerung der Welle 7 sitzt. Die Wellen 6 und 7 werden demgemäß konvergent gehalten mit Hilfe des Kugelkopfes 12' bezüglich des Zentrums A.

Die Achsen der beiden Wellen 6 und 7 schließen zwischen sich einen Winkel Q ein und die Stabilisiereinrichtung sichert die Radialführung und die präzise Orientierung in drei Abschnitten .

Ein mittlerer Käfig 19 stützt sich auf zwei Kugelköpfen 20 bzw. 21 ab, die auf den Wellenverlängerungen der Wellen 6 bzw. 7 sitzen, und erhält damit die radiale Position und Orientierung der mittleren Falte 22 des Faltenbalges aufrecht.

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Der Käfig 19 ist so ausgebildet, daß sich zwei große Kugelköpfe 23 und 24 ergeben, die als Abstützung für zwei seitliche Führungen 25 und 26 dienen.

Die seitliche Führung 25 stützt sich andererseits auf einem Kugelkopf 27 ab, der auf der Verlängerung der Welle 6 sitzt, und die Position und Orientierung der Falte 28 des Faltenbalges aufrechterhält.

Die Seitenführung 26 stützt sich gleichermaßen auf einem Kugelkopf 29 auf, der auf der Verlängerung der Welle 7 sitzt, und diese Führung erhält die Lage und Orientierung der Falte 30 des FaUsnbalges aufrecht.

Bei den angesprochenen Ausführungsformen kann der Faltenbalg aus jedem Material bestehen, das genügend große Elastizität aufweist, wie bestimmte Metalle oder Legierungen, wie auch gewisse Kunststoffe.

Die Höhe der Falten liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 1/6 des Außendurchmessers des Faltenbalges.

Die Breite der Falten kann unterschiedlich sein abhängig von den Zonen. Es wird beispielsweise als vorteilhaft angesehen, den Falten eine dreimal so große Höhe zu geben nahe dem Innendurchmesser, wie am Äußendurchmesser.

Die Anzahl der Führungspunkte des Faltenbalges kann auch höher als drei liegen, wie es beim letzten Ausführungsbeispiel der Fall war, doch versteht es sich, daß das Stabilisierungssystem für den Faltenbalg dann umso komplizierter wird.

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Die Stabilisiereinrichtung gemäß der Erfindung gestattet dem Faltenbalg, unter einem Winkel ein Drehmoment zu übertragen, dessen Größe von der Eigenfestigkeit des Faltenbalges abhängt, ohne daß eine Gefahr des Ausknickens und der Torsion dessä-ben besteht, wobei andererseits der Faltenbalg selbst die Stabilisiereinrichtung gegen Staub und Verunreinigungen schützen kann, und sogar ein Schmiermittel aufnehmen kann.

(Patentansprüche)

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Claims

Patentansprüc he

I)) Kupplung zur übertragung von Drehmomenten mit einem FaItensalg und einer Stabilisiereinrichtung mit einem am Ende einer Welle sitzenden Kugelkopf, der in einer Kugelkalotte am Ende der anderen Welle sitzt, gekennzeichnet durch eine Käfiganordnung zur Abstützung etwa der mittleren Falten des Faltenbalges, welche Käfiganordnung von den Wellenenden durchsetzt ist, derart, daß die bei Knickung der Wellen zueinander gekrümmte Achse des Faltenbalges tangential bezüglich der Achsen der gekuppelten Wellen verläuft.
2) Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfiganordnung auf zwei kugeligen Verdickungen der Wellenenden abgestützt ist und die mittleren Falten des Faltenbalges in radialer Translation hält, derart, daß die gekrümmte Achse des Faltenbalges tangential in die Achsen der gekuppelten Wellen an Punkten nahe der Befestigung der letzten Faltenbalg-Falten an Flanschen der Wellen übergeht.
3) Kupplung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf auf dem ihn tragenden Wellenende gleitverschieblich ist.
4) Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Faltenbälge mit großem Länge-zu-Durchmesserverhältnis mindestens eine zusätzliche Seitenführung vorgesehen ist, die sich einerseits auf der zentral angeordneten Käfiganordnung, andererseits auf den Wellenenden abstützt und die zwischen den mittleren Falten und den Enden des Faltenbalges liegenden Falten abfängt, derart, daß die gekrümmte Achse des Faltenbalges mindestens näherungsweise tangenbezüglich der Achsen der gekuppelten Wellen verläuft.

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