DE2265129A1 - Aus einem elastomer hergestellter ring zum verbinden von miteinander fluchtenden wellen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

Dlpl.-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZiK Dlpl.-lng. G. DAN N EN BERG · Dr. P. WEIN HOLD · Dr. D. GUDEL

TELEFON ωβ,υ ²⁸¹¹³⁴ 6 FRANKFURT/M.

287014 GR. ESCHENHEIMER STR. 39

30.10.1975 Gu/gm 2265129

Koppers Company,Inc. Koppers Building
Pittsburgh,Pennsylvania, 15219 USA

(Ausscheidung aus P 22 54 078.9-12 vom 4.11.1972)

Aus einem Elastomer hergestellter Ring zum Verbinden von miteinander fluchtenden Wellen

Die Erfindung betrifft einen aus einem Elastomer hergestellten Ring zum Verbinden eines Paares von nebeneinander angeordneten Naben, die mit zwei im wesentlichen miteinander koachsial fluchtenden Wellen verbunden sind, wobei der Ring eine Anzahl von rechteckigen, elastischen und komprimierbaren Säulen hat, die mit ihren Längsachsen längs den Seiten eines ebenen Polygons angeordnet sind, Arme sich quer zu den Längsachsen an jedem Schnittpunkt zweier benachbarter Säulen erstrecken und die sich bezüglich der Ebene des Polygons alternierend nach'vorn und hinten erstrecken.

Es wurde bisher versucht, flexible Kupplungen aus nichtnetallischem, federndem oder elastischem Material, beispielsweise Kautschuk, herzustellen, weil dieses Material für derartige Kupplungen vorteilhaft ist. Diese Kupplungen brauchen beispielsweise nicht geschmiert zu werden. Sie sind im allgemeinen preisgünstig herstellbar und federn unter Torsionsbelastung. In den meisten Fällen wird die damit verbundene Anordnung stossartigen Belastungen ausgesetzt. Die Art der Kupplung bestimmt das Ausmass, um welohes der Stoss von einer Welle zur anderen weitergegeben wird. Elastische Kupplungen sind besonders dort attraktiv, wo eine minimale Wei- ^ergab.e...stossarti.ger'.Belastungen.gewjinscht^wird....,^ _ .'^-..,__s. ,.

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Kupplungen aus derartigen Materialien arbeiten jedoch nicht immer zufriedenstellend, weil das elastische Material Nachteile mit sich bringt. Natürlicher Kautschuk beispielsweise hat schlechte mechanische Eigenschaften in bezug auf die Spannung. Es neigt zu Rissen, wodurch grössere Oberflächen von Ozon angegriffen werden können. Ein synthetischer Kautschuk, beispielsweise Neopren oder Buna N, unterliegt nicht in diesem Masse den Angriffen durch Ozon. Diese synthetischen Kautschuke haben jedoch mechanische Eigenschaften, die^verglichen mit den Kupplungen, die aus natürlichem Kautschuk bestehen, noch schlechter sind, insbesondere bei Anwendungen, die Kupplungsspannungen unterworfen ist, die von einer Torsionslast und von einer axialen und winkeligen Fehlausrichtung herrühren.

Diese Nachteile werden generell durch Verwendung eines vorkomprimierten Ringes aus einem Elastomer vermieden, der zwischen einem Nabenpaar an einem Paar von im wesentlichen koaxialen Wellen montiert ist. Ein Beispiel dieses Kupplungstyps ist in der US-Patentschrift 3.296.827 gezeigt.

Es wurde jedoch gefunden, dass die Vorkomprimierung des Ringes aus elastomerem Material in manchen Fällen axiale Lagerkräfte im Ring hervorruft, die durch dessen Verbindungen mit den Wellen übertragen werden. Diese axialen Lagerkräfte sind im allgemeinen unerwünscht, wenn die Wellen in Lagern gelagert sind. Sogar bei einem Drehmoment .'gleich Null und bei vollständigem Fluchten können die axialen Lagerkräfte sehr gross sein und rufen unerwünschte Spannungen und Kräfte an

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werden. Diese Spannungen und Kräfte rufen in manchen Fällen eine übermässige Abnutzung und eine verkürzte Lebensdauer hervor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elastisch federnden Ring vorzuschlagen, der die geschilderten Nachteile und andere Nachteile vermeidet. Mit der Erfindung wird daher eine flexible Kupplung vorgeschlagen, die ein elastisches, federndes und komprimierbares Material verwendet, das eine Kompressionsvorbelastung aufweist, wie dies in der US-Patentschrift 3.296.827 beschrieben ist. Mit der Erfindung werden zusätzlich die axialen Lagerkräfte wirksam verringert, die bei diesem und anderen Kupplungstypen auftreten.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass ein Ring mit einer Reihe von rechteckigen, federnden bzw. elastischen und komprimierbaren Säulen oder Stücken vorgesehen ist, die mit ihren Längsachsen längs den Seiten eines flachen Polygons angeordnet sind. Arme erstrecken sich quer zu den Längsachsen an jedem Schnittpunkt zweier benachbarter Säulen. Diese Arme erstrecken sich abwechselnd nach vorn und hinten, und zwar bezogen auf die Ebene des flachen Polygons.

Eine Nabe ist an jeder der ¥ellen angeordnet, um die jeweils zweiten Arme aufzunehmen. Ein Befestigungsmittel ist vorgesehen, das radial durch die Arme mit der Nabe zusammenarbeitet, um den Radius des Polygons zu verringern, wobei die Säulen einer Vorkomprimierungslast ausgesetzt werden.

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Der Ring hat weiterhin einen Einschnitt bzw. eine Ausnehmung an jeder der Vorder- und Rückseiten der Säulen. Diese Einschnitte erstrecken sich von der Projektion der Arme zum entgegengesetzten Ende der Säulen und beeinflussen die Eigenschaften des Ringes derart, dass die axialen Lagerkräfte, die von der Vorkomprimierung des Ringes geschaffen werden, wesentlich verringert und bisweilen vollständig eliminiert werden, und zwar bei jedem Drehmomentenniveau.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere v/ichtige Merkmale ergeben. Die folgende Beispielsbeschreibung zeigt jedoch nur Ausführungsbeispiele, und die Erfindung soll darauf nicht beschränkt werden. Es zeigt:

Fig. 1 in einer auseinandergezogenen Ansicht die elastische Kupplung nach der Erfindung;

Fig. 2 perspektivisch einen Arm der Kupplung nach Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt durch den Ring nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Detailansicht der Verbindungsstelle mit einem Schnitt durch einen Arm nach Fig. 2;

Fig. 5 eine Detailansicht eines zweigeteilten Arms nach Fig. 1;

Fig. 6 perspektivisch eine Ansicht eines Teiles des Rings nach Fig. 1, woraus verschiedene Ausbildungen der

'"■-'■"- ^""' "Einschnitte ersichtlich werden;'*"""""'"''^"~""^ ^ν·"*~- *■-

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Fig. 7 eine Draufsicht auf den Ring nach Fig. 1;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine andere Ausbildung des Rings.

Ganz allgemein umfasst die Erfindung eine elastische oder federnde Kupplung für zwei im allgemeinen koaxial miteinander fluchtende Wellen 12 und 14. Die Kupplung ist als ganzes mit Position 10 "bezeichnet. Sie umfasst einen Ring 16 mit einer Reihe von rechteckigen, federnden oder elastischen und komprimierbaren Stücken oder Säulen 18, die mit ihren Längsachsen 20 längs den Seiten eines flachen Polygons 22 vorgesehen sind, wie dies aus Fig. 1 und 3 hervorgeht. Ein Arm 24 erstreckt sich in Querrichtung von der Längsachse 20 am Schnittpunkt 26 zweier benachbarter Säulen 18. Die Arme 24 v/eisen abwechselnd nach vorn und rückwärts, jeweils bezogen auf die Ebene des flachen Polygons 22. Naben 28 und 30 sind mit jeder der Wellen 12 und 14 fest verbunden, die jeweils die alternierenden Arme 24 um Ring 16 aufnehmen. Ein Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube 32, wirkt radial durch jeden Arm 24 und verbindet die Arme 24 mit den Naben 28 und 30, wodurch der Radius des Ringes 16 verringert wird. Dadurch wird auf die Säulen 18 eine Vorkompressionslast ausgeübt. Ein Einschnitt 34, der in den Figuren 1 und gezeigt ist, ist an jeder der Vorder- und Rückseiten jeder Säule 18 vorgesehen und erstreckt sich von der Projektion der Arme 24 zum entgegengesetzten Ende 36' jeder Säule· 18. Damit werden die axialen Lagerkräfte reduziert, die im Ring über die Kompression des Ringes 16 bei der Verbindung mit den Na-

erzeugt werden.
benr 28 und 30 --■-■·- _{: D}i_ese Kompression bleibt "während der

Vorkomprimierung des Ringes.

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Die im Detail in Fig. 1 gezeigte Erfindung umfasst im einzelnen ein Paar von im allgemeinen axial miteinander fluchtenden und im wesentlichen aneinander anstossenden Wellen 12 und 14, die zur Übermittlung eines Drehmomentes über die elastische Kupplung 10 miteinander verbunden werden sollen. Die Naben 28 und 30 sind an den Wellen 12 und 14 montiert, und sie sollen über den Ring 16 miteinander verbunden werden.

Die Naben 28 und 30 können mit den Wellen 12 und 14 auf irgendeine geeignete V/eise fest verbunden werden, beispielsweise durch Schrauben 38, die durch entsprechende Gewindebohrungen 40 in Kragen 42 reichen, die an den Naben 28 und 30 ausgebildet sind, und die nach unten bis zu den Wellen 12 und 14 reichen. Dadurch v/erden die Naben 28 und 30 mit diesen Wellen fest verbunden. Die Naben haben an ihrem Umfang keilförmige Schlitze 44. Diese Schlitze 44 sind bei der gezeigten Ausführungsform gleichmässig voneinander rings um die Naben 28 und 30 verteilt angeordnet. In der Mitte eines jeden Schlitzes 44 befindet sich eine Gewindebohrung 46.

Die Arme 24 sind so ausgebildet, dass sie in die Schlitze 44 passen. Die Arme sind daher ebenfalls entsprechend keilförmig ausgebildet, so dass sie den Schlitzen 44 entsprechen. Die Arme 24 schliessen fernerhin ein Loch 48 ein, durch das ein Befestigungselement, beispielsweise eine Kopfschraube 32, in die Gewindebohrung 46 in den Naben.'28 und 30 geschraubt werden kann. Das Loch 48 kann, falls dies gewünscht ist, mit einer Gegenbohrung oder Erweiterung 50 versehen sein, die den

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Kopf der Schraube 32 aufnimmt.

Die Arme 24 und der Ring 16 sind einstückig ausgebildet. Die Arme 24 bestehen bevorzugt aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, und es wird bevorzugt, wenn sie beim Giessen des Rings 16 in diesen eingegossen werden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Dies hat den Vorteil, dass dieses Bauelement einstückig ist, leicht und preisgünstig hergestellt v/erden kann, und dass es, was noch wichtiger ist, einfach zu handhaben ist.

Die Arme 24 erstrecken sich alternierend von beiden Seiten des Rings 16, d.h. ein Arm nach vorn, der nächste rückwärts u.s.w. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich vier Arme 24 von der Stirnseite des Rings 16 in eine Richtung, und vier Arme 24 in die rückwärtige Richtung. Die Arme 24 an ^eder Seite halten voneinander vorzugsweise einen Winkelabstand von 90°, so dass der Winkel zwischen jeweils benachbarten Armen 45° beträgt. Diese Arme dienen dazu, den Ring 16 versetzt mit den Naben 28 und 30 an den Wellen 12 und 14 zu befestigen. Der Abstand oder Radius der Arme 24 von der Achse des Rings 16 in freiem Zustand ist um 10 bis 20 % grosser als der feste Abstand oder Radius der Schlitze 44 von der Achse der Wellen 12 und 14. Beim Befestigen bzw. Einsetzen der Arme 24 in die Schlitze 44 der Naben 28 und 30 verringert sich der Durchmesser des Rings 16 und komprimiert das Material des Rings 16.

Die Arme 24 sind lang genug, um die axiale Länge 52 des Rings 16 und die axiale Länge 54 des Schlitzes 44 in den Naben 28 und 30 zu überspannen. Die Arme 24 sind aus Belastungsgründen

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vorzugsweise aus Aluminium hergestellt. Diese Arme können einfach in das Material eingegossen werden, aus dem der Ring 16 besteht.

Dieser Ring umfasst eine Reihe von rechteckigen, federnden oder elastischen und komprimierbaren Säulen 18, die mit ihren Längsachsen 20 an den Seiten eines rechteckigen Polygons 22 vorgesehen sind, wie es Fig. 3 zeigt. Die Arme 24 sind am Schnittpunkt 26 dieser Längsachsen 20 von jeweils zwei benachbarten Säulen 18, beispielsweise den Achsen 2OL und 2OR, angeordnet. Sie erstrecken sich quer zur Längsachse 20 der Säule 18. Aus Fig. 4 ergibt sich, dass aus praktischen Gründen die Mitte 56 des Armes 24 nicht mit dem Schnittpunkt 58 der Achsen 20 zweier benachbarter Säulen 18 zusammenfällt, weil die benachbarten Ecken 60 vorzugsweise abgerundet sind, um Spannungen zu vermeiden. Daher befindet sich die Mitte 56 des Arms 24 längs des Hohlkehlenradius, der die Achsen 20 zweier benachbarter Säulen 18 miteinander verbindet, d.h. also in radialer Richtung nach innen.

Die Arme 24 sind mit den länglichen Säulen 18 vergossen und besitzen im wesentlichen dieselbe Breite wie der Querschnitt der Säule 18. Es wird bevorzugt, dass der Arm 24 vollständig von dem elastischen Material der Säule 18 umhüllt wird, um eine sichere Bindung des Arms 24 im Ring 16 zu bewirken, wie dies die Figuren 2 und 3 zeigen. Die Seiten 62F und 62B der Arme 24 verjüngen sich nach innen, wie. dies durch die gestrichelten Linien F und B angedeutet'wird. Diese'Seiten 62 F und 62B zweier am Umfang benachbarter Arme 24 bilden daher mit einer dazwischenliegenden Säule 18 des Rings 16 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt der Säule 18.

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Der Ring 16 .ist aus federndem oder elastischem Material hergestellt, vorzugsweise aus einem Material wie Kautschuk, das unter einer Kompressionslast deformierbar ist. Es kann auch ein Kunststoff, beispielsweise Polyurethan, verwendet werden. Die Natur dieses Materials hängt natürlich von den Jeweiligen Anforderungen ab.

Der Kautschuk, aus dem der Ring 16" hergestellt ist, besitzt vorzugsweise eine Härte von 55 - 65 Shore A (Shore A Durometer Hardness 55-65). Wenn das Material zu weich ist, deformiert es sich natürlich zu stark, und wenn es zu hart ist, überträgt es Lagerlasten auf die Wellen 28 und 30, die nicht getragen werden können.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung, das in Fig. 5 gezeigt ist, besteht darin, dass einer der Arme 24 längs einer sich in radialer Richtung erstreckenden Ebene geteilt ist, die durch die Mitte des Arms 24 geht. Dadurch kann der Ring 16 geöffnet werden, sodass er um die Wellen 12 und 14 gelegt werden kann, wenn diese sehr nahe aneinander gekuppelt werden, ohne dass die Naben 28 und 30 entfernt zu werden brauchen. Auch wenn die Wellen 12 und 14 nicht eng miteinander verkuppelt werden sollen, war es bisher notwendig, eine Welle zurückzusetzen, um den Ring an den Naben zu montieren. Der geschlitzte Ring 16 der Erfindung beseitigt dieses Problem, weil er auf die Wellen 12 und 14 oder auf die gesamte Kupplung 10 unter Öffnung aufgesetzt werden kann. Ein weiteres wichtiges Merkmal des geöffneten Arms 24 besteht darin, dass die Seiten 25 und 27 an jeder Seite des geteilten Anas 24 sich nach innen verjüngen, um mit den sich verjüngenden Seiten des Schlitzes 44- in^den^ISiaben-^S" und-30"zü '""^ "^ entsprechen. Wird der Ring 16 geöffnet und um die Wellen

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28 und 30 gelegt, so werden beide Enden des unterteilten Arms in einen Schlitz gelegt,und eine Kopfschraube 32 wird durch das Loch 48 gesteckt. Beim Verschrauben der Schraube ergreifen die sich verjüngenden Seiten 25 und 27 des unterteilten Arms 24 die Seiten des Schlitzes 44, und bei einem weiteren Anziehen der Kopfschraube 32 werden die Seiten

29 und 31 unter einer Keilwirkung zusammengepresst, die entsteht, wenn der unterteilte Arm über die Schraube 32 radial nach innen gezogen wird. Diese Keilwirkung stellt sicher, dass der unterteilte Arm immer im Schlitz. 44 festgelegt ist, ohne dass er sich an der Trennstelle abtrennen kann. Dieses Merkmal des geschlitzten Rings 16 ermöglicht die Anwendung der Kupplung 10 unter Bedingungen, bei denen bisher eine Welle zurückversetzt werden musste, um die Kupplung zu montieren.

Die bisher beschriebene Kupplung beseitigt erfolgreich die Nachteile bisher verwendeter Kupplungen. Sie hat jedoch noch einige unerwünschte Eigenschaften, die zu grosse axiale Lagerkräfte an den Wellenlagern hervorrufen würden. Es wurde gefunden, dass die axialen Lagerkräfte, die dadurch auftreten, dass die Kupplung komprimiert wird, vom Ring durch die Anne über die Naben zu den Wellen und von dort zu den Wellenlagern übertragen werden. Auch bei einem Drehmoment Null, bei völligem axialen Fluchten und bei keiner Versetzung gegeneinander sind diese axialen Lagerkräfte messbar. Sie bewirken eine übermässige Abnutzung der Lager und verkürzen deren Lebensdauer. Diese Kräfte sind bei vielen Anwendungsfällen nicht akzeptierbar. Es wurde nun gefunden·, dass durch eine Änderung der Geometrie des flexiblen Elementes diese Kräfte ganz wesentlich verringert oder ganz ausgeschaltet werden können, falls keine axiale Fehlaüsrichtüng besteht.

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- II -

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Diese Änderung in der Geometrie wird im folgenden anhand der Figuren 1 und 7 näher erläutert. Sie besteht im wesentlichen in.einem Einschnitt 34, die an jeder Vorder- und Rückseite jeder Säule 18 ausgebildet ist. Sie erstreckt sich von der Projektion der Arme 24 zum entgegengesetzten Ende 36 dieser Säulen 18. Es wurde gefunden, dass diese zusätzlichen Einschnitte oder Ausnehmungen 34 die axialen Lagerkräfte nach der Kompression des Rings 16 ganz wirksam reduzieren.

Dieser Einschnitt ist im einzelnen in Fig. 7 gezeigt. Er ist keilförmig ausgebildet und verjüngt sich von seinem tiefsten Punkt 64 neben der Projektion der Arme 24 zur Oberfläche 36 der Vorder- bzw. Rückfläche jeder Säule 18. Die länge L jedes Einschnittes 34 ist variabel. Sie kann weniger als die Hälfte der Länge LL jeder Säule 18 sein, oder sie ist grosser als die Halbe Länge LL jeder Säule 18. Die Länge L kann auch im wesentlichen gleich der halben Länge LL jeder Säule 18 sein. Die Dimensionen der Länge L basiert auf der Länge, die die geringste axiale Lagerkraft bei richtiger Grosse und Konfiguration der zu verwendenden Kupplung hervorruft. Es wurde gefunden, dass die bevorzugte Länge L für die meisten Kupplungen diejenige Länge ist, bei der die Keile bei im wesentlichen identischen Winkeln e< sowohl an der Vorderwie auch an der Rückseite jeder Säule 18 ausgebildet werden, so dass jede Säule 18 eine im wesentlichen gleichförmige Querschnittsfläche bezogen auf die flachen Seiten jeder Säule 18 hat.

_rIm .,rechten. Teil._der__Fig.._J>_.ist ^eine zvreite Art.. des Ein-__._ . schnittes gezeigt, die ebenfalls die axialen Lagerkräfte wirksam reduziert. Dieser Einschnitt 34A ist als kegel-

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stumpfförmiger Keil ausgebildet, der sich von seinem tiefsten Punkt 66 neben dem Ann 24 zu einem Punkt 68 unterhalb der Oberfläche 70 der Säule 18 erstreckt und von dort unter einem Winkel E am Punkt 68 zur Oberfläche 70 ansteigt. Das bevorzugte Verfahren zur Ausbildung der Winkel an den Punkten 66 und 68 besteht darin, einen Radius wie gezeigt auszubilden, d.h. also einen Hohlkehlenradius, und nicht etwa einen scharfen Winkel, wie dies in Fig. 7 am Punkt 64 gezeigt ist. Es wurde gefunden, dass wegen der sehr starken Kräfte, die im Betrieb auf den Ring 16 einwirken, der Punkt, an dem der Winkel ausgebildet ist, Risse im Ring 16 ausbildet, wenn der Winkel scharf oder spitz ist; werden die Winkel mit einem Radius ausgebildet, wie dies Fig. 6 zeigt, so werden diese Risse vermieden. Wie in der rechten Hälfte von Fig. 6 gezeigt ist, ist die Breite W des kegelstumpfförmigen Keils kleiner als die radiale Breite WW der Vorder- und Rückfläche der Säule 18. Der kegelstumpfförmige Keil wird also innerhalb des Umrisses des Umfangs der Vorder- und Rückseite jeder Säule 18 ausgeformt, so dass Wände 76 und 78 an jeder Seite des Keils ausgebildet werden. Der Keil braucht jedoch nicht innerhalb der Umrisse der Peripherie der Vorder- und Rückfläche jeder Säule 18 ausgebildet zu werden, wie dies gezeigt ist, sondern er kann auch an der Oberfläche 80 oder der Unterfläche 82 ausgebildet werden, wobei nur eine Wand 76 oder 78 zwischen der Kante 84 des kegelstumpfförmigen Keils und der Kante 86 der Säule 18 ausgebildet wird. Es wird bevorzugt, wenn die Breite W des Keils gleich der radialen Breite WW-der Vorder- und Rückfläche der Säule 18 ist, so dass keine Seitenwände 76 und 78 entstehen, wie dies für einen Ein-'ecfinitt' 34 B" in~der*linkenl HälfteΓ

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Die an den Punkten 66 und 68 ausgebildeten Winkel sind variabel. Sie können von im wesentlichen rechten Winkeln bei den Punkten 66 und 68 beginnen, so dass ein Einschnitt 34 geschaffen wird, der rechteckig ist (nicht gezeigt), und sie können bis zu einem Winkel von 180° im Punkt 68 variieren, so dass ein keilförmiger Einschnitt 34 entsteht, wie er in Fig. 7 gezeigt ist.

Die bevorzugte Konfiguration des Einschnitts 34 ist diejenige, die links in Fig. 6 gezeigt ist. Dieser Einschnitt 34B ist keilförmig, wie vorstehend, beschrieben, wobei der Winkel 88 längs eines Radius ausgebildet ist. Die Breite W des Keils ist der Breite WW der Vor-· der- und Rückseiten der Säule 18 gleich. Es wurde gefunden, dass bei der Verwendung von Kautschuk mit einer Härte von 55-65 Shore A eine wesentliche Reduzierung der axialen Lagerkräfte erreicht wird, wenn der Winkele* des Keils 6 und die Länge L des Keils 55 % der Länge LL der Säule 18 beträgt. Diese Proportionen v/erden experimentell für fast alle Anwendungen bevorzugt. Hiervon geringförmig abweichende Dimensionen ergeben ebenfalls axiale Lagerkräfte gleich Null. Wenn der Ring aus Material mit einer anderen Härte hergestellt wird, ändern sich auch die Abmessungen des Einschnitts bzw. Keils. Besteht das Element beispielsweise aus einem Material mit einer Härte von weniger als 55, so wird der Keil mit einem kleineren Winkel als 6° und mit einer kürzeren Länge als 55 % der Länge der Säule ausgebildet. Besteht der Ring aus einem Material mit einer Härte grös-

Länge ist grosser als 55 % der Länge der Säule.

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Die Breite V/ des Keils kann aber auch kleiner als die radiale Breite WW der Front- und Rückseite der Säule 18 sein, so dass wenigstens eine Wand zwischen der Kante des Keils und der Kante der Säule 18 ausgebildet wird, wie dieses rechts in Fig. 6 gezeigt ist.

Falls dies gewünscht wird, können die vorstehend beschriebenen Keile sich auch vollständig von der Mitte 94 eines sich axial erstreckenden Amis 24 zur Mitte 96 des nächsten Arms 24 erstrecken,wie dies Fig. 8 zeigt. Das heisst, der tiefste Teil des Keils befindet sich bei der Mitte 94 des Arms 24 und verjüngt sich von dort bis zur Mitte 96 des nächsten Arms 24, wobei die Oberflächenebene des Polygons geschnitten wird, wie dies durch die gestrichelte Linie 98 angedeutet wird. Diese Anordnung ergibt eine Reihe von alternierenden Säulen 18, die bezüglich der Mittelebene 106 des Rings 16 versetzt sind. Die Längsachsen 20 zweier benachbarter Säulen 18 bilden also einen Vinkel A am Schnittpunkt der benachbarten Säulen 18. Die axiale Mittelebene jeder Säule 18 schneidet ebenfalls die Linie 106 etwa am Umfangsmittelpunkt der Säule 18, und zwar im Punkt 110. Der Winkel B zwischen der Linie 106 und der Achse 20 ist vorzugsweise nicht grosser als 45°. Der Arm 24 erstreckt sich senkrecht zur Ebene des Rings 16, wie dies durch den Schnitt der Mitte 94 des Arms 24 und der Linie 106 gezeigt wird. Die Arme 24 erstrecken sich abwechselnd von der Vorder- und Rückseite jeder der aneinander anstossenden Säulen 18,und jeder Arm 24 erstreckt sich von der Stirnfläche des Rings 16, wo die Längsachsen 94 und 96 der Arme 24 und die Längsachsen 20 der benachbarten Säulen 18 sich schneiden, um spitze Winkel C und D zu bilden.

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Die bevorzugte Konfiguration der Säulen 18 besitzt einen Winkel A, der stets stumpf ist. Der Winkel A kann aber auch spitz sein, oder es ist ein rechter- Winkel.

Es sei betont, dass bei jeder Konfiguration der Einschnitte diese sich an allen Säulen, und-zwar sowohl an der Vorder- wie auch der Rückseite der Säulen befinden.

In Betrieb werden die Naben 28 und 30 auf die Wellen 12 und 14 gesetzt und mit diesen herkömmlich fest verbunden, beispielsweise durch Verschrauben mittels der Schrauben 38 in die Löcher 40 im Kragen 42, worauf die Schrauben 38 auf den Wellen 12 und 14 angezogen werden.

.Diese Wellen werden dann im wesentlichen koaxial zueinander und eng beieinander angeordnet, und zwar mit dem jeweils gewünschten Spiel zwischen den Wellen. Der Ring 16 wird dann am Schlitz 51 geöffnet und derart um die Wellen gelegt, dass die Arme 24 mit den Schlitzen 44 in den Naben 28 und 30 fluchten. Die Schrauben 32 werden angezogen, um die Arme 24 fest mit den Naben 28 und 30 zu verbinden, so dass der Ring 16 komprimiert wird. Der Ring ist anfänglich 10 - 20 % grosser im Durchmesser als im komprimierten Zustand, wobei die Arme in den Naben 28 und 30 befestigt sind. Die Arme 24 bewegen sich also radial nach innen und ergreifen die Einschnitte in den Naben 28 uci. 30, so dass der Durchmesser des Polygons, das den^;Ring 16 bildet, kleiner wird.- Das-Material zwischenden Armen 24 wird also komprimiert und erhält daher eine Vorkompressionskraft.

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Dies ergibt also eine neue Kupplung, die zum Ersetzen und Reparieren schnell abmontiert werden kann. Sie kann ebenso schnell wieder eingesetzt werden. Das elastische oder federnde Material, das den Ring der Kupplung bildet, steht unter Kompression. Der Ring wird jedoch erst dann komprimiert, wenn er mit den Naben verbunden wird. Beim Lagern der Ringe erhalten diese also keine Komprimierung. Die Kupplung ist flexibel und elastisch. Die Ringgeometrie wurde verbessert, um die axialen Lagerkräfte, die durch die Kompression des Rings hervorgerufen werden, wirksam zu reduzieren. Die beschriebene Kupplung ist achteckig. Es können natürlich auch andere Polygone verwendet werden. Die Säule zwischen den Armen kann auch gebogen sein, so dass der Ring kreisförmig ist oder sich der Kreisform annähert, und zwar insbesondere in unbelastetem, freien Zustand. Die Ausführungsform mit gebogenen Säulen ist jedoch schlechter. Der Grund dafür liegt wahrscheinlich darin, dass gerundete Säulen einer exzentrischen Belastung unterliegen, die ein Ausbeulen bei verhältnismässig geringen Spannungen bewirkt.

Wesentlich ist es somit, dass eine Kupplung für zwei im allgemeinen koaxial miteinander fluchtende VTellen vorgeschlagen wird, die einen Ring mit einer Reihe von rechteckigen, elastisch federnden und komprimierbaren Säulen umfasst, die mit ihren Längsachsen längs den Seiten eines flachen Polygons angeordnet sind. Die' Arme erstrecken sich in Querrichtung von den Längsachsen an jedem Schnittpunkt zweier benachbarter Säulen, und zwar abwechselnd nach vorn -und nach hinten. Naben sind mit jeder-Welle = fest--verbunden und nehmen die Arme auf. Befestigungsmittel wirken radial

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durch jeden Arm und verbinden fest die Arme mit den Naben. Sie verringern den Radius des Rings, wodurch die Säulen einer Vorkompressionslast unterworfen werden. Ein Einschnitt ist an jeder Vorder- und Rückseite jeder Säule vorgesehen, der sich von der Projektion der Arme zum entgegengesetzten Ende jeder Säule erstreckt und die axiale Lagerkraft bei der Kompression des Rings verringert.

Ansprüche

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- ' ORIGINAL

Claims (16)

1. Ansprüche

   (T.\ Aus einem Elastomer hergestellter Ring zum Verbinden eines Paares von nebeneinander angeordneten Naben, die mit zwei im wesentlichen miteinander koaxial fluchtenden V/eilen verbunden sind, wobei der Ring eine'

   Anzahl von rechteckigen, elastischen und komprimierbaren Säulen hat, die mit ihren Längsachsen längs den Seiten eines Polygons angeordnet sind, Arme sich quer zu den Längsachsen an jedem Schnittpunkt zweier benachbarten Säulen erstrecken, die sich bezüglich der Ebene des Polygons alternierend nach vorn und hinten erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß ein· Einschnitt (34A,34B) an jeder Vorder- und Rückseite jeder Säule vorgesehen ist, der sich jeweils von der Projektion eines der Arme (24) zum entgegengesetzten Ende (36) der betreffenden Säule erstreckt.

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2. 2. Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (34,34A,34B) keilförmig ■ ausgebildet sind und sich von ihren tiefsten Punkten (64) neben der Projektion der Arme (24) zur Oberfläche der Seiten erstreckt.
3. 3. Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Einschnitte (34, 34A, 34B) kleiner als die halbe Länge (LL) der Säulen

   (18) ist.
4. 4. Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Einschnitte (34, 34A, 34B) grosser als die halbe Länge (LL) der Säulen

   (18) ist.
5. 5· Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Einschnitte (34, 34A, 34B) etwa gleich der halben Länge (LL) der Säulen (18) ist.
6. 6. Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (34, 34A, 34B) an jeder Vorder- und Rückseite der Säule (18) stumpf bzw. kegelstumpfförmig und keilförmig ausgebildet sind.
7. 7. Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (34, 34A, 34B) an den Vorder- und Rückseiten.der Säulen (18) rechteckig ausgebildet sind.

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8. 8. Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (W) der Einschnitte (34, 34A,34B) kleiner als die radiale Breite (WW) der Vorder- und Rückseiten der Säule (18) ist, so dass wenigstens eine Wand (76, 78) zwischen der Kante des Einschnittes und der Kante der Säule ausgebildet wird.
9. 9. Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (W) der Einschnitte (34, 34A, 34B) im wesentlichen gleich der radialen Breite (VAV) der Vorder- und Rückseiten der Säule (18) ist.
10. 10· Ring nach Anspruch 2 _} dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, der vom Schnitt einer Oberfläche der Keile mit den Flächen im wesentlichen 6° beträgt, und dass die Länge (L) der Keile im wesentlichen 55% der Länge (LL) der Säulen (18) ist.
11. 11. Ring nach Anspruch 1. , dadurch gekennzeichnet, dass einer der Arme (24) unterteilt ist, so dass zwei Enden des Rings (16) ausgebildet v/erden.
12. 12. Ring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (24) einstückig mit dem Ring (16) sind, und dass die Arme im wesentlichen keilförmig ausgebildet sind, wobei -die Schmalseiten des Keils zu den Achsen der Wellen (12,14) gerichtet sind.

    609822/0004
13. 13. Elastomerer Ring zur Verbindung eines Paares von benachbarten Naben, die mit zwei im wesentlichen axial zueinander ausgerichteten Wellen fluchten, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (16) eine Reihe von elastischen und kompressiblen Säulen (18) einschliesst, die alternierend derart angeordnet sind, dass die Längsachsen (20) zweier benachbarter Säulen einen Winkel im Schnittpunkt (26) der benachbarten Säulen bilden, dass sich Arme (24) senkrecht zu der Ebene des Rings an jedem Schnittpunkt zweier benachbarter Säulen erstrecken, dass die Arme alternierend von der Vorder- und Rückseite der benachbarten Säulen bezogen auf die Ringebene sich erstrecken, und dass sich die Arme von jeder der Flächen dort erstrecken, v/o der Schnittpunkt der Längsachsen der Arme und der Längsachsen (20) der benachbarten Säulen spitze Winkel bezüglich jeder der benachbarten Säulen bilden.
14. Ring nach Anspruch ¹^, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (20) der benachbarten Säulen (18) spitze Winkel einschliessen.
15. 15. Ring nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (20) der benachbarten Säulen (18) stumpfe Winkel miteinander bilden.

    609822/0004
16. 16. Ring nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (20) der benachbarten Säulen (18) rechte Tinkel miteinander bilden.

    Der Patentanwalt:

    609822/0004