DE2363956C3 - Elastische Wellenkupplung - Google Patents

Description

Zur ObertriLgung von Drehmomenten zwischen zwei Wellen, die einen geringen Winkel einschließen, benötigt man Kupplungen, die in der Lage sind, jenen Winkel auszugleichen.

Die bekannten Hülsenfederkupplungen, bestehend aus einer mit dem Ende der einen Welle verbundenen Nabe und einem darüber angeordneten, mit dem Ende der anderen Welle verbundenen Außenring und in Hohlräumen zwischen Nabe und Außenring angeordneten Hülsenfedern, sind in der Lage, diese Aufgabe zu erfüllen. Hülsenfederkupplungen der vorgenannten Art sind aus mehreren Veröffentlichungen bekannt. Der »Kupplungsatlas«, erschienen im AGT-Verlag Ludwigsburg, Abb. 3.1.7-1, beschreibt ein. solche Kupplung. Die Hülsenfedern sind bei dieser Kupplung vorspannungslos eingebaut. Im Innern der H isen ist ein Bolzen angeordnet, der eine übergroße Deformation der Hülsen unter der Wirkung des zu übertragenden Drehmoments verhindert. Da der Durchmesser der Bolzen kleiner als der Innendurchmesser der Hülsen ist, weist die Kupplung eine, wenn auch in Grenzen gehaltene, Verdrehungsmöglichkeit zwischen den Kupplungsteilen auf. Ähnliche Überlegungen gelten für Hülsenfederkupplungen. bei denen die erwähnten Bolzen fehlen. Solche Hülsenfederkupplungen sind aus der DEOS 19 58 129 bekanntgeworden. Kupplungen, die anstelle von Federhülsen elastische Körper aus Gummi oder dgl. /wischen Nabe und Außenring enthalten (FR-PS 11 79 878). lassen ebenfalls erhebliche Verdrehungen zwischen den Kupplungsteilen zu.

Bei den aus den zuvor genannten Veröffentlichungen bekannten Kupplungen ist außerdem zwischen der Nabe und dem Außenring ein Spalt vorhanden, der bei radial angreifender Belastung der Kupplung zu einem Achsversatz der Wellen führen kann. Sofern ein solcher ausgeschlossen werden soll, müssen die Stege zwischen den die Federn teilweise aufnehmenden Ausnehmungen an der Nabe bis an den Außenring reichen und zur Ermöglichung der erwähnten Winkelabweichung zwischen den Wellen sphärisch geschliffen sein. Kupplungen dieser Art sind beispielsweise aus dem erwähnten »Kupplungsatlas«, Abb. 3.1.6-2, und aus den US-PS 28 58 682 und 28 40 999 bekannt.

Kupplungen der erstgenannten Art mit einem radialen Spiel zwischen getriebenem Kupplungsteil und treibendem Kupplungsteil weisen den Nachteil auf, daß innerhalb der Kupplung nur wenige der kraftübertragenden Elemente, seien es massive Zylinder oder Tonnen, seien es Federringe oder Schraubenfedern, an der Kraftübertragung teilnehmen, wenn das eine Kupplungsteil mit einem unsymmetrisch angreifenden Drehmoment belastet ist, wie es beispielsweise an einer Kabeltrommel, die an einer Seite durch die Kupplung gelagert wird, der Fall ist Auch bei Kupplungen der zweitgenannten Art, die anfänglich kein radiales Spiel zwischen getriebenem und treibendem Kupplungsteil zeigen, stellt sich aufgrund von Abnutzungserscheinun gen an den stützenden Teilen der Kupplung dt* gleiche Zustand ein. Alles was zu derartigen Kupplungen an vorteilhaften Eigenschaften zu sagen ist, gilt nur für eine neue, noch spielfrei arbeitende Kupplung. Hat aber aufgrund natürlicher Abnützung ein gewisses radiales Spiel eingesetzt, dann ist damit zugleich die Selbstzerstörung der Kupplung eingeleitet, denn das Drehmoment wird nicht von allen Kraftübertragungselementen gleichmäßig aufgenommen, sondern einige derselben sind abwechselnd stets stärker, andere stet? weniger belastet, d. h. die stärker belasteten können sogar überlastet werden, was zu verstärkter Abnutzung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs

beschriebenen Art so auszugestalten, daß sie trotz der nicht zu vermeidenden natürlichen Abnutzung an den tragenden Teilen eine gegenüber den bekannten Kupplungen verlängerte Lebensdauer aufweist

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst

Selbst wenn bei der erfindungsgemäßen Kupplung ein radiales Spiel zwischen getriebenem und treibendem Kupplungsteil auftritt wird das Drehmoment nach wie vor von allen Hülsen übertragen, und zwar in gleichmäßiger Aufteilung, denn die Hülsen spreizen sich, wenn sie aufgrund des Spiels zwischen den rotierenden Teilen mehr Raum bekommen, liegen also nach wie vor an den Wandungen der Ausnehmungen kraftschlüssig an. Die Federn sollten daher ausreichend steif sein, daß sie unter dem normalerweise zu übertragenden Drehmoment nirht einfedern. Die erfindungsgemäße Kupplung überträgt daher das Drehmoment weitgehend drehstar:.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben durchaus überraschende Wirkungen, denn durch einfaches Vor spannen der Hülsenfedern vor dem Einbau wird die beachtliche Lebensdauerverlängerung der Kupplung erreicht, obgleich man an sich erwarten sollte, daß aufgrund der größeren Belastung, der die Wandungen der Ausnehmungen durch die Vorspannung der

so Federhülsen unterworfen sind, die Lebensdauer abnimmt, zumal die Federhülsen, um einen Winkel zwischen den gekuppelten Wellen zu ermöglichen, tonnenförmig geschliffen sind und daher in den Ausnehmungen nicht starr festliegen, sondern Taumel bewegungen ausführen, wenn die gekuppelten Wellen besagten Winkel einschließen.

Zur Versteifung der Hülsenfedern kann man in deren Innerem kleinere Federhülsen anordnen, die einen Längsschlitz aufweisen.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungs beispiel näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 eine Stirnansicht einer Kupplung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-Il von Fig. I und

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie IH-III in Fig.l. Die dargestellte Kupplung weist als Kupplungsteil

eine Nabe IO und einen Außenring 12 auf. An der Nabe 10 sind nach außen gerichtete Stege 16 und am Außenring sind nach innen gerichtete Stege 14 ausgebildet Die Flanken der Stege 14 und 16 sind so gestaltet daß die zwischen den Stegen 14 und 16 jeweils ausgebildeten Zwischenräume zur Aufnahme von HOlsenfedern zylindrisch sind.

Die Hülsen 20 bestehen aus legiertem Federstahl hoher Qualität und sind gehärtet und angelassen bis zu einer Zugfestigkeit von beispielsweise 180 kp/mm². Jede Hülse 20 ist tonnenförmig präzisionsgeschliffen und poliert

Die Stirnfläche 15 jedes Steges 14 am Außenring 12 ist teilzylindrisch ausgebildet mit einem Krümmungsmittelpunkt der auf der gemeinsamen Längsachse 21 der Kupplungsteile 10 und 12 liegt. Die Stirnfläche 17 jedes Steges 16 an der Nabe 10 ist sphärisch ausgebildet mit einem Krümmungsmittelpunkt 23, der auf der Längsachse 21 der Nabe 10 liegt. Die Stirnflächen 15 und 17 der Stege 14 und 16 gleiten aufeinander.

Jede Hülse 20 weist einen Längsschlitz 22 auf und befindet sich in zusammengedrücktem Zustand in dem Zwischenraum zwischen den Stegen 14 und 16.

Alle Hülsen 20 mit Ausnahme von sechs Hülsen weisen im Innern eine kleinere Innenhülse 24 aus Federstahl auf, die ebenfalls mit einem Längsschlitz 26 versehen und in zusammengedrücktem Zustand eingesetzt ist

Am Außenring 12 sind seitlich der Stege 14 zwei Ringe 30 und 32 angeordnet Der Abstand dieser Ringe ίο 30 und 32 ist größer als die Breite der Stege 16 an der Nabe 10. Die Ringe 30 und 32 werden durch sechs Schrauben 34 festgehalten, die den einen Ring 30 durchdringen und in Gewindelöcher im zweiten Ring 32 eingeschraubt sind. Die Schrauben 34 verlaufen dabei jeweils durch eine derjenigen Federhülsen 20, die keine Innenhülse aufweisen. Der Durchmesser der Schrauben 34 ist geringer als der Innendurchmesser der Federhülsen 20, so daß zwischen beiden ein Spalt 36 verbleibt. Die beiden Ringe 30 und 32 sichern die Federhülsen 20 in den zylindrischen Ausnehmungen ?wisehen den Kupplungsteilen 10 und 12.

Die erfindungsgemäße Kupplung ist besonders für den Einsatz an der Kabeltrommel eines Krans gedacht. Wenn eine Last vom Krankabel an dem Außenring 12 angreift, dann wird auf die Kupplung eine Drehmoment- und Scherkraftbelasiung ausgeübt Die Federhüisen 20 und gegebenenfalls die Innenhülsen 24 übertragen die Drehmomentlasten von dem Außenring 12 auf die Nabe 10 und werden dabei einer Kompressionsbelastung ausgesetzt. Zu gleicher Zeit gestattet die Tonnenform der Federhülsen 20 ein leichtes Verkanten der Kupplungsteile 10 und 12 gegeneinander, ohne daß dabei die Möglichkeit der Drehmomentübertragung verlorengeht Die Tonnenform der Federhülsen 20 ermöglicht die Anpassung an die Winkelabweichung zwischen den Achsen der Kupplungsteile 10 und 12.

Scherbelastungen werden durch die unmittelbare Berührung der Stirnflächen 15 und 17 der Stege 14 und 16 übertragen, soweit dies praktisch uijter Berücksichtigung der Einstellgenauigkeit des Versctileißzustandes und der Winkelstellung der Kupplungsteile möglich ist und es besteht ferner die Möglichkeit daß eit. sehr kleiner Teil der Scherbelastungen ebenfalls durch die Federhüisen 20 und gegebenenfalls die Innenhülsen 24 aufgenommen wird. In jedem Falle sichern die Federhülsen 20 und gegebenenfalls die Innenhülsen 24 eine sehr gute Verteilung der auf den Drehmomentbelastungen beruhenden Kräfte unabhängig vom Einfluß der Scherbelastungen.

Die beiden Kupplungsteile 10 und 12 können sich um etwa 1° 30' gegeneinander verkanten. Unner Einsatz der Erfindung sind Kupplungen mit Drehmornentbereichen von 600 bis 50 000 mkp und eine Scherbelastung von 2000 bis 50 000 kp unschwierig realisierbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elastische Wellenkupplung mit einer Nabe, die mit der einen Welle verbindbar ist und einem diese umgebenden Außenring, der mit der anderen Welle verbindbar ist, sowie mehreren geschlitzten Federhülsen, die einzeln in einer entsprechenden Anzahl von achsparallelen zylindrischen Bohrungen angeordnet sind, die sich je zur Hälfte in der Nabe und im Außenring befinden, wobei die Stirnflächen der Stege zwischen den Halbzylinder-Bohrungen der Nabe als Kugelkappen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (20) im Mittenbereich einen größeren Außendurchmesser als an den Endbereichen aufweisen und in vorgespanntem Zustand in die Bohrungen eingesetzt sind.