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Gelenkkupplung Die Erfindung betrifft eine Gelenkkupplung, bei welcher
an einem ersten Kupplungsglied an zwei im wesentlichen diametral einander gegenüberliegenden
Stellen je ein Paar von geraden Federgliedern angebracht ist, die sich nach entgegengesetzten
Seiten erstrecken und einen im wesentlichen rechten Winkel miteinander einschließen,
und die an dem zweiten Kupplungsteil an zwei im wesentlichen diametral einander
gegenüterliegenden Stellen befestigt sind, Solche Kupplungen sollen eine winkeltreue
Übertragung einer Drehbewegung von einer Antriebswelle auf eine Abtiebswelle ermöglichen,
auch wenn die Abtriebswelle mit derAntriebswelle einen Winkel einschließt. Dieser
Winkelversatz der Wellen gegeneinander wird durch eine Durchbiegung der Federglieder
ermöglicht. Es erfolgt praktisch eine periodische Verschwenkung der Ebene des von
den vier Federgliedern gebildeten Rechtecks oder Quadrats um die durch die Befestigungsstellen
der Pederglieder bestimmten , zueinander senkrechten Diagonalen, wobei diese Ebene
eine Taumelbewegung mit der doppelten Umlaufdrehzahl ausführt. Diese Art von Kupplungen
hat den Vorteil, daß eine winkeltreue ubertragung-der DEetteegung ohne aneinander
gleitende
Flächen und damit praktisch wartungsfrei erfolgt0 Bei den bekannten Gelenklrupplungen
dieser Art sind als Federglieder Blattfedern vorgesehen, wobei die an einer Stelle
des einen Kupplungsgliedes sich nach der einen und der anderen Seite zu dem anderen
Kupplungsglied erstreckenden Blattfedern jeweils auf einem Bolzen gelagert und durch
Ringscheiben oder Lochleibung festgeklemmt sind0 Diese bekannten Kupplungen lassen
jedoch höchstens durch B earbeitungstoleranzen einen verhältnismäßig geringen Winkelv-ersatz
der Wellen zu. Das liegt daran, daß durch das Festklemmen der Blattfedern die Schwenkachse
nicht durch den Kreuzungspunkt der Blattfedern geht sondern die Blattfedern sich
erst seitlich von den Ringscheiben zu biegen beginnen. Es wird also nicht das gesamte
von den vier Blattfedern gebildete Viereck als Ganzes verschwenkt9 wobei die Blattfedern
in einer Ebene bleiben, sondern die Blattfedern müssen bei Winkelversatz der Wellen
eine um die Ringscheiben abgeknickte Gestalt annehmen. Das bedeutet aber, daß die
Blattfedern bei einem solchen Winkelversatz auf Zug beansprucht werden und milde
Länge ändern müßten Dadurch wird einem Winkelversatz ein Widerstand entgegengesetzt
und die Größe des möglichen Winkels zwischen den Wellen begrenzt, Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkkupplung der eingangs definierten Art so
auszubilden, daß bei einem Winkelversatz der Wellen die Federglieder nicht oder
nicht nennenswert auf Zug beansprucht sind und daher ein Winkelversatz auch um größere
Winkel möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Federglieder
an den besagten Stellen einander kreuzend angeordnet und außerhalb der Kreuzungspunkte
befestigt sind0 Die Federglieder knicken dabei im wesentlichen um die Kreuzungspunkte.
Das zwischen den Kreuzungspunkten durch
durch die Federglieder gebildete
Viereck bleibt von der Schwenkbewegung unberührt in einer Ebene0 Dadurch erfolgt
auch keine Zugbeanspruchung der Federglieder, so daß auch größere Winkel zwischen
den zu kuppelnden Wellen zulässig sind0 Die Erfindung ist nachstehend an einigen
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert;
Fig. 1 zur Verdeutlichung der Erfindung eine Axialansicht einer Gelenkkupplung nach
dem Stand der Technik längs der Linie I-I von Fig. 2.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs Linie II-II von Figur Fig. 3 zeigt
eine Axialansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gelenkkupplung.
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Fig0 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3 Fig0 5
zeigt im Längsschnitt eine Ausführungsform, bei welcher zwei Kupplungsglieder über
ein Zwischenglied und zwei hintereinandergeschaltete Verbindungen gekuppelt sind.
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Fig. 6 zeigt eine Axialansicht einer Gelenkkupplung, die für höhere
Drehmomente ausgelegt ist.
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Fig. 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII von Fig.6 Fig.
8 zeigt in Axialansicht ähnlich Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform einer Gelenkkupplung.
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Fig. 9 zeigt eine weitere Abwandlung der Gelenkkupplung in einer Darstellung
ähnlich Fig.6 Fig. 10 zeigt in Axialansicht längs Linie X-X von Fig. 11 eine mit
Blattfedern aufgebaute Gelenkkupplung.
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Fig. 11 zeigt einen Schnitt längs der Linie XI-XI von Fig. 10 Fig.
12 zeigt eine Axialansicht längs Linie XII-XII von Fig. 13 einer abgewandelten mit
Blattfedern aufgebauten Gelenkkupplung,
Fig. 13 zeigt einen Zelomtt
länges der Linde XflI-Xlll von Fig. 12.
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Fig. 14 zeigt eine Anlaianslcht länge @inie @IV-XIV von Fig. 13 ciner
weitoren ausführungsform einer Golenkkupplung nach der Lrfindung.
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Fig. 15 zeigt einen schnitt @ängs der Linie XV-XV von Fig. 14 In figur
2 und 3 ist ein erster Kupplungsteil a mit radialen und axialen, diametral einander
gegenüberliegenden Ansätzon b versehen, Blattfedern c sind zwischen Zingscheiben
d durch @olzon e an den Stirnflächen der ansätze b befestigt. AN einem zwei teil
Kupplungsteil f silld radiale und axiales diamet@@@ einendes gegenüberliegende ansätze
g um 90° gegenüber den ansätzen b angebracht. Die Blattfedern silld zwischen Ringscheiben
li durch Bolzen i an der An-@@tzen g befestigt. so ist jeder der Ansätze b durch
je zwei Dlnttfedern c mit den Deiden Ausätzen g verbunden, wobei die @lattfedern
c die Seiten eines Quadrates bilden.
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Bei einer Verschwenkung des Kupplungsteils a gegen den Kupplungsteil
f um den Knickpunkt j, bewegt sich der @inspannpunkt k der Blattfeder c am Ansatz
b längs der Bahn 1 mit dem Radius r1. Da die blattfeder c aber nicht um Punkt j
sondern um den am Rand der Ringscheiben h liegenden @unkt @ kuicken kann, wird der
Punkt k durch die Blattfeder c längs der Dahn n mit dem Radius r2 um den Punkt m
geführt.
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Diese belden Bedingungen stehen miteinander in widerspruch, so daß
die Blattfeder c bei einer solchen Verschwenkung auf Zug bonusprucht wird und theoretisch
eine Verschwenkung der Kupplungsteile a unc f gegeneinander überhaupt nicht möglich
sein sollte. eine trotzdem bei vorbekannten Kupplungen dieser Art inögliche sehr
beschränkte Verschwentbarkeit borubt auf Lose und Fertigungstoleranzen.
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In dem Ausführungsbeispiel von Figur 3 und 4 sind an einem antriebsseitigen
ersten Kupplungsteil 10 diametral eiiiander gegenüberliegende radiale Arme 12, 14
vorgesehen, an dereii inden axial vorspringende bogenformige Ansätze 16 bzw 18 sitzeii
Auf dem Ansatz 16 sitzen nebeneinander zwei axiale Bolzen 20, 22, die in Gewindebohrungen
des Ansatzes eingeschraubt sind, Entsprechende axiale Bolzen 24, 26 sind nebeneinender
in Gewindebohrungen des Ansatzes 18 eingeschraubt.
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bin abtriebsseitiger zweiter Kupplungsteil 28 weist radiale Arme 30,
32 auf, die gegonüber den Armen 12 und 14 des ersten Kupplungsteils 10 im wesentlichen
um 90° winkolversetzt sind An den Armen 30 und 32 sitzeii bogenförmige axiale Ansätze
34 bzw.
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36, die sich zu dem ersten Kupplungsteil binerstrecken. Auf dem Ansatz34
sitzen axiale Bolzen 38, 40. Auf dem Ansatz 36 sitzen axiale Bolzen 42, 44. Die
Bolzen 20, 22, 24 und 26 liegen so etwa in einer Ebene mit den Bolzen 38, 40, 42,
und 440 Durch Federglieder, bestehend aus je einem geraden Federdrahtstück 46, das
an seinen Enden zur Bildung von Lageraugen 48, 50 umgebogen ist sind die Bolzen
von erstem unit zweitem Kupplungsteil miteinander verbunden. Bolzen 2O ist durch
ein Federglied 52 mit Bolzen 44 verbunden Bolzen 22 ist durch ein Federglied 52
mit Bolzen 44 verbunden, Bolzen 22 ist durch ein Federglied 54, das sich nach der
anderen Seite, d.h.
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nach links in Fig0 3, erstreckt und mit dem Federglied 52 einen im
wesentlichen rechten Winkel einschließt, mit dem Bolzen 40 verbunden, In entsprechender
Weise ist t der Bolzen 24 durch ein Federglied 56 mit dem Bolzen 42 und der Bolzen
26 durch ein Federglied 58 mit dem Bolzen 38 verbunden. Die Federglieder 52 und
54 kreuzen sich dabei in dem einwärts von den Bolzen 2d, 22 liegenden Punkt 60.
Die Federglieder 56 und 58 kreuzen sich sich in dem einwärts von den Bolzen 24,
26 liegenden Punkt 62. Die Federglieder 54 und 58 kreuzen sich in dem einwärts von
den Bolzen 38, 4o liegenden
Punkt 64 Die Federglieder 52 uiid 56
kreuzen sich in dem einwärts von den Bolzen 42, 44 liegenden Punkt 66o Wie aus Figur
4 bei Bolzen 20 ersichtlich ist, sitzen auf jedem Bolzen ein Abstandstäck 6o und
eine Ringschembe 7G, zwischen denen das Lagerauge 48 zeigt Einschrauben des Bolzens
festgeklemmt wird0 Bei einem Winkelversatz der Wellen knicken die Federglieder jeweils
um die durch die gemeinsamen Kreuzungspunkte gehenden Achsen 72 bzw. 74. Das aus
den Federgliedern 52, 54, 56 und 58 zwischen den Kreuzungspunkten gebildete Dreieck
bleibt daher im wesentlichen in einer Ebene, so daß auch bei größerem Winkelversatz
der Wellen keine Zugbeanspruchung der Federglieder stattfindet Bei der Ausführungsform
nach Fig. 5 ist ein antriebsseitiger Nupolungsteil 76, ähnlich dem ersten Kupplungsteil
10, der auf einer Welle 78 sitzt, über eine Federgliedanordnung 80 der in Figur
3 und 4 dargestellten Art mit einem scliwimmend angeordneten Zwischenglied 82 gekuppelt,
Das Zwischenglied 82 ist seinerseits über eine ebenfalls nach Art von Figur 3 und4
aufgebaute Federgliedanordnung 84 mit einem abtriebsseitigen Kupplungsteil 86 verbunden,
das auf einer Welle 88 sitzt.
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Die radialen Arnie an dem Zwischenglied 82 in der Federgliedanordnungen
80 und 84 sind dabei zueinander parallel gerichtet Entsprechend sind auch die radialen
Arme an den Kupplungsteilen 76 und 86 zueinander parallel und gekreuzt zu den Armen
an dem Zwischenglied Durch die Iiintereinanderschaltung zweier Federgliedanordnungen
ergibt sich eine erhöhte Flexibilität und die l'iöglichlceit, auch einen Radialversatz
der Wellen auf zu nehmen.
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Die Ausführungsform nach Figur 6 und 7 entspricht im Grundaufbau der
Ausführung von Figur 3 und 4 und entsprechende
Teile sind mit den
gleichen Iiezugszeiciien versehen wie dort.
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An @ien ansätzen 16, 18, 34 und 36 sind statt zweier Belzen je vier
Bolzen 9G, 92, 93, 94 bzw 96, 9S, 100, 102 bzw.
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10, 106, 108, 110 bzw. 112, 114, 116, 118 vorgesehen, die paarweise
durch sich kreuzende Federglieder nilteinander verbundes sind0 Dabei sind die Federglieder
wieder als gerade Federstahldrahtstücke ausgebildet, deren Enden zu Lageraugen umgebogen
sind. Der Bolzen 90 ist durch ein Federglied 120 mit dem Bolzen 118 verbunden. Der
benachbarte Bolzen 92 ist durch ein Federglied 122 mit det:i Bolzen 116 verbunden0
Dabei sind die beiden Federglieder 120 und 122 dicht nebeneinander und parallel
angeordnet. Sie weisen gegensinnig gebogene Lageraugen auf Der Bolzen 93 ist t durch
ein Federglied 124 mit dem Bolzen 1O') verbunden. Der benachbarte @olzen 94 ist
durch ein Federglied 126 mit dem Bolzen 110 verbunden, wobei die Federglieder 124,
126 dicht nebeneinander parallel angeordnet sind. Der Bolzen 96 ist durch ein Federglied
128 mit dem Bolzen 112 verbunden. Der Bolzen 98 ist durch ein Federglied 130 mit
dem Bolzen 114 verbunden, wobei die Federglieder 12, 130 wieder dicht nebeneinander
parallel angeordnet sind. Der Bolzen 100 ist über ein Federglied 132 mit dem Bolzen
106 verbunden. Der Bolzen 102 ist über ein Federglied134 mit dem Bolzen 104 verbunden,
wobei die Federglieder 132 und 134 dicht nebeneinander parallel nageordnet sind.
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Die Paare von dicht bcieinader parallel angeordneten Federgliedern
120, 122,; 124, 128, 130; 132, 134 kreuzen sich auf Durchmessern 136 bzw0 138 einwärts
von den Bolzen 90 bis 118.
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Auch bei dieser Anordnet wird das von den Federgliedern zwischen den
Kreuzungspunkten gebildete Quadrat bei einem Winkelversatz der Wellen mit seiner
Ebene urm die Durchmesser 136, 138 verschwenkt, so daß keine Zugbeanspruchung an
den
Federgliedern wirksam wird0 Bei der Ausführungsform nach Figur
6 und 7 liegen die Bolzen in gleichen Abständen von dem Mittelpunkt 140. Das bedingt,
daß die Federglieder jedes Paares, zO B. 120, 122 unterschiedlich lang sind.
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Die Verwendung von Paaren von Federgliedern erhöht das übertragbare
Drehmoment. Da die kürzeren Federglieder, z.B.124 einen kleineren Abstand des Bolzens
93 vom Knickpunkt, doh.
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dem Kreuzungspunkt, haben als die längeren, z. Bo 126, wo der Bolzen
96 den Abstand "b" vom Knickpunkt des Federgliedes hat, sind die längeren Federglieder
einer geringeren Biegebeanspruchung unterworfen als die kürzeren, enn das Federglied
124 brechen sollte, so bleibt auf jeden Fall noch das weniger beanspruchte Federglied
126 für die Übertragung des Drehmoments übrig Figur 8 zeigt eine Anordnung, die
im Grundaufbau der Konstruktion von Figur 7 entspricht, und entsprechende Teile
sind in Figur 8 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort0 Bei der Anordnung
nach Figur S haben die Federglieder alle die gleiche Länge, was aus fertigungstecllnischen
Gründen vorteilhaft ist0 Dafür haben die Bolzen unterschiedliche Abstände vom Mittelpunkt
140o Es zeigt sich, daß auch bei dieser Anordnung die Abstände "a" und "b" und damit
die Biegebelastung der beiden Federglieder eines Paares unterschiedlich ist.
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Figur 9 zeigt eine Anordnung von gleichem Grundaufbau wie Figur 7
und o, bei welcher die Abstände "a" und "b" zwischen Bolzen und Kreuzungspunkt für
alle Federglieder gleich sind.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 10 urd 11, die im Grundaufbau ähnlich
Figur 3 und 4 ist und in welcher für entsprechend Teile die gleichen Bezugszeichen
benutzt sind wie dort, sind statt der Federstahldrahtstücke
Pakete
142, 144, 146, und 14 von @lattfedern vorgeschen, die dicht übereinander auf den
1 bolzen angcordnet sind, bei der ähnlich aufgebauten Anordnung iach Figur 12 uiid
1 3 sind statt jedes Federgliedes 32 bis 3@ von figur 3 jeweils mehrere einzelne
Blattfedern 150, 132 und 154 vorgesehen, die durch Abstandsstücke 136 In relutiv
gro@en abs@änden übereinander gehalten sind.
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Solche Blattfederanordnungen können gegenüber Anordnungen mit Federstahldrahtstücken
vorteilhaft sein, wenn keine nennenswerten Rückstellkräfte bei einer Winkelbewegung
der Wellen gegeneinander aut tre ten dürfen Figur 14 und 15 zeigen eine Gelenkkupplung
ähnlich der voii Figur 3. in dem radialen Arm 12 bzw 14 ist eine axial zylindrische
Ausnehmung 1 5o vorgesehen. Iri dieser sitzt ein topfförmiges, zylindrisches Lagerstück
160, in dessen Wandung ein schräg verlaufender SChlitz 162 vorgesehen ist.
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Die Ausnehmung des Lagerstückes 160 nimmt jewoils des Lagerauge 48
eines von einem Federdrahtstück gebildeten Federgliedes auf, dessen genader Teil
46 In dem Schlitz 162 Formschüssig geführt ist. Ein Bolzen 164 erstreckt sich durch
das Lagerauge 48, den Bodeh des Lagerstückes 160 und den Arm 12. Der Kopf des Bolzens
164 liegt über eine Ringscheibe 1 66 auf dem Lagerange auf, und auf dem anderorn
Lnd des Bolzens 164 sitzt eine mutter 168