DE2739454A1 - Flexible antriebsverbindung - Google Patents

Description

1. September 1977

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Flexible Antriebsverbindung

Die Erfindung betrifft eine flexible Antriebsverbindung zur Drehmomentübertragung zwischen einem Primärantrieb und einer anzutreibenden Einrichtung.

Es ist eine Vielzahl derartiger Antriebsverbindungen zum Anschluß verschiedener Baumaschinen bekannt, z.B. von tragbaren Vibratoren zum Verdichten von Beton oder von Tauchpumpen zum Abpumpen von schlammhaltigen» Wasser, wobei der Primärantrieb als Kraftquelle für solche Maschinen dient.

Ein stabförmiger Vibrator zum Verdichten von Beton, der in die Betonmasse eingeführt wird, um ein Fließen des in die Schalungen geleerten Rohbetons herbeizuführen, ist z.B. als vom Motor getrenntes Teil ausgebildet, so daß er unbehindert bewegt werden kann. Er wird von einem entfernten Primärantrieb, z.B. einem Elektromotor oder einer Brennkraftmaschine über eine flexible Transmissionswelle oder dergleichen angetrieben.

Eine Tauchpumpe zum Abpumpen von schlammhaltigem Hasser aus einer Baugrube ist üblicherweise so aufgebaut, daß ihr die Antriebskraft über eine flexible Helle von einem Motor her übermittelt wird, der außerhalb der Baugrube angeordnet ist, da der Motor selbst nicht in das Wasser eingetaucht werden kann.

Es sind schon flexible Antriebsverbindungen bekannt, die eine flexible Antriebswelle aufweisen, die durch in vielen Lagen straff gewickelten Stahldraht gebildet ist und innerhalb eines aus Gummi gefertigten flexiblen Schlauches angeordnet ist, der

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seinerseits auf seiner inneren Mantelfläche mit einer flexiblen, rohrförmigen Metallbewehrung versehen ist. Wird der Schlauch beim Arbeiten mit der Maschine in vertikaler oder seitlicher Richtung gebogen, so berührt folglich die mit hoher Drehzahl innerhalb des Schlauches umlaufende Antriebswelle die innere Oberfläche der rohrförmigen Metallbewehrung, die im Inneren des Schlauches angeordnet. Hierdurch wird unvermeidlich ein Verschleiß der Antriebswelle herbeigeführt, und schließlich erfolgt ein Bruch an den am meisten verschlissenen Abschnitten.

Zur Lösung dieses Problems wird üblicherweise eine Anordnung verwendet, bei der innerhalb des Schlauches Kugellager angeordnet sind, welche die Antriebswelle mittels ihres inneren Laufringes lagern. Flexible Antriebsverbindungen zur Kraft-Übertragung zu Baumaschinen, wie sie durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen werden, müssen jedoch üblicherweise eine Länge von 4 bis 6 m haben. Zwei oder vier in dem Schlauch angeordnete Lager bringen überhaupt nichts, vielmehr müssen zwanzig bis dreißig Lager in einem Abstand von 15 bis 25 cm angeordnet werden. Ordnet man eine derartig große Anzahl von Lagern im Schlauch an, so müssen die Lager andererseits natürlich einzeln in vorgegebenem Abstand fest angebracht werden, und es müssen Vorkehrungen gegen ein freies Bewegen der Lager getroffen werden. Hierzu kann entweder der äußere Laufring eines Lagers an der Innenwand des Schlauches befestigt werden oder der innere Laufring eines jeden der Lager an der Antriebswelle befestigt werden. Da jedoch sowohl der Schlauch als auch die Antriebswelle zur Erfüllung ihrer ursprünglichen Aufgabe ausreichend flexibel bleiben müssen und da man den äußeren oder inneren Laufringen keine ausreichende Vorspannung zur Befestigung auf dem Schlauch oder der Antriebswelle geben

ist diese schon vorgeschlagene Lösung, nämlich die Lager /innerhalb des Schlauches in vorgegebenem Abstand voneinander anzuordnen, daß die Lager am Schlauch oder der Antriebswelle

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befestigt werden, in der Praxis nicht verwendbar.

Im Hinblick auf den oben diskutierten Gesichtspunkt wurde anstelle der Verwendung von Lagern der Schlauch üblicherweise mit Fett gefüllt, um die Antriebswelle innerhalb des Schlauches zu lagern und den Verschleiß zu verhindern, der durch das Berühren der Innenwand des Schlauches durch die Antriebswelle hervorgerufen wird. Mit diesem herkömmlichen Verfahren wird jedoch keine radikale Lösung der Verhinderung des Antriebswellenabriebes erhalten, da es nicht möglich ist, dem Berührpunkt zwischen Antriebswelle und Schlauch eine ausreichende Fettmenge zuzuführen. Dies gilt in besonderem Maße für Tauchpumpen, da die Transmissionswelle stets in vertikaler Ausrichtung verwendet wird und sich das Fett am Boden des Schlauches ansammelt, so daß der obere Abschnitt leer bleibt. Wird der obere Abschnitt gebogen, so erfolgt natürlich ein schneller Verschleiß der Antriebswelle. Darüber hinaus ist es nicht möglich, durch eine derartig verteilte Fettmasse von außen hindurch zu sehen, und die angemessenen Wartungsarbeiten zum Aufrechterhalten der Betriebssicherheit konnten nicht durchgeführt werden. Damit mußte man es als unvermeidbar hinnehmen, daß eine flexible Antriebsverbindung eine kurze Lebensdauer hat, da es nicht möglich war, den Verschleiß der Antriebswelle zu vermindern.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine flexible Antriebsverbindung geschaffen werden, bei der die drehmomentübertragende flexible Antriebswelle ständig durch die Mitte des flexiblen Schlauches verlaufend gehalten wird, um einen Verschleiß der Antriebswelle zu verhindern sowie deren Lebensdauer zu vergrößern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine flexible Antriebsverbindung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bei ihr ist ein Berühren der Innenwand des Schlauches durch die Antriebswelle ausgeschlossen, da die Antriebswelle

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entsprechend der Krümmung des Schlauches gekrümmt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die flexible Antriebswelle in einer Mehrzahl von Kugellagern gelagert ist, die in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, die durch innerhalb des flexiblen Schlauches angeordnete Schraubendruckfedern vorgegeben sind. Auf diese Weise wird die flexible Antriebswelle im wesentlichen auf der Mittellinie des Schlauches gehalten. Die Kugellager, die die flexible Antriebswelle richtig im Schlauch positionieren, verhindern eine Reibung, wie sie sonst durch das nerühren der Innenwand des Schlauches durch die Antriebswelle entsteht, wenn der Schlauch bei arbeitender Maschine gebogen wird.

Durch die Erfindung wird ferner eine flexible Antriebsverbindung geschaffen, bei der die Antriebswelle in dem flexiblen Schlauch durch eine Vielzahl von Kugellagern gelagert ist, die frei drehbar über die Antriebswelle aufgeschoben sind, ohne daß ihr innerer Laufring an der Welle befestigt ist. Die Zwischenräume zwischen den Lagern sind durch kurze Federn zuverlässig vorgegeben, die abwechselnd mit den Lagern über die Antriebswelle aufgeschoben sind.

Durch die Erfindung wird ferner eine flexible Antriebsverbindung geschaffen, bei der die Lager nicht mit der Welle verbunden sind und durch Schlupf zur umlaufenden Antriebswelle keinen Abrieb erfahren. Hierdurch wird ein Verschleiß der über die Antriebswelle aufgeschobenen Lager verhindert.

Durch die erfindungsgemäße flexible Antriebsverbindung können verschiedene Maschinen, die einen umlaufenden Antrieb benötigen, z. B. Vibratoren zum Verdichten von Beton, Tauchpumpen, Schleifmaschinen zur Oberflächenbearbeitung von Beton und Bohrer mit Elektromotoren oder Brennkraftmaschinen verbunden werden, die vom anzutreibenden Werkzeug entfernt angeordnet sind und diese antreiben.

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Bei der erfindunqsgemäßen flexiblen Antriebsverbindung haben die die Antriebswelle positionierenden Lager einen so gewählten Außendurchmesser, daß sie leicht in das Innere des flexiblen Schlauches eingeführt werden können. Die Schraubenfedern haben eine dem Abstand zwischen aufeinander folgenden Lagern vorgebende Länge und sind abwechselnd mit den Lagern auf die flexible Antriebswelle aufgeschoben und in den Schlauch eingesetzt. Dabei sind die Lager in entsprechenden Abständen aufeinanderfolgend auf der Antriebswelle angeordnet, da sie zwischen zwei Enden benachbarter Schraubenfedern kraftschlüssig festgelegt sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Vibrators zum Verdichten von Beton, der über eine flexible Antriebsverbindung mit einem Elektromotor verbunden ist;

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch einen Teil der flexiblen Antriebsverbindung;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Teil einer anderen flexiblen Antriebsverbindung;

Fig. 4 einen transversalen Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte flexible Antriebsverbindung längs der Linie IV-IV; und

Fig. 5 einen axialen Schnitt durch einen Teil der in Fig. 2 gezeigten flexiblen Antriebsverbindung in gebogenem Zustand .

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Fig. 1 zeigt eine flexible Antriebsverbindung 1, durch welche ein Elektromotor 2 mit einem Vibrator 3 zum Verdichten von Beton verbunden ist. Auf diese Weise wird Drehmoment vom Elektromotor 2 auf die Antriebswelle des Vibrators 3 übertragen. Wie aus Fig. 2 und den anderen Figuren ersichtlich ist, weist die flexible Antriebsverbindung 1 einen aus Gummi oder anderem nachgiebigem Material hergestellten flexiblen Schlauch 4 auf. Ober der Innenwand des flexiblen Schlauches 4 ist eine flexible rohrförmige Metallbewehrung 5 angeordnet, die aus einem spiralförmig gewundenen Blechstreifen hergestellt ist. Eine flexible Antriebswelle 6 erstreckt sich drehbar gelagert durch den flexiblen Schlauch. Sie besteht aus straff gewundenen Stahldrähten. Die beiden Enden des Schlauches 4 sind mit dem Gehäuse des Elektromotors 2 bzw. des Vibrators 3 verbunden. Die Enden der Antriebswelle 6 sind dagegen mit Anschlußteilen 21 und 31 des Elektromotors 2 bzw. des Vibrators 3 verbunden. Auf die flexible Antriebswelle 6 sind abwechselnd Kugellager 7 und Schraubenfedern 8 aufgeschoben. Das Anbringen der Kugellager und Schraubenfedern erfolgt vor der Verbindung der Antriebswelle 6 mit dem Elektromotor 2 und dem Vibrator 3. Die Kugellager 7 haben einen äußeren Laufring 41, dessen Außendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser der rohrförmigen Metallbewehrung 5 ist, die innerhalb des Schlauches 4 angeordnet ist. Die Kugellager können so leicht in die rohrförmige Metallbewehrung eingeführt werden. Die Kugellager 7 haben ferner einen inneren Laufring 42, dessen Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der Antriebswelle 6. Auf diese Weise können die Kugellager leicht auf die Antriebswelle 6 aufgeschoben werden. Die Kugellager 7 sind folglich derart in Schlauch 4 angeordnet, daß der äußere Rand der äußeren Laufrinae 41 nicht die Innenwand des Schlauches 4 berührt und der innere Rand der inneren Laufringe 42 die Außenfläche der Antriebwelle 6 nicht berührt.

Die zusammen mit den Kugellagern 7 auf die Antriebswelle 6 aufgeschobenen Schraubenfedern haben eine Länge, die gleich dem

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vorgegebenen Abstand zwischen benachbarten Lagern 7 ist, z.B. 10 oder 20 cm. Da die beiden Enden der Schraubenfedern 8 an den Seiten der Kugellager 7 anliegen müssen, ist der Außendurchmesser der Schraubenfedern 8 so gewählt, daß sie an der Stirnseite des inneren Laufringes 42 oder an der Stirnseite des äußeren Laufringes 41 anliegen.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Schraubenfedern 8 einen solchen Außendurchmesser haben, daß sie an der Stirnfläche der inneren Laufringe 42 anliegen. In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der die Schraubenfedern 8 einen solchen Außendurchmesser haben, daß sie an der Stirnfläche der äußeren Laufringe 41 anliegen. Die Ausführungsform nach Fig. 2, bei der die Schraubenfedern einen solchen Außendurchmesser haben, daß sie an der Stirnfläche des inneren Laufringes 42 anliegen, wird ein besserer Schutz gegen Verschleiß der Kugellager erhalten, was später noch genauer dargelegt werden wird. Bei beiden Ausführungsformen sind jedoch beide Enden der Schraubenfedern 8 durch Federkraft an die Stirnseiten der Kugellager 7 angelegt, so daß die Kugellager 7 so auf der Antriebswelle 6 angeordnet sind, daß sie über die gesamte Länge der Antriebswelle 6 zuverlässig in Abständen aufeinanderfolgend positioniert sind, wobei der Abstand zwischen den Kugellagern gleich der Länge der Schraubenfedern 8 ist.

An den beiden Enden der Antriebswelle 6 vorgesehene Kugellager 71 werden durch eine Schraubenfeder 81 an ihrem Platz gehalten, die zwischen diesem Lager 71 und dem Anschlußteil 21 zum Elektromotor bzw. dem Anschlußteil 31 zum Vibrator 3 angeordnet sind.

Wird beim Arbeiten mit dem Vibrator 3 der/flexible Schlauch 4 gebogen, so wird die flexible Antriebswelle 6 im Schlauch 4 ebenfalls gebogen. Da die Antriebswelle 6 jedoch durch eine

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Vielzahl von Kugellagern 7 gelagert ist, die in Abstand voneinander angeordnet sind, wird die Antriebswelle im wesentlichen auf der Mittellinie des Schlauches 4 gehalten. Damit ist zuverlässig sichergestellt, daß die Antriebswelle 6 nicht die Innenwand des Schlauches 4 berührt, da die Antriebswelle 6 stets zusammen mit dem Schlauch 4 gebogen wird, ganz gleich in welcher Richtung diese Biegung erfolgt.

Obwohl die Antriebswelle 6 gemäß der Verbiegung des Schlauches 4 verbogen wird, wird ihre hohe Drehzahl durch die sie lagernden Kugellager 7 ohne Änderung aufrecht erhalten. Da nämlich die Kugellager 7 weder an der Innenwand des Schlauches 4 noch an der Antriebswelle 6 festgelegt sind, kann die mit dem Biegen des Schlauches 4 und der Antriebswelle 6 einhergehende Stellungsänderung der Kugellager bezüglich des Schlauches 4 und der Antriebswelle 6 unbehindert erfolgen; hierdurch wird das Biegen des Schlauches 4 und der Antriebswelle 6 in keiner Weise behindert.

Da die Kugellager 7 durch das Aufschieben auf die Antriebswelle 6 und durch das Einklemmen zwischen zwei Enden der Schraubenfedern 8 positioniert sind, verbleiben sie dauernd in den vorgegebenen Abständen, wobei sie sich nicht frei im Schlauch bewegen können und ihre Lage im wesentlichen durch das Verbiegen von Schlauch und Antriebswelle unbeeinflußt bleibt.

Die an den Kugellagern 7 angreifenden Schraubenfedern 8 haben einen so großen Außendurchmesser, daß sie entweder an dem inneren Laufring 4 2 des Kugellagers anliegen, wie in Fig. 2 gezeigt,oder an dem äußeren Laufring 41 des Kugellagers anliegen, wie in Fig. 3 gezeigt. In beiden Fällen wird das Kugellager im Schlauch 4 in der gewünschten Lage gehalten, und in beiden Fällen ist sichergestellt, daß die Antriebswelle 6 die Innenwand des Schlauches 4 nicht berührt.

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Sind die Schraubenfedern 8 am Mußeren Laufring 41 der Kugellager 7 abgestützt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, so führt die Drehung der Antriebswelle 6 dazu, daß nur der innere Laufring 41 durch die Reibungskräfte in Drehung versetzt wird, die durch die auf Teilflächen erzeugte Reibung zwischen der Antriebswelle 6 und der Innenwand des Laufringes 41 erzeugt wird; die an den beiden Stirnseiten der äußeren Laufringe 41 angreifenden Schraubenfedern 8 bleiben dagegen stehen. Bei dieser Ausführungsform dreht sich somit allein der innere Laufring 42 der Kugellager infolge der Reibberührung zur Antriebswelle 6. Der Ort, an dem eine teilweise Berührung zum inneren Laufring 42 vorliegt und an dem durch die Antriebswelle 6 ein Drehmoment ausgeübt wird, ändert sich jedesmal, wenn die Richtung geändert wird, in der die Antriebswelle 6 gebogen wird. Die innere Mantelfläche der inneren Laufringe 42 wird daher geringfügig verschlissen, da bei jeder Xnderung des Ortes des Berührpunktes ein Schlupf bezüglich der Antriebswelle 6 auftritt und hiermit ein entsprechender Abrieb verbunden ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Schraubenfedern 8 dagegen an den inneren Laufringen 42 der Kugellager 7 abgestützt. Die Schraubenfedern 8 mit kleinem Außendurchmesser laufen zusammen mit der Antriebswelle 6 um, da sie bei einem Verbiegen oder Vibrieren der Antriebswelle 6 in teilweiser Berührung zu dieser stehen.Infolge dieser teilweisen Berührung zwischen Antriebswelle 6 und Schraubenfedem 8, die zusammen mit der Antriebswelle 6 umlaufen, wird auf die inneren Laufringe 42 der Kugellager 7 ein Drehmoment ausgeübt. Vergleicht man diese AusfUhrungsform mit der, bei der das Drehmoment nur direkt von der Antriebswelle 6 auf die inneren Laufringe 42 ausgeübt wird, so erhält man bei zusätzlicher Drehmomentübertragung auf die inneren Laufringe 42 durch die Schraubenfedern 8 geringerenSchlupf und geringere Reibung auf der inneren Mantelfläche der inneren Laufringe Dies führt zu kleinerem Verschleiß der inneren Laufringe 42 und zu einer größeren Lebensdauer der Kugellager 7. Die

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Schraubenfedern 8, die bei Drehung der Antriebswelle 6 bezüglich derselben rutschen und auf dieser reiben, werden zwar ebenfalls verschließen; dieses Problem kann jedoch dadurch ausgeräumt werden, daß der innere Durchmesser der Schraubenfedern 8 weiter vermindert wird und so der Anlagedruck an der Antriebswelle 6 vergrößert wird.

Wie oben schon ausgeführt ist, wird erfindungsgemäß die Lebensdauer einer flexiblen Antriebsverbindung drastisch erhöht, da ein Abscheren ausgeräumt ist, das auf eine Reibberührung zwischen der Antriebswelle 6 und der Innenwand des Schlauches 4 zurückzuführen ist. Dies gilt stets, ganz gleich in welcher Richtung die Antriebsverbindung beim Arbeiten mit der über sie angeschlossenen anzutreibenden Einrichtung gebogen wird.

Unter Laufring ist in der Beschreibung und den Ansprüchen ein umlaufendes Teil eines Lagers zu verstehen, das eine Ausnehmung oder Nut für die unter geringer Reibung laufenden Lagerteile aufweist, z.B. die Nut, in der die Kugeln eines Kugellagers laufen.

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Claims (5)

Patentansprüche

1.) Flexible Antriebsverbindung zur Drehmomentübertragung zwischen einem Primärantrieb und einer anzutreibenden Einrichtung mit einer in einem flexiblen Schlauch angeordneten flexiblen Antriebswelle, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Lager (7) für die Antriebswelle, die in den flexiblen Schlauch (4) eingeführt sind, und durch eine Vielzahl von Schraubenfedern (8), die abwechselnd mit den Lagern (7) über die Antriebswelle (6) geschoben sind und an den Stirnflächen der Lager (7) angreifend den Abstand benachbarter Lager über die gesamte Länge der Antriebswelle (6) vorgeben.

2. Antriebsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Über die Antriebswelle (6) geschobenen Lager (7) einen äußeren Laufring (41) aufweisen, dessen Außendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des flexiblen Schlauches (4) ist, so daß sie gut in diesen einführbar sind, und einen inneren Läufer (42) aufweisen, der einen Innendurchmesser hat, der etwas kleiner ist als der Außendurch-

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messer der Antriebswelle (6), so daß sie leicht auf die Antriebswelle (6) aufschiebbar sind, wodurch die Lager (7) auf der Antriebswelle (6) durch die Enden der Schraubenfeder abgestützt angeordnet sind, ohne daß sie an dem flexiblen Schlauch (4) oder der Antriebswelle (6) befestigt sind.

3. Antriebsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zwischenraum zwischen den Lagern (7) vorgebenden Schraubenfedern (8) einen so großen Außendurchmesser aufweisen,daß sie die Seite des inneren LaufrInges (42) der Lager (7) berühren.

4. Antriebsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zwischenraum zwischen den Lagern (7) vorgebenden Schraubenfedern einen so großen Außendurchmesser aufweisen, daß sie die Seiten der äußeren Laufringe (41) der Lager (7) berühren.

5. Antriebsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bei den beiden Enden der Antriebswelle (6) angeordneten Lager (71) durch Schraubenfedern (81) in ihrer Stellung gehalten sind, welche zwischen diesen Lagern und dem Anschlußteil (21) für den Primärantrieb (2) bzw. die anzutreibende Einrichtung (3) angeordnet sind.

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