DE3740707A1 - Federscheibenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Federscheibenkupplung.

Die erfindungsgemäße Federscheibenkupplung ist ein flexib­ les Kupplungsglied und dient zum Übertragen eines Drehmo­ mentes zwischen einem Wellenpaar, wobei eventuell vorhande­ ne Ausrichtungsfehler der Wellen ausgeglichen werden.

Man kennt im wesentlichen zwei verschiedene Bauformen von flexiblen Federscheibenkupplungen. Die eine Bauform besteht aus mehreren Einzelelementen, die mittels geeigneter Bauteile miteinander verbunden werden. Dazu werden einzelne Feder­ scheiben mit Schrauben oder Nieten gegen die Nabenteile ver­ spannt.

Nachteil dieser bekannten Federscheibenkupplung ist die be­ grenzte Anzahl an Federscheiben, die daher auch nur einen ge­ ringen Versatzausgleich zulassen. Zudem besteht die Gefahr, daß sich die Schraub- oder Nietverbindungen lösen, so daß die Wellenverbindung Spiel erhält und ggf. ihre Funktion nicht mehr erfüllen kann.

Ein Vertreter der zweiten Bauform für Federscheibenkupplungen ist in der DE-OS 24 33 282 beschrieben. Das dort erläuterte flexible Kupplungsglied besteht aus einem festen zylindri­ schen Körper und ist mit Schlitzen versehen, die quer zur Längsachse des zylindrischen Körpers angeordnet sind und über die Mitte bzw. die Längsachse des zylindrischen Körpers hinausgehen.

Die zwischen den Schlitzen des bekannten flexiblen Kupplungs­ gliedes angeordneten Scheiben sind über Stege miteinander verbunden, die an der Peripherie des zylindrischen Körpers angeordnet sind.

Beim Drehen dieses bekannten Kupplungsgliedes tritt aufgrund des asymmetrischen Aufbaus der Federscheibenpakete ein Dreh­ moment auf, dessen Wirkachse in dem verbleibenden exzentri­ schen Verbindungssteg der Federscheibenpakete liegt. Dies führt zu einer Relativbewegung der Federscheiben gegeneinander und somit zu einer Ungenauigkeit der kraftübertragenden Bewe­ gung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Federscheiben­ kupplung bereitzustellen, die bei möglichst kompakter Bauweise in der Lage ist, hohe Drehmomente spielfrei zu übertragen und dabei axiale, angulare und laterale Achsversätze auszu­ gleichen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschrie­ bene Federscheibenkupplung. Die erfindungsgemäße Federschei­ benkupplung zeichnet sich somit durch eine Folge von paar­ weise und symmetrisch zueinander angeordneten Schlitzen aus, die senkrecht zur Längsachse im zylindrischen Körper ange­ ordnet sind.

Der zylindrische Körper weist zumindest im Bereich der Schlitze und der dazwischen liegenden Federscheiben eine Längsbohrung auf, die koaxial zur Längsachse des zylindrischen Körpers verläuft.

Die Schlitze erstrecken sich dabei von außen nach innen, jedoch nicht über die Längsachse d.h. die Mittelachse hinaus und vorzugsweise bis zur Längsbohrung.

Die Anordnung der Schlitze und der Federscheiben sei nach­ stehend an einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Federscheibenkupplung erläutert.

Man nimmt einen zylindrischen Körper, beispielsweise aus einem Metall, wie Aluminium, und bringe eine Längsbohrung an, die koaxial zur Längsachse dieses zylindrischen Körpers verläuft.

Dann setzt man in einem gewissen Abstand von einer Stirn­ fläche dieses zylindrischen Körpers radial an den Umfang dieses zylindrischen Körpers eine Säge oder ein anderes ge­ eignetes Werkzeug an und sägt den zylindrischen Körper quer zur Längsachse solange ein, bis man die Längsbohrung erreicht, wobei der entstandene Schnitt bzw. Schlitz nicht über die Längsachse hinausreichen darf.

Man dreht dann den zylindrischen Körper um 180° und setzt die Säge erneut an an einem Punkt, der dem Ansatzpunkt für den ersten Schlitz diametral gegenüberliegt. Dann sägt man den zylindrischen Körper erneut wie oben beschrieben ein.

Man erhält so ein Paar einander gegenüberliegenden Schlitzen. Da man den zylindrischen Körper nicht völlig durchgesägt hat, bleiben zwischen den Schlitzen zwei Stege übrig, die radial von außen bis zur Innenbohrung verlaufen.

Man setzt dann die Säge in einem gewissen und sägt den zylindrischen Körper nochmals wie oben beschrie­ ben und erhält wiederum zwei zueinander symmetrische Schlitze.

Zwischen diesen beiden Schlitzen bleibt eine Federscheibe stehen, die über die oben erläuterten Stege mit den benach­ barten Federscheiben bzw. den Endteilen verbunden ist.

Die Schlitze stellen somit einen "fast halbkreisförmigen Raum" dar. Die beiden einander symmetrisch gegenüberliegenden Schlitze bilden somit zusammen mit den dazwischen verlaufen­ den radialen Stegen einen Vollkreis.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform be­ sitzen die axial aufeinanderfolgenden Schlitze gleiche Breite.

Auch die Federscheiben können gleiche Dicke besitzen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht die Breite der Schlitze der Dicke der Federscheiben.

Die Stege zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schlitzpaaren sind insbesondere winkelversetzt , vorzugsweise um 90 °C.

Bei der erfindungsgemäßen Federscheibenkupplung handelt es sich somit im wesentlichen um einen Hohlzylinder, in dessen Wandung gegenüberliegende symmetrische Schlitze angebracht sind, wobei die zwischen den beiden symmetrisch einander ge­ genüberliegenden Schlitzen angeordneten Stege winkelversetzt sind, insbesondere um 90°.

Die Stege sind somit symmetrisch zur Längsachse angeordnet. Dadurch garantiert die erfindungsgemäße Federscheibenkupplung eine hohe Formstabilität auch bei höchsten Belastungen.

Die erfindungsgemäße Federscheibenkupplung kann je nach Aus­ führung und Anforderungsprofil mehr oder weniger tiefe Schlitze aufweisen. Je tiefer die Schlitze sind, desto dünner sind die Stege.

Zudem können mehrere Schlitze und Federscheiben zu einer größeren oder kleineren Anzahl von Federpaketen zusammenge­ faßt sein, entsprechend dem auszugleichenden Wellenversatz und dem zur Verfügung stehenden Platz.

Die Federscheiben sind zusammen mit den Stegen und den End­ teilen vorzugsweise einstückig bzw. aus einem Stück gear­ beitet, so daß keinerlei Verbindungselemente notwendig sind.

Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform besitzt die erfindungsgemäße Federscheibenkupplung ein zylinderscheiben­ förmiges Mittelteil, an das sich beidseitig Schlitze und Federscheiben anschließen. Dieses Mittelteil besitzt zweck­ mäßigerweise den gleichen Außendurchmesser wie der Rest des zylindrischen Körpers und besitzt ebenfalls eine zur Längsachse koaxiale Bohrung, deren Durchmesser insbesondere dem Durch­ messer der Längsbohrung im Bereich der Schlitze und Feder­ scheiben entspricht.

Dieses Mittelteil kann aus einem Teil bestehen und mit dem Rest des zylindrischen Körpers einstückig sein.

Es kann aber auch aus zwei Scheibenelementen bestehen, die miteinander verbindbar sind, beispielsweise durch Verschrau­ ben, Flanschen und auch durch Kleben.

In diesem Fall ist jedes Scheibenelement mit den sich daran anschließenden Federscheiben sowie dem Endteil vorzugsweise einstückig. Durch Verbinden der beiden Scheibenelemente wird die Federscheibenkupplung zusammengesetzt.

Auf diese Weise kann man ausgehend vom jeweiligen Scheibenele­ ment bei der Herstellung eine axiale Längsbohrung anbringen, die bis zum Endteil reicht, jedoch einen größeren Innendurch­ messer besitzt als die Bohrung im Endteil. Die Bohrung im Endteil kann man dann von der anderen Seite, d.h. von der Stirnfläche der Endseite eindrehen.

Durch Zusammensetzen der beiden Scheibenelemente erhält man dann die fertige Federscheibenkupplung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren ge­ zeigten bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise als Schnitt, einer erfindungsgemäßen flexiblen Federscheibenkupp­ lung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Endteil der in der Fig. 1 gezeigten Federscheibenkupplung,

Fig. 3 eine Ansicht der Federscheibenkupplung bei la­ teralem Versatz,

Fig. 4 eine Ansicht bei axialem Versatz und

Fig. 5 eine Ansicht bei angularem Versatz.

Die in der Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Federscheiben­ kupplung besteht aus einem zylindrischen Körper 1 mit zwei Endteilen 2 und 3. Koaxial zur Längsachse 4 verläuft eine Längsbohrung 14.

Der zylindrische Körper besteht aus einem hinreichend festen homogenen Material, beispielsweise Stahl, Aluminium oder auch einem Kunststoff mit hinreichender Festigkeit.

Zwischen den beiden Endteilen 2,3 sind quer zur Längsachse 4 angeordnete Schlitze 12 angebracht, die über die Innenwand der Längsbohrung 14 sich hinaus bis fast zur Längsachse 4 erstrecken.

Die Schlitze 12 sind paarweise symmetrisch einander gegenüber­ liegend angeordnet. In der Fig. 1 sind im übrigen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Schlitze mit der Bezugs­ zahl 12 versehen.

Zwischen den zwei einander symmetrisch gegenüberliegenden Schlitzen 12 befinden sich zwei radial verlaufende Stege 13, die sich von der Außenfläche 10 des zylindrischen Körpers 1 radial nach innen bis zur Längsbohrung 14 erstrecken.

Zwischen zwei axial hintereinanderliegenden Paaren von Schlitzen 12 befindet sich eine Federscheibe 13, die eben­ falls wie die Schlitze 12 quer zur Längsachse 4 angeordnet sind.

Die Federscheiben 13 sind auf jeder Seite mittels eines Steg­ paares mit den benachbarten Federscheiben 13 bzw. mit einem Endteil 2,3 verbunden.

Die axial aufeinanderfolgenden Stege bzw. Stegpaare sind bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform um 90° zueinander versetzt.

Der Durchmesser der Längsbohrung 14 im Bereich der Schlitze 12 und Federscheiben 13 ist größer als der Durchmesser der Längs­ bohrung 9 in den Endteilen.

Die Endteile 2,3 können in beliebiger Weise zur Verbindung mit den Wellen ausgestaltet sein. Fig. 2 zeigt eine beispiel­ hafte Ausführung in Form einer Klemmnabe mit der Längsbohrung 9 und zwei gegenüberliegenden Schlitzen 6, die mittels zweier Klemmschrauben 5,7 verspannt werden und damit die Nabe auf einer Welle befestigen. Die Bohrung 9 kann auch eine Nut 8 aufweisen, die zur Aufnahme einer Paßfeder bestimmt ist, die als zusätzliches Verbindungselement zur Welle dient.

Es ist auch möglich, die Endteile 2,3 mit radialen Gewinde­ stiften, mit handelsüblichen Spannsätzen oder mit verschiede­ nen anderen Welle-Nabe-Verbindungen auszustatten.

Die zwischen den Endteilen angeordneten Schlitze 12 bzw. Fe­ derscheiben 13 besitzen gleiche Breite bzw. Dicke. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßiger Aufbau.

Die nebeneinander angeordneten Paare von Schlitzen 12 sind in einem Winkel von 90° zueinander verdreht und durch einen Längsabstand voneinander getrennt, welcher "die Federscheibe 13 bildet". Die Dicke der Federscheibe kann je nach Bedarfsfall gewählt werden, so daß die erfindungsgemäße Federscheiben­ kupplung mehr oder weniger flexibel ist. In der Fig. 1 trägt die Außenfläche des rohrförmigen Körpers 1 und somit der Fe­ derscheiben die Bezugsziffer 10, während die Innenfläche mit 11 bezeichnet ist.

Die Federscheibenkupplung gemäß der Fig. 1 besitzt auch ein Mittelteil 16 in gleicher Rotationssymmetrie wie der zylindri­ sche Körper 1. Dieses Mittelteil 16 besitzt die gleiche Innen­ bohrung 14 wie auch der zylindrische Körper 1 im Bereich der Schlitze 12 und Federscheiben 13.

Zwischen dem Mittelteil 16 und den beiden Endteilen 2,3 sind mehrere zu einem Federpaket zusammengefaßte Scheiben 12 Fe­ derscheiben 13 angeordnet.

In den Fig. 3 bis 5 ist dargestellt, wie sich die Schlitze 12 bei verschiedener Belastung erweitern oder verengen und damit eine spielfreie Kraftübertragung bei nicht völlig axialer Ausrichtung der Wellen ermöglichen.

Durch den symmetrischen Aufbau der erfindungsgemäßen Feder­ scheibenkupplung wird eine kompakte Konstruktion ermöglicht. Gleichwohl ist die Federscheibenkupplung in der Lage, Fehlaus­ richtungen beliebiger Art der zu verbindenden Wellen auszu­ gleichen. Zudem treten aufgrund des symmetrischen Aufbaus keine Unwuchten und somit keine Kräfte auf, welche insbesondere bei hohen Drehzahlen die Funktion beeinträchtigen könnten.

Claims (12)

1. Federscheibenkupplung aus einem zylindrischen Körper mit einer zur Längsachse koaxialen Längsbohrung, der an seinen beiden gegenüberliegenden Enden jeweils ein Endteil besitzt und der quer zur Längsachse zwischen den beiden Endteilen axial beabstandete Schlitze bzw. Nuten besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (12) paarweise und symmetrisch zueinander angeordnet sind und sich nicht über die Längsachse (4) hinaus erstrecken und daß zwischen den Schlitzen (12) Federscheiben (13) ausge­ bildet sind, die miteinander bzw. mit den Endteilen (2,3) über Stege (15) verbunden sind, welche zwischen einem Paar von Schlitzen (12) radial verlaufend angeordnet sind.

2. Federscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlitze bis zur Längsbohrung (14) erstrecken.

3. Federscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (12) gleiche Breite besitzen.

4. Federscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheiben (13) gleiche Dicke besitzen.

5. Federscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (12) der Dicke der Federscheiben (13) entpricht.

6. Federscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Stege (15) winkelversetzt sind.

7. Federscheibenkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (15) um 90° versetzt sind.

8. Federscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gleichmäßige und kontinuierliche Aufeinanderfolge von Schlitzen (12) und Federscheiben (13) im Bereich zwischen den beiden Endteilen (2,3).

9. Federscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein zylinderscheibenförmiges Mittelteil (16), an das sich beidseitig Schlitze (12) und Federscheiben (13) anschließen.

10. Federscheibenkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (16) eine zur Längsachse (4) koaxiale Bohrung (19) besitzt, deren Durchmesser insbesondere dem Durchmesser der Längsbohrung (14) im Bereich der Schlitze (12) und Federscheiben (13) entspricht.

11. Federscheibenkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (16) aus zwei miteinander verbindbaren Scheibenelementen besteht.

12. Federscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Längsbohrung (14) im Bereich der Schlitze (12) und der Federscheiben (13) größer ist als der Durchmesser der Bohrung (9) in den Endteilen (2,3).