DE4033594C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung mit
einem elastischen Ringkörper aus einem Faserverbundwerk
stoff und zumindest einem Anschlußelement zur Verbindung
mit einer anzuschließenden Welle, das mit dem Ringkörper
über den Umfang mehrfach verbunden ist, sowie Verfahren zu
deren Herstellung.
Zur Verbindung derartiger Wellenkupplungen werden bisher
die Flansche durch Schraubverbindungen mit der elastischen
Gelenkscheibe verbunden. Dies erfordert einen relativ
hohen Montage- und Materialaufwand. Aus der DE 30 41 064
A1 ist ein elastischer Ringkörper aus einem Faserverbund
werkstoff bekannt, in den einzelne Anschlußelemente in
Form von Schrauben bei der Herstellung eingeformt sind.
Der Ringkörper ist dabei aus sogenanntem Prepregs herge
stellt und hat torusähnliche Form, wobei die Schrauben an
beiden Stirnseiten nach außen vorstehen. Hieran können
dann Anschlußelemente nach Art von Flanschen zur Verbin
dung mit einer Welle in bekannter Weise angeschraubt wer
den. Die Herstellung des Ringkörpers über einem auszu
schmelzenden Kern ist kompliziert. Eine Montageverein
fachung gegenüber der Herstellung einer üblichen Flansch
verschraubung ist nicht zu erkennen.
Aus der US 39 01 047 ist ein elastischer Schwingungs
dämpfer bekannt, bei dem gegeneinander gerichtete An
schlußflansche über einen elastischen Ringkörper miteinan
der verbunden sind. Der Ringkörper besteht hierbei aus
gummielastischen Material, das von einem Anschlußelement
außen umfassend gehalten wird. Eine drehsichere Verbindung
zwischen Ringkörper und Anschlußelement erscheint hierbei
nur in solchen Ausführungen sichergestellt, bei denen
zusätzliche Verbindungsmittel beide Elemente durchdringen,
die in Form von Durchgangshülsen für Schrauben zugleich
der Befestigung anschließender Wellen oder dergleichen
dienen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elastische
Wellenkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,
die eine einfache, material- und kostengünstige Verbin
dung zwischen dem Flansch und dem Ringkörper aufweist, die
hoher Drehmomentbelastung standhält.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das zumindest eine
Anschlußelement einstückig ist und mehrere Flanscharme
aufweist und der elastische Ringkörper eine polygonförmige
Gelenkscheibe ist, die in die Flanscharme des Anschlußele
ments so eingeformt ist, daß diese die Verbindungsbereiche
der Gelenkscheibe jeweils ganz umschließen. Durch diese
Maßnahmen wird eine elastische Wellenkupplung geschaffen,
bei der die elastische Kupplungs- bzw. Verbindungsscheibe
und wenigstens ein Anschlußelement mit den notwendigen
Anschlußmitteln zur Verbindung mit einer Welle in einem
Arbeitsgang als Verbundteil zusammengefügt sind.
Derartige elastische Gelenkscheiben sind als solche in
ähnlicher Form bereits aus der DE 37 25 957 C1 bekannt.
Solche Gelenkscheiben werden beispielsweise aus soge
nannten Prepregs hergestellt und stellen ein Konstruk
tionselement dar, das hohe Drehmomente übertragen kann,
dabei jedoch gegen Axialverschiebungen und Winkeländerun
gen der Achsen sehr flexibel ist. Üblicherweise haben
derartige Gelenkscheiben einen polygonförmigen Verlauf,
wobei an Ecken verstärkte Anbindungsbereiche insbesondere
zur Aufnahme von Durchgangsbohrungen vorgesehen sind,
während die verbindenden Stegbereiche elastischer sind und
rechtwinklig zu ihrer Längsachse begrenzt sind, so daß
eine möglichst ungestörte Verformbarkeit erreicht wird.
Je nach Belastungsfall können die Fasern in der Gelenk
scheibe variabel angeordnet werden, wobei in der Regel in
der mittleren Ebene eine Längsausrichtung in Stegrichtung
vorgesehen ist und in den äußeren Schichten ggfs. die
Faseranordnung winklig und überkreuz in Bezug zur Längs
achse der Stege verläuft.
Mit dem Gegenstand nach der vorliegenden Erfindung ist es
in vorteilhafter Weise möglich, die Anbindung an das An
schlußelement durch das entsprechende Einformen zu verein
fachen, wobei die Beweglichkeit der Stege durch die Aus
formung der Flanscharme in keiner Weise behindert wird.
Bevorzugt ist es hierbei, wenn die genannten Flanscharme
die Verbindungsbereiche der Gelenkscheibe jeweils ganz
umschließen. Um Schwachstellen zu vermeiden, von denen aus
Anrisse in der Umschließung der Gelenkscheibe durch die
Flanschfinger entstehen könnten, ist vorgesehen, ergänzen
de, sich insbesondere nach innen verbreitende Axialstege
innerhalb der Gelenkscheibe an den Flanscharmen anzufor
men. Diese können noch durch einander verbindende Ra
dial- oder Umfangsrippen ausgesteift werden. Ein ver
besserter Formschluß kann insbesondere dadurch hergestellt
werden, daß die an Gelenkscheiben bekannter Bauart vorhan
denen Befestigungslöcher beibehalten werden und beim Ver
binden von Materialstopfen der Flanscharme ausgefüllt
werden. Ein ebenfalls verbesserter Formschluß ergibt sich,
wenn in die vorhandenen Befestigungslöcher überstehende
Bolzen eingepreßt oder eingeschraubt werden, die dann vom
Material der Flanscharme umschlossen werden. Hierdurch
entsteht eine insbesondere auch unter Drehmoment hochbe
lastbare Verbindung.
Verbesserte Belastungsverhältnisse in der Gelenkscheibe
werden infolge von Überlagerung von Zug- und Biegekräften
dann erreicht, wenn die Befestigungslöcher bezogen auf die
Längsmittellinien der Stegbereiche radial nach innen ver
setzt sind.
Als Material für das Anschlußelement kommt jedes geeignete
spritzbare, formbare oder knetbare Material in Betracht.
In erster Linie wird es sich hierbei um Kunststoffe, ggfs.
auch mit Kurzfaseranteilen handeln, die als Thermoplaste
im Spritzgießverfahren verarbeitet werden. Es ist jedoch
auch ein Sintern von Granulaten möglich, bei dem die vor
gefertigte Gelenkscheibe in eine entsprechende Form einge
legt und vom fertigzuformenden Anschlußelement dann einge
schlossen wird. Ein derart gesintertes Anschlußelement
kann auch metallische Anteile haben oder ganzmetallisch
sein, wenn der Werkstoff der Gelenkscheibe ein derartiges
Verfahren zuläßt.
In bevorzugter Ausführung wird die Gelenkscheibe als hexa
gonaler Ring ausgeführt werden, an dem drei um jeweils
120° versetzte Flanscharme angreifen, wobei das Anschluß
element darüber hinaus in der Regel einen Rohrstutzen
aufweist, der mit einer anschließenden Welle in Preß- oder
Klebeverbindung verbunden werden kann.
Es werden im Nornalfall drei Befestigungsstellen umfangs
versetzt zu den Flanscharme freibleiben, die mit einem
zweiten Anschlußelement ähnlicher Konfiguration ver
schraubt werden können.
Falls die elastische Wellenkupplung nicht gleichzeitig als
lösbare Trennstelle benötigt wird, ist es in vorteilhafter
Weise möglich, daß der elastischen Gelenkscheibe beidsei
tig ein angeformtes Anschlußelement mit zueinander um
fangsversetzten Flanscharmen zugeordnet ist.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der
beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 die Axialansicht einer elastischen Wellenkupplung,
bei der die elastische Gelenkscheibe und Flansch
arme eines Anschlußelementes als Verbundteil aus
gebildet sind, in einer ersten Ausführung,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine elastische Wellen
kupplung nach der Fig. 1,
Fig. 3 die Axialansicht einer elastischen Wellenkupplung,
bei der die elastische Gelenkscheibe und Flansch
arme eines Anschlußelementes als Verbundteil aus
gebildet sind, in einer zweiten Ausführung,
Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine elastische Wellen
kupplung nach der Fig. 3.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte elastische Wellen
kupplung besteht im wesentlichen aus einem Anschlußelement
10 aus form- oder gießbaren Material und aus einer sechs
eckigen elastischen Gelenkscheibe 11, die aus faserver
stärktem Kunststoff hergestellt ist. An ihren Ecken weist
die elastische Gelenkscheibe 11 in ihrer Dicke verstärkte
Anschlußbereiche 16 auf, durch die axiale Anschlußmittel
bohrungen 14 verlaufen. An ihren geraden Seiten weist die
elastische Gelenkscheibe 11 dünne Stegbereiche 17 auf, in
denen eine elastische Verformung möglich ist.
Um jeweils 120° versetzt sind dreien der verdickten An
schlußbereiche 16 Flanscharme 12 zugeordnet. Im Bereich
der Flanscharme 12 ist die elastische Gelenkscheibe 11 als
Verbundteil eingegossen. Zur Verstärkung der Umschließung
sind innen an den Flanscharmen 12 jeweils sich nach innen
verbreiternde Axialstege 18 angeformt. Ausnehmungen 19
jeweils zwischen zwei Flanscharmen 12 schaffen Raum für
Befestigungsmittel an den freien Anschlußmittelbohrungen
14. Mit den Flanscharmen 12 ist ein sich axial erstrecken
der Rohstutzen 13 einstückig verbunden, der zur Verbindung
mit einer nicht dargestellten Hohlwelle, beispielsweise
einer Antriebswelle, vorgesehen ist.
Im Bereich der Flanschfinger 12 nehmen die Anschlußmittel
bohrungen der elastischen Gelenkscheibe 11 formschlüssige
Materialstopfen 15 auf, die aus dem Werkstoff des An
schlußelements 10 gebildet sind.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte elastische Wellen
kupplung weist im wesentlichen die gleichen Einzelheiten
wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellten auf, wobei
entsprechende Einzelheiten mit um 100 erhöhten Bezugs
ziffern bezeichnet sind.
Abweichend davon sind die Axialstege 118 hier durch einen
Ringsteg 120 und Radialstege 121 untereinander verbunden
und danit ausgesteift. In die in den Flanscharmen 112
vergossenen Anschlußbereiche 116 sind Stahlbolzen 122
eingesetzt, die einen verbesserten Formschluß sicher
stellen.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer derartigen ela
stischen Wellenkupplung ist es vorgesehen, die elastische
Gelenkscheibe 11, 111 in ein Formwerkzeug so einzulegen,
daß das aus einem spritz- oder formbaren Werkstoff be
stehende Anschlußelement 10, 110 mit seinen Flanschfingern
12, 112 um drei der jeweils um 120° gegeneinander ver
setzten Anschlußbereiche 16, 116 gegossen bzw. gepreßt
werden kann. Eine derartige Verbindung zwischen der ela
stischen Gelenkscheibe 11, 111 und dem Anschlußelement 10,
110 ist vollkommen spielfrei und es treten äußerst geringe
Unwuchtprobleme auf.
Bezugszeichenliste
10 Anschlußelement
11 Gelenkscheibe
12 Flanscharm
13 Rohrstutzen
14 Bohrung
15 Verbindungszapfen
16 Anschlußbereich
17 Stegbereich
18 Axialsteg
19 Ausnehmung
110 Anschlußelement
111 Kupplungsscheibe
112 Flanscharm
113 Rohrstutzen
114 Bohrung
115 -
116 Anschlußbereich
117 Stegbereich
118 Axialsteg
119 Ausnehmung
120 Ringsteg
121 Radialsteg
122 Bolzen
11 Gelenkscheibe
12 Flanscharm
13 Rohrstutzen
14 Bohrung
15 Verbindungszapfen
16 Anschlußbereich
17 Stegbereich
18 Axialsteg
19 Ausnehmung
110 Anschlußelement
111 Kupplungsscheibe
112 Flanscharm
113 Rohrstutzen
114 Bohrung
115 -
116 Anschlußbereich
117 Stegbereich
118 Axialsteg
119 Ausnehmung
120 Ringsteg
121 Radialsteg
122 Bolzen
Claims (14)
1. Elastische Wellenkupplung mit einem elastischen Ring
körper aus einem Faserverbundwerkstoff und zumindest
einem Anschlußelement zur Verbindung mit einer anzu
schließenden Welle, das mit dem Ringkörper über den
Umfang mehrfach verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zumindest eine Anschlußelement einstückig ist
und mehrere Flanscharme (12) aufweist und der ela
stische Ringkörper eine polygonförmige Gelenkscheibe
(11) ist, die in die Flanscharme (12) des Anschlußele
ments (10) so eingeformt ist, daß diese die Verbin
dungsbereiche der Gelenkscheibe (11) jeweils ganz
umschließen.
2. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastische Gelenkscheibe (11) mit einer Viel
zahl von Anschlußmittelbohrungen (14) versehen ist,
von denen zumindest ein Teil für formschlüssige Ver
bindungen mit den Flanscharmen (12) vorgesehen sind.
3. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Bolzen (122) in die Anschlußmittelbohrungen (14)
eingesetzt sind, die an der formschlüssigen Verbindung
mit den Flanscharmen (12) beteiligt sind.
4. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Materialstopfen (15) der Flanscharme die form
schlüssige Verbindung mit den Anschlußmittelbohrungen
(14) bilden.
5. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der elastischen Gelenkscheibe (11) im Umfangs
sinn abwechselnd formschlüssige Verbindungen mit den
Flanscharmen bildende (12) und freie Anschlußmittel
bohrungen (14) vorgesehen sind.
6. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elastischen Gelenkscheibe (11) beidseitig je
ein Anschlußelement (13) zugeordnet ist, deren
Flanscharme im Umfangssinn gegeneinander versetzt sind.
7. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß über dem Umfang der elastischen Gelenkscheibe (11)
jeweils drei Flanscharme (12) um jeweils 120° gegen
einander versetzt an einem Anschlußelement vorgesehen
sind.
8. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anschlußelement (13) aus einem spritz- oder
formbaren Kunststoff oder Metall besteht.
9. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkscheibe (11) polygonförmig ist und die
Verbindung mit den Flanscharmen (12) an den Eckpunkten
erfolgt.
10. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die freien Stege der Gelenkscheibe (11) von den
die Eckpunkte umschließenden Flanscharmen (12) senk
recht zu ihrer Längsrichtung begrenzt werden.
11. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 9
oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanscharme (12) radial innerhalb der ela
stischen Gelenkscheibe (11) durch - sich insbesondere
nach innen verbreiternde - die Umschließung der Ge
lenkscheibe (11) verstärkende Axialstege (18) ergänzt
wird.
12. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialstege (18) untereinander - insbesondere
durch eine Kreisrippe (120) und/oder durch Radial
rippen (121) - zur Verstärkung verbunden sind.
13. Verfahren zur Herstellung einer elastischen Wellen
kupplung, bestehend aus einer elastischen Gelenkschei
be und einem aus einem Kunststoff gefertigten Flansch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkscheibe (11) als Einlegeteil in ein
Spritzwerkzeug eingelegt und mit Material für das
Anschlußteil (10) mit Flanscharmen (12) direkt um
spritzt wird.
14. Verfahren zur Herstellung einer elastischen Wellen
kupplung, bestehend aus einer elastischen Gelenkschei
be und einem aus einem Kunststoff gefertigten Flansch,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkscheibe (11) als Einlegeteil in ein
Formwerkzeug eingelegt und mit Material für das An
schlußteil (10) mit Flanscharmen (12) umformt wird.
Priority Applications (4)
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1991
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