DE668217C - Biegsame Welle - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
28. NOVEMBER 1938

REICHSFffTENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47b GRUPPE st 55526 xiiur b

$r,-3ng. Andreas Stamm f in Berlin

ist als Erfinder benannt worden.

Olga Stamm geb. Paasche in Berlin-Zehlendorf Biegsame Welle

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. November 1936 ab

Zur Übertragung eines Drehmoments zwischen zwei verlagerten, sich kreuzenden oder sich schneidenden Wellen bedient man sich sogenannter biegsamer Wellen. Diese Wellen müssen, abgesehen von ihrer Verwendung für untergeordnete Zwecke, bei denen auf die eine oder die andere Bedingung verzichtet werden kann, einer ganzen Anzahl Anforderungen genügen: so in erster Linie gleichbleibende Winkelgeschwindigkeit der angetriebenen Welle, große Verdrehungssteifigkeit und Dämpfungsfähigkeit, um bei Belastungsänderungen keine Schwingungen zu erzeugen bzw. die in den übrigen Triebwerk'steilen auftretenden Schwingungen zu dämpfen, ferner kurze Baulänge bei ausreichender Seitensteifigkeit haben und die Möglichkeit, beliebige Winkelausschläge zu erzielen. Verändern noch die treibenden und angetriebenen Wellen während des Betriebs ihre gegenseitige Lage, so tritt noch die Forderung hinzu, daß die dabei auftretenden Längenänderungen durch die biegsamen Wellen aufgenommen werden müssen.

Die bisher bekanntgewordenen biegsamen Wellen erfüllen diese Forderungen nur zum Teil oder nur unvollkommen. Kreuzgelenke und dgl. ergeben nur bei einer ganz bestimm^ ten Lage der Wellen und Gelenke zueinander eine gleichbleibende Winkelgeschwindigkeit an der angetriebenen Welle. Drahtseile, Schraubenfedern, Gummiwellen, auch solche mit zwischengeschalteten Stahleinlagen, besitzen keine ausreichende Verdrehungssteifigkeit, da der Gesamtverdrehungswinkel der aus den angeführten Elementen gebildeten biegsamen Welle direkt abhängig ist von dem zu übertragenden Drehmoment, wobei der Verdrehungswinkel erhebliche Beträge annehmen kann. Die weiter bekanntgewordenen biegsamen Wellen aus Federstahlringen besitzen nur eine geringe Biegsamkeit und ergeben bei großen Winkeln der zu verbindenden Wellen erhebliche Baulängen, auch ist dieDämpfungs-

wirkung der Federstahlringe sehr gering Auch eine Aneinanderreihung von bekannten biegsamen Kupplungen ergibt in allen Fällen eine große Baulänge bei geringer oder fehlender Seitensteifigkeit.

Die biegsame Welle nach der vorliegen Erfindung erfüllt dagegen alle eingangs wähnten Bedingungen und bringt daher eine¹-wesentliche Bereicherung der Technik. <o Die Erfindung betrifft eine biegsame Welle, die bei äußerst geringer Baulänge einen beliebigen Ausschlagwinkel zu erreichen gestattet, wobei die angetriebene Welle eine stets gleichbleibende Winkelgeschwindigkeit behält. Dar-•5 über hinaus besitzt die biegsame Welle nach der Erfindung eine praktisch vollkommene Verdrehungssteifigkeit bei ausreichender Seitensteifigkeit. Auch die bei Veränderung der gegenseitigen Lage der treibenden und angetriebenen Welle erforderlichen Längenänderungen können von ihr aufgenommen werden. Durch die Zusammensetzung der biegsamen Welle a.us starren und elastischen Gliedern ist ohne weiteres eine gute Dämpf ungsf ähigkeit gegeben. Durch geeignete Werkstoffwahl für die elastischen Glieder kann dieselbe beliebig gewählt werden.

In Abb. I bis 6 ist eine beispielsweise Ausführung der biegsamen Welle nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Abb. r zeigt die Ansicht der Gelenkringe in axialer Richtung, während Abb. 2 die abgewinkelte Seitenansicht einiger Gelenke darstellt. Abb. 3 zeigt eine andere Durchbildung der Scheiben oder der Ringe 1,2,3,4, und Abb. 4,5,6 zeigen schematisch die Durchbildung der Teile 1, 2, 3, 4 als drei- oder mehrarmige Kreuze.

Grundsätzlich wird die biegsame Welle nach der vorliegenden Erfindung aus elastischen Scheiben oder Ringen 5, 6, 7 (Abb. 2), die z.B. aus Gummi, Gewebe, dünnen Stahllamellen, gummiertem Gewebe o. dgl. hergestellt sind und aus in axialer Richtung möglichst kurzen und starren, beliebig geformten Scheiben oder Ringen i, 2, 3, 4 (Abb. 2) aus Hartgummi, Kunstharz, Eisen, Stahl oder dergleichen Werkstoffen zusammengestellt, wobei die elastischen Scheiben oder Ringe, übereinander um einen Mittelpunkt angeord-5» net, entweder mit Hilfe von Schrauben oder Nieten 20 zusammengehalten werden, oder jene Ringe werden nach bekannten Verfahren unmittelbar verbunden, wie z. B. Gummi unmittelbar mit Eisen, Stahl, Holz oder Kunstharz fest zusammengefügt werden.

Die starren Scheiben oder Ringe könner auch als Kreuze mit drei oder mehreren Armen ausgebildet werden, wie diese auf Abb. 4, 5, 6 gezeigt sind.

Die Zusammenfassung der elastischen und der starren Scheiben oder Ringe der biegsamen Welle erfolgt z. B. derart, daß der starre Ring 1 an drei oder mehreren Stellen des Umfanges mit dem elastischen Ring 5 und dieser, um die halbe Teilung versetzt, an drei oder mehreren

mit dem nächsten starren Ring 2 veren wird; hierbei wird jeder elastische ^, also auf jeder Seite an drei oder mehre^iVren Stellen, mit den benachbarten starren Ringen zusammengefügt.

Die starre .Scheibe oder Ring 1 kann auch eine vielkantige Begrenzung haben und ist entweder plan mit auf beiden Seiten versetzt angeordneten Warzen 21 (Abb. 3) oder derart durchgebildet, daß ihre mit dem einen elastisehen Ring zu verbindenden Stellen 8, 12, 16 in einer Ebene und ihre mit dem nächsten elastischen Ring zu verbindenden Stellen 10, 14, 18 in einer anderen Ebene liegen, wobei die Stellen 8, 12, 16 und 10, 14, 18 durch geneigt angeordnete Rippen 9, 11, 13, 15, 17, 19 untereinander verbunden sind. Von der Seite gesehen, können die starren Ringe oder Scheiben auch die Form einer Wellenlinie haben.

Die Anzahl der Stellen des elastischen Ringes, die mit den benachbarten starren Ringen oder Scheiben verbunden werden, kann eine beliebige sein und steht in einem gewissen Verhältnis zum Durchmesser der Ringe.

Diese besondere Form der starren Scheiben oder Ringe ergibt erst die Möglichkeit, mit der biegsamen Welle nach der vorliegenden Erfindung bei kurzer Baulänge einen großen Ausschlagwinkel erzielen zu können, und zwar dadurch, daß jedes einzelne, aus einem starren, 16, und einem elastischen Ring 5 bestehende Glied in der axialen Richtung der biegsamen Welle verhältnismäßig äußerst kurz gebaut ist und außerdem die starren Ringe oder Scheiben 1, 2 usw. infolge ihrer Formdurchbildung ein Zusammendrücken aller Glieder in axialer Richtung wie bei einer gestreckten, so auch bei einer gekrümmten Lage der Wellenachse zulassen. Da die starren und elastischen Ringe der biegsamen Welle unter sich alle gleich und übereinander um einen Mittelpunkt angeordnet werden, kann die Krümmungslinie der Welle einen Kreisbogen bilden oder sich aus mehreren Kreisbögen zusammensetzen. Praktisch hat diese Erscheinung unter Berücksichtigung der äußerst kurzen Baulänge der einzelnen Glieder die Bedeutung, daß der Abtrieb ein gleichförmiger sein muß.

Das besondere Merkmal der biegsamen Welle nach der vorliegenden Erfindung ist demnach die Anordnung einer besonders durchgebildeten starren Scheibe oder eines Ringes mit nach beiden Seiten gerichteten Ausnehmungen zwischen zwei elastischen Scheiben oder Ringen, wobei die starre Scheibe oder der Ring einmal in der axialen Richtung der Welle nur eine möglichst kurze, vom gewoll-

ten Ausschlagwinkel jedes einzelnen Gliedes bedingte Baulänge aufweist und das andere Mal innerhalb dieser kurzen Baulänge derartig geformt ist, daß die elastische Scheibe oder der Ring zwischen zwei starren Scheiben oder Ringen an gewollten Stellen ausreichenden freien Raum für ihr Ausweichen in den Richtungen nach den starren Scheiben oder Ringen bei einer Durchbiegung der Welle findet.

Das Zusammenpressen der einzelnen Glieder wird ermöglicht durch eine derartige Anordnung von starren,, ebenen Scheiben oder Ringen 21, 22 mit beiderseits vorstehenden gleichen Warzen 23, 24 oder von der Seitenansieht zickzack- oder wellenförmig verlaufenden Scheiben oder Ringen 1, 2, 3, 4 mit ihren in parallelen und dabei in zur Wellenachse normalen Ebenen liegenden Teilen 8,12, 16 bzw. 10, 14, 18, daß im ersten Falle die Warzen einer starren Scheibe oder eines Ringes in der Mitte zwischen zwei Warzen des anderen Ringes oder im zweiten Falle die vorstehenden Teile einer starren Scheibe oder eines Ringes 8, 12, 16 auf der anderen Seite Ausnehmungen oder Vertiefungen bilden, in die die vorstehenden Teile der nächsten starren Scheibe zu liegen kommen; durch diese Anordnung der starren Scheiben oder Ringe wird bei einer Biegung der Welle die elastische Scheibe oder 4^er Ring iⁿ die Lücken zwischen zwei Warzen oder.in die Vertiefungen der starren Scheiben hineingedrückt, wobei der Ausschlagwinkel zweier benachbarter starrer Ringe dadurch begrenzt wird, daß der zwischen diesen starren Ringen angeordnete elastische Ring die starren Ringe nicht berühren soll.

Das Anfangs- und das Endstück der biegsamen Welle soll eine starre Scheibe oder ein Ring sein, der an einem geeigneten Flansch der An- und Abtriebswelle befestigt wird, oder jenes Endstück wird zugleich als Flansch der Welle ausgebildet.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Biegsame, aus Einzelteilen zusammengesetzte Welle, dadurch gekennzeichnet, daß sie abwechselnd aus starren Scheiben, Ringen oder Kreuzen (1, 2, 3, 25, 26, 27) und aus elastischen Scheiben oder Ringen (5, 6, 7) besteht, wobei jede elastische Scheibe oder Ring an einer Seite an drei oder mehreren Stellen mit einer starren Scheibe, Ring oder Kreuz und an der anderen Seite wiederum in gleicher Anzahl, aber versetzten Stellen mit einer nächsten starren Scheibe, Ring oder Kreuz usw. verbunden ist, und die starren Schei-

   ben, Ringe oder Kreuze derart durchgebildet sind, daß diese in der axialen Riehtung der biegsamen Welle nur eine sehr kurze, von gewolltem Ausschlagwinkel jedes einzelnen Gliedes bedingte Baulänge aufweisen und außerdem innerhalb dieser Baulänge derartig geformt sind, daß jede elastische Scheibe oder Ring zwischen zwei starren Scheiben, Ringen oder Kreu-" zen an gewollten Stellen, die sich zwischen zwei Befestigungsstellen der elastischen Scheibe mit einer starren-Scheibe befinden, ausreichenden freien Raum für ein Ausweichen bei einer Durchbiegung der Welle findet.
2. 2. Biegsame, aus Einzelteilen zusammengesetzte Welle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen der starren Scheibe, des Ringes oder des Kreuzes für die benachbart angeordneten elastischen Scheiben oder -Ringe in parallelen und dabei in zur WeI-lenachse senkrechten normalen Ebenen liegen und diese Verbindungsstellen entweder durch Warzen auf Planscheiben, Ringen oder Kreuzen oder, von der Seite gesehen, durch plane Flächenteile (8,10,12, 14, 16, 18) und schräg bzw. Zickzack- oder wellenförmig angeordnete Rippen (9, 11, ^Z3> ¹Si !7» ¹SO gebildet werden.
3. 3. Biegsame, aus Einzelteilen zusammengesetzte Welle nach Anspruch 1 und Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der starren Scheiben oder Ringe in axialer Richtung der Welle durch den gewollten Ausschlagwinkel eines Gliedes der biegsamen Welle und durch die Außenabmessung der starren Scheiben bedingt wird.
4. 4. Biegsame, aus Einzelteilen zusammengesetzte Welle nach Anspruch 1 und Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die starren und elastischen Scheiben oder,Ringe übereinander um einen Mittelpunkt angeordnet sind, wodurch beim Biegen der Welle deren Krümmungslinie einen Kreisbogen oder mehrere ineinander verlaufende Kreisbögen bildet und der Abtrieb ein gleichförmiger ist.
5. 5. Biegsame, aus Einzelteilen zusammengesetzte Welle nach Anspruch 1 und Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, no daß die elastischen Scheiben oder Ringe in ihren Teilen zwischen den Befestigungsstellen mit zwei benachbarten starren Scheiben oder Ringen nicht dehnbar, aber biegsam sind und die Welle nicht tordierbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen