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Elastische Kupplung, deren Antriebs- und Abtriebsscheibe je eine Anzahl
achsparalleler Übertragungsstifte haben, die in eine gemeinsame Zwischenscheibe
aus elastischem Werkstoff eingreifen Man hat bisher elastische Kupplungen, bei denen
sich eine Antriebs- und eine Abtriebsscheibe parallel und damit senkrecht zur Wellenrichtung
gegenüberstanden, in der Weise ausgebildet, daß man in beide Scheiben eine Anzahl
von z. B. je drei achsparallelen Stiften vorsah, die eine zwischen den Scheiben
eingeschlossene Zwischenscheibe aus elastischem Werkstoff durchsetzten. Die Stifte
reichten in versetzter Anordnung mit geringem Spiel bis etwa an die gegenüberliegende
Scheibe und saßen, solange die elastische Zwischenscheibe neu war, stramm in den
hierfür vorgesehenen Bohrungen dieser Zwischenscheibe. Die Kraftübertragung erfolgte
von der Antriebswelle über die Antriebsscheibe und deren Stifte durch die elastische
Zwischenscheibe auf die Stifte der Abtriebsscheibe und über diese auf die Abtriebswelle.
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Der Nachteil derartiger elastischer Kupplungen bestand darin, daß
schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit die elastische Zwischenscheibe ausgeschlagen
war, d. h. daß die Bohrungen für die Stifte sich ausweiteten und in kreisförmige
Schlitze übergingen. Dies hatte zur Folge, daß ein Spiel zwischen Antriebs- und
Abtriebswelle entstand, so daß eine regelmäßige Übertragung der Drehbewegung nicht
möglich war. Der Verschleiß der Zwischenscheibe
war um so größer,
je mehr die Scheiben durch Stoß, durch Nichtfluchten der An- mit der Abtriebswelle
oder durch Schrägstellung der beiden Wellen zueinander beansprucht wurden. Die Verschleißerscheinungen
wurden dabei durch den Umstand begünstigt, daß die elastische Zwischenscheibe radial
ausweichen konnte, so daß der Dehnungsweg unerwünscht groß und eine Ermüdung des
Werkstoffes unausbleiblich war.
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Um diese letztere Erscheinung zu beseitigen, hat man elastische Kupplungen
in der Weise gebaut, daß man zwei Rohre mit größerem Unterschied im Durchmesser
oder aber ein Rohr und eine Welle ineinandersteckte und zwischen diese unter Spannung
stehenden Gummi einfügte. Diese Kupplungen haben den Nachteil, daß man sie nicht
auseinandernehmen kann und daß sie auch eine nur sehr eng begrenzte Axialverschiebung
aufnehmen können. Ebenso ist die Winkelstellung der beiden Teile gegeneinander dann
nur sehr eng begrenzt, wenn das zu übertragende Drehmoment und damit die Länge der
Kupplung bei feststehendem maximalem Außendurchmesser groß wird. Sollte jedoch die
Länge klein gehalten werden und die Erhöhung der Haftfläche durch eine Vergrößerung
des Durchmessers herbeigeführt werden, um starke Drehmomente übertragen zu können,
so ist zwar eine größere Winkelstellung der Achse möglich, und auch die Längsverschiebung
der Achsen kann, wenn auch nur unwesentlich, weitergetrieben werden. Dagegen nimmt
nunmehr die Kupplung Maße an, welche die Anwendung dieses Systems nicht wünschenswert
erscheinen lassen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplung zu finden,
die alle genannten Vorteile in sich vereinigt, ohne mit den Nachteilen behaftet
zu sein, d. h. also, es soll die Kupplung ohne besondere Schwierigkeiten auseinandergenommen
werden können, sie soll dabei nur geringem Verschleiß unterliegen, fernerhin keinen
allzu großen Durchmesser selbst bei großen Drehmomenten annehmen und schließlich
sowohl eine möglichst große Winkelstellung als auch Längsverschiebung der Achsen
zulassen.
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Gemäß der Erfindung werden diese Bedingungen dadurch erfüllt, daß
man, ausgehend von der zunächst erwähnten elastischen Kupplung mit einer Anzahl
achsparalleler Übertragungsstifte, diese Stifte jeweils nur bis zur Mitte der Zwischenscheibe
reichen läßt und sie an ihren Enden kugelförmig ausbildet, sowie dadurch, daß man
die entsprechend diesen Stiften geformte Zwischenscheibe unter radialer Spannung
hält.
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Durch die geschilderte Maßnahme wird einerseits die Übertragungsfläche
für die Kraft wesentlich vergrößert, und zwar durch die kugelförmige Ausbildung
der Stifte, der eine gleichartige Ausbildung der Bohrungen in der Zwischenscheibe
entsprechen soll. Dadurch wird schon der Verschleiß der mit Stiften ausgerüsteten
bekannten Kupplungen entsprechend herabgesetzt. bie weitere Maßnahme aber, wonach
die Zwischenscheibe unter radialer, nach innen wirkender Spannung gehalten werden
soll, dient als Vorspannung wiederum dazu, eine satte Anlage zwischen den Kugelenden
der Stifte und der Zwischenscheibe zu gewährleisten und ein Ausschlagen zu vermeiden.
Es geht hieraus hervor, daß es sich bei den in dieser Erfindung angewandten Mitteln
keineswegs um die einfache Zusammensetzung zweier Einzelerscheinungen handelt, da
nämlich einerseits die Stifte nicht in ihrer bekannten, sondern in einer neuen Form
benutzt werden und weiterhin die Radialspannung nicht wie bisher dazu dient, um
durch die Oberflächenhaftung zwischen Scheibe und Außenring an diesen Stellen das
Drehmoment zu übertragen, sondern vielmehr dazu, um lediglich durch Erzeugung einer
Vorspannung der Abnutzung entgegenzuwirken.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kugelenden aber erlaubt es, ohne
die Gefahr eines Verschleißes herbeizuführen, den beiden Wellen eine bisher ungewohnt
große Schrägstellung zu erteilen. Des weiteren wird auch eine Längsverschiebung
erst durch die Kugelenden insofern ermöglicht, als bei den bisherigen Ausführungen
die Stifte sich in der Scheibe bewegten, wogegen nunmehr die Stiftenden in der Scheibe
feststehen und die Scheibe in sich die Längsbewegung überwindet, wozu sie auf Grund
ihrer elastischen Eigenschaften bei geeigneter Ausbildung sehr wohl in der Lage
ist.
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In weiterer Ausbildung der vorliegenden Erfindung und um eine möglichst
leichte Kupplung zu erhalten sowie um gerade bei Längsverschiebungen und Winkelstellungen
eine gleichmäßige Belastung der inneren Struktur der Scheibe zu erzielen, sollen
im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausführungen die mit Kugelenden versehenen
Stifte nur bis zur Hälfte in die Zwischenscheibe hineinragen, so daß also die Mittelpunkte
der Kugel in der Mittelebene der Scheibe liegen.
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Die Erzeugung der radial nach innen gerichteten Spannung, die gemäß
der Erfindung unabhängig von den Übertragungsorganen erzeugt werden soll, läßt sich
auf verschiedene Weise erzielen. Eine besonders günstige Art, sie herbeizuführen,
besteht darin, daß man einen aus zwei halbkreisförmigen Teilen gebildeten Spannring
vorsieht, dessen beide Teile durch einen geschlossenen übergeschobenen Außenring
zusammengehalten werden. Diese Anordnung erlaubt es nicht nur, bei der Montage mit
einfachen Mitteln und so vorzugehen, daß die beiden halbkreisförmigen Ringteile
mittels irgendeiner-Spindel, Schraubzwinge, Schraubstock oder ähnliches zusammengedrückt
und dann der Ring aufgeschoben wird, sondern es ist auch möglich, außerhalb der
Erzeugungswerkstätte mit gleichen Mitteln entweder eine Reparatur oder aber einen
Austausch einzelner Teile vorzunehmen.
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Um die Zwischenscheibe daran zu hindern, nach innen auszuweichen,
sobald ihre Beanspruchung ein gewisses Maß übersteigt, und um damit bei gleicher
Dimensionierung die Übertragungsfähigkeit einer erfindungsgemäßen Kupplung weiter
zu erhöhen, soll ein zentrisches Innenstück vorgesehen werden, dessen kleinster
Abstand von den Kugelenden der Stifte etwa gleich dem entsprechenden Abstand der
Spannringe
ist. Es wird hierdurch eine unnötige Anhäufung von elastischem Werkstoff vermieden
und die Kupplung billiger gestellt. Vor allem aber, und hierin liegt der Hauptzweck
dieser Maßnahme, wird ein Ausweichen der Zwischenscheibe nach ihrem Mittelpunkt
hin vermieden und eine völlig gleichmäßige Verteilung der Beanspruchung der Zwischenscheibe
auf ihre Außen- und Innenzonen erreicht.
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Im Hinblick darauf, daß eine große Schrägstellung möglich gemacht
werden soll, empfiehlt es sich, die Querschnittsform für den Spannring oder für
das Innenstück oder aber für beide so vorzusehen, daß eine entsprechende Bewegung
der Schäfte der Stifte ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden kann. Es ergibt sich
dadurch z. B. eine ballige, eine doppelkegelstumpfförmige oder ähnliche Querschnittsform
für die genannten Teile.
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Um den Einbau der Kugelenden in die Zwischenscheibe und den Zusammenbau
der gesamten Kupplungen zu erleichtern, empfiehlt es sich, die Zwischenscheibe mit
radial verlaufenden Trennfugen zu versehen, die durch die Mitte der Kugelenden gehen
sollen bzw. durch die entsprechenden Aushöhlungen in der Zwischenscheibe. Die Trennfugen
können dabei nur bis zu einem gewissen Teil durchgeführt sein, wodurch im nicht
gespannten Zustand die Zwischenscheibe äußerst biegsam wird. In diesem Zustand läßt
sich dann der Zusammenbau vornehmen, während anschließend die Spannringe aufgebracht
werden können und der Kupplung der für die Übertragung des Drehmomentes erforderliche
Halt erteilt wird. Es ist jedoch auch möglich, aus Gründen der Herstellung der Zwischenscheibe
die Trennfuge völlig durchzuführen, so daß man eine der Gesamtzahl der Stifte entsprechende
Anzahl von voneinander unabhängigen Sektoren erhält, die jeweils an ihren radial
verlaufenden Flächen die halbkugelförmigen Ausnehmungen für die Kugelenden der Stifte
aufweisen.
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Außerdem lassen sich konzentrisch verlaufende, begrenzte Schlitze
an den beiden Stirnflächen der Zwischenscheibe für die Stifte vorsehen, durch die
eine kreisförmige Bewegung sowie eine Schrägstellung der Achsen weiterhin erleichtert
wird und durch die eine Zentrierung der Welle bei vorliegender Schrägstellung herbeigeführt
wird.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine Kupplung gemäß der Erfindung
auf Grund ihrer Eigenschaften überhaupt keine Schmierung erfordert, daß im Gegenteil
jedes Schmiermittel einer derartigen Kupplung fernzuhalten ist. Dieser Vorteil ist
in Verbindung mit der Tatsache neu, daß nunmehr erstmalig auf die Verwendung eines
sowohl hinsichtlich der Schmierung als auch der Herstellungskosten umständlichen
Schiebezahnprofils verzichtet werden kann. Da eine derartige Kupplung keinem nennenswerten
Verschleiß unterliegt, ist sie sowohl von Klappergeräuschen frei, als auch bei ihrer
Anwendung Stöße während der Übertragung vermieden werden. Es ist also unter Verwendung
einer derartigen Kupplung ein sanftes Anfahren unabhängig von der Lebensdauer möglich-
Dabei eignet sich eine solche Kupplung sowohl für den Fahrzeugbau als auch für ortsfeste
Maschinenanlagen und andere Zwecke.
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Ein besonders einfaches Verfahren zum Zusammensetzen der Kupplung
sowohl an der Erzeugungsstelle als auch in der Reparaturwerkstatt besteht darin,
daß man die eine Hälfte des geteilten Spannringes gegen zwei ortsfeste Stifte legt,
die Kupplung einlegt und die zwei Spannhälften mittels Spindel oder ähnliches spannt.
Hierauf kann dann der Außenring aufgeschoben werden.
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In der Zeichnung sind zwei Kupplungen gemäß der Erfindung in einem
Ausführungsbeispiel wiedergegeben, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch
eine Kupplung, die für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, Abb. 2 den Querschnitt
durch eine Kupplung gemäß Linie 11-II der Abb. i, Abb. 3 eine Ansicht der Zwischenscheibe
zur genannten Kupplung, Abb. 4 eine Ansicht gegen die Trennfuge IV-IV der beiden
in Abb. 3 rechts dargestellten Sektoren; Abb. 5 stellt eine teils im Längsschnitt,
teils in der Längsansicht dargestellte Industriekupplung dar, während Abb. 6 die
Seitenansicht zu Abb. 5, von links aus gesehen, wiedergibt.
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In Abb. i ist der Antriebsflansch io mit zylindrischen Stiften i i
versehen, die an den Enden in Kugeln 12 auslaufen. Diese sind in die in vier Sektoren
13 (s.auchAbb.2ff.) unterteilte Zwischenscheibe aus Gummi eingebettet. Die Sektoren
werden durch einen Spannring 1,4 zusammengehalten und durch ein von den übrigen
Teilen unabhängiges doppelkegelstumpfförmiges Zentrierstück 15 in der richtigen
Lage gehalten. Dabei ist die Stärke der Sektoren an den Stellen 16 und
17, d. h. in der Mittelebene II-11, am kleinsten und etwa gleich groß.
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Wie aus Abb.2 ersichtlich, befinden sich unter 9o° zu den Kugelenden
12 gleichartige Kugelenden 18, die in entsprechender Weise, wie dies vorher beschrieben
war, mit zylindrischen Stiften i9 aus einem Stück hergestellt sind. Die letzteren
sind an einem Abtriebsflansch 2o befestigt, der über ein Rohr 21 zum Differential
des Kraftfahrzeuges führt.
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In Abb. 3 und 4 sind die vier Sektoren 13 der Zwischenscheibe
dargestellt, und es ist gezeigt, daß die Ausnehmungen 22 für die Stifte i i und
i9 kreissektorförmig und konzentrisch zur Drehachse verlaufen, um den Stiften eine
Drehbewegung gegeneinander zu ermöglichen und eine Zentrierung herbeizuführen.
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Die Industriekupplung gemäß Abb.5 hat in gleicher Weise wie die in
den vorigen Abbildungen gezeigte Kraftfahrzeugkupplung eine, wenn auch dem Zweck
entsprechend anders geformte Antriebsscheibe 23, an welche die Stifte 24 mit den
Kugelenden 25 unmittelbar angegossen bzw. geschmiedet sind. Im vorliegenden Fall
ist die Zwischenscheibe 26 nicht in Sektoren unterteilt, sondern besteht aus einem
Stück. Das Zwischenstück 15 gemäß Abb. i ist hier im Hinblick darauf zu einem Innenring
27
umgebildet, daß der Abstand der beiden Kugeln 25 mit Rücksicht
auf ein hohes Drehmoment groß sein muß und die Materialstärke der Gummischeibe in
ihrer Mittelebene sowohl zwischen den Kugeln und dem äußeren Spannring 28 als auch
zwischen ihnen und dem inneren Spannring 27 möglichst klein gehalten werden soll.
DieAbtriebsscheibe29 ist völlig gleichartig der Antriebsscheibe 23 und kann ebenfalls
aus einem gegossenen oder im Gesenk geschmiedeten und dann bearbeiteten Stück bestehen.