AT213164B - - Google Patents

Description

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    Biegungselastische Drehmomentskupplung    
Die Erfindung befasst sich mit einer biegungselastischenDrehmomentskupplung zwischen einer Antriebswelle und einer z. B. im Winkel oder parallel dazu versetzten oder schliesslich auch sich axial verlagernden angetriebenen Welle. 



   Bei einer bekannten Ausführungsform dieser Kupplung sind zur Drehmomentsübertragung mehrere in-   einandersteckende,   Schlag an Schlag gewickelte Schraubenfedern rechteckigen Federdrahtquerschnitts verwendet. Diese ineinandersteckenden Federn sind im bekannten Fall alle aus einem einzigen durchgehenden Drahtstück gewickelt, wobei die einzelnen Windungen nicht Kreise, sondern Vielecke bilden. 



  Bei der erwähnten Herstellungsmethode des Wickelns der verschiedenen Federlagen aus einem einzigen Draht war es aus Fertigungsgründen nicht zu erreichen, dass im Endzustand alle Einzellagen der Schraubenfedern satt ineinanderliegen, sich also jeweils am Innenumfang der äusseren Feder und dem Aussenumfang der nächstinneren Feder satt berühren. 



   Die Erfirdung geht von der Erkenntnis aus, dass bei einem solchen nicht satten Ineinanderliegen der Einzelfederlagen bei Beginn der Drehmomentsbelastung der Feder zunächst ein Verschwenken der Enden der Gesamtfeder gegeneinander um einen bestimmten Winkelbetrag eintritt, wobei der Drahtquerschnitt tordiert wird und die einander benachbarten Schraubenfederlagen so weit im Durchmesser verengt bzw. aufgeweitet werden, bis je zwei benachbarte Lagen satt ineinander anzuliegen kommen. Danach erst ist während der   weiterenDrehmomentsübertragung   eine reine Zug-Druck-Beanspruchung im Drahtquerschnitt erreicht. Das Tordieren des Drahtquerschnitts sollte vermieden werden. 



   Zu diesem Zweck ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass mehrere selbständige, auf ihrer ganzen Länge als runde Schraubenfedern gewickelte, konzentrisch zueinander angeordnete Einzelschraubenfedern, die abwechselnd gegenläufigen Wicklungssinn haben, als kalibrierte Federn mit satter Passung ineinander geschoben sind. Hiedurch wird sichergestellt, dass von Anfang an nur reine Zug-Druck-Beanspruchung auf denFederdrahtquerschnitt wirken kann, weil zwei benachbarte, gegensinnig gewendelte Einzelfedern von Anfang an durch das ausgeübte Drehmoment gegeneinandergespannt werden und keine Torsion des Federdrahtquerschnittes zulassen. 



   Durch Verwendung von Einzelfedern und vor allem von Federn mit kreisrundem Gangverlauf können die Federn in der einfachsten Herstellungsweise gewickelt werden und das Ineinanderpassen mit grosser Toleranzgenauigkeit durchgeführt werden. 



   Weitere neuartige Möglichkeiten der Gestaltung des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der noch folgenden Beschreibung von Beispielen. 



   In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. 



  Hierin zeigen :
Fig. 1 drei nur teilweise ineinandersteckende Einzelfedern, die die Einzellagen der Gesamtfeder bilden sollen, wobei sie für den Gebrauchszustand in Richtung der Pfeile   ineinander zuschieben sind ; Fig. 2 den   ineinandergeschobenen Zustand im Schnitt ; Fig. 3 und Fig. 4 die beiden auf die ineinandergeschobenen Federn aufzustülpenden und damit zu verbindenden Endstücke im Schnitt ; Fig. 5 die Kupplung im Betriebszustand in Ansicht, wobei die Stummel der antreibenden und angetriebenen Wellen als Vierkante ausge- 
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    Vierkamlochern der Endstückeaufweist ; Fig. 8 nach   ein anderes Ausführungsbeispiel mit auf der einen Seite verstifteter und auf der andern Seite durch eine Setzschraube an der Welle gehaltenem Endstück an zwei unter einem Winkel zueinanderstehenden Wellen ;

   Fig. 9 wieder ein anderes Ausführungsbeispiel mit als Flansch ausgebildeten Endstücken in ihrer Verbindung mit ebenfalls Flanschen tragenden Wellenenden, wobei diese Wellenenden parallel zueinander versetzt   sind : Fig. 10   eine aus   zwei Federgruppen zusammengesetzte Kupplung mit   besonders ausgebildeten Endstücken und einem Zwischenstück, Fig.11 eine andere Art von   Endstücken.   



   Wie aus Fig. 1 und 2 deutlich zu erkennen ist, sind die noch nicht völlig ineinandergesteckten Einzelfedern 11, 12 und 13 aus einem Draht von mindestens annähernd quadratischem Querschnitt Schlag an Schlag,   d. h.   mit einander berührenden Gängen, gewickelt. Der Umfang und die   Innenfläche   der Einzelfedern sind entweder durch Überschleifen oder aber durch einen geeigneten sorgfältigen Wickelvorgang jeweils so kalibriert,   d. h.   im Durchmesser so genau bemessen, dass die Einzellagen 11, 12 und 13 satt ("saugend") ineinanderpassen. Die Windungsrichtung ist, wie Fig. 1 erkennen lässt, zwischen je zwei benachbarten Lagen bzw. Einzelfedern gegensinnig. Dabei kann mindestens eine der Einzelfedern 11 - 13 mehrgängig ausgebildet sein. 



   Im Ausführungsbeispiel nach Fig.   2-5   sind zylindrische Endstücke 14 und 15 vorgesehen, die eine zentrische Durchgangsöffnung 14a bzw. 15a von quadratischem Querschnitt mit gebrochenen Ecken und in den   Stirnflächen   jeweils eine Ringnut 14b bzw.   15b aufweisen. Diese Ringnut   hat einen Querschnitt, mit dem die Endstücke sich satt auf die Enden der aus den drei Einzeliedern 11, 12, 13 bestehenden Ge-   samtfeder   aufstülpen lassen. Im fertigen Zustande der Kupplung sind die Endstücke 14, 15 auf die Federenden aufgelötet. Auch ein Verkleben mit entsprechenden Klebemitteln oder irgendeine andere stoffschlüssige Verbindungsart ist denkbar.

   Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn diese stoffschlüssige Verbindung nur an der Stirnfläche der Federendgänge vorliegt, im Beispiel nach Fig.   3-5   als zwischen diesen Stirnflächen und dem Grunde der Nuten   14a   und 15a. Man kann auch an ein Verbinden der Federstirnfläche mit einer ebenen Stirnfläche an der Welle oder dem Endstück denken. 



   In die Durchgangsöffnungen 14a bzw. 15a passen die entsprechenden vierkantig geformten Endstummel 16a bzw. 17a der antreibenden Welle 16 und der angetriebenen Welle 17 ; diese   sind also formschlils-   sig mit den Endstücken 14 bzw. 15 kuppelbar und leicht lösbar. 



   Fig. 6 lässt erkennen, dass bei im wesentlichen quadratischem Querschnitt des Federdrahtes von der Seitenlänge a die aussenliegende Seite nach einem Radius R gewölbt ist, wobei es vorteilhaft sein kann, 
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Länge der Gesamtfeder höchstens das ZweifacheQuerschnittsform bei der der Radius R das Zehn-bis Vierzigfache der Seitenlänge a beträgt, soll bei einem Biegen der Feder während des Betriebes vermeiden, dass die Eckkanten des rechtwinkligen   Drahtquerschnit-   tes als solche die einzige Anlage an der ebenen Innenfläche der nächst   äusseren Nachbarlage   bilden und dadurch eine zu hohe Flächenpressung mit entsprechender Abnutzung usw. auslösen. 



   Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist die Gesamtfeder aus vier Lagen   20-23 gebildet. Die etwas   längeren Endstücke 24 und 25 sind wiederum mittels entsprechender Stirnnuten   24b bzw. 25b über die   
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 Die formschlüssige Verbindung mit der antreibenden Welle 26 bzw. der angetriebenen Welle 27 ist in die-   sem   Falle durch Keile 28 und 29 bewirkt, die in entsprechenden Keilnuten der Welle und der   EndstBche   stecken. 



   Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 trägt die antreibende Welle 36 ein Endstück 24', das mit ihr durch einen Konusstift 28'verstiftet ist. Das andere Endstück 35 ist mit der angetriebenen Welle 37 durch eine Setzschraube 39 verbunden. Die Mittelachsen der Wellen 36 und 37 zeigen in diesem Fall den Be- 
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   Beim   Ausfuhmngsbeispiel   nach Fig. 9 sind an den Endstücken   4.     bzw. 45 Flanschen 44a bzw. 45aund   an den Wellenenden 46 bzw. 47 entsprechende Flanschen 46a bzw. 47a vorgesehen. Die Mittelachsen des beiden Wellen 46 und 47 sind parallel zueinander versetzt, was sich in einer S-förmigen Biegung der Feder auswirkt. 



   Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 sind die antreibende bzw. die angetriebene Welle mit 56 und 57 bezeichnet und über Vierkantenden an Endstücken 54 und 55 formschlüssig angekuppelt. Letztere dringen mit Zapfensansätzen 54a und 55a in die Enden der je eine   besondere Federgruppe bildenden Federn   51 bis 53 bzw. 51a-53a ein. Der Umfang der Zapfen bildet eine   Rotationsfläche, deren   Erzeugende der stärksten vorgesehenen Krümmung der Innenseite der innersten Feder entspricht und somit dieser Federfläche bei starken Gelenkleistungen eine Stützfläche bietet. Die beiden Federgruppen   51-53 bzw.   

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 51a - 53a sind durch ein Zwischenstück 58 mit zwei entsprechenden Zapfen 58a und 58b verbunden. Das Material der materialschlüssigen Verbindung ist bei 59 zu erkennen.

   Diese Zusammenschaltung zweier Federgruppen erlaubt einen doppelt so grossen Beugewinkel wie eine Einzelgruppe. 



   Auch beim Beispiel   nachFig. l1   sind die antreibende und angetriebene Welle 66 bzw. 67 über Steckzapfen formschlüssig mit den Endstücken 64 und 65 gekuppelt und diese wiederum mit den Stirnflächen der Federgruppe 61 verhaftet, wobei ein innerer Zapfenansatz 64a bzw. 65a in die Feder eingesteckt ist und   ein äusserer   Trichteransatz 64b bzw. 65b die Federenden übergreift. Die Trichterinnenfläche entspricht in ihrer Krümmung derjenigen der Aussenfläche der Feder 61 bei grösster Beugung, wobei sie also der Feder eine Stütze bietet. 



   Der Wunsch, dass die Kupplung axiale Wanderungen der Wellen aufnehmen kann, ist bei der neuen Kupplung ebenfalls erfüllt, weil schon Windungszwischenräume von nur 1/10 mm bei 20 Windungen eine Aufnahmefähigkeit von 2 mm axialer Wanderung ergibt. 



    PATENTANSPRÜCHE ;    
1. Biegungselastische Drehmomentskupplung zwischen einer Antriebswelle und einer angetriebenen Welle, bei der mehrere ineinandersteckende, Schlag an Schlag gewickelte Schraubenfedern im wesentlichen rechteckigen Federdrahtquerschnittes als Drehmomentsübertragungsorgane vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere selbständige, auf ihrer ganzen Länge als runde Schraubenfedern gewickelte, konzentrisch zueinander angeordnete Einzelschraubenfedern (11, 12, 13 bzw.   20 - 23),   die abwechselnd gegenläufigen Wicklungssinn haben, als kalibrierte Federn mit satter Passung ineinandergeschoben sind.

Claims (1)

1. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausschliesslich die äussere Begrenzungsseite des im wesentlichen rechteckigen Federdrahtquerschnittes mindestens an einer der eingeschobenen Federn als ballige Anlage an der Nachbarfeder nach aussen gewölbt ist (Fig. 6).

   3. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei im wesentlichen quadratischem Querschnitt des Federdrahtes der Radius (R) dieser Wölbung das Zehn-bis Vierzigfache der radialen Rechtecklänge (a) beträgt.

   4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Gesamtfeder (11 - 13, 20 - 23) über eine stoffschlüssige Verbindung an die antreibende und/oder die angetriebene Welle (16, 17 bzw. 26, 27) angeschlossen (verklebt, angelötet oder sonstwie verhaftet) ist.

   5. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfeder (11 - 13 bzw. 20-23) mit zwischen diese und die Wellen (16, 17 bzw. 26, 27) geschalteten Endstücken (14, 15 bzw.

   24, 25) stoffschlüssig verbunden ist. EMI3.1 bindung ausschliesslich die Stirnflächen der Federendgänge erfasst.

   7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (14, 15) mit den Wellen (16, 17) formschlüssig kuppelbar sind.

   8. Kupplung nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gesamtfedern (51 - 53 und 5la - 53a) unter Zwischenschaltung von nach Art der Endstücke damit verbundenen Zwischenstücken (58) aneinandergesetzt sind (Fig. 10). EMI3.2 höchstens das Zweifache des äusseren Windungsdurchmessers beträgt.

   10. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Enden der Gesamtfeder (51-53, 51a-53a) verbundenen Stücke (54, 55, 58, 64, 65) gegen die Federmitte gerichtete Ansätze (54a, 55a, 58a, 58b, 64a, 65a) mit Rotationsflächen aufweisen, deren Erzeugende der stärksten vorgesehenen Krümmung der Feder entspricht.

   11. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze als in die Federenden steckende Zapfen (54a, 55a, 58a} ausgebildet sind.

   12. Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze als die Federenden umgreifende Trichter (64a, 65a) ausgebildet sind.

   13. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Einzelfedern (11 -13.) mehrgängig ausgebildet ist.