Elastische Kupplung. Bei den meisten elastischen Ganzmetall- Kupplungen dienen als elastische Kupplungs glieder zwischen dem treibenden und dem ge triebenen Kupplungsteil Federn, die durch die zu übertragenden Kräfte auf Biegung, Druck oder Zug beansprucht werden. Die diesen Kupplungen anhaftenden Nachteile der Grösse, Schwere und des hohen Preises hat man durch die Verwendung von auf Ver drehung beanspruchten Stäben als elastische Kupplungsglieder zu beseitigen gesucht. Da mit hat man eine bessere Ausnutzung des Werkstoffes und demgemäss einen geringe ren Stoffaufwand erreicht, so dass die Kupp lungen leichter, kleiner und billiger sind.
Ausserdem haben auf Verdrehung bean spruchte Kupplungsstäbe den Vorteil, dass sie für jede Beanspruchung rechnerisch ge nau und zuverlässig bestimmt werden kön nen.
Die Verwendung von auf Verdrehung be anspruchten Stabfedern hat aber den Nach teil, dass es schwierig ist, die an der Kupp- lung wirkenden Umfangskräfte unter Aus schaltung jeglicher Biegungsbeanspruchung als Verdrehungskräfte in die Federn einzu leiten. Bei den bekannten Kupplungen mit geraden Stabfedern liegen die beiden Feder enden weit auseinander. Jede Stabfeder ist in der einen Kupplungshälfte in zwei Lager stellen geführt und greift mit einem oder zwei rechtwinklig zur Feder stehenden Kurbelarmen in die andere Kupplungshälfte ein. Die Kurbelarme werden entweder durch rechtwinklige Abbiegungen der Stabfeder- enden selbst oder durch besonders aufgesetzte Kurbeln gebildet. In jedem Fall treten ver schiedene Nachteile auf.
Die Lagerungen der Stabfedern beanspruchen Raum, verteuern die Kupplung und nehmen den Federn die Möglichkeit, sich gegenseitigen Verlage rungen der gekuppelten Wellen durch elasti sches Nachgeben anzupassen. Daher müssen die Kurbelenden kugelig ausgebildet werden, um ihnen die erforderliche Einstellmöglich keit zu geben. Damit ist der Nachteil ver- Bunden, dass die Kraftübertragung nur in kleinen punktförmigen Flächen erfolgt, in denen grosse Flächendrücke auftreten, die zur vorzeitigen Abnutzung führen. Die Aus rüstung der Stabfedern mit besonderen Kur beln macht ausserdem die Kupplungen erheb lich verwickelter und teuerer.
Alle diese Nachteile werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die auf Verdrehung beanspruchten Kupplungsglie der als bügelförmige Federn ausgebildet sind, deren Enden je in einen Kupplungsteil ein greifen. Derartige bügelförmige Federn sind als sogenannte C-Federn schon bekannt und bei Kupplungen verwendet. Doch finden sie in den bekannten Kupplungen nur als Bie gungsfedern, niemals aber als Drehungs federn Anwendung.
Die Verwendung bügelförmiger Dre hungsfedern bringt vor allem den Vorteil mit sich, dass die Federenden nahe beieinander angeordnet werden können. Dadurch werden Achsialkräfte und schädliche Einspann momente leicht vermieden. Auch wenn die Federenden nahe beieinander liegen, ist die Beweglichkeit der beiden Wellenenden so wohl in radialer wie achsialer Richtung ge nügend gross ; die bei solchen Wellenverlage rungen auftretenden Gleitbewegungen blei ben klein, so dass praktisch keine Abnutzung eintritt. Die Bügelfedern können auf dem ganzen Kupplungsumfang in Achsialebenen dicht nebeneinander gelegt werden, so dass die Kupplungen verhältnismässig klein wer den und ein im Verhältnis zum Kupp lungsgewicht ausserordentlich grosses Arbeits vermögen aufweisen.
Es ist aber auch mög lich, die Federn schräg anzuordnen. Die Lagerung der Federn ist sehr einfach. Ihre Enden können sowohl fest eingespannt wer den, so dass sie sich in den Lagerungen nicht drehen können, als auch drehbar in den Lagerstellen liegen. Auch bei Belastung der Kupplung bleiben die Federenden achsial und parallel und infolgedessen die Berührung zwischen den Federenden und ihren Lager stellen vollkommen erhalten, so dass keine Punkt- oder. Linienberührung, sondern immer Flächenberührung vorhanden ist und dem gemäss die Drücke klein bleiben.
Die Form der Feder wird z -echs k@e.aer Ausnutzung des Federgewichtes vorteilhaft so gewählt, dass. in einem möglichst grossen Teil jeder Feder die gleichen Materialbean spruchungen auftreten. Dies kann bei ge schmiedeten oder gegossenen Federn durch entsprechende Abstufung des Materialquer schnittes erzielt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Feder als Träger gleicher Festigkeit auszubilden. Bei Federn mit gleichbleibendem Querschnitt@kann die Forde rung gleicher Materialbeanspruchung an allen Stellen dadurch erfüllt werden, dass die Federenden, an ,denen die Kupplungsteile an greifen, beweglich gelagert werden und sich im Krümmungsmittelpunkt des Federbügels befinden.
Anordnungen mit drehbar gelager ten Federenden besitzen durch die beim Dreh moment auftretende Reibung besonders gute Schwingungsdämpfung. Zum gleichen Zweck können auch Anschläge vorgesehen werden. Wenn bei stärkeren Schwingungen die Fe dern gegen die Anschläge stossen, dann wer den die Schwingungen gestört und abge dämpft. Diese Anschläge können zugleich da zu dienen, Überbelastungen der Federn vor zubeugen. Von dem Augenblick an, in dem sich die Federn gegen die Anschläge legen, wirkt die Kupplung als starre Kupplung.
Falls die Federenden so eingespannt wer den, dass sie sich nicht verdrehen können, so ist als Federform bei gleichbleibendem Material querschnitt der an einer Stelle offene Kreis ring die günstigste. Für diese Verhältnisse kann es vorteilhaft sein, alle Federbügel aus einem Stück herzustellen in der Weise, dass die Federbügel an jedem Ende mit dem be nachbarten Federbügel zusammenhängen.
Für die Anordnung der Federbügel be steht eine Reihe von Möglichkeiten. Eine be sonders einfache Form für die beiden Kupp lungsflanschen bekommt man, wenn. die Federbügel um die Kupplungsflanschen her umgreifen. Diese Anordnung erfordert je doch in den meisten Fällen einen besonderen Schutzmantel für die Federbügel. Bei An- ordnungen mit schalenartig ausgebildeten Kupplungsflanschen, innerhalb deren Scha len die Federenden geschützt liegen, ist da gegen ein besonderer Schutzmantel über flüssig. Die Federbügel beanspruchen beson ders wenig Raum, wenn sie in Radialebenen rings um die Welle angeordnet werden.
Es ist für das Wesen der erfindungsge mässen Kupplung gleichgültig, auf welche Weise die Bügelfedern in den beiden Kupp lungsteilen befestigt sind. Sowohl in Nuten 1s auch in Löchern kann ein befriedigender Eingriff erzielt werden. Für den Zusammen bau ist es wertvoll, die Federn wenigstens in einem Kupplungsteil in achsparallelen Boh rungen oder Nuten zu halten. Die Kupplung kann dann durch einfaches achsparalleles Verschieben eines Kupplungsflansches in oder ausser Eingriff gebracht werden.
Bei den einfachsten und besten Feder formen liegen die Federenden dicht beiein ander in der Peripherie oder innerhalb des Federbügels. Hier macht der Zusammenbau Schwierigkeiten, besonders wenn harte Federn und eine möglichst spielfreie Ver bindung der Federenden mit den Kupplungs teilen verlangt werden. Deshalb ist in solchen Fällen eine Lagerung der Federenden in Nuten oder Schlitzen unumgänglich. Man kann sie ohne Beeinträchtigung .des Fede rungsvermögens spielfrei bekommen, wenn man die Federn in der Nähe der Enden dün ner macht als an den Enden selbst oder in dem man die Federenden durch aufgesetzte Führungsstücke verstärkt. In diesem Falle müssen die Schlitze in den Kupplungsteilen an der Öffnung entsprechend dem dünneren Teil der Feder enger sein und nach innen zu mit zu den verstärkten Federenden passenden Erweiterungen versehen werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungs form der Feder erhält man, wenn man eine bügelförmige Feder nicht in einer Ebene biegt, sondern sie schraubenähnlich aus dieser heraus dreht. Die Enden sind dann nicht gegeneinander gerichtet, verlaufen aber parallel zueinander, wobei sie zweckmässig um einen der Schlitzteilung entsprechenden Betrag gegeneinander verschoben sind. Das Ende der einen Feder wird in einem Füh rungsschlitz der einen Kupplungshälfte ge führt, während das andere Federende nicht in dem gegenüberliegenden, sondern in dem diesem zunächst befindlichen Schlitz der an dern Hälfte liegt.
Auf den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform in An sicht und im Schnitt parallel zur Achse der gekuppelten Wellen, während die Fig. 3 und 4,15 und 6, 7 und 8, 9 und 10, ,l'2 und 13, 14 und 15, 16 und 1.7, 18 und 19, 20 und !21 je eine Ausführungsform in Schnitt oder An sicht senkrecht und im Schnitt parallel zur Achse der gekuppelten Wellen darstellen, Fig. 11 eine Einzelheit und Fig. 2,2 eine be sondere Ausführung wiedergibt.
Bei der Ausführung nach den Fib. 1 und 2 liegen die Bügelfedern 1 innerhalb des schalenförmig ausgebildeten Kupplungsflan sches 2, der am äussern Rande mit Nuten 6 versehen ist, in die das eine Ende der Bügel federn eingreift. Das andere Ende der Bügel federn ist in Bohrungen 3 des Flansches 4 des andern Kupplungsteils gelagert. Bei der Ausführungsform der Kupplung nach Fig. 3 und 4 sind die Federn 1 zwecks gleich mässiger Beanspruchung auf die ganze Länge der Feder entsprechend den in jedem Punkt der Feder auftretenden Kräften mit verschie denem Querschnitt ausgebildet. Ihre Enden liegen innen in achsparallelen Bohrungen 3 der Kupplungsflanschen 2 und 4.
Während die Federenden bei dieser Ausführungsform voneinander weg gerichtet sind, zeigen die Fig. 5 und 6 eine Kupplung, bei der die Federn 1 die beiden Kupplungsflanschen 2 und 4 umgreifen und die Enden der Federn gegeneinander gerichtet sind. Sie sind in bei den Flanschen in achsparallelen Bohrungen 3 gehalten. Ein Nachteil dieser Ausführung ist es, dass die Federenden verhältnismässig weit auseinander liegen. Diesem Mangel kann durch eine Ausführung gemäss Fig. 7 und 8 dadurch abgeholfen werden, dass die Flan- sehen aussen bis auf die Mitte der Löcher 3 abgesetzt sind. Der zum Einführen der Feder notwendige Spielraum zwischen beiden Federenden wird durch diese Anordnung auf ein Mindestmass beschränkt.
Die Fig. 8 zeigt gleichzeitig eine besonders elastische Form der Federn 1. Diese sind nahezu Kreisringe, deren Enden so nach innen gebogen sind, dass sie sich im Mittelpunkt befinden. Fig. 9, 10 und 11 zeigen eine Anordnung der Federn mit fest eingespannten Enden. Die Form ist hier zweckmässig ein einfacher Kreisring. Die Ausführung der Feder nach Fig. 11 ist inso fern besonders bemerkenswert, als hier eine Möglichkeit gezeigt wird, wie sämtliche Bügelfedern 1 aus einem einzigen Stück ge formt werden können. Die Ringfedern sind in den symmetrisch ausgeführten Kupplungs hälften 2 und 4 in Nuten gelagert, die ein einfaches Aus- und Einrücken der Kupplung durch achsiale Verschieben des einen Kupp lungsteils gestatten. Bei der Ausführungs form nach Fig. 12 und 13 ist die Feder 1 als einfacher Bügel ausgebildet.
Die Federn sind bei 5 seitlich abgeflacht, so dass sie ohne Schwierigkeit in die zylindrisch bearbeiteten Schlitze 6 :der beiden Kupplungshälften 2 und 4 eingeführt werden können. Die ver stärkten Federenden 7 haben genau denselben Durchmesser wie die zylindrischen Nuten 6. Fig. 14 und 1.5 zeigen eine weitere Ausfüh rungsform der Kupplung. Die Federn 1 sind hier wiederum als Kreisringe ausgebildet, deren Enden bis ungefähr in den Mittelpunkt des Kreises fortgeführt sind. Zwecks spiel freier Führung in den zylindrisch ausge weiteten Nuten 6 sind die Federenden mit aufgesetzten zylindrischen Führungsstücken 7' versehen. Hierdurch wird eine spielfreie Verbindung der beiden Kupplungsteile ? und 4 erreicht.
Die Federenden 7 sind, wie Fig. 17 zeigt., um einen Betrag voneinander entfernt, der grösser ist als die Drahtstärke. Er hängt von vier Festigkeit des zwischen,den Schlitzen be findlichen Materials ab, das nicht ausbrechen soll. Wie aus Fig. 18 zu ersehen ist, liegt das eine Federende im Schlitz 6 der einen Kupp- lungshälfte 2 und das andere Ende in dem nächstliegenden Schlitz der andern Kupp lungsschale 4. Die Federn 1 haben auch hier Einfräsungen 5 (Fig. 16 und 17) zum Ein führen in die Schlitze 6 der Kupplungshälf ten 2 und 4. Bei der Kupplung mit Federn 1 siehe Fig. 2'0 und 21), deren Enden 3 nach aussen gebogen sind, kann die Anordnung der Federenden genau so sein.
Die Feder enden sind auch hier um den Betrag einer Schlitzteilung versetzt eingefügt. Um die Zeichnung .deutlicher zu machen, ist in den Fig. 18 und 20 jeweils eine in Wirklichkeit noch zwischen den gezeichneten Federn lie gende Feder weggelassen. Um ein härteres Material für die Schlitz führungen verwenden zu können und das Ein fügen der Federn in beide Kupplungshälften zu erleichtern, kann auch, wie Fig. 22 zeigt, eine oder jede Kupplungshälfte mit einem Führungs-Zwischenring S versehen werden. In diesen lassen sich die Schlitze 6 leicht ein fräsen oder bohren.
Sind die Federn in die Zwischenringe 8 eingesetzt, werden die Kupplungshälften 2 und 4 mit Hilfe von Überwurfmuttern 9 auf die Schalen aufge zogen und die Zwischenringe zwischen diese gespannt. Die beschriebenen Kupplungen weisen noch den Vorteil auf, dass die Feder bügel durch Wickeln leicht hergestellt wer den können. Ausserdem ist ein Kippen der Federn, wie es bei ebenen Federn vorkommen kann, nicht mehr möglich.