Vorliegende Erfindung betrifft eine nachgiebige Kupplung für zwei im wesentlichen koaxial zueinander angeordnete Wellen.
Mit Kupplungen dieser Art kann eine Drehbewegung zwischen derartigen Wellen mit Erfolg übertragen werden.
Bekanntlich tritt eine geringe axiale Fehlausrichtung zweier im wesentlichen ausgerichteter Wellen, die miteinander verkuppelt werden sollen, häufig auf. Die Stützlager für die Wellen halten nämlich die Wellen nur selten axial vollständig ausgerichtet. Um zu verhindern, dass sich in den Wellen bei der Drehung hohe Spannungen ausbilden und dabei eine unzulässig hohe Belastung der Stützlager der Wellen entsteht, werden derartige Wellen vorteilhafterweise durch Kupplungen der vorstehend genannten Art miteinander verbunden, die diese Spannungen aufnehmen. Kupplungen dieser Art umfassen beispielsweise flexible Kupplungen.
Es wurde bisher versucht, flexible Kupplungen aus nicht metallischen, federnden, elastomeren Materialien herzustellen, weil diese Kupplungstypen Vorteile mit sich bringen. Beispielsweise brauchen Kupplungen aus elastomeren Materialien nicht geschmiert zu werden. Sie können wirtschaftlich hergestellt werden und sind torsionsfedernd. Die miteinander verbundenen Wellen werden häufig Stossbelastungen ausgesetzt.
Dies ist eine sehr plötzlich auftretende Belastung. Die Natur der Kupplung bestimmt das Ausmass, um welches der Stoss von einer Welle zur anderen übertragen wird. Federnde Kupplungen werden also besonders dort gerne verwendet, wo nur eine minimale Übertragung stossartiger Belastungen von einer Welle auf die andere gewünscht wird, weil die flexible Kupplung diese Stossbelastung absorbiert, so dass sie nicht mehr zwischen den Wellen übertragen wird.
In der USA-Patentschrift 3 296 827 wird eine federnde Kupplung beschrieben, die die Spannungen aufnehmen kann, die durch eine axiale Fehlausrichtung hervorgerufen werden, und die von Schockbelastungen herrühren. Bei dieser Kupplung sind zwei Naben vorgesehen, zwischen denen ein polygonal geformter Elastomerring angeordnet ist. Dieser Elastomerring hat alternierende elastomere Arme, die sich vom Ring aus gesehen nach vorn und hinten erstrecken. Die alternierenden Arme haben Metallansätze, die mit der jeweiligen Nabe verbunden sind.
Es wurde jedoch beobachtet, dass diese Kupplung nicht nur Spannungen unterworfen ist, die auf eine axiale Fehlausrichtung und auf eine Stossbelastung zurückgehen, sondern dass sie auch Kräften unterliegt, die die jeweiligen Naben der Kupplung voneinander wegzuziehen trachten. Die Lebensdauer dieser Kupplung wird dadurch verkürzt, weil die Naben sich axial voneinander wegbewegen, wodurch die elastomeren Arme des elastomeren Ringes von den metallischen Ansätzen weggezogen werden, die den Ring zwischen den Naben halten.
Bekannte Kupplungen der vorstehend genannten Art sind ferner mit dem Nachteil behaftet, dass die jeweils zu kuppelnden Wellen axial zurückversetzt werden müssen, um einen flexiblen Kupplungsteil mit jeweiligen Naben der Wellen zu verbinden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Kupplungen der vorstehend genannten Art besteht darin, dass, wenn die jeweiligen Wellen zum Schwimmen neigen, d. h. beim Drehen sich axial vor- und zurückbewegen, Energie absorbiert wird, wodurch der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung von einer Welle auf die andere verringert wird. Folglich müssen an sich unerwünschte Axialdrucklager verwendet werden, die diese Axialbewegung der Wellen aufnehmen, wobei die Anlage auf hächst unerwünschte und oft untragbare Weise verteuert wird.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun eine nachgiebige Kupplung der vorstehend genannten Art zu schaffen, die die Nachteile bekannter Kupplungen dieser Art unter Beibehaltung ihrer Vorteile zu vermeiden erlaubt.
Die nachgiebige Kupplung, für zwei im wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtete Wellen, ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch eine Nabe für jede Welle und durch einen starren Kupplungsteil, der koaxial zwischen den Naben angeordnet und lose mit einem Umfangsteil der Naben verbunden ist, wobei er eine axiale Fehlausrichtung der Naben zueinander zulässt, jedoch eine axiale Bewegung der Naben relativ zueinander beschränkt.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen nachgiebigen Kupplung, die anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht einer flexiblen Kupplung, die eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Kupplung ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Kupplung nach Fig. 1, wobei ein flexibler Teil der Kupplung gestrichelt dargestellt ist;
Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht eines starren Teiles der Kupplung der Fig. 1 und 2;
Fig. 4 eine teilweise Seitenansicht einer flexiblen Kupplung, die eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Kupplung ist; und
Fig. 5 eine Einzelheit eines geschlitzten Bolzens des flexiblen Teiles der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kupplung.
In der Fig. 1 sind zwei im wesentlichen axial ausgerichtete Wellen 11 und 13 gezeigt, die zur Übertragung von Drehmoment durch eine flexible Kupplung, die als Ganzes mit 15 bezeichnet ist, miteinander gekuppelt werden sollen. Die Kupplung 15 hat Naben 17 und 19 für die Wellen 11 bzw. 13, ferner einen flexiblen Teil 21, der koaxial zwischen den Naben
17 und 19 angeordnet ist, und einen starren Teil 23, der gleichwohl koaxial zwischen den Naben 17 und 19 angeordnet ist. Die Naben 17 und 19 sind jeweils auf den Wellen 11 und
13 mittels eines Keils 25 in Mitnehmernuten 27 fest montiert, die sowohl an den Wellen 11 und 13 als auch an den Naben 17 und 19 vorhanden sind.
Die Naben 17 und 19 haben einen Schaftteil 29 und einen Flanschteil 31, dessen Durchmesser grösser ist als jener des Schaftteiles 29. Jede Nabe 17 und 19 hat keilförmige Schlitze
33, die am Flanschteil 29 jeder Nabe 17, 19 gleichförmig verteilt angeordnet sind. Eine in der Mitte angeordnete
Gewindebohrung 35 ist in jedem Schlitz 33 vorhanden.
Der flexible Kupplungsteil 21, der vollständig in der USA Patentschrift 3 296 827 beschrieben ist, weist einen elastomeren Ring 37 mit einer Reihe von rechteckigen, federnden und kompressiblen Ringteilen 37 auf, die mit ihren Längsachsen 39 an den Seiten eines regulären Polygons angeordnet sind. Bolzen 41 erstrecken sich vom Polygon und sind am Schnittpunkt der Achsen 39 zweier benachbarter Ringteile 37, beispielsweise der Achsen 39a und 39b, angeordnet. Die Bolzen 41 erstrecken sich in Querrichtung zu den Längsachsen 39 der
Ringteile 37. Die Bolzen 41 sind mit dem Ringteil 37 verbun den und besitzen praktisch dieselbe Breite wie jene der Quer schnittsfläche der Ringteile 37. Es wird bevorzugt, wenn die Bolzen 41 vollständig in dem federnden Material der Ringteile
37 eingekapselt sind, um eine gute Bindung der Bolzen 41 mit den Ringteilen 37 zu bewirken.
Die Bolzen 41 sind keilförmig ausgebildet, so dass sie in die Schlitze 33 der Flanschteile 31 der Naben 17 bzw. 19 passen. Jeder Bolzen 41 weist eine Öffnung 43 auf, durch die eine Kopfschraube 45 oder ein anderes ähnliches Verbindungselement in die Bohrung 35 der
Schlitze 33 geschraubt ist.
Die Bolzen 41 und die Ringteile 37 bilden eine Einheit, wobei die Bolzen 41 in den Ringteilen 37 montiert sind. Dies hat den Vorteil, dass der sich ergebende flexible Kupplungsteil
21 aus einem einzigen Stück besteht und leicht und preisgün stig hergestellt werden kann. Noch wichtiger ist, dass der Kupplungsteil 21 leicht gehandhabt und eingebaut werden kann.
Wie die Fig. 1 zeigt, erstrecken sich die Bolzen 41 alternierend von einer der Seiten des Kupplungsteiles 21 oder von der anderen Seite dieses Teiles 21. Bei der beschriebenen Kupplung 15 erstrecken sich vier Bolzen 41 in einer Richtung an einer Seite des flexiblen Kupplungsteils 21. Vier andere Bolzen 41 erstrecken sich in der entgegengesetzten Richtung auf der anderen Seite des Kupplungsteils 21. Die Bolzen 41 an jeder Kupplungsseite sind voneinander um einen 90o betragenden Winkelabstand entfernt, so dass der Winkelabstand zwischen zwei jeweils benachbarten Bolzen 41 45 beträgt. Auch drei Bolzen 41 können jedoch auf jeder Seite des flexiblen Kupplungsteiles 21 vorhanden sein, die jeweils um einen 1200 betragenden Winkelabstand voneinander entfernt sind, so dass der Winkelabstand von zwei jeweils benachbarten Bolzen 41 600 beträgt.
Der sechs Bolzen 41 aufweisende flexible Kupplungsteil 21 wird vorzugsweise für verhältnismässig kleinere Kupplungen 15 verwendet. Die Bolzen 41 verbinden den flexiblen Kupplungsteil 21 versetzt mit den Naben 17 bzw. 19.
Der radiale Abstand dieser Bolzen 41 von der Achse des flexiblen Kupplungsteiles 21 ist um 10 bis 20% grösser als der radiale Abstand der Bohrungen 35 von der Achse der Wellen
11 und 13. Da die Bolzen 41 in die Schlitze 33 der Naben 15 und 17 passen, verringern sie den Durchmesser des flexiblen Kupplungsteiles 21 und komprimieren also diesen Teil 21, wenn sie durch die Schrauben 45 nach innen gepresst werden.
Die Bolzen 41 werden vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl, hergestellt, um belastet sowie einfach mit dem Material verbunden werden zu können, aus dem der flexible Kupplungsteil 21 hergestellt ist.
Wie die Fig. 5 zeigt, ist einer der Bolzen 41 längs einer sich in radialer Richtung erstreckenden Ebene, die durch die Längsachse des Bolzens 41 geht, gespalten, derart, dass der flexible Kupplungsteil 21 gespreizt werden kann, so dass er um Wellen gelegt werden kann, die so nahe zusammenliegen, dass sie axial zurückversetzt werden müssten, um die Instellungbringung eines einstückigen ringförmigen elastischen Kupplungsteiles 21 zu erlauben. Der spreizbare flexible Kupplungsteil 21 bietet somit den Vorteil, eine vereinfachte Montage der Kupplung 15 zu erlauben, wobei die jeweils zu kuppelnden Wellen 11, 13 axial nicht zurückversetzt werden müssen.
Der flexible Kupplungsteil 21 besteht aus federndem Material, vorzugsweise aus einem solchen Material, das, wie beispielsweise Kautschuk, unter einer Kompressionskraft deformierbar ist. Kunststoff, beispielsweise Polyurethan, kann auch mit Erfolg verwendet werden. Die Wahl des jeweils verwendeten federnden, komprimierbaren Materials hängt natürlich von den jeweiligen Arbeitsbedingungen ab. Der Kautschuk, aus dem der flexible Kupplungsteil 21 hergestellt wird, hat vorzugsweise eine Härte von 55 bis 65 gemessen mit einem Härtemesser SHORE A . Wenn das dabei verwendete Material zu weich ist, verformt es sich im Betrieb zu stark. Ist es zu hart, so überträgt es im Betrieb eine unzulässig hohe Lagerbelastung auf die Wellen 11 und 13.
In den Fig. 2 und 3 ist der starre Kupplungsteil 23 der flexiblen Kupplung 15 gezeigt. Dieser Teil 23 weist eine starre Hülse 47 auf, deren Länge ausreicht, um den Abstand zwischen den Naben 17 und 19 zu überspannen. Die Hülse 47 hat zwei vorragende Rippen 49, die axial voneinander im Abstand und in Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie radial von der inneren Zylinderfläche 51 der Hülse 47 nach innen ragen.
Die Rippen 49 arbeiten mit je einer äusseren Umfangsrille 53 zusammen, die am Schaft 29 der Nabe 19 bzw. 17 vorhanden sind. Die in Fig. 1 gezeigten Rillen 53 haben eine Breite, die grösser ist als jene der damit jeweils zusammenarbeitenden, in Fig. 2 gezeigten Rippe 49. Der starre Teil 23 der flexiblen Kupplung 15 kann dadurch also eine axiale Fehlausrichtung der Wellen 11, 13 zulassen. Die von dieser Fehlausrichtung herrührenden Spannungen werden dabei mittels des flexiblen Kupplungsteiles 21 absorbiert. Der starre Kupplungsteil 23 begrenzt jedoch den Betrag der axialen Bewegung der Naben 17 und 19 relativ zueinander.
Die Hülse 47 ist axial zwischen den Naben 17 und 19 angeordnet und begrenzt den Betrag an axialer Bewegung dieser Naben 17, 19 sowohl zueinander wie auch voneinander weg, wodurch axiale Kräfte aufgenommen werden, die sonst auf den flexiblen Kupplungsteil 21 einwirken würden, wobei dessen nützliche Lebensdauer verringert würde.
Wie die Fig. 3 zeigt, weist die Hülse 47 zwei Abschnitte 41a und 47b auf, Diese Ausbildung der Hülse 47 wird wegen der verhältnismässig leichteren Montage der beschriebenen flexiblen Kupplung 15 bevorzugt, ohne dass dabei die Wellen 11, 13 bewegt werden müssen. Jeder Hülsenabschnitt 47a, 47b hat wenigstens eine Gewindebohrung 55, die durch zwei einander zugeordnete, nicht bezeichnete parallele Gurte beider Abschnitte 47a, 47b reicht, so dass die Bohrungen 55 in jedem Abschnitt 47a, 47b miteinander fluchten und zueinander komplementär sind. Eine Kopfschraube 55 oder ein anderes ähnliches Verbindungselement erstreckt sich durch jede der Bohrungen 55 in jedem Hülsenabschnitt 47a, 47b derart, dass diese Abschnitte 47a, 47b zusammengehalten werden.
Die Hülse 47 kann aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium, bestehen. Wenn die Verbindung der Wellen 11, 13 durch eine elektrisch isolierende Kupplung 15 erwünscht ist, so wird die Hülse 47 aus elektrisch nicht leitendem Material, beispielsweise aus Polyurethan, hochdichtem Polyäthylen oder einem anderen ähnlichen nicht leitenden Material, hergestellt.
Zur Kupplung der Wellen 11, 13 miteinander werden zunächst die Naben 17 und 19 auf den Wellen 11 bzw. 13 in Stellung gebracht und mittels der Keile 25 und der Mitnehmernuten 27 damit verbunden. Die Wellen 11, 13 werden dann koaxial zueinander ausgerichtet. Ein erster Hülsenabschnitt 47a wird dann koaxial zwischen den Naben 17, 19 angeordnet, wobei die Rippen 49 in die Aussenrille 53 des Schaftes 29 jeder Nabe 17, 19 passen. Der zweite Hülsenabschnitt 47b wird dann an der zugeordneten Seite des ersten Hülsenabschnittes 47a angebracht, wodurch der Abstand zwischen den Naben 17 und 19 überspannt wird. Die Kopfschrauben 59 werden nachher angezogen, um die Hülsenabschnitte 47a und 47b um die Schaftteile 29 der flexiblen Kupplung 15 miteinander zu verbinden.
Der flexible Kupplungsteil 21 wird anschliessend so zwischen die Wellen 11, 13 gelegt, dass die Bolzen 41 in den Schlitzen 33 im Flanschteil 31 jeder Nabe 17, 19 aufgenommen werden. Die Kopfschrauben 45 werden dann angezogen, um die Bolzen 41 fest in dem jeweiligen Flanschteil 31 der Naben 17, 19 zu befestigen. Der Durchmesser des flexiblen Kupplungsteiles 21 ist im freien Zustand dieses Teiles 2110 bis 20% grösser als im komprimierten Zustand dieses Teiles 21, wenn die Bolzen 41 mit dem Flanschteil 31 der Naben 17 bzw. 19 fest verbunden sind. Da sich die Bolzen 41 nach innen bewegen, um die Schlitze 33 in den Flanschteilen 31 der Naben 17, 19 zu berühren, verringert sich dabei der Durchmesser des flexiblen Kupplungsteiles 21.
Diese Durchmesserverringerung des flexiblen Kupplungsteiles 21 bringt mit sich, dass das Material zwischen den Bolzen 41 kompriniert wird, wobei darin eine Kompressionsvorspannung entsteht.
Die beschriebene Kupplung 15 kann folglich zu Erneuerungs- und Reparaturzwecken schnell ausgebaut und auch schnell wieder eingebaut werden. Das federnde Material des Teiles 21 der Kupplung 15 steht unter Kompressionsdruck.
Dies geschieht jedoch erst, wenn die Kupplung 15 betriebsbereit gemacht wird. Beim Lagern an einem Gestell unterliegt der Teil 21 der Kupplung 15 folglich keiner Druckspannung.
Die Kupplung 15 ist mehrteilig, so dass sie an Ort und Stelle leicht installiert werden kann. Ausserdem ist die Kupplung 15 flexibel und federnd.
Bekanntlich haben die Wellen 11, 13 die Tendenz, sich beim Drehen praktisch kontinuierlich axial hin- und herzubewegen, welche Bewegung in Fachkreisen als Schwimmen der Wellen bezeichnet wird. Beim Schwimmen der Wellen 11, 13 wird der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung von einer Welle auf die andere verringgert. Bei Verwendung der beschriebenen Kupplung 15 wird der Betrag dieses Schwimmens der Wellen 11, 13 verringert, da sich beide Wellen 11, 13 als eine Einheit zusammen bewegen, wobei die axiale Belastung der Wellenlagerung und damit die Abnutzung dieser Lagerung auf höchst erwünschte Weise reduziert werden und die nützliche Lebensdauer dieser Lagerung erhöht wird.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Kupplung 15 besteht darin, dass die Kompression des flexiblen Kupplungsteiles 21 im Betrieb aufrechterhalten bleibt, so dass die Drehmoment übertragung von einer der Wellen 11, 13 auf die andere nicht beeinträchtigt wird.
Ein anderer Vorteil der beschriebenen Kupplung 15 ist darin zu erblicken, dass diese Kupplung 15 so hergestellt werden kann, dass keine Elektrizität von einer der Wellen 11, 13 auf die andere Welle übertragen wird, wenn die Hülse 47 aus elektrisch leitendem Material besteht.
Der flexible Teil 21 der beschriebenen Kupplung 15 ist ein achtseitiges Polygon. Auch andere Polygone können jedoch mit Erfolg verwendet werden. Die Ringteile 37 zwischen den Bolzen 41 können gebogen sein, so dass der Ring 37 kreisförmig ist oder sich der Kreisform annähert. Ein kreisförmiger Ring 37 besitzt jedoch den Nachteil, dass die kreisförmig gebogenen Ringteile 37 bei exzentrischer Belastung schon bei verhältnismässig niedrigen Spannungen ausbeulen.
Die Fig. 4 zeigt einen leicht abgeänderten starren Kupplungsteil 23 der beschriebenen flexiblen Kupplung 15. Eine starre Hülse 47 hat zwei axial im Abstand voneinander am Hülsenumfang angeordnete Rillen 61, die an der inneren Zylinderfläche 51 der Hülse 47 ausgebildet sind. Jede der Naben 17, 19 hat eine äussere, der zugeordneten Hülsenrille 61 entsprechende Umfangsrille 53, deren Radius mit jenem der zugeordneten Hülsenrille 61 übereinstimmt. Die Rillen 61 und 53 arbeiten zusammen. Ein Sicherungsring 63 ist in dem Raum angeordnet, der von den beiden miteinander fluchtenden Rillen 53 und 61 der Naben 17 und 19 bzw. der Hülse 47 begrenzt ist.
Der Sicherungsring 63 hat einen Körperdurchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser, der von den zusammenarbeitenden Rillen 53 und 61 definiert wird, so dass eine axiale Fehlausrichtung der Wellen 11, 13 zugelassen, jedoch eine wechselseitige axiale Bewegung der Naben 17, 19 begrenzt wird.
The present invention relates to a flexible coupling for two shafts arranged essentially coaxially with one another.
With couplings of this type, rotary motion can be successfully transmitted between such shafts.
As is well known, minor axial misalignment of two substantially aligned shafts to be coupled together is common. The support bearings for the shafts seldom keep the shafts completely axially aligned. In order to prevent high stresses from developing in the shafts during rotation and thereby creating an inadmissibly high load on the support bearings of the shafts, such shafts are advantageously connected to one another by couplings of the type mentioned above, which absorb these stresses. Couplings of this type include, for example, flexible couplings.
Attempts have hitherto been made to produce flexible couplings from non-metallic, resilient, elastomeric materials because these types of couplings have advantages. For example, couplings made from elastomeric materials do not need to be lubricated. They can be produced economically and are torsion-resistant. The interconnected shafts are often exposed to shock loads.
This is a very sudden stress. The nature of the coupling determines the extent to which the shock is transmitted from one shaft to the other. Spring-loaded couplings are particularly popular where only a minimal transfer of shock loads from one shaft to the other is desired, because the flexible coupling absorbs this shock load so that it is no longer transmitted between the shafts.
U.S. Patent 3,296,827 describes a resilient coupling that can accommodate the stresses caused by axial misalignment resulting from shock loads. In this coupling two hubs are provided, between which a polygonally shaped elastomer ring is arranged. This elastomeric ring has alternating elastomeric arms that extend fore and aft as viewed from the ring. The alternating arms have metal lugs that are connected to the respective hub.
It has been observed, however, that this coupling is not only subject to stresses due to axial misalignment and shock loading, but that it is also subject to forces tending to pull the respective hubs of the coupling apart. The life of this coupling is shortened because the hubs move axially away from each other, thereby pulling the elastomeric arms of the elastomeric ring away from the metallic lugs that hold the ring between the hubs.
Known couplings of the type mentioned above also have the disadvantage that the respective shafts to be coupled have to be set back axially in order to connect a flexible coupling part to the respective hubs of the shafts. Another disadvantage of the known clutches of the above-mentioned type is that when the respective waves tend to swim, i. H. as they rotate axially back and forth, energy is absorbed, reducing the efficiency of torque transmission from one shaft to the other. As a result, thrust bearings which are undesirable per se must be used which absorb this axial movement of the shafts, the system becoming more expensive in a highly undesirable and often unacceptable manner.
The aim of the present invention is to create a flexible coupling of the type mentioned above which allows the disadvantages of known couplings of this type to be avoided while maintaining their advantages.
The resilient coupling, for two substantially coaxially aligned shafts, is characterized according to the invention by a hub for each shaft and by a rigid coupling part which is arranged coaxially between the hubs and loosely connected to a peripheral part of the hubs, with an axial misalignment of the Hubs to each other allows, but limited axial movement of the hubs relative to each other.
The following description relates, for example, to embodiments of the flexible coupling according to the invention, which are explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing show:
1 is an exploded perspective view of a flexible coupling which is an embodiment of the coupling according to the invention;
FIG. 2 shows a side view of the coupling according to FIG. 1, a flexible part of the coupling being shown in broken lines;
3 is an exploded perspective view of a rigid part of the coupling of FIGS. 1 and 2;
Fig. 4 is a partial side view of a flexible coupling which is another embodiment of the coupling according to the invention; and
Fig. 5 shows a detail of a slotted bolt of the flexible part of the coupling shown in Figs.
In Fig. 1, two essentially axially aligned shafts 11 and 13 are shown, which are to be coupled to one another for the transmission of torque by a flexible coupling, which is designated as a whole with 15. The coupling 15 has hubs 17 and 19 for the shafts 11 and 13, respectively, and also a flexible part 21 which is coaxial between the hubs
17 and 19 is arranged, and a rigid part 23, which is nevertheless arranged coaxially between the hubs 17 and 19. The hubs 17 and 19 are respectively on the shafts 11 and
13 fixedly mounted by means of a wedge 25 in driver grooves 27 which are present both on the shafts 11 and 13 and on the hubs 17 and 19.
The hubs 17 and 19 have a shaft part 29 and a flange part 31, the diameter of which is greater than that of the shaft part 29. Each hub 17 and 19 has wedge-shaped slots
33, which are arranged uniformly distributed on the flange part 29 of each hub 17, 19. One arranged in the middle
Threaded hole 35 is provided in each slot 33.
The flexible coupling part 21, which is fully described in US Pat. No. 3,296,827, has an elastomeric ring 37 with a series of rectangular, resilient and compressible ring parts 37 which are arranged with their longitudinal axes 39 on the sides of a regular polygon. Bolts 41 extend from the polygon and are arranged at the intersection of the axes 39 of two adjacent ring parts 37, for example the axes 39a and 39b. The bolts 41 extend transversely to the longitudinal axes 39 of the
Ring parts 37. The bolts 41 are connected to the ring part 37 and have practically the same width as that of the cross-sectional area of the ring parts 37. It is preferred if the bolts 41 are completely in the resilient material of the ring parts
37 are encapsulated in order to effect a good bond between the bolts 41 and the ring parts 37.
The bolts 41 are wedge-shaped so that they fit into the slots 33 of the flange parts 31 of the hubs 17 and 19, respectively. Each bolt 41 has an opening 43 through which a cap screw 45 or other similar connecting element into the bore 35 of
Slots 33 is screwed.
The bolts 41 and the ring parts 37 form a unit, the bolts 41 being mounted in the ring parts 37. This has the advantage that the resulting flexible coupling part
21 consists of a single piece and can be easily and cheaply produced. More importantly, the coupling part 21 can be easily handled and installed.
As FIG. 1 shows, the bolts 41 extend alternately from one of the sides of the coupling part 21 or from the other side of this part 21. In the coupling 15 described, four bolts 41 extend in one direction on one side of the flexible coupling part 21. Four other bolts 41 extend in the opposite direction on the other side of the coupling part 21. The bolts 41 on each coupling side are separated from one another by an angular distance of 90o, so that the angular distance between two respectively adjacent bolts 41 is 45. However, three bolts 41 can also be present on each side of the flexible coupling part 21, which are each spaced apart by an angular distance of 1200, so that the angular distance between two adjacent bolts 41 is 600.
The flexible coupling part 21, which has six bolts 41, is preferably used for relatively smaller couplings 15. The bolts 41 connect the flexible coupling part 21 to the hubs 17 and 19, respectively.
The radial distance between these bolts 41 and the axis of the flexible coupling part 21 is 10 to 20% greater than the radial distance between the bores 35 and the axis of the shafts
11 and 13. Since the bolts 41 fit into the slots 33 of the hubs 15 and 17, they reduce the diameter of the flexible coupling part 21 and thus compress this part 21 when they are pressed inwards by the screws 45.
The bolts 41 are preferably made of metal, for example aluminum or steel, so that they can be loaded and easily connected to the material from which the flexible coupling part 21 is made.
As FIG. 5 shows, one of the bolts 41 is split along a plane extending in the radial direction and passing through the longitudinal axis of the bolt 41 in such a way that the flexible coupling part 21 can be spread apart so that it can be placed around shafts that are so close together that they would have to be axially set back in order to allow a one-piece annular elastic coupling part 21 to be set. The expandable flexible coupling part 21 thus offers the advantage of allowing a simplified assembly of the coupling 15, with the shafts 11, 13 to be coupled not having to be axially set back.
The flexible coupling part 21 consists of a resilient material, preferably of such a material that, such as rubber, is deformable under a compression force. Plastic, such as polyurethane, can also be used with success. The choice of the resilient, compressible material used in each case depends of course on the respective working conditions. The rubber from which the flexible coupling part 21 is made preferably has a hardness of 55 to 65, measured with a SHORE A hardness meter. If the material used is too soft, it will deform too much during operation. If it is too hard, it transfers an impermissibly high bearing load to the shafts 11 and 13 during operation.
In FIGS. 2 and 3, the rigid coupling part 23 of the flexible coupling 15 is shown. This part 23 has a rigid sleeve 47, the length of which is sufficient to span the distance between the hubs 17 and 19. The sleeve 47 has two protruding ribs 49 which are axially spaced from one another and arranged in the circumferential direction so that they protrude radially inward from the inner cylindrical surface 51 of the sleeve 47.
The ribs 49 each work together with an outer circumferential groove 53, which are present on the shaft 29 of the hub 19 and 17, respectively. The grooves 53 shown in FIG. 1 have a width which is greater than that of the respective cooperating rib 49 shown in FIG. 2. The rigid part 23 of the flexible coupling 15 can thus allow an axial misalignment of the shafts 11, 13 . The stresses resulting from this misalignment are absorbed by means of the flexible coupling part 21. The rigid coupling part 23, however, limits the amount of axial movement of the hubs 17 and 19 relative to one another.
The sleeve 47 is arranged axially between the hubs 17 and 19 and limits the amount of axial movement of these hubs 17, 19 both towards and away from each other, whereby axial forces are absorbed which would otherwise act on the flexible coupling part 21, whereby its useful Life would be reduced.
As FIG. 3 shows, the sleeve 47 has two sections 41a and 47b. This design of the sleeve 47 is preferred because the flexible coupling 15 described is relatively easier to assemble, without the shafts 11, 13 having to be moved. Each sleeve section 47a, 47b has at least one threaded bore 55, which extends through two associated, unmarked parallel straps of both sections 47a, 47b, so that the bores 55 in each section 47a, 47b are aligned and complementary to one another. A cap screw 55 or other similar connecting element extends through each of the bores 55 in each sleeve section 47a, 47b such that these sections 47a, 47b are held together.
The sleeve 47 can be made of metal, for example steel or aluminum. If the connection of the shafts 11, 13 by an electrically insulating coupling 15 is desired, the sleeve 47 is made of electrically non-conductive material, for example from polyurethane, high-density polyethylene or some other similar non-conductive material.
To couple the shafts 11, 13 to one another, the hubs 17 and 19 are first brought into position on the shafts 11 and 13 and connected to them by means of the wedges 25 and the driver grooves 27. The shafts 11, 13 are then aligned coaxially with one another. A first sleeve section 47a is then arranged coaxially between the hubs 17, 19, with the ribs 49 fitting into the outer groove 53 of the shaft 29 of each hub 17, 19. The second sleeve section 47b is then attached to the associated side of the first sleeve section 47a, whereby the distance between the hubs 17 and 19 is spanned. The head screws 59 are subsequently tightened to connect the sleeve sections 47a and 47b around the shaft parts 29 of the flexible coupling 15 to one another.
The flexible coupling part 21 is then placed between the shafts 11, 13 in such a way that the bolts 41 are received in the slots 33 in the flange part 31 of each hub 17, 19. The head screws 45 are then tightened in order to secure the bolts 41 firmly in the respective flange part 31 of the hubs 17, 19. The diameter of the flexible coupling part 21 in the free state of this part 2110 is up to 20% larger than in the compressed state of this part 21 when the bolts 41 are firmly connected to the flange part 31 of the hubs 17 and 19, respectively. Since the bolts 41 move inward to contact the slots 33 in the flange parts 31 of the hubs 17, 19, the diameter of the flexible coupling part 21 is reduced.
This reduction in diameter of the flexible coupling part 21 entails that the material between the bolts 41 is compressed, a compression preload being created therein.
The described clutch 15 can consequently be removed quickly for renovation and repair purposes and also quickly installed again. The resilient material of the part 21 of the coupling 15 is under compression pressure.
However, this only happens when the clutch 15 is made ready for operation. When stored on a frame, the part 21 of the coupling 15 is consequently not subject to any compressive stress.
The coupling 15 is in several parts so that it can be easily installed in place. In addition, the coupling 15 is flexible and resilient.
As is known, the shafts 11, 13 have a tendency to move axially back and forth practically continuously during rotation, which movement is referred to in specialist circles as the swimming of the waves. When the waves 11, 13 float, the efficiency of the torque transmission from one shaft to the other is reduced. When using the coupling 15 described, the amount of this floating of the shafts 11, 13 is reduced, since both shafts 11, 13 move together as a unit, the axial load on the shaft bearing and thus the wear on this bearing being reduced in a highly desirable manner the useful life of this storage is increased.
Another advantage of the described coupling 15 is that the compression of the flexible coupling part 21 is maintained during operation, so that the torque transmission from one of the shafts 11, 13 to the other is not impaired.
Another advantage of the described coupling 15 is that this coupling 15 can be produced in such a way that no electricity is transferred from one of the shafts 11, 13 to the other shaft when the sleeve 47 is made of electrically conductive material.
The flexible part 21 of the coupling 15 described is an eight-sided polygon. However, other polygons can also be used with success. The ring parts 37 between the bolts 41 can be bent so that the ring 37 is circular or approaches the circular shape. A circular ring 37, however, has the disadvantage that the circularly curved ring parts 37 bulge when subjected to eccentric loading even at relatively low stresses.
4 shows a slightly modified rigid coupling part 23 of the flexible coupling 15 described. A rigid sleeve 47 has two grooves 61 which are axially spaced from one another on the sleeve circumference and are formed on the inner cylindrical surface 51 of the sleeve 47. Each of the hubs 17, 19 has an outer circumferential groove 53 corresponding to the assigned sleeve groove 61, the radius of which corresponds to that of the assigned sleeve groove 61. The grooves 61 and 53 work together. A locking ring 63 is arranged in the space which is delimited by the two aligned grooves 53 and 61 of the hubs 17 and 19 or the sleeve 47.
The circlip 63 has a body diameter that is less than the diameter defined by the cooperating grooves 53 and 61 so as to allow axial misalignment of the shafts 11, 13 but limit mutual axial movement of the hubs 17, 19.