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Wellenkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellenkupplung,
bei der an einer Welle ein ringförmiger, an seiner Außenfläche mit einer umlaufenden,
V-förmigen Nut versehener Bauteil und an der anderen Welle ein konzentrisch den
ringförmigen Bauteil umschließendes Kupplungsgehäuseteil starr befestigt sind und
bei der innerhalb der V-förmigen Nut mehrere elastische Bänder angeordnet sind,
die in Reibschluß mit den Wänden der V-Nut stehen und mit ihren außenliegenden Enden
an dem Kupplungsgehäuseteil mittels Zapfen befestigt sind, und die eine vom freien
Ende zum Befestigungsende hin derart zunehmende Breite besitzen, daß sie im Austrittsbereich
aus der Nut etwa so breit wie der Nutrandabstand sind.
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Es ist bereits eine Wellenkupplung dieser Art bekannt, bei der die
auch noch außerhalb der Nut verlaufenden Bandabschnitte kontinuierlich breiter werden
und mit einem Loch versehen sind, durch welches die Bänder in tangential verlaufenden
Schlitzen des Kupplungsgehäuses mittels eines eingesteckten Stiftes gehalten sind.
Ferner ist eine Wellenkupplung dieser Art bekannt, bei der gleichbleibend breite
elastische Bänder mittelbar über einen in der V-Nut eingreifenden V-förmigen Ringkörper
eine Reibwirkung erzeugen, wobei die Bandenden über daran befestigte Klötzchen in
entsprechenden Taschen des Gehäuses verankert sind. Bei diesen bekannten Anordnungen
besteht die Gefahr, daß die elastischen Bänder im Bereich der Befestigungslöcher
bzw. der Befestigungsabschnitte brechen oder ausreißen und daß bei extremer Beanspruchung
der Bänder diese sich von ihren Befestigungsabschnitten am Gehäuse lösen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wellenkupplung der eingangs erwähnten
Art derart weiterzubilden, daß auch unter extremen Belastungen der Kupplung die
elastischen Bänder stets sicher und ohne Gefahr eines Brechens am Gehäuse gehalten
sind.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer bekannten Wellenkupplung der
obenerwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den außerhalb der Nut liegenden
und breiter als der Nutabstand gewählten Befestigungsendabschnitten der Bänder zwei
im Abstand zweier benachbarter Zapfen liegende öffnungen vorgesehen sind und jeder
Zapfen durch die hintere öffnung eines Bandes hindurch und in die vordere öffnung
des jeweils darunter angeordneten Bandes hineinragt. Vorzugsweise ist dabei die
vordere öffnung als Langloch ausgebildet, dessen Hinterkante erst nach einer bestimmten
Dehnung des Bandes zur Anlage an dem zugehörigen Zapfen gelangt. Damit können die
Bänder unter Vorspannung auf die Zapfen aufgebracht werden, und es wird eine besonders
gute Halterung erzielt. Schließlich können die Zapfen an in Taschen eingesetzten
Haltestücken angebracht sein und die gegenüber der Drehrichtung rückwärtigen Flächen
der Taschen und der Haltestücke gegenüber dem jeweiligen Radius eine Neigung in
Drehrichtung aufweisen.
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Durch die erfindungsgemäße Befestigungsart wird erreicht, daß durch
jede darunterliegende Feder die darüberliegende und auf dem ersten Zapfen mit dem
ersten Loch aufgesteckte obere Feder gehalten wird, die jeweils untere Feder mit
dem vorzugsweise als Langloch ausgebildeten Loch also praktisch wie eine Haltescheibe
am Ende jedes Zapfens wirkt. Damit wird auch bei extremen Bandkrümmungen ein
Ab-
rutschen der Bänder von den Haltezapfen vermieden. Durch die Verbreiterung
der Bandabschnitte über den Nutenrandabstand hinaus wird außerdem ein Ausreißen
der Löcher oder ein Brechen der Bänder in diesen Bereichen vermieden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen
Kupplung; F i g. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II in F i
g. 1;
F i g. 3 zeigt in einer Ansicht ein einzelnes erfindungsgemäßes
Kupplungsband; F i g. 4 zeigt im Grundriß einen erfindungsgemäßen Befestigungs-
oder Verankerungsteil für ein Kupplungsband;
F i g. 5 ist
eine Stirnansicht des Befestigungsteils nach F i g. 4; F i g. 6 ist
ein Teilschnitt durch eine, abgeänderte Ausbildungsform der Kupplung nach F i
g. 1, bei welcher quadratische Befestigungsteile verwendet werden; F i
g. 7 zeigt im Grundriß eines der bei der Anordnung nach F i g. 6 verwendeten
B efestigungsteile.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 ist eine Antriebswelle
1-0 mit der Kraftabgabewelle bzw. dem Kraftabgabezahnrad 11 eines
elektrischen Anlassermotors durch die Kupplung 12 verbunden.
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Die nur in einer Drehrichtung wirksam werdende Kupplung 12 umfaßt
ein Gehäuse 13, das fest mit der-Antriebswelle 10 verbunden ist. Gemäß
F i g. 1 und 2 besitzt das Gehäuse 13 sechs in Umfangsabständen verteilte
Taschen 14 mit Wänden 15, die in die Freilaufdrehrichtung des Gehäuses
13 weisen und unter einem Winkel A von etwa 15' zu den zugehörigen
Radien 17 geneigt sind.
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# Der angetriebene Bauteil wird durch ein Bauteil 21 mit einer V-Nut
22 gebildet. Die Seitenwände 23
der V-Nut arbeiten mit mehreren Drehmomentübertragungsbändern
25 zusammen, die mit einem Krümmungsdurchmesser vorgebogen sind, welcher
etwas kleiner ist als der Durchmesser des Bodens 24 der V-Nut 22. Jedes Band
25 wird durch ein federndes Metallstück von im wesentlichen konstanter Dicke
,gebildet, dessen Breite sich in Richtung auf sein freies Ende allmählich verringert.
Wegen dieser Form kann sich das freie Ende. jedes Bandes 25 allmählich tiefer
in die V-Nut 22 hineinbewegen, wie es aus F i g. 2 ersichtlich ist, so daß
jedes Band annähernd einen Teil einer Spirale bildet. Bei Kupplungskonstruktionen,
bei denen nur ein einziges Band 25 vorgesehen ist, ordnet man dieses, Band
so an, daß es sich selbst über den Umfang des Kupplungsorgans 21 überlappt, um zur
Stabilisierung des Bandes in der V-Nut beizutragen.
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Jedes Band 25 ist mit einem breiten Befestigungsabschnitt
26 versehen, dessen Gesamtbreite, gemäß F i g. 3 annähernd doppelt
so groß ist wie die Breite des sich verjüngenden Bandabschnitts. Der Befestigungsabschnitt
26 weist zwei öffnungen 27 und 28 auf, deren Breite etwa einem Viertel
der Breite des Abschnitts 26 entspricht. Es sei bemerkt, daß die Querschnittsfläche
des Bandes an ihrem schwächsten Querschnitt, d. h. in einem Querschnitt durch
die Öffnung 27 bzw. die Öffnung 28, wegen der größeren Breite des Abschnitts
26 größer ist als die Querschnittsfläche des sich verjüngenden Teils des
Bandes, so daß der Befestigungsabschnitt 26 eine größere Festigkeit besitzt
als der zur Drehmomentübertragang dienende, schmaler werdende Teil des Bandes.
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Gemäß F i g. 3 ist die Öffnung 28 ein rundes Loch, das im wesentlichen
den gleichen Durchmesser besitzt wie der damit zusammenarbeitende Zapfen
29
an dem Haltestück 30 nach F i g. 4 und 5. Die öffnung
27 ist dagegen in einem geringen Ausmaß langgestreckt, damit das Ende eines
weiteren Zapfens 29
ungehindert hindurchtreten kann, welcher zu einem Haltestück
30 gehört, das in der Umfangsrichtung dem dem Loch 28 zugeordneten Haltestück
benachbart ist. Gemäß F i g. 2 besitzt der Zapfen 29 des Haltestücks
30 in jedem Fall eine radiale Länge, die, etwa dem 1,75fachen der Dicke eines
einzelnen Bandes 25 entspricht. Infolgedessen kann der Zapfen 29
jedes Haltestücks
fest in die hintere Öffnung 28 de§ zugehörigen B ändes 25 eingreifen und
- sich weiter nach innen durch das betreffende Band hindurch in die öffnung
27 des nächstfolgenden Bandes hinein erstrecken, wobei der Zapfen locker
in die Öffnung 27 eingreift. Da die Länge jedes Zapfens 29 etwas kleiner
ist als die Gesamtdicke von zwei Bändern 25,
stößt kein Zapfen an das betreffende
dritte, Band welches sich unmittelbar unterhalb der betreffenden öffnung
27 erstreckt.
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Wenn man versucht, den äußeren Gehäuseteil 13
gegenüber der
angetriebenen Welle 11 gemäß F i g. 2 im Uhrzeigersinn zu drehen,
wird durch die Kupplung eine Antriebskraft übertragen. Bei einer solchen Drehbe,wegung-
das Gehäuseteils 13 bewirkt die Vc>rkrümmung der verschiedenen Bänder
25, daß die Längskanten der Bänder an den Seitenflächen der V-Nut 22 angreifen,
und da die Bänder bei der Drehbewegung des Gehäuses 13, die gemäß F i
g. 2 im
Uhrzeigersinn erfolgt, um das Kupplungsorgan 21 herumgewickelt
werden, verkeilen sich die Bänder mit der V-Nut, so daß eine -Drehbewegung des Gej
häuseteils 13 im Uhrzeigersinn gegenüber dem inne, ren Kupplungsorgan 21
verhindert wüd. Außerdem arbeiten die abgeschrägten Flächen 31 der Haltestücke
30 mit den Abschrägungen 15 der Taschen 14 im Gehäuseteil
13 derart zusammen, daß die Bänder 25 fest in die, V-Nut 22 hineingedrückt
werden. Wenn dagegen der Gehäuseteil 13 gemäß F i g. 2 entgegen dem
Uhrzeigersinn gedreht- -wird, bewirkt der schwache Reibungsschluß zwischen den Längskanten
der verschiedenen Bänder 25 und den Seitenwänden, der V-Nut 22, -daß die
einzelnen Bänder von dem Kupplungsorgan 21 abgewickelt werden, so daß sich das Gehäuse
13 relativ zu dem angetriebenen Organ 11 entgegen dem Uhrzeigersinn
im wesentlichen frei drehen kann.
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Im Hinblick auf die Verwendung der fest ei-nge-# bauten Haltestücke
30 mit den runden Zapfen 29
können sich die einzelnen Bänder
25 gegenüber den zugehörigen Haltestücken 30 etwas drehen, so daß
sie einwandfrei in die V-Nut 22 eingreifen können.-Wie schon erwähnt, wird die Festigkeit
der einzelnen Bänder nicht durch die Festigkeit der Befestigungsabschnitte der Bänder
begrenzt so daß die einen relativ kleinen Durchmesser aufweisenden Zapfen
29
keine schwache Stelle der Konstruktion bilden. Dies beruht darauf, daß
die Zapfen 29 einer Wärmebehandlung unterzogen werden, so daß sie eine erheblich
größere Festigkeit und Härte. erhalten als die federuden Metallbänder
25.
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Die Ausbildungsform nach F i g. 1 und 2 ist für vergleichsweise
mäßige Belastungen vorgesehen. Hierbei wird die durch die -einzelnen Bänder insgesamt
übertragene Kraft direkt durch die Haltestücke 30 und die hinteren Öffnungen
28 der Bänder 25
übertragen. Wenn jedoch eine übermäßig hohe Last aufgebracht
wird, können sich die, Befestigungsabschnitte 26 der Bänder 25 dehnen,
so daß die hintere Endfläche 27a der zweiten oder vorderen öffnung in Berührung
mit dem betreffenden, radial weiter nach innen vorspringenden Zapfen 29 gebracht
wird, um die erhöhte Last aufzunehmen. Zu diesem Zweck wird die Hinterkante 27a
Aer langgestreckten Öff-
nung 27 in unmittelbarer Nähe des zugehörigen
Zapfens 27 angeordnet. In der Praxis ermöglicht ein Ab-
stand von etwa
0,075 mm zwischen der Hinterkante 27 a und dem betreffenden Zapfen
29 eine Anfänge liche normale Dehnung des Bandes,. so daß das Band
erst
nach einer erheblichen Beanspruchung mit seiner vorderen öffnung 27 an dem
nächsten Zapfen 29 angreift. Man erkennt somit, daß bei der Kupplung ein
sehr hoher Sicherheitsfaktor vorgesehen ist. Natürlich kann man den Punkt, an dem
diese Aufteilung der Last eintritt, dadurch modifizieren, daß man die Toleranz zwischen
den einzelnen Zapfen 29 und den Hinterkanten 27 a der Öffnungen
27 in den Bändern 25 entsprechend wählt, wobei die Aufteilung der
Last um so früher erfolgt, je, kleiner die Toleranzen sind.
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Ferner sei bemerkt, daß bei der Kupplung nach F i g. 1 und
2 die Seitenwände 22 der V-Nut von den Längskante,n von sechs einzelnen Bändern
25 berührt werden. Versuche haben gezeigt, daß derartige Kupplungen auch
dann einwandfrei arbeiten, wenn einige der Bänder nicht in Berührung mit den Nutenwänden
treten. So ist es z. B. zulässig, jeweils jedem zweiten Band eine etwas geringere
Breite zu geben, so daß diese Bänder die Seitenwände der Nut 22 überhaupt nicht
berühren. Zwar sollte man zunächst annehmen, daß sich die Belastbarkeit der Kupplung
bei einer solchen Verkleinerung der seitlichen Berührungsfläche verringert, doch
zeigen Versuche, daß die Kraftübertragungsleistung der Kupplung bei einer solchen
Änderung nur geringfügig herabgesetzt wird. Dies beruht vermutlich darauf, daß die
tatsächlich zur Wirkung kommenden Bänder, d. h. diejenigen, deren Längskanten
in Eingriff mit der V-Nut 22 kommen, derart mit der Nut verkeilt werden, daß sie
die sonst wirkungslosen Bänder zwischen sich festklemmen. Diese Klemmwirkung liefert
im wesentlichen eine ebenso große Drehmomentkraft wie sie bei der übertragung des
Drehmoments durch die Längskanten der Bänder auftritt. Wenn man einige zur Kraftübertragung
dienende Bänder und außerdem einige nicht an der Kraftübertragung teilnehmende Bänder
vorsieht, wird verhindert, daß das Arbeiten der Kupplung durch Schmutzteilchen od.
dgl., die auf irgendeine Weise in die V-Nut gelangen, b#eeinträchtigt wird, denn
diese Schmutzteilchen werden durch Wischbewegungen in die Zonen zwischen den Längskanten
der wirkungslosen Bänder und den Wänden der V-Nut gefördert.
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Wenn die Kupplung eine großes Drehmoment zu übertragen hat, braucht
man die ziemlich stark abgeschrägten Flächen 31 bei den Haltestücken
30 nicht vorzusehen. In solchen Fällen kann man die Kosten der Kupplung dadurch
weiter verringern, daß man die billiger herstellbaren Haltestücke nach F i
g. 6
und 7 verwendet. In F i g. 6 und 7 erkennt man ein
quadratisches Haltestück, dessen Kanten nicht in der in F i g. 5 bei
31 angedeuteten Weise abgeschrägt sind. Außerdem besitzt das Haltestück nach
F i g. 6
und 7 keinen gekrümmten Querschnitt. Die Konstruktion des
Haltestücks nach F i g. 6 und 7 ist somit relativ einfach und daher
erheblich billiger. Es sei bemerkt, daß die Kanten des quadratischen Haltestücks
30a zwar rechtwinklig zur Hauptebene des Haltestücks verlaufen, daß jedoch wegen
der Breite des Haltestücks praktisch eine Abschrägung gegenüber dem Radius17a vorhanden
ist. Hierbei ergibt sich ein in F i g. 6 mit A' bezeichneter Winkel,
der bei hoher Belastung der Kupplung ausreicht, um auf die Außenfläche der Kupplungsbänder
eine nach innen gerichtete Kraft aufzubringen.