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Elastische Wellenkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische
Wellenkupplung, die aus je einem auf der treibenden und der getriebenenWelle angeordneten
Armkreuzbesteht, dessen Arme radial gerichtet sind und an den Enden. parallel zur
Wellenachse gerichtete Bolzen aufweist, an denen einzelne oder zu einem Ring zusammengefaßte,
gemeinsam in einer Normalebene der Kupplung liegende aus Schlingen textiler Fäden
aufgebaute elastische Mitnehmerlaschen befestigt sind.
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Aus Laschen gebildete elastische Kupplungen sind bekannt. Bei diesen
werden die beiden zu kuppelnden Wellen mit zwei- oder mehrarmigen Kreuzen verbunden,
zwischen denen auf Mitnehmerbolzen die Laschen angeordnet sind. Von den aus dem
Drehmoment resultierenden Umfangskräften werden die in den Armkreuzen befestigten
Mitnehmerbolzen erheblich auf Biegung beansprucht. Um beim übertragen großer Belastungen
ein Abreißen dieser Bolzen zu verhindern, müssen entweder diese Bolzen im Durchmesser
sehr stark und in Verbindung damit die Armkreuze sehr kräftig dimensioniert oder
die Hebelarme der Armkreuze sehr lang ausgebildet sein. Bei der bekannten einseitigen
Lagerung dieser Mitnehmerbolzen muß ferner darauf geachtet werden, daß die Stärke
der Laschen (Breite der Laschen in Achsrichtung der Bolzen) und damit die Länge
der Bolzen nicht zu groß ist, um .das für die Bolzen tragbare Biegemoment nicht
zu überschreiten.
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Es ist auch eine Wellenkupplung mit je einem Armkreuz auf jeder Welle
bekannt, bei der eine Scheibe.oder Platte aus Gummi - der flexiblen Verbindung der
beiden Wellen dient. Dabei sind die Armkreuze an ihren Enden zum Umfassen der Scheibe
zurückgebogen, um so mit der Scheibe verbunden zu werden. Die dort gewählte zweiseitige
Bolzenlagerung ergibt sich aus herstellungstechnischen Gründen.
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Die bekannten Laschen, bei denen um die die Mitnehmerbolzen aufnehmenden
Rohrbuchsen textile elastische Fäden in großer Anzahl unter Vorspannung geschlungen
sind, weisen sehr erhebliche Zerreißkräfte auf. Dabei ist dieZerreißkraftproportional
der Stärke der. Laschen. Die außerordentlich hohe Zerreißfestigkeit einer solchen
elastischen Lasche kann aber nicht ausgenutzt werden, weil einseitig gelagerte Mitnehmerbolzen
in üblicher Ausbildung und Anordnung den hohen Beanspruchungen auf Biegung nicht
gewachsen sind. Außerdem neigt der einseitig gelagerte Bolzen dazu, sich zu lockern.
Für die Haltbarkeit einer .Gelenkkupplung ist es aber sehr wesentlich, daß die Bolzen
in den Armkreuzen fest sitzen. Daher sind für den Bolzensitz sehr enge Toleranzen
unerläßlich, die wiederum hohe Bearbeitungskosten bedingen. Bei größeren Drehmomenten
kommt man -auch mit einem eng tolerierten zylindrischen Bolzensitz nicht mehr aus,
sondern muß Bolzen mit konischem Sitz verwenden, die eine weitere Verteuerung. mit
sich bringen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine .gerade für Kraftfahrzeuge
besonders brauchbare, elastische Wellenkupplung mit Laschen und Bolzen zu schaffen,
die geeignet ist, trotz kleinster baulicher Ausmaße, insbesondere eines geringen
Durchmessers, sehr erhebliche Kräfte zu übertragen und die eine große- axiale als
auch radiale Nachgiebigkeit und eine elastische Federung der beiden zu kuppelnden
Wellen aufweist. Dabei soll ihr Aufbau einfach und ihre Herstellung im Vergleich
mit bekannten Kupplungen billig sein, und die beiden zu verbindenden Wellen müssen
um einen bestimmten Winkelbetrag gegeneinander zu drehen und abzuwinkeln sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Weiterbildung . der eingangs geschilderten
Kupplung vorgeschlagen, die darin besteht, daß in einer Vereinigung an sich bekannter
Merkmale, die Enden der radialen Arme beider Armkreuze für die zweiseitige Lagerung
der zur Aufnahme ,der Mitnehmerlaschen dienenden Bolzen gabelartig ausgebildet sind
und daß für jede der an einem Arm angreifenden Mitnehmerläschen je ein Bolzen vorgesehen
ist.
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Mit einer Anordnung der Laschen und Bolzen gemäß der Erfindung wird
eine elastische Kupplung geschaffen, die bei der notwendigen räumlichen Beschränkung
in vorteilhafter Weise unter voller Ausnutzung der Zugfestigkeit der Laschen die
Möglichkeit bietet, auch größere Leistungen sicher zu übertragen.
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Vorteilhafte weitere Ausbildungen einer solchen Kupplung bestehen
darin, daß die Armkreuze aus mehreren, auf die -Enden der Wellen aufgesetzten
Segmentpaaren
gebildet sind, die Bohrungen zur Aufnahme der Bolzen aufweisen. Ferner können die
Segmentpaare als U-Profilabschnitte ausgebildet sein. Weiterhin ist vorgesehen,
daß die radialen Arme aus abgekröpften Gabelarmen bestehen, deren Gäbeln die Bolzen
aufnehmen.-. Die aus U-Profilabschnitten gebildeten Segmentpaare können mit ihrem
Steg auf dem Wellenende angenietet oder angeschweißt sein.
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Die aus U-Profilabschnitten gebildeten Segmentpaare sind vorteilhaft
mit einem Schenkel an den radialen Armen befestigt. Die Ausbildung kann auch so
getroffen sein, daß die aus U-Profilabschnitten gebildeten Segmentpaare mit ihrem
Steg an L-förmig gestalteten Armen befestigt sind. Jeder Arm der Armkreuze kann
in einen radial gerichteten Zapfen auslaufen, auf dem zur Aufnahme der Mitnehmerlaschen
ein Doppelgabelstück aufgesetzt ist. Zwischen den Zapfen und dem Doppelgabelstück
kann ein Rollen- oder Gleitlager angeordnet sein. Auch ist vorgesehen, daß der zur
Aufnahme der Zapfen dienende Steg des Doppelgabelstückes aus gummielastischem Material
besteht, an welches dessen Seitenwände und die Zapfen anvulkanisiert sind. Dabei
kann der elastische Steg mit seinen den Mitnehmerlaschen zugewandten Stirnseiten
den Rundungen der letzteren angepaßt sein.
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Eine weitere Ausbildung der Kupplung gemäß der Erfindung besteht darin,
daß die Länge des elastischen Steges in ungespanntem Zustand etwas größer ist als
der Abstand zwischen den Stirnseiten der in einem Doppelgabelstück eingespannten
Mitnehmerlaschen. Vorteilhaft sind die Doppelgabelstücke mit den Mitnehmerlaschen
zu einem Ring zusammenvulkanisiert.
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Für die Merkmale der Ansprüche 2 bis 13 wird nur Schutz in Verbindung
mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 begehrt.
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In den Zeichnungen sind in F i g. 1 a und 1 b bekannte Laschenkupplungen
und in F i g. 2 bis 7 Ausführungsbeispiele elastischer Kupplungen gemäß der Erfindung
dargestellt.
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In F i g. 1 a und 1 b ist eine bekannte Kupplung dargestellt, bei
der auf den beiden zu kuppelnden Wellen 1 je ein Armkreuz 2 angeordnet ist. Die
Armkreuze 2 tragen Mitnehmerbolzen 4, und je zwei solche in Umfangsrichtung benachbarte
Bolzen 4
sind mit einer oder mehreren Laschen 3 verbunden, die aus Schlingen
textiler Fäden bestehen. Das Maß s gibt die Stärke der Laschen an, die aus vielen
Schlingen aufgebaut sind.
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Die Ausführung nach Fig.2 zeigt die beiden zu kuppelnden Wellen 1,
die an den zueinander weisenden Enden derart ausgespart sind, daß die stehengebliebenen
Enden im Eingriff noch genügend Zwischenraum aufweisen (Maß a größer als
Maß b), dareit die Wellen sich gegeneinander um einen bestimmten Betrag drehen
und auch abwinkeln können. Auf die stehengebliebenen Wellenenden sind je zwei Segmentpaare
5, die mit jeweils zwei Bohrungen 6 zur Aufnahme der Bolzen versehen sind, aufgeschweißt.
Der axiale Abstand der Segmente eines Paares richtet sich nach der Stärke der zu
verwendenden Laschen, die wiederum von der Größe des Drehmomentes abhängt. Auf diese
Weise können elastische Kupplungen gleichen Gesamtdurchmessers gebildet werden,
mit denen allein durch unterschiedliche Stärken s der Laschen 3 verschieden hohe
Drehmomente übertragen werden können. Durch die -zweifache Lagerung der Bolzen 4
in den Bohrungen 6 der eine Gabel bildender< Següzentpaare 5 kann jeder dieser
Bolzen selbst bei kleinstem Bolzendurchmesser entsprechend hohe Zugkräfte aufnehmen.-Die
F i g. 3 a und 3 b zeigen eine Ausführung, bei der an Stelle von je zwei angeschweißten
Segmenten U-Profilabschnitte 7 auf die stehengebliebenen Enden der Wellest 1 aufgenietet
sind. Diese U-Stücke können auch aufgeschweißt oder auf andere Art befestigt werden.
Man kann die Wellenenden auch öfter als nur zweimal aussparen und dadurch mehr als
vier Laschen unterbringen.
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Wo aus konstruktiven Gründen ein großer Kupplungsdurchmesser erwünscht
ist, werden lange, an ihren Enden abgekröpfte, gegabelte Arme 8 verwendet, wie dies
in F i g. 4 zu sehen ist.
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Nach F i,g. 5 a und 5 b sind die U-förmigen Profilabschnitte 7 an
axial federnden Armen 9 angeordnet. Dabei ist der Arm 9 gemäß F i g. 5 a plan ausgebildet,
während er nach F i g. 5 b L-förmig gestaltet ist. Die federnden Arme sind fest
mit einer Nabe verbunden, die auf der Welle 1. sitzt. Die Anbringung der U-Profilstücke
7 an Armen aus dünnen, gut federnden Stahllamellen ist dort erforderlich, wo auf
eine zusätzliche axiale Federung großer Wert gelegt wird, weil die Stahllamelle
axialen Stößen geringen Widerstand entgegensetzt. Die Nachgiebigkeit in axialer
Richtung, die ohnehin durch die Laschen gegeben ist, kann dadurch erhöht werden,
daß zwischen die Schenkel der U-Profilabschnitte 7 und die Laschen noch federnde
Zwischenstücke eingebaut sind.
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Bei den bisher beschriebenen Kupplungen können die Achsen der zu kuppelnden
Wellen infolge Elastizität der Laschen in einem mehr oder weniger großen Winkel
zueinander stehen. Bis zu welchem Grad die Achsen zueinander abgewinkelt werden
können, hängt von der Elastizität der Laschen ab, wobei die Stärke der Laschen,
der Abstand von Mitte Bolzenloch zu Mitte Bolzenloch, sowie der Hebelarm (Maß b
in F i g. 1) eine große Rolle spielen.
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Zur Vergrößerung der Winkelabweichung lassen sich die Segmentpaäre
drehbar lagern. Hierzu sind, wie in F i g. 6 a und 6 b dargestellt, über die Gabelzapfen
10 der Arme Doppelgabelstücke 11 geschoben, die sich um die Zapfen 10 drehen. Die
ausgesparten Doppelgabelstücke 11 nehmen an jedem Ende an dem in gegenüberliegenden
Bolzenlöchern gelagerten Bolzen eine Lasche 3 auf. Die Bolzen sind also wiederum
zweifach gelagert. Die Doppelgabel stücke 11 können zur Aufnahme der Zapfen 10 auch
Rollen- oder Gleitlager erhalten. Die Gabelzapfen 10 sind mit dem Armkreuz 2 fest
verbunden und bestehen aus einem Stück mit diesem oder sind in das zugehörige Armkreuz
eingeschraubt.
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Auf die teuere Lagerung der Gabelzapfen 10 in den Stegen 12 der Doppelgabelstücke
11 kann verzichtet werden, wenn, wie in F i g. 7 a und 7 b dargestellt, der zur
Aufnahme des Gabelzapfens 10 dienende Steg 12 des Doppelgabelstückes
11 aus einem elastischen Material besteht; das einerseits innig mit dem die
Mitnehmerbolzen aufnehmenden Seitenwänden 13 und andererseits mit dem Gabelzapfen
10 verbunden ist (z. B. anvulkanisiert). Die Drehung des Gabelzapfens 10 um seine
Längsachse erfolgt innerhalb des elastischen Steges. Die mit dem elastischen Steg
fest verbundenen Gabelzapfen 10 (anvulkanisiert) weisen einen runden oder einen
anderen,
die Haftung am elastischen Material begünstigenden Querschnitt auf.
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Aus Gründen leichter Montage und vor allen Dingen leichter Auswechselbarkeit
sind die Kupplungen am zweckmäßigsten mit einzelnen elastischen Laschen ausgerüstet.
Es lassen sich aber auch elastische Laschen einsetzen, die zusammen mit den Mitnehmerstücken
einen geschlossenen Ring bilden.
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In Fällen, in denen der Steg 12 der Doppelgabelstücke 11 aus einem
elastischen Material mit einvulkanisierten Gabelzapfen 10 besteht, wird der
Steg so ausgebildet, daß er sieh mit seinen, den Laschen zugewandten Stirnflächen
innig an die Rundungen der Laschen 3 anlegt und diese also mit der größtmöglichen
Fläche berührt (F i g. 7 b). Das Maß des nicht vorgespannten elastischen Steges
(F i g. 7 a) kann etwas größer sein als der freie, zwischen den beiden Laschen befindliche
Raum a. Die Laschen müssen dann nur eingebaut werden, wenn eine Wellengabel gegenüber
der anderen etwas gedreht wird. Hierdurch wird eine Vorspannung erreicht, die ein
festes Anliegen des elastischen Stegs an die Stirnflächen der Laschen ergibt.