DE2364380B2 - Flexibles WellenanschlußsUick - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Wellenanschluß-Stück mit einem im wesentlichen schlauchförmigen flexiblen Element, an dessen beide Endbereiche Anschlußkappen angesetzt sind, und das nur in seinem Mittelbereich durch einen starren, im Inneren angeordneten Stützkörper abgestützt ist.

Derartige Wellenanschlußstücke dienen dazu, Drehmomente zwischen zwei rotier?nden Wellen zu übertragen, die entweder parallel zueinander ausgerichtet oder im Winkel gegeneinander versetzt sind und deren axialer Abstand sich während des Betriebes ändern kann.

Bei einem bekannten Wellenanschlußstück (DL-PS 167) ist ein schlauchförmiges flexibles Element vorgesehen, dessen Enden in Endkappen eingespannt sind, die zum Anschluß an Wellenstümpfe dienen. Das flexible Element ist in seinem Mittelbereich durch eine starre Hülse verstärkt. Werden die an den Anschlußkappen befestigten Wellen gegeneinander verdreht, 30 wird das flexible Element tordiert.

Ferner ist es bekannt (DT-PS 3 43 097), im Inneren einer schraubenförmigen Torsionsfeder einen Stützkörper unterzubringen, der mit stirnseitigen Ansätzen in die Endkappen hineinragt. Zusätzlich ist das flexible Element von einer starren Hülse umgeben. Der im Inneren angeordnete Stützkörper und die umgebende Hülse dienen als Anschläge zur Begrenzung der bei einer Tordierung erfolgenden Zusammenschnürung oder Aufweitung der Schraubenfeder. Sie verhindern

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unzulässig große Verformungen des flexiblen Elementes.

Bei einer Überlast-Wellenkupplung (US-PS 37 20 076) zur Übertragung begrenzter Drehmomente ist es bekannt, in einem schlauchförmigen Wellenanschlußstück einen kurbelwellenförmigen Stützkörper unterzubringen, dessen Ende in Anschlußkappen des schlauchförmigen Elementes hineinragen und dort drehbeweglich gelagert sind. Im Mittelbereich des Stützkörpers ist das flexible Wellenanschlußstück exzentrisch zu seinen Einspannsteilen mit einem Kugellager abgestützt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Wellenanschlußstück der eingangs genannten Art die Längsführung des im Inneren des flexiblen Elementes angeordneten Stützkörpers, der die Aufgabe hat, Abknickungen zu vermeiden, zu verbessern, um die Drehmomentenbelastbarkeit zu srhöhen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Stützkörper einen axialen Schaft aufweist, dessen Enden einen verringerten Durchmesser aufweisen und bis in die beiden Anschlußkappen hineinragen und dort drehbeweglich in Gelenklagern gelagert sind, daß das flexible Element beidseitig seines Mittelbereiches jeweils in einer Zone, die mindestens etwa so lang ist wie sein Durchmesser, nicht abgestützt ist und daß die Gelenklager etwa in der Mitte der nicht abgestützten Zonen liegen.

Bei dem erfindungsgemäßen Wellenanschlußstück ist das kinematische Rotationszentrum dadurch, daß das Gelenklager jeweils in der Mitte des nicht abgestützten Bereichs liegt, in das Biegezentrum des nicht abgestützten Bereiches gelegt. Dadurch erreicht man, daß die inneren Materialspannungen, die zwischen dem Schaft und dem flexiblen Element auftreten können, so gering wie möglich gehalten werden.

Durch die Erfindung erzielt man neben dem Vorteil einer hohen Drehmomentenbelastbarkeit einen ruhigen Lauf bei hohen Drehgeschwindigkeiten, weil Fliehkraftdtformierungen des flexiblen Elementes durch dessen Zwangsausrichtung zwischen den beiden Anschlußkappen im wesentlichen vermieden werden. Dies führt zu einer Verbesserung des dynamischen Gleichgewichtes. Diese Vorteile wirken sich insbesondere bei der Verwendung des Wellenanschlußstückes bei Personenwagen aus.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gelenklager jeweils einen hartelastischen Stützring aufweisen, durch den das Ende des Schaftes hindurchgeht und der mit dem Schaft eine im wesentlichen linienförmige Berührungs- und Zentrierfläche aufweist. Derartige Stützringe haben sich infolge ihrer Einfachheit und leichten Montagemöglichkeit gegenüber Kugelgelenken, die prinzipiell auch möglich sind, bewährt.

Zweckmäßigerweise kann der Stützkörper radial überstehende, in axialem Abstand voneinander angeordnete Scheiben aufweisen, die von innen her an dem flexiblen Element angreifen und dessen Mittelbereich abstützen. Die Abstützung erfolgt hierbei also nicht durchgehend, sondern nur stellenweise in Form ringförmiger Abstützlinien. Um unbeabsichtigte Verschiebungen des Stützkörpers gegenüber dem elastischen Element zu vermeiden, können die Scheiben an ihrem Außenumfang profiliert sein, so daß sie sich mit ihrem Profil in die Innenseite des rohrförmigen flexiblen Elementes eingraben.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an zwei bevorzugten Ausführungsbei-

spielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wellenanschlußstüekes im Längsschnitt und

Fig.2 zeigt ebenfalls im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform des Stützkörpers.

Das in F i g. 1 dargestellte Wellenanschlußstück 38 besitzt ein im wesentlichen rohrförmiges flexibles Element 15, das an seinen Enden mit cndkappen 12 und 14 zum Anschluß an Wellenenden od. dgl. versehen ist. Die Anschlußkappen 12, 14 spannen das flexible Element 15 ringförmig ein. Sie können z. B. eine Innenverkeilung zur Aufnahme einer Keilwelle aufweisen.

Das rohrförmige flexible Element 15 besteht aus mehreren gegensinnig gewickelten Drahtlagen, die in ein Elastomer eingebettet sind, das das Drahtmaterial fest umschließt und sich allseitig fest an dieses anlegt, also auch in dem Bereich zwischen benachbarten Drähten.

Im Inneren des flexiblen Elementes 15 befindet sich der Stützkörper 40, der beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 aus einem langen axial ausgerichteten Schaft 46 besteht und den Mittelbereich des flexiblen Elementes verstärkt.

Der Schaft 46, dessen Durchmesser erheblich kleiner ist als die lichte Weite des flexiblen Elementes 15, weist in regelmäßigen axialen Abständen Scheiben 44 auf, die ihm einstückig angeformt sind. Der Außendurchmesser der Scheiben 44 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des flexiblen Elementes 15; er kann aber auch geringfügig größer als der Innendurchmesser sein, so daß die Scheiben 44 von innen her in das flexible Element eindringen und sich an diesem festhalten. Eine gute Positionierung ergibt sich, wenn Teile des Stützkörpers und des flexiblen Elementes ineinandergreifen.

Der Stützkörper 40 kann innerhalb des flexiblen Elementes auch auf andere Weise positioniert werden, beispielsweise durch Ankleben oder während der Vulkanisierung des flexiblen Elementes, oder der Stützkörper kann als integraler Bestandteil des flexiblen Elementes hergestellt werden.

Wahlweise können auch Riefen 49, wie Vorsprünge, Nuten od. dgl., an dem Außenumfang des Stützkörpers angebracht werden, wie in F i g. 1 dargestellt, um die mechanische Verbindung mit dem flexiblen Element zu verbessern.

Die Laufeigenschaften des Wellenanschlußstüekes werden insbesondere bei der Übertragung größerer Drehmomente verbessert, wenn definierte kinematische Rotationszentren vorhanden sind. Dies wirkt sich insbesondere durch verbessertes Anzugs-(Anfahr-)Verhalten und bei Stoßbelastungen aus, weil die Knickfestigkeit, die Sicherheit gegen Ausbrechen und die Gleichgewichtseigenschaften verbessert werden. Außerdem wird die Lebensdauer verlängert, wenn wiederholt Zyklen aus Parallelversatz und Winkelfehlausrichtung vorkommen.

Innerhalb des flexiblen Elementes 15 befindet sich zwischen der Anschlußkappe 12, 14 und dem Stützkörper 46 ein nicht abgestützter Bereich 28, 38 des flexiblen Elementes. Für die meisten Anwendungsfälle liegt das Rotationszentrum einer jeden Zentriervorrichtung im wesentlichen in der Nähe des Mittelpunktes eines jeden nicht abgestützten Bereiches, da der Mittelpunkt normalerweise dem Biegezentrum des nicht abgestützten Bereiches entspricht. Das Rotationszeptrum für die Zentriervorrichtung kann im Einzelfall so angeordnet werden, daß man jeden gewünschten Biegungseffekt erzielt.

ίο Grundsätzlich können Zentriervorrichtungen 50 unterschiedlicher Ausbildung eingesetzt werden, einschließlich solcher Kugelgelenke, die eine Axialverschiebung des Schaftes 46 gestatten. In F i g. 1 wurde die dargestellte Ausführungsform gewählt, die einen

IS einfachen Einbau des Stützkörpers, der Zentriervorrichtung und der Anschlußkappe ermöglicht und außerdem während des Betriebes einen Längenausgleich zuläßt.

Der Schaft 46 ist an seinen Enden durch Stifte 52 geringeren Durchmessers verlängert, die koaxial abstehen und in eine Hülse 54 einer Nabe 56 hineinragen, die koaxial von jeder der Anschlußkappen 12, 14 absteht. Ein hartelastischer Elastomerring 58 ist in jeder Hülse 54 befestigt und stützt den jeweiligen Stift 52 radial ab.

Der Elastomerring 58 hat im wesentlichen dreieckigen Querschnitt und liegt mit Linienberührung an dem Stift 52, den er umschließt, an. Die den Stift tragende Hülse 54 besitzt eine Durchtrittsöffnung, die nach den beiden Enden hin in axialer Richtung trichterförmig erweitert ist, und in deren Mitte der Elastomerring 58 in eine Ringnut eingelassen ist.

Der Stift 52 bildet zusammen mit dem Ring 58 und der Hülse 54 das kinematische Rotationszentrum für den zugehörigen nicht abgestützten Bereich des elastisehen Elementes 15. Der Außendurchmesser der Nabe 56, an deren Ende sich die Zentriervorrichtung 50 befindet, verjüngt sich zu diesem Ende hin, so daß die Nabe 56 eine Abstützung des elastischen Elementes nur in dem Bereich vornimmt, über den sich auch der Außenmantel der Anschlußkappe erstreckt. Die axiale Länge des nicht abgestützen Bereiches ist etwa ebenso groß wie der Außendurchmesser des elastischen Elementes 15, kann aber auch wesentlich größer sein. Tritt durch Stauchung oder Dehnung eine Längenänderung des flexiblen Elementes 15 ein, so gleiten die Stifte 52 in Längsrichtung in den Ringen 58, während das kinematische Rotationszentrum, das etwa in der Mitte des nicht abgestützten Bereiches liegt, beibehalten wird. Dabei muß man berücksichtigen, daß die Anschlußkappen im allgemeinen so an den angreifenden Wellen oder Wellenstümpfen befestigt werden, daß sie deren Winkelausrichtung annehmen.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Stützkörper 40' erstreckt sich der Schaft 62 durch einen vollen Zylinder 48 mit abgeschrägten Kanten hindurch und bildet an den Enden die Stifte 62. Dieser Stützkörper 40' kann den in F i g. 1 dargestellten Stützkörper 40 voll ersetzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 23

1. Flexibles Wellenanschlußstück mit einem im wesentlichen schlauchförmigen flexiblen Element, an dessen beide Endbereiche Anschlußkappen angesetzt sind, und das nur in seinem Mittelbereich durch einen starren, im Inneren angeordneten Stützkörper abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (40) einen axialen Schaft (46, 48) aufweist, dessen Enden (52, 62) einen verringerten Durchmesser aufweisen und bis in die Anschlußkappen (12,14) hineinragen und dort drehbeweglich in Gelenklagern (58) gelagert sind, daß das flexible Element (15) beidseitig seines Mittelbereiches jeweils in einer Zone, die mindestens etwa so lang ist wie sein Durchmesser, nicht abgestützt ist and daß die Gelenklager etwa in der Mitte der nicht abgestützten Zonen liegen.

2. Flexibles Wellenanschlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenklager jeweils einen hartelastischen Stützring (58) aufweisen, durch den das Ende (52) des Schaftes (46) hindurchgeht und der mit dem Schaft eine im wesentlichen linienförmige Berührungs- und Zentrierfläche aufweist.

3. Flexibles Wellenanschlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (40) radial überstehende, in axialem Abstand voneinander angeordnete Scheiben (44) aufweist, die von innen her an dem flexiblen Element (15) angreifen und dessen Mittelbereich abstützen.

4. Flexibles Wellenanschlußstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (44) an ihrem Außenumfang profiliert sind.