DE3218245A1 - Spielfrei, drehstarre, biegeelastische kupplung - Google Patents

Description

• "Spielfreie, drehstarre, biegeelastische Kupplung"
• Die Anmeldung betrifft eine spielfreie, drehstarre, jedoch biegeelastische Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Nerartire Kupplungen sind in verschiedenen Bauarten bekannt, z.B. Zahnkupplungen, Membrankupplungen usf.
• Bei den bekannten Zahnkupplungen ist selbst im Neuzustand ein leichtes Spiel vorhanden, bedingt durch die Herstelltoleranzen beim Abwälzfräsen, Räumen oder Stoßen der Verzahnung, nur mit besonderem Fertigungsaufwand oder nachträglichen Behandlungsmethoden können Zahnkupplungen auch im Neuzustand spielfrei hergestellt werden. Jedoch im Betrieb werden auch zunächst durch besonderen Fertigungsaufwand bzw. durch aufwendige Nachbehandlllngsmethoden spielfreie Zahnkupplungen mit einem Spiel zwischen den Zähnen beider Kupplungshälften behaftet infolge Belastung, Abrieb durch unzureichende Schmierung und Wartung.
• Besonders nachteilig wirkt sich das Spiel bzw. die Spielveränderung dann aus, wenn zwischen Kraft- und Arbeits-Maschine zum Zweck der Regelung die Winkelgeschwindigkeit abgegriffen wird, und beide Anlagenteile daher unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten bzw; Winkelbeschleunigungen haben.
• Darüberhinaus werden selbst anfänglich ohne Spiel gefertigte Zahnkupplungen selbst bei leichten Verwinkelungen der beiden Kupplungshälften zueinander, was in einer Fertigung nie ganz auszuschließen ist, ein Spiel aufweisen, da die Verzahnungsebenen der beiden Kupplungshälften zueinander einen Winkel bilden. Dies hat zur Folge, daß zwischen den Verzahnungen ein Spiel eintritt, is im Endzustand praktisch nur noch zwei Zähne tragen. Zur BerÜcksiciibig;ung dieses EingriPfsfehlers ist das zu bertraende Drehmoment zu reduzieren; umsomehr, je-größer der Beugungswinkel ist.
• Auch bei koaxialem Einbau solcher Kupplungen, wobei zum Ausgleich unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeiten zwischen An-und Abtrieb Koppelkupplungen verwendet werden müssen, entsteht die Notwendigkeit der Reduzierung des übertragenden Drehmomentes.
• Die Wartungsempfindlichkeit steigt mit zunehmender Winkelauslenkung. Die notwendige Wartung, Schmierung, Nachschmierung, Ö1- bzw. Fettwechsel stellt bei den Zahnkupplungen einen betrieblichen Nachteil dar. Insbesondere gilt dies für Zahnkupplungen, die mit Fett geschmiert werden und unter hohen Drehzahlen laufen, wobei durch die Drehzahl eine Trennung der Komponenten des Schmierfettes (nach Öl und Verseifung) auftritt. Die Winkelbeweglichkeit der Zahnkupp'lungwird damit stark eingeengt.
• Weiterhin sind Membrankupplungen benannt, die durch drei Bauteile gekennzeichnet sind (zwei an- und abtreibende Kupplungshälften, sowie die dazwischenliegende Membrane), die das eingeleitete Drehmoment meist durch Reibschluß, gelegentlich durch Formschluß übertragen. Durch die Formgebung der Bauteile dieser Kuppiungsbauart bleiben sie wartungsfrei und absolut spielfrei, ungeachtet der Betriebsbedingungen.
• Dies Winkelbeweglichkeit dieser Membran-Kupplungen kommt durch die Biegeelastizität der verwendeten Werkstoffe der Drehmoment übertragenden Teile, also der Membranscheiben, zustande.
• Der Nachteil der bisher verwendeten Werkstoffe liegt in den Dehngrenzen der metallischen Baustoffe, die aus Gründen der Erzielung einer hohen Lebensdauer nur eine geringe Biegeelastizität zulassen. Diese Biegeelastizität begrenzt die Anwendung dieser Kupplungen auf etwa 0,5 Grand pro Kupplungshälfte. Die Kombination mehrerer membranen etc. zu Mehrfachsystemen erhöht zwar die Fähigkeit der Übertragung von Drehmomenten, jeoch sinkt die Biegeelastizität in der Weise, daß nur noch Bruchteile hiervon zwischen An- und Abtrieb realisiert werden können, so daß die Winkelgeweglichkeit sinkt. Win weiterer Nachteil ist, daß bei Anwendung von Mehrfachsystemen zur Erhaltung der Lebensdauer der biegeelastischen Elemente diese Membranen in mehrere Membrane aufgeteilt werden müssen. Ferner sind die für die bbertragung hoher Drehmomente notwendigen Legierungen ferritischer Baustoffe der biegeelastischen Membranen kerbempfindlich. Bei Verwendung von z.B. zwei aufeinanderliegenden Membranen werdendie Oberflächen durch die die Biegung hervorgerufene Deformation gegeneinander verschoben, was bei höheren Frequenzen (höheren Drehzahien)zu örtlichen Temperaturüberhöhungen und damit zu Reibkorrosiön (Fresssen) führt. f)ie Lebensdauer derartiger Bauteile sinkt je jach den Kerbfaktoren der Lerrierunfflen, ei kerbempfindlichen Werkstoffen erheblich.
• Die bisher bekannten Kupplungssysterne, gefertigt aus ferritische Materialien, können diesen Nachteil nur durch Trennung der einzelnen, biegeelastischen Glieder mit Zwis(helllagen, Distanzblechen o.ä. vermeiden.
• Überdies sind einige Kupplungen bekannt, bei denen die biegeelastischen Glieder aus thermoplastischen Werkstoffen hergestellt werden. Diese Werksto ffgruppen haben jedoch niedrige, physikalische Festigkeitswerte, also niedrige Zug- und Biegefestigkeit und niedrige zulässige Umgebungstemperaturen, wodurch sich die Bauabmessungen vergrößern und die Anwenaung,smöglichkeit beschränkt wird.
• Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine spielfreie, drehstarre und biegeelastische Kupplung zu schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen ein genügend hohes Drehmoment übertragen kann und bei einer absoluten Spielfreiheit selbst nach langen Betriebszeiten, wartungsfrei arbeitet und eine hohe Biegeelastizität zwischen An- und Abtrieb und eine leichte und sich zentrierende Montage, sowie Demontage gewahrleistet.
• Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.
• Die Membrame ist aus einem Werkstoff mit hohem Anteil von Fasereinlagen hergestellt die durch Tränkung mit einem Harz innig verbunden werden. Über die Wellennaben wird das Drehmoment mittels Reibschluß übertragen, der Reibfaktor der bei Stahl üblicherweise 0,14 beträgt wird bei der vorliegenden Erfindung auf etwa 0,3 erhöht.
• Hierdurch ergeben sich insbesondere bei der Dimensionierung derartiger Kupplungen erhebliche Vorteile durch Reduzierung der Bauabmessungen und der für den Reibschluß erforderlichen Schraubenverbindungen.
• Nach einem weiteren merkmal besteht das der Übertragung der Drehmomente dienende Element aus Zug- und Drucklaschen, die an- bzw. abtriebsseitig in den Kupplungsnaben eingespannt sind.
• Nach einem weiteren erfinderischen Vorteil sind die drehmomentübertragenden Bauteile an den Einspannstellen mit Verstärkungen versehen, die zur Verringerung der Flächenpressung führen.
• Nach einem weiteren erfinderischen Merkmal sind die Bohrungen der das drehmomentübertragenden Bauteile mit Biichsen zur Erzielung einer unverspannten Steckverbindung zwischen litnehmerstiften der Wellennabenseiten versehen.
• dachfolgJenå wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
• In der Zeichung zeigen Fig. 1 den Querschnitt durch eine kreisringförmige Membran und Fig. 2 die Aufsicht auf eine derartige Membran nach dem Querschnitt der Figur 1.
• Figur 1 zeigt den Querschnitt einer kreisringförmigen membrane 1 mit der dem An- bzw. Abtrieb dienenden Bohrung 2 und der dem Ab- bzw. Antrieb dienenden Bohrung 3.
• An diesen Bohrungen 2, 3 sind die Verstärkungen (Laibungen) 4 und 5 vorgesehen.
• Figur 2 zeigt den Aufriß dieser kreisförmigen Membrane 1 mit den Bohrungen 2, 3 die alternierend dem An- und Abtrieb des zu übertragenden Drehmomentes dienen.
• Leerseite

Claims (4)

1. P a t e n t a n 5 p r ti c h e CS Drehstarre sielfreie und biegeelastische Kupplung dadurch gekennzeichnet, daß eine kreis- oder kreisringförmige Membrane aus faserverstärkten Kunstharz mit einem Faseranteil von mehr als 60 7o zwischen den Wellennaben konventioneller Werkstoffe auf der An- und Abtriebseite eingespannt ist.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment übertragende Element aus faserverstärktem Kunststoff in der Form von Zug- und Drucklaschen zwischen Wellennaben konventioneller Werkstoffe auf der An- und Abtriebseite eingespannt ist.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die das Drehmoment übertragenden Bauteile an den Einspannstellen Verstärkungen zur Verringerung der Flächenpressung (Lochlaibung) in Richtung der Mittellinie der Verschraubung der Bauteile aufweisen.
4. 4. Supplun£ nach einem oder mehrern der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen der das Drehmoment übertragenden Bauteile mit Büchsen zur Vrzielung einer unverspannten Steckverbindung zwischen Mitnehmerstiften der Wellennabenseiten und der Drehmoment übertragenden Elemente ermöglicht.