DE1221858B - Drehelastische Kupplung - Google Patents

Description

• Drehelastische Kupplung Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, insbesondere zur Aufnahme periodisch schwankender Drehmomente, bestehend aus einem die Wellenenden in einer Flucht verbindenden tonnen-, torus- oder kegelstumpfförmigen Hohlkörper aus gummielastischem Material, dessen Deckel und/oder Boden flanschartig ausgebildet an mindestens einem Wellenende in Führungen begrenzt axial verschiebbar befestigt ist.
• Drehelastische Kupplungen in Form von Gummielementen sowie in Form von Kupplungsgehäusen mit eingesetzten elastischen Elementen sind bekannt. Eine elastische Wellenkupplung mit einem torusförmigen gummielastischen Zwischenstück zeigt bereits an einem Wellenende eine feste und an dem anderen eine drehfeste, aber axial bewegliche Flanschbefestigung. Diese Ausführung der Befestigung des Zwischenstückes dient dem Ausgleich der durch die Fliehkraft hervorgerufenen Axialbewegung des elastischen Körpers. Eine Ausnutzung der axialen Bewegung zur Drehfederung liegt hierbei nicht vor.
• Es ist auch eine elastische Wellenkupplung bekannt, bei der eine axiale Bewegung des Flansches des gummielastischen Körpers gegenüber dem einen Wellenende auftritt, bei der eine lösbare kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Flansch besteht. Die Verschiebung dient hierbei nur dem Ein-und Auskuppeln in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Wellen. Eine Ausnutzung der axialen Einfederung zur elatischen Drehmomentübertragung ist nicht gegeben.
• Zur Verbesserung der Federeigenschaften dieser bekannten Kupplungen ist die Aufgabe gestellt, neben der bekannten Nachgiebigkeit insbesondere die axiale Einfederung zur Drehfederung heranzuziehen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird das gummielastische Kupplungselement derart ausgebildet, daß der Flansch oder die Flansche des gummielastischen Hohlkörpers ein Muttergewinde zur Führung aufweist bzw. aufweisen, das mit einem auf den Wellenenden angebrachten Bolzengewinde zusammenwirkt.
• Mit einer solchen Ausbildung der Wellenkupplung wird gegenüber den bekannten Kupplungen in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich bei einer Druckbeaufschlagung in axialer Richtung unter Wirkung des Drehmomentes in Verbindung mit der Ausbauchmöglichkeit eine große Schwingungsweite ergibt, die zu einer für die Dämpfung von großen Schwingungen erforderlichen Federweichheit führt. Dabei bleiben ohne weiteres der Kupplung die übrigen vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere die Winkel-, Quer- und Längsnachgiebigkeit und der Ausgleich des Achsversatzes, erhalten.
• Die Umwandlung der Drehmomentenstöße in axiale Stöße auf den gummielastischen Federungskörper kann geschehen, indem auf den Wellen z. B. eine schraubenförmige Nut ausgearbeitet ist, in die entsprechende Nocken oder Steine am Innendurchmesser an den Enden des Gummihohlkörpers eingreifen.
• Für die Umwandlung des Drehmomentes in eine Axialkraft kann auch eine langgestreckte Schraubenfeder vorgeschaltet werden mit so viel Windungen, daß ebenfalls eine relative Verdrehung um beispielsweise 100° erreicht wird. Das Ende der Schraubenfeder ist .an dem Ende der Welle befestigt und liegt innerhalb des elastischen Hohlkörpers. Das um die Welle liegende Teil der Schraubenfeder verkürzt sich infolge der Verdrehung, das andere Ende ist mit dem elastischen Hohlkörper verbunden und übt eine axiale Kraft auf diesen aus.
• Um eine weiche Verdrehfederung zu erlangen, kann auch eine langgestreckte schlauchförmige Gummimanschette so über dem Wellenende angeordnet werden, daß durch eine Verdrehung der inneren Feder eine Zugkraft entsteht, die sich als Druckkraft auf den Kupplungskörper auswirkt. Eine solche Feder könnte jedoch nur geringe Torsionskräfte wegen ihres spezifisch kleinen Querschnittes übertragen und kommt nur für geringe Leistungen in Frage. Da die innere Feder in den Kupplungskörper hineinragt, wird eine unerwünschte Baulänge vermieden.
• Bei der einfachen Anordnung mittels Schraubgewinde können axiale Kräfte auf den Antrieb zurückwirken, vor allem, wenn der elastische Kupplungshohlkörper an der Antriebsseite festgelegt wird, die jedoch in zulässigen Grenzen zu halten sind und von den Lagern aufgenommen werden können. Bei Anordnung von Mitteln zur Umwandlung der Umfangskräfte in eine Axialfederung auf beiden Kupplungswellen können diese Reaktionskräfte weitgehend eliminiert werden, da dann die periodischen Drehmomentschwankungen in ein entsprechendes periodisches Einfedern des elastischen Hohlkörpers in axialer Richtung umgewandelt werden, wobei diese axialen Federschwingungen wiederum in periodische Durchmesservergrößerungen in Ebenen quer zur axialen Erstreckung umgewandelt werden. Diese Außenflächen können zusätzlich mit erhöhter Reibwirkung ausgestattet sein.
• In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 die bei einem Webstuhl auf die Kupplung einwirkenden schwingenden Massen, F i g. 2 die Kupplung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, F i g. 3 die Beaufschlagung eines Endes des Kupplungshohlkörper mittels eines Schraubgewindes, F i g. 4 einen Kupplungshohlkörper, dessen eines Ende mit einer langen schlauchförmigen sich verkürzenden Gummifeder verbunden ist, F i g. 5 eine Kupplung zweier Wellen mit einem elastischen Kupplungshohlkörper mit Gewinde an den Wellenenden, wobei der Kupplungshohlkörper mit einem geschlossenen festen oder nachgiebigen Gehäuse umgeben ist, F i g. 6 einen gummielastischen Kupplungshohlkörper, der auf dem einen Wellenende festgelegt ist; während durch das andere Wellenende eine axiale Beaufschlagung durch ein Gewinde erfolgt, F i g.-7 eine Kupplung, deren Wellenenden mit je einem Kupplungshohlkörper ausgerüstet sind, der in entgegengesetzter Richtung zum Wellenende beaufschlagt wird, um jeweils ein beide Wellenenden umfassendes Gehäuse mit dem vergrößerten Durchmesser zu kuppeln, -F i g. 8 --eine Kupplung mit einem kegelstumpfförmigen elastischen Kupplungshohlkörper.
• In F i g.1 ist schematisch die Antriebsanordnung eines mechanischen Webstuhles dargestellt, bei der die Antriebsdrehmasse des Motors und die Drehmasse der angetriebenen Maschine zusammen mit der Elastizität der Kupplung ein drehschwingungsfähiges elastisches System bilden, das im Resonanzfall durch das periodisch wiederkehrende Drehmoment zu starken Drehschwingungen angeregt werden kann. In diesem System ist mit 1 die schwingende Webstuhllade, mit 2 die rotierenden Webstuhlmassen, mit 3 die Federkupplung, mit 4 der Motorläufer, mit 5 die Welle der Maschine, mit 6 die Welle des.Motors bezeichnet. Die beiden gegeneinander drehbaren Kupplungshälften sind bei Abgabe der Gleichlast z. B. um einige hundert Grad verdrehbar. Die Drehschwingungswinkel; die dann auf der maschinenseitigen Kupplungshälfte auftreten, liegen in der Größenordnung von einigen Grad, d. h., das Federmoment schwankt nur ganz gering gegenüber einem Schwingungsmoment von mehreren 100 a/o der Gleichlast, das in. einer starren Kupplung auftreten würde.
• In F i g. 2 ist 5 das motorseitige Wellenende, 6 das abtriebsseitige Wellenende. 3, 3' ist der elastische Kupplungshohlkörper, der mit seinen Enden 7 und 7' in die Flansche 8 und 8' faßt und durch Vulkanisation, Verzahnung oder durch Festklemmen eingesetzt ist. Auf den Wellenenden 5 und 6 sind entsprechende Steilgewinde -9 bzw. 9' angebracht, die mit dem Gegengewinde 10 bzw.10' in den Flanschen 8 und .8' korrespondieren. Die Gewindegänge sind durch die Anschläge 11 und 12 bzw.11' und 12' begrenzt.
• In F i g. 3 wird die Beaufschlagung des elastischen Federungshohlkörpers durch den Flansch 8 mittels des Kulissensteins 13 über die Gewindenut 10" vorgenommen. Wird bei der Kupplung nach den Beispielen nach F i g. 2 und 3 zwischen den beiden Wellen ein Drehmoment übertragen, so versucht die Welle, mit dem Gewinde oder Kulissenstein den Gummihohlkörper zu verdrehen. Der Gummihohlkörper, der mit seinem anderen Ende entweder mit dem Abtrieb fest verbunden ist oder mit einem Gewinde, einem Nocken oder Kulissenstein ebenfalls in eine Gewindenut eingreift, setzt der Verdrehung einen Widerstand entgegen. Infolgedessen versuchen das bzw. die Schraubgewinde auf der Welle den Stein bzw. die Steine in axialer Richtung zu verschieben gegen die Federkraft der Gummifeder, die eine verhältnismäßig weichere Federung gegen Zusammendrücken in axialer Richtung aufweist als gegen Verdrehung. Hierbei kann die axiale Federung innerhalb des axialen Federweges der Gummi hohlfeder durch Anschläge begrenzt werden.
• An Stelle der schraubenförmigen Nut mit einem Kulissenstein können auch andere Mittel verwandt werden, die Verdrehung der Welle gegenüber dem Kupplungskörper in eine axiale Beaufschlagung des elastischen Hohlkörpers umzuwandeln. So können beispielsweise Stößel oder Kipphebel auf der Welle angeordnet werden, die eine axiale Beaufschlagung der Feder herbeiführen. Ein weiteres Mittel ist eine mit der Welle und eine mit dem elastischen Kupplungskörper verbundene Kurvenbahn, die unter Zwischenschaltung einer abrollenden Kugel aufeinander einwirken.
• In F i g. 4 ist 14 eine schlauchförmige Gummifeder, die auf Verdrillung beansprucht wird. Wird der Motor in Betrieb gesetzt, so versucht die Welle, mit dem Schraubgewinde oder im Fall der F i g. 4 mittels des sich verkürzenden Schlauches 14 den elastischen Hohlkörper 3 axial einzufedern.
• In den F i g. 5 bis 7 bezeichnet 15 das die Wellenenden umfassende Gehäuse, 3' den vergrößerten Durchmesser des elastischen Federungshohlkörpers, und 16 sind Fliehgewichte, die am inneren Umfang symmetrisch angeordnet sind und die Durchmesservergrößerung des Hohlkörpers 3, 3' unterstützen. Mit 17 und 17' sind axiale Drucklager bezeichnet, die sich einmal gegen die Anschläge 11' und 12' abstützen und zum anderen gegen einen Flanschring des Gehäuses 15.
• Mit den Kupplungen nach den F i g. 5 bis 7 wird eine Drehmomentübertragung über das Gehäuse vorgenommen. Gegen die Innenwandung dieses Gehäuses legt sich die Außenfläche des Kupplungshohlkörpers bei der Durchmesservergrößerung infolge des Kupplungshohlkörpers infolge der axialen Beaufschlagüng durch die Gewinde an den Wellenenden an. Gleichzeitig ist an diesen Beispielen zu erkennen, daß im Inneren des elastischen Kupplungshohlkörpers Fliehgewichte auf dem Umfang angebracht sind, die unter dem Einfluß der Fliehkraft eine Durchmesservergrößerung erstreben und hiermit eine Kupplung des Außendurchmessers mit den Wandungen des umgebenden Gehäuses beeinflussen. Ebenfalls kann durch die Fliehgewichte eine Stabilisierung der Durchmesserebene gegenüber den zu kuppelnden Wellenenden erreicht werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Elastische Wellenkupplung, insbesondere zur Aufnahme periodisch schwankender Drehmomente, bestehend aus einem die Wellenenden in einer Flucht verbindenden tonnen-, torus- oder kegelstumpfförmigen Hohlkörper aus gummielastischem Material, dessen Deckel und/oder Boden flanschartig ausgebildet an mindestens einem Wellenende in Führungen begrenzt axial verschiebbar befestigt ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Flansch oder die Flansche (8, 8') des gummielastischen Hohlkörpers (3) ein Muttergewinde (10, 10') zur Führung aufweist bzw. aufweisen, das mit einem auf den Wellenenden angebrachten Bolzengewinde (9, 9') zusammenwirkt.
2. 2. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsgewinde der Wellenenden als Führungsnut (10") ausgebildet ist, in der das Muttergewinde der Flansche (8) des gummielastischen Hohlkörpers ersetzende Nocken (13) gleiten.
3. 3. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenführung im Innenumfang der Bohrung unmittelbar im Material des gummielastischen Hohlkörpers (3) ausgeführt ist.
4. 4. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gummielastische Hohlkörper (3) mindestens an einem Ende koaxial eine Schraubenfeder umfaßt, die mit einem Ende am Flanschende des Hohlkörpers und mit dem anderen Ende an dem/ den in den Hohlkörper hineinragenden Wellenenden) (5, 6) befestigt ist, wobei die axiale Federung des Hohlkörpers unter Ausbauchung seines mittleren Teiles durch die unter Wirkung des Drehmomentes eintretende Verkürzung der Schraubenfeder erfolgt.
5. 5. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gummielastische Hohlkörper (3) mindestens an einem Ende koaxial eine schlauchförmige (14) Gummifeder umfaßt, die mit. einem Ende am Flanschende des Hohlkörpers (3) und mit dem anderen Ende an dem/den in den Hohlkörper hineinragenden Wellenende(n) (5, 6) befestigt ist, wobei die axiale Einfederung des Hohlkörpers unter Ausbauchung seines mittleren Teiles (3') durch die unter Wirkung des Drehmomentes eintretende Verkürzung der schlauchförmigen Gummifeder erfolgt.
6. 6. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Wellenende koaxial ein den gummielastischen Hohlkörper umgebendes Gehäuse (15) befestigt ist, dessen Innenfläche mit dem durch die axiale Federung sich vergrößernden Durchmesser (3') des Hohlkörpers eine zusätzliche Kupplung bildet.
7. 7. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den gummielastischen Hohlkörper umgebende Gehäuse auf beiden Wellenenden drehbar und jeweils an einem Wellenende gegen eine axiale Verschiebbarkeit in Richtung zu dem zu kuppelnden anderen Wellenende hin durch Lager (17,17') in bekannter Weise festgelegt ist und der durch die axiale Federung vergrößerter Hohlkörper (3') an den Innenflächen des umhüllenden Gehäuses (15) anliegt, wobei die Reaktionskräfte aus der axialen Federung von der treibenden und getriebenen Welle ferngehalten und durch das Gehäuse aufgenommen werden. B. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Wellenende (5, 6) je ein gummielastischer Hohlkörper (3) angeordnet ist, deren den Wellenenden nächstliegende Enden unter Vergrößerung des Durchmessers eingefedert werden, wobei die beiden Hohlkörper durch ein umhüllendes Gehäuse (15), das auf den Wellen drehbar gelagert ist, eingefaßt sind. 9. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Umfang, am äußeren Umfang und/oder an der Wandung des gummielastischen Hohlkörpers Fliehgewichte (16) angebracht sind, die die Durchmesservergrößerung und die axiale Einfederung des Hohlkörpers beeinflussen. 10. Elastische Wellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am Außenumfang des gummielastischen Hohlkörpers Flächen mit erhöhtem Reibwert angebracht sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 534 064, 725 651, 846 041, 949 914; österreichische Patentschrift Nr. 102 707; französische Patentschrift Nr. 1100 460; USA.-Patentschrift Nr. 1501187; Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 83. Jahrgang, 1950, Heft 12, S. 511.