ELASTIC COUPLING ELEMENTS

Abstract: 1. An elastic shaft coupling which allows axial and angular displacement, with two flange parts (14a, 14b) lying axially opposite one another and with at least one coupling element (12, 13) which consists of fibre-reinforced plastics material and which is built up from radially arranged continuous layers (17) and layers (16) with air slots (21), which are connected together to one another by bolts (4) arranged at the periphery, characterised in that the flange parts (14a, 15a) consist of fibre-reinforced plastics material and two coupling element parts (12, 13) are present which are each composed of layer packs (12a, 12b) of at least two layers (16, 17), the one layer (16) of which has a centre part (18) and three outer parts (19) separated from the centre part (18) by intermediate spaces (air slots 21) and the other layer (17) consists of a single part, in that the fibre orientation in each layer (16, 17) extends in two directions perpendicular to one another, in which respect the fibre directions in the layers lying axially side-by-side are in each case rotated through 45 degrees, and in that the flange parts (14a, 15a) are pressed together with the layer packs (12, 13a) and hardened.

Description: Elastische Kupplungselemente Die Erfindung bezieht sich auf elastische Kuppiungselemen'te zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei Bauteilen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Bekannte Kupplungselemente dieser Art, die ausser der Übertra- gung von hohen Drehmomenten auch einen gewissen Winkel- und Axialversatz der verbundenen Bauteile ausgleichen können, bestehen aus Paketen von Metallamellen. Die Lamellen sind sehr anfällig gegen korrosive Stoffe (z.B. NACl-Lösung), wodurch ihre mechanischen Eigenschaften ungünstig beeinflusst werden. Eine Beschichtung mit einer Schutzschicht ist zwar möglich aber sehr teuer. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Kupplungselemente zu schaffen, die gleiche Eigenschaften wie die Metall-Lamellen Paketeaufwe sen, die jedoch nicht korrodieren und in der Herstellung einfach und preiswert sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den Merkmalen des kenr- zeichnenden Teils von Anspruch a gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung enthalten die Ansprüche 2 bis 5 und Verfahren zur Herstellung der Kupplungselemente sind durch die Ansprüche 6 und 7 gegeben. Die erfindungsgemäss hergestellten Kupplungselemente korrodieren nicht, können mit bekannten Fertigungsverfahren hergestellt werden und lassen sich für alle Zwecke der bekannten Kupplungselemente aus Metallamellen einsetzen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine übliche Anordnung von Kupplungselementen zwischen zwei Bauteilen, Fig. 2 den Aufbau einer Schicht eines erfindungsgemässen Kupplungselementes, dargestellt als Schnitt II-II durch die Fig. ¯4; Fig. 3 und 4 die Draufsicht und Seitenansicht auf ein fertiges Kupplungselement mit den Schichten entsprechend Fig.2; Fig. 5 und 6 die Draufsicht und Seitenansicht einer weiteren Aus führungsform von Kupplungselementen, welche direkt mit den Bauteilen verbunden sind; Fig. 7 einen Halbschnitt durch eines der Kupplungselemente der Fig. 5 und 6 in Explosionsdarstellung entsprechend den Linien Vil-Vil der Fig. 5; ; Fig. 8 eine vollständige Schicht des Kupplungselementes ent sprechend der Fig. 5 und 6 und Fig. 9 bis 11 die einzelnen Teile einer zusammengesetzten Schicht des Kupplungselementes entsprechend der Fig. 5 und 6. In der Fig. 1 ist die übliche Anordnung von Kupplungselementen dargestellt. Dabei wird ein Wellenflansch 1 mit einem Kupplungsflansch 2 durch ein Kupplungselement 3 mittels Schrauben 4 verbunden, wobei hier ein bisher übliches Metallamellenpaket dargestellt ist. An Stelle des gegen korrosive Stoffe an-fälligen Kupplungselementes 3 kann ein erfindungsgemässes, in Schichten aufgebautes Kupplungselement eingebaut werden, von dem eine innere Schicht 5 in der Schnittdarstellung der Fig. 2 gezeigt ist. Die innere Schicht 5 besteht aus trapezförmigen Teilen 6 und Luftschlitzen 7. Die Teile 6 sind aus vorimprägnierten Lagen aus faserverstärktem Kunststoff, sog. Prepregs, z.B. durch Stanzen ausgeschnitten und um 1200 zueinander versetzt. Die Fertigung eines vollständigen in den Fig. 3 und 4 dargestellten Kupplungselementes 8 erfolgt in nachfolgender Weise. Auf eine äussere Schicht 9, wie sie in der Seitenansicht der Fig. 3 dargestellt ist, werden mehrere innere Schichten 5 aufgebracht, die aus den Prepregteilen 6 und Metallteilen 7a, welche die Abmessungen der Luftschlitze aufweisen, entsprechend der in der Fig.2 dargestellten Anordnung, bestehen. Bei der nächsten inneren Schicht 5 werden die Prepregteile 6 und Metallteile 7a um 600 versetzt zu der Anordnung in der Fig. 2 aufgelegt. Als letzte Schicht wIrd wiederum: eine äussere Schicht 9 aufgebracht. Die Prepregteile 6 werden in der Weise aus den Lagen ausgeschnItten, dass ihre Faserorientierung in den Schichten 5 und in den im Kupplungselement 8 nebeneinander liegenden Schichten abwechselnd 0 i 450 und G/90 beträgt. Das Kupplungselement 8 aus den Schich- ten 5 und 9 wird unter Druck und Wärme ausgehärtet. Danach werden die Metallteile 7a entfernt. Die dargestellten Löcher 10 können entweder gleich beim Zuschneiden der Prepregteile 6 mit ausgestanzt oder nachträglich nach Fertigstellung des ausgehär teten Kupplungselementes 8 ausgebohrt werden. Die Fig. 5 und 6 zeigen in Seitenansicht und Draufsicht eine andere Ausführungsform von Bauteilen 1 1a und Ilb. Diese be stehen aus Kupplungselementen 12 und 13, die mit ZU verbindenden Wellen 14 und 15 eine Einheit bilden, wobei letztere auch aus faserverstcrktem Kunststoff hergestellt sind. In den Fig. 7 eis 11 ist in Explosionsdarstellung der Aufbau und die Fertigung des Bauteils 11a mit dem Kupplungselement 12 und der Welle 14 gezeigt. Die Welle 14 ist zusammen mit einem Flanschteil 14a, z.B. im bekannten Wickelverfahren, aus faserverstärktem Kudst- stoff hergestellt. Das zugehörige Kupplungselenent 12 besteht aus Schichten 16 und 17. Die Schichten 16 sind aus Prepregteilen 18 (ein Mittelteil) und 19 (drei äussere Teile) zusammengesetzt, während die Schichten 17 aus einem einzigen Prepregteil bestehen. Je mindestens zwei Schichten 16 und 17 sind zu einem Schichtpaket 12a oder 12b zusammengesetzt, wobei 12b ein Endpaket darstellt. In die nach dem Auflegen der Teile 18 und 19 zwischen den Schichten 16 verbleibenden Zwischenräume werden Metallteile 2C eingelegt. Beim Schichtpaket 12b werden wie die Fig.7 zeigt, zwei Metallteile 20 verwendet. Nach dem Aufeinanderlegen der Welle 14 und aller Schichten 16 und 17 des Kupplungselenentes 12 werden diese zusammen mit den Metallteilen 20 verpresst und ausgehärtet. Nach dem Aushärten werden die Metallteile 20 entfernt, wodurch wiederum Luftschlitze 21 entstehen. Diese Ausführungsform vermindert noch weiter das Gewicht der Kupplungselemente und es kann durch die Anzahl der Schichtpakete 12 jeder Anforderung an Festigkeit nachgekommen werden.

Claims: Elastische Kupplungselemente PATENTANSPRÜCHE 1. Elastische Kupplungselemente zur Übertragung von Dreh momenten zwischen zwei Bauteilen, g e k e n n z e i c h n e t durch aneinandergesetzte Schichten (5,9,16,17) aus faserverstärktem Kunststoff, die am Umfang verteilte Luft schlitze (7,21) aufweisen. 2. Kupplungselemente nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Faserorientierung in den Schichten und in nebeneinanderliegenden Schichten abwech selnd + 45 und 0/900 beträgt. 3. Kupplungselemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass jeweils Schichten (5,16) mit Luftschlitzen (7,21) und Schichten (8,17) ohne Luft schlitze vorhanden und so angeordnet sind, dass die Luft schlitze in Achsrichtung hintereinander liegen und jeweils von festen Schichtteilen begrenzt sind. Kupplungselemente nach den Ansprüchen 1 bis 3, die zur Ubertragurg der Drehmomente zwischen die Bauteile (1,2) geschraubt sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Schichten (5,9) aus faserverstärktem Kunststoff zu einem Kupplungselement (8) zusammengepresst sind. 5. Kupplungselemente nach den Ansprüchen 1 bis 3, die zusam men mit zu verbindenden Wellen (14,15) ein Bauteil (lla,llb) bilden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wellen (14,15) ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und mit den Schichten (16,17) der zugehörigen Kupplungselemente (12,13) zu den Bauteilen (lla, 11b) zusammengepresst sind. 6. Verfahren zur Herstellung der elastischen Kupplungselemente nach den Ansprüchen 1 bis 5: dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass a) die Teile (6,9,17,18,19) aus vorimprägnierten Lagen aus faserverstärktem Kunststoff (Prepregteile) und die Metallteile (7a, 20) entsprechend dem Aufbau der Schich ten (5,9,16,17) ausgestanzt werden, b) die einzelnen Schichten (5,9,16,17) entsprechend dem Auf bau der Kupplungselemente (8,12,13) bzw. Bauteile (lla, 1 1b) nacheinander zusammengelegt werden, c) die Schichten zusammengepresst und ausgehärtet werden, d) nach dem Aushärten die Metallteile zum Entstehen der Luftschlitze (7,21) herausgezogen werden. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in den Schichten (5) die Prepregteile (6) und die Metallteile (7a) versetzt zueinander angeordnet werden.

Inventors: BRUNSCH, KLAUS, DIPL.-ING., HERKERT, CLAUS-MICHAEL, DIPL.-ING., THOMAMULLER, DIETER, ING. GRAD., Thomamüller, Dieter, Ing. grad.
Applicants: MESSERSCHMITT-BOLKOW-BLOHM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1981
Main classification: F16D3
IPC codes: B29C67, F16B7, F16D3, F16F15, B29C57, B32B5, B29C70, B29D99