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DE10016335A1 - Elastic power transmission has inner and outer rings joined by elastic coupling, as tension belt, with rollers - Google Patents

Elastic power transmission has inner and outer rings joined by elastic coupling, as tension belt, with rollers

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Publication number
DE10016335A1
DE10016335A1 DE2000116335 DE10016335A DE10016335A1 DE 10016335 A1 DE10016335 A1 DE 10016335A1 DE 2000116335 DE2000116335 DE 2000116335 DE 10016335 A DE10016335 A DE 10016335A DE 10016335 A1 DE10016335 A1 DE 10016335A1
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DE
Germany
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elastic
power transmission
transmission according
coupling means
elastic power
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DE2000116335
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Roger Budde
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IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
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IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
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    • F16F15/12Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
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Abstract

An inner ring (1) is positioned on the drive shaft and is enclosed by an outer ring (4). The inner and outer rings are joined together by an elastic coupling (6). The elastic coupling is in the form of a tension belt inserted between rollers on the inner and outer rings (3,5). The rollers on the inner and outer rings engage leaving a narrow space between them (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung, vorzugsweise zur schwingungsentkoppelten Übertragung von Drehmomenten für Antriebswellen von Kraftfahrzeugen.The invention relates to a device for elastic force transmission, preferably for vibration-decoupled transmission of torques for Motor vehicle drive shafts.

Bevorzugtes Einsatzgebiet sind mittels endloser Zugmittel (Riemen, Zahnriemen o. Ketten) angetriebene Nebenaggregate von Verbrennungsmotoren.Preferred areas of application are by means of endless traction means (belts, toothed belts or the like. Chains) driven ancillaries of internal combustion engines.

Vorbekannt sind gattungsgemäße Vorrichtungen, die von einer Nabe, die drehfest auf der Kurbelwellen eines Motors angeordnet ist, einer diese umgebenden Riemenscheibe und einer zwischen diesen angeordneten elastischen Zwischenlage gebildet werden. Die elastische Zwischenlage ist drehfest an der Nabe und an der Riemenscheibe befestigt. Nachteilig ist bei dieser Lösung, daß die das Drehmoment übertragende elastische Zwischenlage an der Nabe und an der Riemenscheibe befestigt werden muß. Dies geschieht bei Zwischenlagen aus Gummi beispielsweise durch Anvulkanisieren. Desweiteren müssen zur Übertragung hoher Drehmomente Endanschläge zur Begrenzung des Verdrehwinkels vorgesehen sein, um ein Lösen der elastischen Zwischenlage von Innenring und Nabe zu verhindern.Generic devices are known which have a hub which is non-rotatable is arranged on the crankshafts of an engine, one surrounding it Pulley and an elastic intermediate layer arranged between them be formed. The elastic intermediate layer is non-rotatable on the hub and on the Pulley attached. The disadvantage of this solution is that the torque Transferring elastic intermediate layer on the hub and on the pulley must be attached. This happens for example with rubber pads by vulcanization. Furthermore, high torques have to be transmitted End stops to limit the angle of rotation can be provided to loosen to prevent the elastic intermediate layer of the inner ring and hub.

Weiterhin vorbekannt sind Vorrichtungen zur elastischen Kraftübertragung, bei denen die Riemenscheibe, zum Abstützen gegen die vom Zugmittel verursachten radialen Kräfte, auf der Nabe gelagert ist und das Drehmoment mittels einer an Nabe und Riemenscheibe befestigten Gummi-Drehfeder übertragen wird. Nachteilig ist hierbei, daß ein zusätzliches Lager benötigt wird, welches hohen Anforderungen (konstantes Lagerspiel - Wärmedehnung -, Lebensdauerschmierung, Staub- und Wasserunempfindlichkeit) genügen muß und damit zusätzliche Kosten verursacht. Die geringen Schwingwinkel bei hohen Frequenzen bereiten Probleme bei der Lagerung.Also known are devices for elastic force transmission, in which the pulley, to support against the radial caused by the traction device Forces on the hub and the torque by means of a hub and Pulley attached rubber torsion spring is transmitted. The disadvantage is here that an additional bearing is required, which has high requirements (constant bearing play - thermal expansion -, lifetime lubrication, dust and Water insensitivity) must suffice and thus causes additional costs. The small oscillation angles at high frequencies cause problems with the Storage.

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die drehelastisch jedoch radial steif, ohne eine zusätzliche Lagerung Drehmomente überträgt. The aim of the invention is to provide a device which is torsionally flexible but radial stiff without transmitting additional torque.  

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Vorrichtungen zur elastischen Kraftübertragung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is used for generic devices for elastic Power transmission according to the invention through the characteristic features of Claim 1 solved.

Erfindungsgemäß vorteilhaft ist zwischen die komplementären Wälzkonturen, die jeweils am Innen- bzw. Außenring angeordnet sind, ein elastisches Koppelmittel vorgespannt eingebracht. Ein Verdrehen von Außen- und Innenring gegeneinander ist somit nur gegen die Spannung des Koppelmittels möglich. Die Kopplung ist gleichzeitig radial steif, so daß ohne zusätzliche Lagerung elastisch Drehmomente übertragen werden können. Die Elastizität der Vorrichtung ist sowohl durch die Wahl des Koppelmittels als auch durch die Form der Wälzkonturen anpaßbar. Letzteres ist speziell durch den sich ergebenden Anstellwinkel des Koppelmittels zwischen den Wälzkonturen bedingt.According to the invention, it is advantageous between the complementary rolling contours that are each arranged on the inner or outer ring, an elastic coupling means introduced preloaded. A twisting of the outer and inner ring against each other is therefore only possible against the voltage of the coupling means. The coupling is radially stiff at the same time, so that elastic torques without additional storage can be transferred. The elasticity of the device is both by choice the coupling means and adaptable by the shape of the rolling contours. The latter is specifically by the resulting angle of attack of the coupling means between the Rolling contours conditional.

Die Wälzkonturen können erfindungsgemäß vorteilhaft unterschiedliche Formen auf der in Drehrichtung vorlaufenden und nachlaufenden Seite aufweisen und damit das Koppelmittel zwischen äußerer und innerer Wälzkontur in unterschiedlichen Anstellwinkeln führen. Werden durch die unterschiedliche Form der Wälzkonturen in Drehrichtung der Vorrichtung weisende Anstellwinkel gewählt die von den gegen die Drehrichtung weisenden verschieden sind, so kann eine von der Belastungsrichtung abhängige Steifigkeit der Vorrichtung erzielt werden.According to the invention, the rolling contours can advantageously have different shapes the leading and trailing side in the direction of rotation and thus the Coupling means between the outer and inner rolling contour in different Lead angles. Are due to the different shape of the rolling contours in Direction of rotation of the device facing the selected angle of attack against the Direction of rotation are different, one of the load direction dependent rigidity of the device can be achieved.

Das Koppelmittel kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung aus einer Armierung von Fasern oder Bändern mit einer elastischen Umhüllung bestehen. Damit kann trotz der geforderten Elastizität der Kopplung zwischen Außen- und Innenring eine hohe Zugfestigkeit des Koppelmittels erreicht werden. Es können damit große Drehmomente übertragen werden und die Dauerfestigkeit des Koppelmittels wird erhöht.In an advantageous embodiment, the coupling means can be made from a reinforcement of Fibers or ribbons are made with an elastic covering. Despite that the required elasticity of the coupling between the outer and inner ring is high Tensile strength of the coupling agent can be achieved. It can be big Torques are transmitted and the fatigue strength of the coupling agent elevated.

In einer weiteren Ausgestaltung des elastischen Koppelmittels besteht dessen Armierung aus Faserlagen die in verschiedener Richtung angeordnet sind. Damit kann das Koppelmittel auch in axialer Richtung Kräfte aufnehmen. In a further embodiment of the elastic coupling means there is Reinforcement from fiber layers arranged in different directions. In order to the coupling means can also absorb forces in the axial direction.  

In einer vorteilhaften Weitergestaltung der Vorrichtung weisen die das Koppelmittel berührenden Flächen der Wälzkonturen eine die Reibung zwischen diesen und dem Koppelmittel erhöhende Oberflächenstruktur auf. Die Haftreibung zwischen Koppelmittel und Wälzkonturen sichert das Koppelmittel gegen axiales Verschieben. Die Haftreibung kann zusätzlich durch einen Formschluß zwischen einem auf den Wälzkonturen aufgebrachten Wellenprofil und dem Koppelmittel unterstützt sein.In an advantageous further development of the device, they have the coupling means Contacting surfaces of the rolling contours the friction between them and the Coupling agent increasing surface structure. The stiction between Coupling means and rolling contours secure the coupling means against axial displacement. The static friction can additionally by a positive connection between one on the Rolling contours applied wave profile and the coupling agent be supported.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are in the subclaims described.

Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described below with the aid of the drawing described.

Hierbei zeigt:Here shows:

Fig. 1 eine Darstellung der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit symmetrischen Wälzkonturen, Fig. 1 is an illustration of the device for elastic force transmission with symmetrical Wälzkonturen,

Fig. 2 eine Darstellung der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit unterschiedlichen Wälzkonturen auf der vor- und nachlaufenden Seite, Fig. 2 is an illustration of the device for elastic force transmission with different Wälzkonturen on the leading and trailing side,

Fig. 3 eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 3 shows a detailed view of the device according to the invention.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit ausschnittsweise gezeigter elastischer Kopplung dargestellt. Ein als Nabe 1 ausgebildeter Innenring ist drehfest auf der Kurbelwelle 2 eines Motors - nicht dargestellt - angeordnet. Auf dieser Nabe 1 sitzt ein ringförmiges, die Nabe 1 umschließendes, inneres Profilteil 3, welches mit seiner Innenkontur drehfest auf der Nabe 1 befestigt ist. Die Außenkontur des Profilteiles wird durch umfangsverteilte Wälzkonturen 9 gebildet. Ein weiteres ringförmiges äußeres Profilteil 4 umschließt das Innere 3. Dessen Innenseite weist umfangsverteilt Wälzkonturen 10 auf, deren Form komplementär zu denen auf der Außenseite des inneren Profilteils 3 sind. Die Wälzkonturen von innerem 3 und äußerem Profilteil 4 greifen so ineinander, daß zwischen diesen ein Spalt 5 verbleibt. In diesem Spalt 5 ist ein endloses, bandförmiges, elastisches Koppelmittel 6 vorgespannt eingebracht. Dieses elastische Koppelmittel 6 hält das innere 3 und äußere Profilteil 4 voneinander beabstandet. Das äußere Profilteil 4 wird an seiner Außenseite von einem drehfest an diesem angeordneten Ring 7 umschlossen. Dessen Außenseite ist als mit einem Profil zur Aufnahme eines endlosen Zugmittels 8, Keil- oder Zahnriemen versehen. Der äußere das Zugmittel 8 tragende Ring 7 und die Nabe 1 sind über das zwischen den Wälzkonturen eingebrachte elastisches Koppelmittel 6 drehelastisch miteinander gekoppelt. Es ist eine Relativbewegung des das Zugmittel 8 tragenden Ringes 7 gegenüber der Nabe 1, gegen die von der Spannung des elastischen Koppelmittels 6 aufgebrachte Kraft, möglich. Die Drehbewegung der Kurbelwelle 2 wird somit auf ein am Außenring 4 der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung aufgespanntes Zugmittel 8 elastisch übertragen. Die elastische Übertragung des Drehmomentes von der Kurbelwelle 2 auf das Zugmittel 8 erfolgt durch die elastische Verformung des Koppelmittels. Weiterhin werden durch diese elastische Ankopplung, sowie durch die beim Abwälzen des elastischen Koppelmittels 6 auf den Wälzkonturen entstehende Reibung Drehschwingungen gedämpft. Der Verdrehwinkel der Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung ist bauartbedingt durch das Ineinandergreifen der Profilteile 3; 4 begrenzt, wobei die Endlage von dem zwischen die Profilteile 3; 4 eingelegten elastischen Koppelmittel 6 gedämpft ist.In Fig. 1, the device according to the invention is shown for elastic force transmission with partial shown elastic coupling. An inner ring designed as a hub 1 is non-rotatably arranged on the crankshaft 2 of an engine (not shown). On this hub 1 is seated a ring-shaped, enclosing the hub 1, inner profile part 3, which is rotationally fixed with its inner contour is mounted on the hub. 1 The outer contour of the profile part is formed by circumferentially distributed rolling contours 9 . Another annular outer profile part 4 encloses the interior 3 . Its inside has circumferentially distributed rolling contours 10 , the shape of which is complementary to those on the outside of the inner profile part 3 . The rolling contours of the inner 3 and outer profile part 4 interlock so that a gap 5 remains between them. An endless, band-shaped, elastic coupling means 6 is introduced in this gap 5 in a prestressed manner. This elastic coupling means 6 keeps the inner 3 and outer profile part 4 spaced apart. The outer profile part 4 is enclosed on its outside by a ring 7 arranged in a manner fixed against relative rotation. The outside of which is provided with a profile for receiving an endless traction means 8 , V-belt or toothed belt. The outer ring 7 carrying the traction means 8 and the hub 1 are coupled to one another in a torsionally elastic manner via the elastic coupling means 6 introduced between the rolling contours. A relative movement of the ring 7 carrying the traction means 8 with respect to the hub 1 is possible against the force exerted by the tension of the elastic coupling means 6 . The rotary movement of the crankshaft 2 is thus elastically transmitted to a traction means 8 spanned on the outer ring 4 of the device for the elastic force transmission. The elastic transmission of the torque from the crankshaft 2 to the traction means 8 takes place through the elastic deformation of the coupling means. Furthermore, torsional vibrations are damped by this elastic coupling, as well as by the friction occurring on the rolling contours when the elastic coupling means 6 is rolled off. The angle of rotation of the device for elastic force transmission is due to the design by the interlocking of the profile parts 3 ; 4 limited, the end position of which between the profile parts 3 ; 4 inserted elastic coupling means 6 is damped.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit ausschnittsweise gezeigter elastischer Kopplung entsprechend Fig. 1 gezeigt. Einzelteile und deren Wirkung sind analog zu den in Fig. 1 beschriebenen. Allein unterschiedlich ist die Führung des Koppelmittels 6 zwischen den Wälzkonturen 10; 11. Die in Drehrichtung DR der Riemenscheibe vorlaufenden Seiten 14; 12 der Wälzkonturen 10; 11 weisen eine, von den Wälzkonturen 10; 11 der nachlaufenden Seiten 13; 15 verschiedene Form auf. Die Kraft wird in Drehrichtung DR der Riemenscheibe von der Kurbelwelle 1 auf das Zugtrum ZT übertragen. FIG. 2 shows the device according to the invention for elastic force transmission with a partially shown elastic coupling corresponding to FIG. 1. Individual parts and their effect are analogous to those described in Fig. 1. The guidance of the coupling means 6 between the rolling contours 10 ; 11 . The leading sides in the direction of rotation DR of the pulley 14 ; 12 of the rolling contours 10 ; 11 have one of the rolling contours 10 ; 11 of the trailing pages 13 ; 15 different shapes. The force is transmitted in the direction of rotation DR of the pulley from the crankshaft 1 to the tension strand ZT.

In Fig. 3 ist eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung mit asymmetrischen Wälzkonturen 10; 11 dargestellt. Die in Drehrichtung DR weisenden Seiten 12; 14 von innerer und äußerer Wälzkontur sind gegenüber den entgegen der Drehrichtung DR weisenden Seiten 13; 15 von innerer und äußerer Wälzkontur verschieden ausgebildet. Die Anstellwinkel W1 und W2 der Armierung 16 des elastischen Koppelmittels 6 zu einer vom Drehpunkt der Riemenscheibe ausgehenden Normalen N bilden sich auf der in Drehrichtung DR weisenden Seite 14 der Wälzkontur kleiner als auf der gegen die Drehrichtung DR weisenden Seite 15 aus. Das elastische Koppelmittel 6 wird auf unterschiedlichen Bahnkurven geführt.In Fig. 3 is a detail of the device for elastic force transmission with asymmetric Wälzkonturen 10; 11 shown. The sides 12 ; 14 of the inner and outer rolling contour are opposite to the sides 13 ; 15 differently formed from the inner and outer rolling contour. The angles of attack W1 and W2 of the reinforcement 16 of the elastic coupling means 6 to a normal N starting from the center of rotation of the belt pulley are formed smaller on the side 14 of the rolling contour pointing in the direction of rotation DR than on the side 15 pointing counter to the direction of rotation DR. The elastic coupling means 6 is guided on different trajectories.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung vorzugsweise für Antriebswellen von Kraftfahrzeugen bestehend aus einem fest an der Antriebswelle angeordneten Innenring (1) und einen diesen umschließenden Außenring (4), welche über ein elastisches Koppelmittel (6) verbunden sind dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Koppelmittel (6) ein, zwischen an Innen- und Außenring (3; 4) drehfest angeordneten Wälzkonturen eingelegtes, Zugband ist.1. Device for elastic power transmission preferably for drive shafts of motor vehicles consisting of a fixed to the drive shaft inner ring ( 1 ) and an outer ring surrounding this ( 4 ), which are connected via an elastic coupling means ( 6 ), characterized in that the elastic coupling means ( 6 ) is a tension band inserted between the rolling contours arranged on the inner and outer ring ( 3 ; 4 ) in a rotationally fixed manner. 2. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Koppelmittel (6) aus einer Armierung (19) von Fasern oder Bändern mit einer elastischen Umhüllung besteht.2. Device for elastic power transmission according to claim 1, characterized in that the elastic coupling means ( 6 ) consists of a reinforcement ( 19 ) of fibers or tapes with an elastic covering. 3. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die, die Armierung des elastischen Koppelmittels (6) bildenden Fasern oder Bänder aus Polyamid, Carbon, Stahl oder Glasfaser bestehen.3. Device for elastic power transmission according to claim 2, characterized in that the, the reinforcement of the elastic coupling means ( 6 ) forming fibers or tapes made of polyamide, carbon, steel or glass fiber. 4. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (19) des elastischen Koppelmittels Faserlagen verschiedener Richtung aufweist.4. Device for elastic power transmission according to claim 2, characterized in that the reinforcement ( 19 ) of the elastic coupling means has fiber layers of different directions. 5. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen unter Bildung eines schmalen Zwischenraumes (5) ineinandergreifen.5. A device for elastic power transmission according to claim 1, characterized in that the on the inner and outer ring ( 1 ; 7 ) non-rotatably arranged rolling contours intermesh to form a narrow space ( 5 ). 6. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen ein mäanderförmiges Profil aufweisen.6. The device for elastic power transmission according to claim 1, characterized in that the on the inner and outer ring ( 1 ; 7 ) rotationally fixed rolling contours have a meandering profile. 7. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen unterschiedliche Formen auf der in Drehrichtung (DR) vorlaufenden (12; 14) und nachlaufenden (13; 15) Seite aufweisen.7. The device for elastic power transmission according to claim 1, characterized in that the on the inner and outer ring ( 1 ; 7 ) rotationally arranged rolling contours different shapes on the direction of rotation (DR) leading ( 12 ; 14 ) and trailing ( 13 ; 15 ) side exhibit. 8. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen Blechformteile sind.8. The device for elastic force transmission according to claim 1, characterized in that the on the inner and outer ring ( 1 ; 7 ) non-rotatably arranged rolling contours are sheet metal parts. 9. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die an Innen- und Außenring (1; 7) drehfest angeordneten Wälzkonturen an der am Koppelmittel (6) wirkenden Seite, eine die Haftreibung zum Koppelmittel (6) erhöhende Oberflächenstruktur aufweist.9. The device for elastic power transmission according to claim 1, characterized in that the on the inner and outer ring ( 1 ; 7 ) rotationally arranged rolling contours on the coupling means ( 6 ) acting side has a static friction to the coupling means ( 6 ) increasing surface structure. 10. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die, die Haftreibung zwischen den Wälzkonturen (10; 9) und dem Koppelmittel (6) erhöhende Oberflächenstruktur eine der Form der Wälzkonturen (10; 9) überlagerte Welligkeit oder Riffelung ist.10. The device for elastic power transmission according to claim 9, characterized in that the static friction between the rolling contours ( 10 ; 9 ) and the coupling means ( 6 ) increasing surface structure is a shape of the rolling contours ( 10 ; 9 ) superimposed ripple or corrugation. 11. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (7) als Riemenscheibe ausgebildet ist. 11. The device for elastic power transmission according to claim 1, characterized in that the outer ring ( 7 ) is designed as a pulley. 12. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelmittel (8) unter Vorspannung zwischen den Wälzkonturen (10; 9) geführt ist.12. The device for elastic power transmission according to claim 1, characterized in that the coupling means ( 8 ) is guided under prestress between the rolling contours ( 10 ; 9 ). 13. Vorrichtung zur elastischen Kraftübertragung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung für das Koppelmittel durch plastisches Verformen eines oder mehrerer Abschnitte der Wälzkonturen erzeugbar ist.13. The device for elastic power transmission according to claim 12 characterized, that the bias for the coupling agent by plastic deformation of one or several sections of the rolling contours can be generated.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008033637B4 (en) * 2008-07-17 2015-07-16 IDZ ingenieurbüro Dirk Zimmermann GmbH Elastic shaft coupling
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DE102023210987A1 (en) * 2023-11-07 2025-05-08 Zf Friedrichshafen Ag Decoupling unit

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