DE1260238B

DE1260238B - Elastic shaft coupling

Info

Publication number: DE1260238B
Application number: DEU6574A
Authority: DE
Inventors: Richard Young Case
Original assignee: Uniroyal Inc
Current assignee: Uniroyal Inc
Priority date: 1958-12-01
Filing date: 1959-10-12
Publication date: 1968-02-01

Description

Elastische Wellenkupplung Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, bei der die Flansche der zu kuppelnden Wellenenden mit einer Außenverzahnung in eine gemeinsame, entsprechend innen gezahnte gummielastische Hülse eingreifen, deren Mantel Gewebelagen enthält und bei der die Flanken der Zähne zum Radius geneigt sind.Elastic shaft coupling The invention relates to an elastic shaft coupling, in which the flanges of the shaft ends to be coupled have external teeth in engage a common, corresponding internally toothed rubber-elastic sleeve, whose Coat contains layers of fabric and in which the flanks of the teeth are inclined to the radius are.

Die Neigung der Flanken der Zähne der Hülse wird im vorliegenden Fall durch Angabe des - Lückenwinkels, d. h. des von zwei einander zugewandten Flanken benachbarter Zähne eingeschlossenen Winkels, ausgedrückt.The inclination of the flanks of the teeth of the sleeve is determined in the present case by specifying the - gap angle, d. H. of the angle enclosed by two facing flanks of adjacent teeth, expressed.

Bei einer bekannten Wellenkupplung der genannten Gattung mit einer Hülse, deren Mantel mit Gewebeeinlagen verstärkt ist, beträgt dieser Lückenwinkel zwischen 10 und 201. Die Höhe des übertragbaren Drehmoments der bekannten Kupplung ist damit begrenzt. Eine Verstärkung der Zähne einer solchen Kupplung zur übertragung höherer Drehmomente würde zu einer Verminderung der Elastizität der Zähne führen, auf die bei einer elastischen Wellenkupplung nicht verzichtet werden kann.In the case of a known shaft coupling of the type mentioned with a sleeve whose jacket is reinforced with fabric inserts, this gap angle is between 10 and 201. The level of the transmittable torque of the known coupling is thus limited. Reinforcing the teeth of such a coupling to transmit higher torques would lead to a reduction in the elasticity of the teeth, which cannot be dispensed with in an elastic shaft coupling.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Be-C el lastbarkeit der Zähne ohne Verstärkung derselben zu erhöhen. Es hat sich gezeigt, daß die Scherbelastung der Zähne der bekannten Kupplung deshalb so hoch ist, weil der Lückenwinkel des Zahnnabenprofils so gering ist. Die bei der Drehmomentübertragung zwischen der treibenden Welle, der Hülse und der getriebenen Welle auftretenden Kräfte an den Zahnflanken teilen sich wegen der geringen Neigung der Zahnflanken in einen hohen tangential gerichteten Scherkraftanteil und in einen nur geringen Radialkraftanteil. Hinzu kommt, daß jeder Zahn der Hülse im Bereich des Eingriffes der treibenden Welle in entgegengesetzter Richtung beansprucht ist wie im Bereich der getriebenen Welle.The invention is based on the object of the loading capacity to increase the teeth without reinforcing them. It has been shown that the shear stress the teeth of the known coupling is so high because the gap angle of the Tooth hub profile is so low. The torque transmission between the driving force Shaft, the sleeve and the driven shaft forces occurring on the tooth flanks divide into a high tangential one because of the low inclination of the tooth flanks directed shear force component and only a small radial force component. In addition comes that each tooth of the sleeve in the area of engagement of the driving shaft in in the opposite direction as in the area of the driven shaft.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß der Lückenwinkel des Zahnprofils der Hülse in einem Bereich von 35 bis 50' liegt und vorzugsweise 40 bis 451 beträgt. Damit ist es möglich, die Belastung bei der Drehmomentübertragung zwischen den durchgehenden, axial gerichteten Zähnen der Hülse und dem Mantel der Hülse besser zu verteilen als bisher und damit beim gleichen Abbiegewiderstand ein größeres Drehmoment als bisher zu übertragen.The object on which the invention is based is now achieved in that the gap angle of the tooth profile of the sleeve is in a range from 35 to 50 ' and is preferably 40 to 451. This makes it possible to distribute the load during the torque transmission between the continuous, axially directed teeth of the sleeve and the jacket of the sleeve better than before and thus to transmit a greater torque than before with the same bending resistance.

Es sind Kerbzahnnaben- und Kerbzahnwellenprofile (Kerbverzahnungen) genormt (DIN 5481), bei denen sich Lückenwinkel im Bereich von etwa 47 bis etwa 51' ergeben. Kerbzahnverbindungen sind starre Verbindungen-, die sich nicht dazu eignen, ein Drehmoment zwischen zwei nicht präzise axial ausgerichteten Wellen zu übertragen. Es kommt hinzu, daß der Lückenwinkel einer solchen Kerbverzahnung ein errechneter Wert ist, der sich aus der Normung des Lückenwinkels an der Welle eraibt. Dieser Lückenwinkel beträgt laut Normung entweder 55 oder 60'. Ein so hoher Lückenwinkel der Zähne der Wellen hängt für einen gegebenen Wellendurchmesser von der Zähnezahl einer Kerbverzahnung ab, die wesentlich höher liegt als die einer elastischen Wellenkupplung.Serrated hub and serrated shaft profiles (serrations) are standardized (DIN 5481) with gap angles in the range from about 47 to about 51 ' . Serrated connections are rigid connections that are not suitable for transmitting torque between two not precisely axially aligned shafts. In addition, the gap angle of such a serration is a calculated value that arises from the standardization of the gap angle on the shaft. According to the standard, this gap angle is either 55 or 60 '. Such a large gap angle of the shaft teeth depends for a given shaft diameter on the number of teeth of a serration, which is significantly higher than that of a flexible shaft coupling.

Im Betrieb einer Wellenkupplung nach der Erfindung werden an den Zahnflanken tangentiale Scherkräfte und Radialkräfte entwickelt, von denen die ersteren von den Zähnen und die letzteren vom Mantel der Hülse aufgenommen werden. Die Radialkomponente nimmt mit dem Lückenwinkel des Zahnnabenprofils zu. Die obere Grenze des Lückenwinkels für einen gegebenen Anwendungsfall ist dann erreicht, wenn bei einer Dehnung des Mantels der Hülse die Zähne aus den zugeordneten Lücken der Wellen nur teilweise ausgehoben werden.In operation of a shaft coupling according to the invention, the tooth flanks tangential shear forces and radial forces developed, the former of which by the teeth and the latter are received by the jacket of the sleeve. The radial component increases with the gap angle of the tooth hub profile. The upper limit of the gap angle for a given application is achieved when, when the Shell of the sleeve, the teeth from the associated gaps in the shafts only partially be excavated.

Obwohl natürlicher oder synthetischer Kautschuk ganz allgemein als Material für die Zähne geeignet sind, können die Zähne vorteilhafterweise aus Chloroprenpolymerisat hergestellt sein.Although natural or synthetic rubber is more commonly called Material suitable for the teeth can advantageously be made from chloroprene polymer be made.

Zur Verminderung der Scherbelastung der Zähne können schließlich die freien Stirnkanten der Zähne der treibenden und der getriebenen Welle abgerundet sein.Finally, to reduce the shear stress on the teeth, the free end edges of the teeth of the driving and driven shaft rounded be.

Auf diese Weise wird eine örtliche überbelastung an den freien Kanten der Zähne der Wellen vermieden. Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Wellenkupplung zeichnet sich durch eine wesentlich höhere Widerstandsfähigkeit gegen Scherbelastung und somit durch eine erhöhte Fähigkeit der Drehmomentübertraauno, und durch eine längere Lebensdauer aus.In this way there is a local overload on the free edges the teeth of the shafts avoided. A trained according to the invention Shaft coupling is characterized by a significantly higher resistance to Shear load and thus through an increased ability to transmit torque, and a longer service life.

In der Zeichnung sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der elastischen Kupplung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Dabei zeigt F i g. 1 eine Wellenkupplung im zusanimengebauten Zustand, F i g. 2 eine Schrägansicht der Wellenkupplung in auseinandergezogener Darstellung, F i g. 3 eine Stirnansicht der Hülse der Wellenkupplung gemäß F i g. 1 und 2, F i a. 4 eine Schnittdarstellung der Wellenkupplung entsprechend F i g. 1 bei übertragung eines hohen Drehmomentes zwischen zwei nicht einwandfrei aust' clefluchteten Wellen, F i or. 5 eine Schnittdarstellung entsprechend F i 4 mit einer Hülse mit abgerundeten Zähnen.In the drawing, two preferred embodiments of the elastic coupling according to the invention are shown for example. F i g. 1 shows a shaft coupling in the assembled state, FIG . 2 shows an oblique view of the shaft coupling in an exploded view, FIG . 3 shows an end view of the sleeve of the shaft coupling according to FIG . 1 and 2, F i a. 4 shows a sectional view of the shaft coupling according to FIG . 1 when a high torque is transmitted between two not perfectly aligned shafts, F i or. 5 shows a sectional view corresponding to FIG. 4 with a sleeve with rounded teeth.

Wie in F i g. 1 dargestellt, besteht die Kupplung 10 aus zwei Flanschen 11 und 12, die an den fluchtenden WelIenenden 13 und 14 mittels Schrauben 16 befestigt sind, und einer Hülse 15. As in Fig. 1 , the coupling 10 consists of two flanges 11 and 12, which are fastened to the aligned shaft ends 13 and 14 by means of screws 16 , and a sleeve 15.

Die Innenseite der Hülse 15 ist mit mehreren in regelmäßigen Abständen angeordneten axialen Zähnen 17 versehen, die in axiale Lücken 18 der in entsprechenden Abständen liegenden axial verlaufenden Zähne 19 an der Außenseite der Flansche 11 und 12 eingreifen. Die Flansche 11 und 12 weisen Scheiben 20 auf, die die Hülse gegen Axialverschiebung festhalten. Die Flansche 11 und 12 sind vorzugsweise aus einem harten Werkstoff hergestellt, während die Hülse 15 aus einem gummielast-ischen Material besteht, so daß sie genügend verforinbar ist, um geringe Fluchtfehler der Wellenenden 13 und 14 auszugleichen.The inside of the sleeve 15 is provided with a plurality of axial teeth 17 which are arranged at regular intervals and which engage in axial gaps 18 of the axially extending teeth 19 located at corresponding distances on the outside of the flanges 11 and 12. The flanges 11 and 12 have washers 20 which hold the sleeve against axial displacement. The flanges 11 and 12 are preferably made of a hard material, while the sleeve 15 is made of a rubber-elastic material so that it can be deformed sufficiently to compensate for slight misalignments of the shaft ends 13 and 14.

Der Aufbau der Hülse 15 der Wellenkupplung ist in F i g. 3 dargestellt. Die Hülse 15 weist einen dünnen, biegsamen Mantel 21 auf, an dem die Zähne 17 befestigt sind. Der Mantel 21 kann mit einer oder mehreren Gewebeeinlagen versehen sein, soll aber ohne Knicken oder ohne zu starke Erwärmung im Betrieb ausreichend biegeelastisch sein. Die Zähne 17 sind aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk, vorzugsweise Chloroprenpolymerisat, hergestellt.The structure of the sleeve 15 of the shaft coupling is shown in FIG . 3 shown. The sleeve 15 has a thin, flexible jacket 21 to which the teeth 17 are attached. The jacket 21 can be provided with one or more fabric inlays, but should be sufficiently flexible during operation without kinking or without excessive heating. The teeth 17 are made of natural or synthetic rubber, preferably chloroprene polymer.

F i g. 4 zeigt die Zähne 17 der Hülse in dem verformten Zustand, den sie bei einem auftretenden Fluchtungsfehler der Wellenenden 13, 14 einnehmen, im Schnittbild. Wie ersichtlich, ist die Verformung der Zähne der Hülse in den Bereichen der Stirnenden 22 der Verzahnungen an den Flanschen 11 und 12 am arößten. Die Beanspruchung der Zähne 17 der Hülse in diesem Bereich kann vermindert werden, wenn gemäß F i g. 5 die freien Enden 22 a der Zähne 19a verjüngt bzw. gerundet ausgebildet sind.F i g. 4 shows the teeth 17 of the sleeve in the deformed state which they assume when the shaft ends 13, 14 are misaligned, in a sectional view. As can be seen, the deformation of the teeth of the sleeve in the areas of the front ends 22 of the toothing on the flanges 11 and 12 is the greatest. The stress on the teeth 17 of the sleeve in this area can be reduced if, as shown in FIG. 5 the free ends 22 a of the teeth 19 a are tapered or rounded.

C imC in

Claims

1. A flexible shaft coupling, examples of which engage flanges of the to be coupled to the shaft ends with an external toothing in a common, correspondingly internally toothed rubber-elastic sleeve which contains the coat layers of fabric and wherein the edges of the teeth are inclined to the radius d, ABy in that the gap angle (B) of the tooth profile of the sleeve (15) is in a range from 35 to 501 and is preferably 40 to 45 '.

2. Shaft coupling according to claim 1, characterized in that the material of the teeth (17) is a chloroprene polymer. 3. Shaft coupling according to one of claims 1 to 2, characterized in that the free end edges of the teeth (19) of the flanges (11, 12) of the driving and the driven shaft (13, 14) are rounded. References considered: British Patent Specification No. 781693; . USA. Patent No. 1983 007, 2740271, 2859599; - "Hut", the engineer's pocket book, Vol. Ila, 28th edition, p. 108, Fig. 6 f. -