DE19623184A1

DE19623184A1 - Two=piece flexible drive shaft

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Publication number: DE19623184A1
Application number: DE1996123184
Authority: DE
Original assignee: Herwarth Reich Maschinenf GmbH
Current assignee: Herwarth Reich Maschinenf GmbH
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-18

Abstract

A two-section semi-flexible shaft couple forms part of a drive train for e.g. a diesel engines or ship's propulsion system. The first part of the drive is a circular flange with inward-directed projections at intervals of 120 degrees interlinking with the matching outward-directed projections of a second-stage flange to a shaft. The interfaces between the projections bear elastic pressure-pieces. Those on the inward-directed projections have concave surfaces running parallel to the main linkage axis. The elastic pressure-pieces on the outward-directed projections in the second half, have concave surfaces. Each pair of concave and convex elastic projections is linked by a torqued flexible bolt recessed partly in each respective elastic pressure-piece and projection and permitting limited play between the components.

Description

Bei Kupplungsverbindungen beispielsweise von Dieselmotoren und Schiffsgetrieben besteht das Problem, daß sich im Bereich niedriger Drehzahlen infolge ungleichförmigen Laufverhaltens des Motors Getriebeklappern einstellt. Zur Behebung dieses Problems werden Kupplungen eingesetzt, die im unteren Lastbereich sehr drehweich arbeiten und in einer zweiten, weniger drehweichen Kupplungsstufe für das volle Drehmoment ausgelegt sind.In the case of coupling connections, for example of diesel engines and marine gears the problem that in the low speed range due to non-uniform running behavior of the engine adjusts gear rattling. Clutches are used to correct this problem used, which work very smoothly in the lower load range and in a second, less flexible clutch stage are designed for full torque.

Eine bekannte Kupplung dieser Art besteht aus einer antriebsseitigen, als ringförmiger Kupplungsflansch ausgebildeten ersten Kupplungshälfte, die mit stirnseitigen Öffnungen versehen ist, die stirnständige Klauen einer zweiten Kupplungshälfte eingreifen, während die eine polygonale Außenseite aufweisende Nabe dieser zweiten Kupplungshälfte in die angepaßt polygonale Bohrung der ersten Kupplungshälfte eingreift. Bei umfangsverdrehten Polygonen sind in dem Spalt zwischen der Bohrung der ersten und der Nabe der zweiten Kupplungshälfte unter Vorspannung elastische Kupplungsbolzen eingesetzt und bilden die sehr drehweiche erste Kupplungsstufe. Die zweite, weniger drehweiche Kupplungsstufe wird von den in die stirnseitigen Öffnungen der ersten Kupplungshälfte greifenden stirnständigen Klauen der zweiten Kupplungshälfte gebildet, wozu in die Öffnungen in Drehrichtung wirkende elastische Druckstücke eingesetzt sind, denen gegenüber die Klauen der zweiten Kupplungshälfte ein den Verdrehwinkel in der ersten Kupplungsstufe begrenzendes Spiel aufweisen (EP 0 626 523 A1 = DE-A 43 09 745). Die Nachteile dieser bekannten zweistufigen Kupplung resultieren aus dem für die zweite, weniger drehweiche Kupplungsstufe gewählten Bauprinzip einer Klauenkupplung mit stirnständigen Klauen, die da sind das Erfordernis eines besonderen Flanschteils an der zweiten Kupplungshälfte als Träger der stirnständigen Klauen, die dadurch bedingte Baubreite und der dadurch bedingte bauliche Aufwand der Kupplung.A known coupling of this type consists of a drive-side, as an annular coupling flange trained first coupling half, which are provided with end openings is the front claws of a second coupling half engage, while one Polygonal outside hub of this second coupling half in the adapted polygonal hole of the first coupling half engages. For circumferentially twisted polygons are in the gap between the bore of the first and the hub of the second coupling half elastic coupling bolts are inserted under pre-tension and form the very flexible switch first clutch stage. The second, less flexible clutch stage is from the in the frontal openings of the first coupling half engaging frontal claws of the second coupling half formed, for which purpose acting in the openings in the direction of rotation elastic Thrust pieces are used, against which the claws of the second coupling half have the play limiting the twist angle in the first clutch stage (EP 0 626 523 A1 = DE-A 43 09 745). The disadvantages of this known two-stage clutch result from the design principle of a dog clutch selected for the second, less flexible clutch stage with frontal claws, which are the requirement of a special flange part on the second half of the coupling as a support for the frontal claws, which caused it Width and the resulting structural effort of the coupling.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bauliche, gedrungen bauende, zweistufige und dabei durchdrehsichere elastische Wellenkupplung zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung vom Bauprinzip der Kupplungen mit sich radial überdeckenden Mitnehmern (Zahnkupplungen), insbesondere von einer Kupplung aus, deren antriebsseitige, als ringförmiger Kupplungsflansch mit nach innen weisenden Mitnehmern ausgebildete erste Kupplungshälfte eine als Nabe mit nach außen weisenden Mitnehmern ausgebildete, abtriebsseitige Kupplungshälfte einschließt, wobei die Mitnehmer beider Kupplungshälften sich radial überdecken und im Überdeckungsbereich der Mitnehmer diese mit elastischen Druckstücken besetzt sind. Erfindungsgemäß sind bei dieser Kupplung die Mitnehmer der ersten Kupplungshälfte an den ihren inneren Umkreis bestimmenden Kopfflächen mit parallel zur Kupplungsachse verlaufenden Ausnehmungen sowie die Mitnehmer der zweiten Kupplungshälfte mit deren Flanken verbindenden konkaven Fußflächen versehen und es sind zwischen den Kupplungshälften Kupplungsbolzen unter Vorspannung eingesetzt, die zum Teil ihres Umfangs in den Ausnehmungen der Mitnehmer der ersten Kupplungshälfte einliegen und von den Fußflächen zwischen den Mitnehmern der zweiten Kupplungshälfte gestützt sind, wobei zwischen den Mitnehmern der einen und den auf die Mitnehmer der anderen Kupplungshälfte aufgesetzten elastischen Druckstücken ein den Verdrehwinkel in der ersten Kupplungsstufe unter der alleinigen Wirkung der elastischen Kupplungsbolzen begrenzendes Spiel vorgesehen ist. In der bevorzugten Ausbildung der Kupplung sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Kupplungshälften mit je drei um 120° versetzten Mitnehmern versehen.The invention has for its object a structural, compact building, two-stage and to create spin-proof elastic shaft coupling. To solve this The object of the invention is based on the construction principle of the couplings with radially overlapping ones Carriers (tooth clutches), in particular from a clutch, the drive side, formed as an annular coupling flange with inwardly facing drivers Coupling half, a drive-side, designed as a hub with outwardly facing drivers Coupling half includes, the drivers of both coupling halves radially cover and in the overlap area of the drivers with elastic pressure pieces are occupied. According to the invention, the drivers of the first coupling half are in this coupling on the head surfaces determining their inner circumference with parallel to the coupling axis running recesses and the driver of the second coupling half with their flanks connecting concave foot surfaces and there are between the coupling halves Coupling bolts used under tension, which in part of their circumference the recesses of the drivers of the first coupling half and from the foot surfaces are supported between the drivers of the second coupling half, between the drivers of one and the ones placed on the drivers of the other coupling half elastic plungers under the twist angle in the first clutch stage the sole effect of the elastic coupling pin game is provided. In the preferred embodiment of the coupling are according to another feature of the invention Provide the coupling halves with three drivers, each offset by 120 °.

Die Nuten zur Aufnahme der elastischen Druckstücke und die Ausnehmungen zur Einbettung der elastischen Kupplungsbolzen an den Mitnehmern der ersten Kupplungshälfte sind zur Vereinfachung der Montage der Druckstücke und Kupplungsbolzen durchgehend zu beiden Seiten offen ausgeführt, wobei die axiale Fixierung der Druckstücke und Kupplungsbolzen durch beiderseits auf den Kupplungsflansch der ersten Kupplungshälfte aufgesetzte innen offene Scheiben erfolgt, wie es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, wobei die Scheiben zweckmäßigerweise auch den Rand der Nabe abdecken. Die Scheiben ergeben auch den axialen Zusammenhalt beider Kupplungshälften, wodurch eine Steckmontage erleichtert ist.The grooves for receiving the elastic pressure pieces and the recesses for embedding the elastic coupling bolts on the drivers of the first coupling half are for Simplification of the assembly of the thrust pieces and coupling bolts continuously for both Sides open, with the axial fixation of the pressure pieces and coupling bolts by placing the inside on both sides of the coupling flange of the first coupling half open panes take place, as is provided according to a further feature of the invention, the disks expediently also cover the edge of the hub. The disks also result in the axial cohesion of both coupling halves, making plug-in assembly possible is relieved.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt, die inAn embodiment is shown in the drawings which in

Fig. 1 einen Schnitt nach der in Fig. 2 eingetragenen Schnittebene I-I und in Fig. 1 shows a section along the section plane II in Fig. 2 and in

Fig. 2 einen Schnitt nach der in Fig. 1 eingetragenen Schnittebene II-II zeigt. Fig. 2 shows a section along the section plane II-II entered in Fig. 1.

Im Ausführungsbeispiel ist eine erste Kupplungshälfte mit 1 und eine zweite Kupplungshälfte mit 2 bezeichnet. Die erste Kupplungshälfte 1 besteht aus einem ringförmigen Kupplungsflansch 3 mit einem Flanschteil 3a und einem Ringteil 3b, wobei der Flanschteil 3a zur Verbindung der Kupplungshälfte 1 mit einem nicht dargestellten Flansch eines antreibenden Motors oder Getriebes vorgesehen ist. Der Ringteil 3b ist mit radial nach innen weisenden Mitnehmern 4 versehen. Die zweite Kupplungshälfte 2 besteht aus einer mit Mitnehmern 5 versehenen Nabe 6, wobei die Nabe 6 mit einer innenverzahnten Bohrung 7 zur Steckverbindung mit einer nicht dargestellten, über die Kupplung angetriebenen Welle versehen ist. Die radial nach außen weisenden Mitnehmer 5 überdecken sich radial mit den radial nach innen weisenden Mitnehmern 4 der ersten Kupplungshälfte 1 um das Maß ΔR. In the exemplary embodiment, a first coupling half is denoted by 1 and a second coupling half by 2 . The first coupling half 1 consists of an annular coupling flange 3 with a flange part 3 a and a ring part 3 b, the flange part 3 a being provided for connecting the coupling half 1 to a flange, not shown, of a driving motor or transmission. The ring part 3 b is provided with radially inwardly facing drivers 4 . The second coupling half 2 consists of a hub 6 provided with drivers 5 , the hub 6 being provided with an internally toothed bore 7 for the plug connection with a shaft (not shown) driven via the coupling. The radially outward drivers 5 overlap radially with the radially inward drivers 4 of the first coupling half 1 by the dimension ΔR.

Die Mitnehmer 4 der Kupplungshälfte sind an ihren den inneren Umkreis bestimmenden Kopfflächen mit Ausnehmungen 8 versehen, die parallel zur Kupplungsachse verlaufen und nach beiden Stirnflächen des Kupplungsflansches 3 hin offen sind. Die im Grund 8a gerundeten Ausnehmungen 8 schließen mit ihren Seitenflächen 8b einen spitzen Winkel mit den Flanken bzw. Fußflächen der Mitnehmer 5 der Kupplungshälfte 2 ein. In die von den Ausnehmungen 8 und den Flanken bzw. Fußflächen der Mitnehmer 5 käfigartig, teilweise umschlossenen Räume sind Kupplungsbolzen 9 von ursprünglich rundem Querschnitt unter einer sie elastisch verformenden Vorspannung eingesetzt. Diese Kupplungsbolzen 9, die bei der drehmomentfreien Kupplung die in Fig. 1 dargestellte Querschnittsform annehmen, bewirken zugleich eine Zentrierung der Nabe 6 und damit der zweiten Kupplungshälfte 2 in der ersten Kupplungshälfte 1.The drivers 4 of the coupling half are provided on their head surfaces which determine the inner circumference with recesses 8 which run parallel to the coupling axis and are open towards both end faces of the coupling flange 3 . The recesses 8 rounded in the base 8 a enclose with their side surfaces 8 b an acute angle with the flanks or foot surfaces of the drivers 5 of the coupling half 2 . Coupling bolts 9 of originally round cross-section are inserted into the spaces that are partially enclosed by the recesses 8 and the flanks or foot surfaces of the carriers 5 , partially enclosed, under a prestress that elastically deforms them. These coupling bolts 9 , which assume the cross-sectional shape shown in FIG. 1 in the case of the torque-free coupling, simultaneously center the hub 6 and thus the second coupling half 2 in the first coupling half 1 .

Unter der Wirkung eines von der Kupplung zu übertragenden Drehmoments verdrehen sich die Kupplungshälften 1 und 2 gegeneinander zunächst um einen Winkel α in der einen oder einem Winkel β in der entgegengesetzten Richtung, wobei sich lediglich die Kupplungsbolzen 9 elastisch verformen und ein mit dem Drehwinkel wachsendes Gegendrehmoment ausüben. Der Drehmomentanstieg ist in diesem Drehwinkelbereich der ersten, drehweicheren Kupplungsstufe vergleichsweise gering.Under the action of a torque to be transmitted by the clutch, the coupling halves 1 and 2 initially rotate against one another by an angle α in one direction or an angle β in the opposite direction, only the coupling bolts 9 deforming elastically and a counter torque increasing with the angle of rotation exercise. The torque increase is comparatively small in this rotation angle range of the first, more flexible clutch stage.

Mit Überschreitung der Drehwinkel α und β kommen die Mitnehmer 5 der zweiten Kupplungshälfte 2 zur Anlage mit den Druckstücken 10, die in Nuten 11 in den Mitnehmern 4 der ersten Kupplungshälfte 1 einsitzen. Die Nuten 11 sind an ihrem Grund 12 breiter als an ihrer Öffnung. Die Druckstücke 10 und die sie aufnehmenden Nuten 11 besitzen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt, wobei die Nuten 11 zu beiden Stirnflächen des Kupplungsflansches 3 hin offen sind, so daß die Druckstücke 10 von einer Stirnfläche des Kupplungsflansches 3 her in die Nuten 11 eingeschoben werden können. An den mit den Seitenflächen der Nuten korrespondierenden Seitenflächen sind die Druckstücke 10 mit Ausnehmungen 13 versehen, in die das bei Druckbelastung der Druckstücke 10 verdrängte Volumen ausweichen kann. Im Bereich der Drehwinkel δ ist das Gegendrehmoment im wesentlichen bestimmt durch die mit der zunehmenden elastischen Verformung der Druckstücke 10 einhergehende wachsende Federkraft, so daß die Kupplung in dieser Kupplungsstufe weniger drehweich wirkt.When the angles of rotation α and β are exceeded, the drivers 5 of the second coupling half 2 come into contact with the pressure pieces 10 , which are seated in grooves 11 in the drivers 4 of the first coupling half 1 . The grooves 11 are wider at their base 12 than at their opening. The pressure pieces 10 and the grooves 11 receiving them have a dovetail-shaped cross section, the grooves 11 being open towards both end faces of the coupling flange 3 , so that the pressure pieces 10 can be inserted into the grooves 11 from one end face of the coupling flange 3 . The thrust pieces are provided with recesses 13 corresponding to the 10 with the side surfaces of the grooves side surfaces into which the displaced under pressure loading of the pressure pieces 10 volume can escape. In the area of the rotation angle δ, the counter torque is essentially determined by the increasing spring force associated with the increasing elastic deformation of the pressure pieces 10 , so that the clutch acts less smoothly in this clutch stage.

In dem Ausführungsbeispiel ist eine Ausbildung der Kupplung dargestellt, bei der sich die neutrale Stellung der Mitnehmer 5 mit ungleichen Drehwinkeln α und β in der ersten, drehweicheren Kupplungsstufe durch unsymmetrische Anordnung der Mitnehmer 4 im Ringteil 3b bzw. der Mitnehmer 5 an der Nabe 6 ergibt. Diese Ausbildung ist empfehlenswert für Kupplungen, die nur in einer Drehrichtung treibend arbeiten. Ansonsten ist die symmetrische Ausbildung zu wählen, wie in Fig. 1 in der unteren Hälfte punktiert (Mitnehmer 15) dargestellt ist.In the exemplary embodiment, a design of the clutch is shown in which the neutral position of the drivers 5 with unequal angles of rotation α and β in the first, more flexible clutch stage due to asymmetrical arrangement of the drivers 4 in the ring part 3 b and the driver 5 on the hub 6 results. This training is recommended for clutches that only drive in one direction. Otherwise, the symmetrical design is to be selected, as shown in FIG. 1 dotted in the lower half (driver 15 ).

Claims

1.Two-stage, torsionally flexible shaft coupling, the first coupling half on the drive side, which is designed as an annular coupling flange with inward-facing drivers, encloses a second coupling half on the output side, designed as a hub with outward-facing drivers, the drivers of both coupling halves overlapping radially and in the overlap area of the drivers, these on one of the Coupling halves are fitted with elastic thrust pieces, characterized in that the drivers of the first coupling half are provided with recesses running parallel to the coupling axis on the head surfaces defining their inner circumference, and the drivers of the second coupling half are provided with concave foot surfaces connecting their flanks, and in that elastic coupling bolts are provided between the coupling halves are arranged under pretension, which lie part of their circumference in the recesses of the first coupling half and stü from the foot surfaces ttz are and furthermore between the drivers of the one and the elastic thrust pieces placed on the drivers of the other coupling half, the only twisting angle in the first coupling stage under the action of the elastic coupling bolts is provided.

2. Shaft coupling according to claim 1, characterized in that the coupling halves with There are three drivers, each offset by 120 °.

3. Shaft coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the ring-shaped Coupling flange formed first coupling half is closed on both sides with flaps which are flanged onto the ring part and are open on the inside.

4. Shaft coupling according to claim 3, characterized in that the cover also the Cover the outer edge of the hub part of the second coupling half.

5. Shaft coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the drivers in the coupling flange ring or the drivers on the hub in the circumferential direction in the sense of an uneven distribution of play (larger play in the loading direction than in the opposite direction) are asymmetrically offset.

6. Shaft coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic thrust pieces on the drivers of the first coupling half are embedded in deep dovetail grooves and have a greater width at the bottom of the groove than at the groove opening (dovetail shape) and the overhang to the groove depth is roughly in proportion 1: 2 stands.