DE29610038U1

DE29610038U1 - Two-stage elastic shaft coupling

Info

Publication number: DE29610038U1
Application number: DE29610038U
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: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2006-06-12

Description

PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MÜLLER* GROSSE-^L-LMEIER,-,VALENTIN · GIHSKEPATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜLLER* GROSSE-^L-LMEIER,-,VALENTIN · GIHSKE

Dipl.-lng. Herwarth Reich GmbH, Maschinßpfafcnik,'Bffchum* ]"·..· 19148
Zweistufige elastische Wellenkupplung Dipl.-lng. Herwarth Reich GmbH, Maschinenpfafcnik,'Bffchum* ]"·..· 19148
Two-stage flexible shaft coupling

Bei Kupplungsverbindungen beispielsweise von Dieselmotoren und Schiffsgetrieben besteht das Problem, daß sich im Bereich niedriger Drehzahlen infolge ungleichförmigen LaufVsrhaltens des Motors Getriebeklappem einstellt. Zur Behebung dieses Problems werden Kupplungen eingesetzt, die im unteren Lastbereich sehr drehweich arbeiten und in einer zweiten, weniger drenweichen Kupplungsstufe für das volle Drehmoment ausgelegt sind.The problem with couplings, for example in diesel engines and ship gears, is that gear rattles occur at low speeds due to the uneven running behavior of the engine. To solve this problem, couplings are used that operate very smoothly in the lower load range and are designed for the full torque in a second, less flexible coupling stage.

Eine bekannte Kupplung dieser Art besteht aus einer antriebsseitJgen, als ringförmiger Kupplungsflansch ausgebildeten ersten Kuppiungshäifte, die mit stirnseitigen Öffnungen versehen ist, in die stimständige 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 Kuppiungshäifte unter Vorspannung elastische Kupplungsbolzen eingesetzt und bilden die sehr drehweiche erste Kupplungsstufe, Die zweite, weniger drehweiche Kupplungsstufe wird von den in die stimseitigen öffnungen der ersten Kuppiungshäifte greifenden stirnständigen Klauen der zweiten Kuppiungshäifte gebildet, wozu in die Öffnungen in Drehrichtung wirkende elastische Druckstock© eingesetzt sind, denen gegenüber die Klauen der zweiten Kupplungshälfte ein den Verdrehwinkel in der ersten Kupplungsstufe begrenzendes Spiel aufweisen (EP O 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 stimstandigen Klauen, die da sind das Erfordernis eines besonderen Flanschteils an der zweiten Kupplungshälfte als Träger der stimstandigen Klauen, die dadurch bedingte Baubreite und der dadurch bedingte bauliche Aufwand der Kupplung.A known coupling of this type consists of a first coupling half on the drive side, designed as an annular coupling flange, which is provided with front openings into which the end claws of a second coupling half engage, while the hub of this second coupling half, which has a polygonal outer side, engages in the matching polygonal bore of the first coupling half. In the case of circumferentially twisted polygons, elastic coupling bolts are inserted under pre-tension into the gap between the bore of the first and the hub of the second coupling half and form the very torsionally flexible first coupling stage. The second, less torsionally flexible coupling stage is formed by the front claws of the second coupling half which engage in the front openings of the first coupling half, for which purpose elastic pressure blocks acting in the direction of rotation are inserted into the openings, compared to which the claws of the second coupling half have a play which limits the angle of rotation in the first coupling stage (EP O 626 523 A1 = DE-A 43 09 745). The disadvantages of this known two-stage coupling result from the design principle of a claw coupling with end-to-end claws chosen for the second, less torsionally flexible coupling stage, which is the requirement of a special flange part on the second coupling half as a carrier for the end-to-end claws, the resulting overall width and the resulting structural complexity of the coupling.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine baulich einfache, 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 Kuppiungshäifte eine als Nabe mit nach außen weisenden Mitnehmern ausgebildete, abtriebsseitige Kuppiungshäifte einschließt wobei die Mitnehmer beider Kupplungshälften sich radial überdecken und im Überdeckungsbereich der Mitnehmer diese mit elastischen Druckstücken besetzt sind. Erfindungsgemäß sind bet dieser Kupplung die Mitnehmer der ersten Kuppiungshäifte an den ihren inneren Umkreis bestimmenden Kopfflächen mit parallel zur Kupplungs-The invention is based on the task of creating a structurally simple, compact, two-stage and anti-spin elastic shaft coupling. To solve this task, the invention is based on the design principle of couplings with radially overlapping drivers (tooth couplings), in particular on a coupling whose drive-side first coupling half, designed as an annular coupling flange with inward-facing drivers, encloses a driven-side coupling half designed as a hub with outward-facing drivers, whereby the drivers of both coupling halves radially overlap and in the overlap area of the drivers they are fitted with elastic pressure pieces. According to the invention, in this coupling, the drivers of the first coupling half are provided with parallel to the coupling on the head surfaces defining their inner circumference.

PATENTANWÄLTE · HEMMERICH ■ MULLER^GROfSE^Pp^liMEIEft; VALENTIN · GIHSKEPATENT ATTORNEYS · HEMMERICH ■ MULLER^GROfSE^Pp^liMEIEft; VALENTIN · GIHSKE

achse verlaufenden Ausnehmungen sowie die Mitnehmer der zweiten Kuppiungshätfte mit deren Flanken verbindenden konkaven Fußflächen versehen und es sind zwischen den Kuppfungshälften Kupplungsbolzen unter Vorspannung eingesetzt, die zum Teii ihres Umfang« in den Ausnehmungen der Mitnehmer der ersten Kupplungshälfte einliegen und von den Fünffachen 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 Spiet vorgesehen ist. In der bevorzugten Ausbildung der Kupplung sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Kupplungshätften mit je drei um 120" versetzten Mitnehmern versehen.The coupling halves are provided with recesses running along the axis and the drivers of the second coupling half are provided with concave foot surfaces connecting their flanks, and coupling bolts are inserted between the coupling halves under prestress, which lie in the recesses of the drivers of the first coupling half for part of their circumference and are supported by the fivefold between the drivers of the second coupling half, whereby a spacer is provided between the drivers of one coupling half and the elastic pressure pieces placed on the drivers of the other coupling half, which limits the angle of rotation in the first coupling stage under the sole effect of the elastic coupling bolts. In the preferred embodiment of the coupling, according to a further feature of the invention, the coupling halves are each provided with three drivers 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 designed to be open on both sides to simplify the assembly of the pressure pieces and coupling bolts, with the axial fixation of the pressure pieces and coupling bolts being carried out by internally open discs placed on both sides of the coupling flange of the first coupling half, as provided for in a further feature of the invention, with the discs expediently also covering the edge of the hub. The discs also provide the axial cohesion of both coupling halves, which makes plug-in assembly easier.

Ein Ausfuhrungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt, die in
Figur 1 einen Schnitt nach der in Figur 2 eingetragenen Schnittebene I -1 und in
Figur 2 einen Schnitt nach der in Figur 1 eingetragenen Schnittebene It - Il zeigt
Im Ausführungsbeispiel ist eine erste Kupplungshälfte mit 1 und eine zweite Kupplungshälfte mit 2 bezeichnet. XXe erste Kuppiungshälfte 1 besteht aus einem ringförmigen Kupplungsflansch 3 mit einem FlanschteH 3a und einem Ringteil 3b, wobei der Flanschten 3a zur Verbindung der Kuppiungshälfte 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 Kuppiungshälfte 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 Kupplungshätfte 1 um das Maß &Dgr; R,An example of implementation is shown in the drawings in
Figure 1 shows a section along the section plane I -1 shown in Figure 2 and in
Figure 2 shows a section along the cutting plane It - Il shown in Figure 1
In the exemplary embodiment, a first coupling half is designated 1 and a second coupling half 2. The first coupling half 1 consists of an annular coupling flange 3 with a flange part 3a and a ring part 3b, whereby the flange part 3a is provided for connecting the coupling half 1 to a flange (not shown) of a driving motor or transmission. The ring part 3b is provided with radially inward-pointing drivers 4. The second coupling half 2 consists of a hub 6 provided with drivers 5, whereby the hub 6 is provided with an internally toothed bore 7 for plugging into a shaft (not shown) driven by the coupling. The radially outward-pointing drivers 5 overlap radially with the radially inward-pointing drivers 4 of the first coupling half 1 by the dimension Δ R.

PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MÜLLEa· GHOSS&« PQLLMEIBR WALENTIN · GIHSKEPATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜLLEa· GHOSS&« PQLLMEIBR WALENTIN · GIHSKE

Die Mitnehmer 4 der ersten Kupplunsshälfte sind an ihren den inneren Umkreis bestimmenden Kopfflächen mit Ausnehmungen 8 versehen, die parallel zur Kupplungsachse vertäuten 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 Ranken bzw, Fußflächen der Mitnehmer 5 der zweiten KuppKingshälftö 2 ein. Jn die von den Ausnehmungen 8 und den FJanken bzw. Fußflächen der Mitnehmer 6 käfigartig, teilweise umschlossenen Räume sind Kupplungsbolzen 9 von ursprüngiich rundem Querschnitt unter einer sie elastisch verformenden Vorspannung eingesetzt Diese Kupplungsbolzen 9, die bei der drehmomentfreien Kupphing die in Figur 1 dargestellte Querschnittsform annehmen, bewirken zugleich eine Zentrierung der Nabe 6 und damit der zweiten KupplungshSKte 2 in der ersten Kupplungshälfte 1.The drivers 4 of the first coupling half are provided with recesses 8 on their head surfaces defining the inner circumference, which are moored parallel to the coupling axis and
are open towards both end faces of the coupling flange 3. The recesses 8, which are rounded at the base 8a, enclose with their side surfaces 8b an acute angle with the tendrils or foot surfaces of the drivers 5 of the second coupling half 2. In the spaces partially enclosed in a cage-like manner by the recesses 8 and the tendrils or foot surfaces of the drivers 6, coupling bolts 9 of originally round cross-section are inserted under a prestress which deforms them elastically. These coupling bolts 9, which assume the cross-sectional shape shown in Figure 1 in the torque-free coupling, simultaneously cause the hub 6 and thus the second coupling half 2 to be centered 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 <f* in der einen oder einem Winkel &bgr; 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 effect of a torque to be transmitted by the clutch, the clutch halves 1 and 2 initially rotate relative to one another by an angle <f* in one direction or an angle β in the opposite direction, with only the clutch bolts 9 deforming elastically and exerting a counter torque that increases with the angle of rotation. The increase in torque is comparatively small in this angle of rotation range of the first, more flexible clutch stage.

Mit Überschreitung der Drehwirtke! <£ und &bgr; 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 Druckstucke 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 Drucksttickö 10 mit Ausnehmungen 13 versehen, in dia das bei Druckbelastung der Druckstucke 10 verdrängte Volumen ausweichen kann. Im Bereich der Dehwinkel &dgr; 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 Kuppfungsstufe weniger drehweich wirktWhen the rotational forces ! <£ 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 that accommodate them have a dovetail-shaped cross-section, with the grooves 11 being open towards both end faces of the coupling flange 3, so that the pressure pieces 10 can be pushed into the grooves 11 from one end face of the coupling flange 3. On the side faces that correspond to the side faces of the grooves, the pressure pieces 10 are provided with recesses 13, into which the volume displaced when the pressure pieces 10 are subjected to pressure can escape. In the area of the deflection 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 is less torsionally flexible in this clutch stage

In dem Ausföhrungsbeispiet ist eine Ausbildung der Kupplung dargestellt, bei der sich die neutrale Stellung der Mitnehmer 5 mit ungleichen Drehwinkeln <£, und &bgr; 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 Kupplun-In the example design, a design of the clutch is shown in which the neutral position of the drivers 5 with unequal angles of rotation <£, and β in the first, softer clutch stage is achieved by the asymmetrical arrangement of the drivers 4 in the ring part 3b or the drivers 5 on the hub 6. This design is recommended for clutches

PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MÜLLEfl · 6rRpS$e\P.<5LLMEreB.·«VALENTIN · GIHSKEPATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜLLEfl · 6rRpS$e\P.<5LLMEreB.·«VALENTIN · GIHSKE

gen, dte nur Sn einer Drehrichtung treibend arbeiten. Ansonsten ist die symmetrische Ausb'tfdung zu wählen, wie in Rgur 1 in der unteren Hälfte punktiert (Mitnehmer 15) dargestellt ist. which only work in one direction of rotation. Otherwise, the symmetrical design should be selected, as shown in the dotted line in the lower half of Figure 1 (driver 15).

Claims

PATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜLLER .ÄftOSS&;POLLMÖER#*VALENTIN · GIHSKE Protection claims

1. Two-stage rotationally elastic shaft coupling, the first coupling half on the drive side, designed as an annular coupling flange with inwardly facing drivers, encloses a second coupling half on the output side, designed as a hub with outwardly facing drivers, whereby the drivers of both coupling halves overlap radially and in the overlap area of the drivers these are fitted with elastic pressure pieces on one of the coupling halves, 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 tendrils and that elastic coupling bolts are arranged under prestress between the coupling halves, which run into the recesses of the first coupling half over part of their circumference and are supported by the foot surfaces and furthermore between the drivers of one and the A clearance is provided between the elastic pressure pieces placed on the drivers of the other coupling pins which limits the angle of rotation in the first coupling stage under the action of the elastic coupling pins alone.

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

3. Shaft coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the first coupling half, designed as an annular coupling flange, is closed on both sides with covers which are flanged onto the ring part and are open on the inside.

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

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 are offset asymmetrically in the circumferential direction in the sense of an uneven play distribution (greater play in the load direction than in the opposite direction).

6. World coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic pressure pieces on the drivers of the first coupling half are set into deep dovetail grooves and have a greater width at the groove base than at the groove opening (dovetail shape) and the projection to the groove depth is approximately in the ratio 1:2