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DE3218245A1 - Play-free, torsionally rigid, flexurally elastic coupling - Google Patents

Play-free, torsionally rigid, flexurally elastic coupling

Info

Publication number
DE3218245A1
DE3218245A1 DE19823218245 DE3218245A DE3218245A1 DE 3218245 A1 DE3218245 A1 DE 3218245A1 DE 19823218245 DE19823218245 DE 19823218245 DE 3218245 A DE3218245 A DE 3218245A DE 3218245 A1 DE3218245 A1 DE 3218245A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
free
coupling
torque
play
torsionally rigid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19823218245
Other languages
German (de)
Inventor
Adalbert Dipl.-Ing. 6600 Saarbrücken Viets
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TSCHAN ALBERT KG MASCHF
Original Assignee
TSCHAN ALBERT KG MASCHF
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TSCHAN ALBERT KG MASCHF filed Critical TSCHAN ALBERT KG MASCHF
Priority to DE19823218245 priority Critical patent/DE3218245A1/en
Publication of DE3218245A1 publication Critical patent/DE3218245A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/78Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/006Materials; Production methods therefor containing fibres or particles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

The invention has the aim of producing a play-free, torsionally rigid and flexurally elastic coupling, by use of a circular or annular membrane, or shear-stressed or tension-stressed rods or straps which are fitted as torque-transferring elements between two coupling hubs, and which are produced from a plastic having a fibre content of at least 60%, the element or elements serving for torque transfer being connected by means of a screw or plug connection to the driving or driven hub of the coupling halves.

Description

"Spielfreie, drehstarre, biegeelastische Kupplung" "Backlash-free, torsionally rigid, flexible coupling"

Die Anmeldung betrifft eine spielfreie, drehstarre, jedoch biegeelastische Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The application relates to a backlash-free, torsionally rigid, but flexurally elastic Coupling according to the preamble of claim 1.

Nerartire Kupplungen sind in verschiedenen Bauarten bekannt, z.B. Zahnkupplungen, Membrankupplungen usf.Nerartire couplings are known in various types, e.g. Toothed couplings, membrane couplings, etc.

Bei den bekannten Zahnkupplungen ist selbst im Neuzustand ein leichtes Spiel vorhanden, bedingt durch die Herstelltoleranzen beim Abwälzfräsen, Räumen oder Stoßen der Verzahnung, nur mit besonderem Fertigungsaufwand oder nachträglichen Behandlungsmethoden können Zahnkupplungen auch im Neuzustand spielfrei hergestellt werden. Jedoch im Betrieb werden auch zunächst durch besonderen Fertigungsaufwand bzw. durch aufwendige Nachbehandlllngsmethoden spielfreie Zahnkupplungen mit einem Spiel zwischen den Zähnen beider Kupplungshälften behaftet infolge Belastung, Abrieb durch unzureichende Schmierung und Wartung.With the known gear couplings, even when new is a light one There is play due to the manufacturing tolerances in hobbing and broaching or butting the toothing, only with special manufacturing effort or afterwards Treatment methods, tooth couplings can also be manufactured backlash-free when new will. However, in operation are also initially due to special manufacturing effort or through complex post-treatment methods, backlash-free tooth couplings with a Backlash between the teeth of both coupling halves is affected by stress and abrasion due to insufficient lubrication and maintenance.

Besonders nachteilig wirkt sich das Spiel bzw. die Spielveränderung dann aus, wenn zwischen Kraft- und Arbeits-Maschine zum Zweck der Regelung die Winkelgeschwindigkeit abgegriffen wird, und beide Anlagenteile daher unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten bzw; Winkelbeschleunigungen haben.The game or the game change has a particularly disadvantageous effect then off when the angular velocity is between the power machine and the work machine for the purpose of regulating is tapped, and both parts of the system therefore have different angular velocities respectively; Have angular accelerations.

Darüberhinaus werden selbst anfänglich ohne Spiel gefertigte Zahnkupplungen selbst bei leichten Verwinkelungen der beiden Kupplungshälften zueinander, was in einer Fertigung nie ganz auszuschließen ist, ein Spiel aufweisen, da die Verzahnungsebenen der beiden Kupplungshälften zueinander einen Winkel bilden. Dies hat zur Folge, daß zwischen den Verzahnungen ein Spiel eintritt, is im Endzustand praktisch nur noch zwei Zähne tragen. Zur BerÜcksiciibig;ung dieses EingriPfsfehlers ist das zu bertraende Drehmoment zu reduzieren; umsomehr, je-größer der Beugungswinkel ist.In addition, tooth clutches that are initially manufactured without play are also used even with slight angles between the two coupling halves, which is shown in a production can never be completely ruled out, a play, because the gear planes of the two coupling halves form an angle to each other. As a consequence, that there is play between the teeth is practically only in the final state still wear two teeth. In order to take account of this interference, this is the case reduce excessive torque; the more, the greater the angle of diffraction is.

Auch bei koaxialem Einbau solcher Kupplungen, wobei zum Ausgleich unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeiten zwischen An-und Abtrieb Koppelkupplungen verwendet werden müssen, entsteht die Notwendigkeit der Reduzierung des übertragenden Drehmomentes.Even with coaxial installation of such couplings, whereby to compensate different angular speeds between input and output coupling clutches must be used, there arises the need to reduce the transmitted Torque.

Die Wartungsempfindlichkeit steigt mit zunehmender Winkelauslenkung. Die notwendige Wartung, Schmierung, Nachschmierung, Ö1- bzw. Fettwechsel stellt bei den Zahnkupplungen einen betrieblichen Nachteil dar. Insbesondere gilt dies für Zahnkupplungen, die mit Fett geschmiert werden und unter hohen Drehzahlen laufen, wobei durch die Drehzahl eine Trennung der Komponenten des Schmierfettes (nach Öl und Verseifung) auftritt. Die Winkelbeweglichkeit der Zahnkupp'lungwird damit stark eingeengt.The maintenance sensitivity increases with increasing angular deflection. The necessary maintenance, lubrication, relubrication, oil and grease changes are provided represents an operational disadvantage in the case of tooth clutches. This applies in particular for tooth clutches that are lubricated with grease and run at high speeds, whereby the speed separates the components of the lubricating grease (after oil and saponification) occurs. The angular mobility of the tooth coupling becomes strong constricted.

Weiterhin sind Membrankupplungen benannt, die durch drei Bauteile gekennzeichnet sind (zwei an- und abtreibende Kupplungshälften, sowie die dazwischenliegende Membrane), die das eingeleitete Drehmoment meist durch Reibschluß, gelegentlich durch Formschluß übertragen. Durch die Formgebung der Bauteile dieser Kuppiungsbauart bleiben sie wartungsfrei und absolut spielfrei, ungeachtet der Betriebsbedingungen.Membrane couplings are also named, which are made up of three components are marked (two driving and driven coupling halves, as well as the one in between Membrane), which the introduced torque mostly by frictional engagement, occasionally transferred by form fit. Due to the shape of the components of this coupling type they remain maintenance-free and absolutely free of play, regardless of the operating conditions.

Dies Winkelbeweglichkeit dieser Membran-Kupplungen kommt durch die Biegeelastizität der verwendeten Werkstoffe der Drehmoment übertragenden Teile, also der Membranscheiben, zustande.This angular mobility of these membrane couplings comes through the Flexural elasticity of the materials used for the torque-transmitting parts, that is, the membrane disks.

Der Nachteil der bisher verwendeten Werkstoffe liegt in den Dehngrenzen der metallischen Baustoffe, die aus Gründen der Erzielung einer hohen Lebensdauer nur eine geringe Biegeelastizität zulassen. Diese Biegeelastizität begrenzt die Anwendung dieser Kupplungen auf etwa 0,5 Grand pro Kupplungshälfte. Die Kombination mehrerer membranen etc. zu Mehrfachsystemen erhöht zwar die Fähigkeit der Übertragung von Drehmomenten, jeoch sinkt die Biegeelastizität in der Weise, daß nur noch Bruchteile hiervon zwischen An- und Abtrieb realisiert werden können, so daß die Winkelgeweglichkeit sinkt. Win weiterer Nachteil ist, daß bei Anwendung von Mehrfachsystemen zur Erhaltung der Lebensdauer der biegeelastischen Elemente diese Membranen in mehrere Membrane aufgeteilt werden müssen. Ferner sind die für die bbertragung hoher Drehmomente notwendigen Legierungen ferritischer Baustoffe der biegeelastischen Membranen kerbempfindlich. Bei Verwendung von z.B. zwei aufeinanderliegenden Membranen werdendie Oberflächen durch die die Biegung hervorgerufene Deformation gegeneinander verschoben, was bei höheren Frequenzen (höheren Drehzahien)zu örtlichen Temperaturüberhöhungen und damit zu Reibkorrosiön (Fresssen) führt. f)ie Lebensdauer derartiger Bauteile sinkt je jach den Kerbfaktoren der Lerrierunfflen, ei kerbempfindlichen Werkstoffen erheblich.The disadvantage of the materials used so far is the elastic limit of metallic building materials for the sake of achieving a long service life allow only a low flexural elasticity. This flexural elasticity limits the Apply these clutches to about 0.5 grand per clutch half. The combination multiple membranes etc. to multiple systems increases the ability of the transmission of torques, however, the bending elasticity decreases in such a way that only a fraction of it this can be realized between input and output, so that the angular movement sinks. Another disadvantage is that when using multiple systems for maintenance the life of the flexible elements these membranes into several membranes need to be divided. Furthermore, they are necessary for the transmission of high torques The necessary alloys of ferritic building materials for the flexible membranes are notch-sensitive. If, for example, two membranes are used one on top of the other, the surfaces become shifted against each other by the deformation caused by the bending, which is at higher frequencies (higher speeds) to local temperature increases and thus leads to fretting corrosion (seizure). f) The service life of such components is decreasing Depending on the notch factors of the erosion imperfections, notch-sensitive materials.

Die bisher bekannten Kupplungssysterne, gefertigt aus ferritische Materialien, können diesen Nachteil nur durch Trennung der einzelnen, biegeelastischen Glieder mit Zwis(helllagen, Distanzblechen o.ä. vermeiden.The previously known coupling systems, made of ferritic Materials can only overcome this disadvantage by separating the individual, flexible ones Avoid links with intermediate layers, spacer plates or similar.

Überdies sind einige Kupplungen bekannt, bei denen die biegeelastischen Glieder aus thermoplastischen Werkstoffen hergestellt werden. Diese Werksto ffgruppen haben jedoch niedrige, physikalische Festigkeitswerte, also niedrige Zug- und Biegefestigkeit und niedrige zulässige Umgebungstemperaturen, wodurch sich die Bauabmessungen vergrößern und die Anwenaung,smöglichkeit beschränkt wird.In addition, some couplings are known in which the flexurally elastic Links are made from thermoplastic materials. These material groups however, have low physical strength values, i.e. low tensile and flexural strength and low permissible ambient temperatures, as a result of which the structural dimensions increase and the possibility of use is limited.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine spielfreie, drehstarre und biegeelastische Kupplung zu schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen ein genügend hohes Drehmoment übertragen kann und bei einer absoluten Spielfreiheit selbst nach langen Betriebszeiten, wartungsfrei arbeitet und eine hohe Biegeelastizität zwischen An- und Abtrieb und eine leichte und sich zentrierende Montage, sowie Demontage gewahrleistet.The present invention has set itself the task of providing a backlash-free, To create torsionally rigid and flexible coupling while avoiding the disadvantages the known designs can transmit a sufficiently high torque and at an absolute zero backlash even after long operating times, works maintenance-free and a high flexural elasticity between input and output and a light and self centering assembly and disassembly ensured.

Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.This is achieved with the characterizing features of claim 1.

Die Membrame ist aus einem Werkstoff mit hohem Anteil von Fasereinlagen hergestellt die durch Tränkung mit einem Harz innig verbunden werden. Über die Wellennaben wird das Drehmoment mittels Reibschluß übertragen, der Reibfaktor der bei Stahl üblicherweise 0,14 beträgt wird bei der vorliegenden Erfindung auf etwa 0,3 erhöht.The membrane is made of a material with a high proportion of fiber inserts produced which are intimately connected by impregnation with a resin. About the shaft hubs the torque is transmitted by means of frictional engagement, the friction factor that of steel usually 0.14 is increased to about 0.3 in the present invention.

Hierdurch ergeben sich insbesondere bei der Dimensionierung derartiger Kupplungen erhebliche Vorteile durch Reduzierung der Bauabmessungen und der für den Reibschluß erforderlichen Schraubenverbindungen.This results, in particular, in the dimensioning of such Couplings have considerable advantages by reducing the overall dimensions and the for the frictional connection required screw connections.

Nach einem weiteren merkmal besteht das der Übertragung der Drehmomente dienende Element aus Zug- und Drucklaschen, die an- bzw. abtriebsseitig in den Kupplungsnaben eingespannt sind.Another feature is the transmission of torques Serving element made of tension and pressure straps, which are located in the coupling hubs on the input and output sides are clamped.

Nach einem weiteren erfinderischen Vorteil sind die drehmomentübertragenden Bauteile an den Einspannstellen mit Verstärkungen versehen, die zur Verringerung der Flächenpressung führen.According to a further inventive advantage, the torque-transmitting Provide components at the clamping points with reinforcements to reduce the surface pressure lead.

Nach einem weiteren erfinderischen Merkmal sind die Bohrungen der das drehmomentübertragenden Bauteile mit Biichsen zur Erzielung einer unverspannten Steckverbindung zwischen litnehmerstiften der Wellennabenseiten versehen.According to a further inventive feature, the holes are the the torque-transmitting components with bars to achieve an untensioned Provide a plug connection between the connector pins on the shaft hub sides.

dachfolgJenå wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.dachfrageJenå is a preferred embodiment of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing.

In der Zeichung zeigen Fig. 1 den Querschnitt durch eine kreisringförmige Membran und Fig. 2 die Aufsicht auf eine derartige Membran nach dem Querschnitt der Figur 1.In the drawing, Fig. 1 shows the cross section through a circular ring Membrane and FIG. 2 shows the plan view of such a membrane according to the cross section of Figure 1.

Figur 1 zeigt den Querschnitt einer kreisringförmigen membrane 1 mit der dem An- bzw. Abtrieb dienenden Bohrung 2 und der dem Ab- bzw. Antrieb dienenden Bohrung 3.Figure 1 shows the cross section of an annular membrane 1 with the bore 2 serving for input or output and the bore 2 serving for output or drive Hole 3.

An diesen Bohrungen 2, 3 sind die Verstärkungen (Laibungen) 4 und 5 vorgesehen.At these holes 2, 3 are the reinforcements (soffits) 4 and 5 provided.

Figur 2 zeigt den Aufriß dieser kreisförmigen Membrane 1 mit den Bohrungen 2, 3 die alternierend dem An- und Abtrieb des zu übertragenden Drehmomentes dienen.Figure 2 shows the front view of this circular membrane 1 with the bores 2, 3, which serve alternately for the input and output of the torque to be transmitted.

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Claims (4)

P a t e n t a n 5 p r ti c h e CS Drehstarre sielfreie und biegeelastische Kupplung dadurch gekennzeichnet, daß eine kreis- oder kreisringförmige Membrane aus faserverstärkten Kunstharz mit einem Faseranteil von mehr als 60 7o zwischen den Wellennaben konventioneller Werkstoffe auf der An- und Abtriebseite eingespannt ist. P a t e n t a n 5 p r ti c h e CS Torsionally rigid, slit-free and flexible Coupling characterized in that a circular or annular membrane Made of fiber-reinforced synthetic resin with a fiber content of more than 60 7o between clamped in the shaft hubs of conventional materials on the input and output side is. 2. Kupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment übertragende Element aus faserverstärktem Kunststoff in der Form von Zug- und Drucklaschen zwischen Wellennaben konventioneller Werkstoffe auf der An- und Abtriebseite eingespannt ist. 2. Coupling according to claim 1, characterized in that the torque Transmission element made of fiber-reinforced plastic in the form of tension and pressure straps Clamped between shaft hubs made of conventional materials on the input and output side is. 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die das Drehmoment übertragenden Bauteile an den Einspannstellen Verstärkungen zur Verringerung der Flächenpressung (Lochlaibung) in Richtung der Mittellinie der Verschraubung der Bauteile aufweisen. 3. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the the torque transmitting components at the clamping points reinforcements to reduce the surface pressure (hole reveal) in the direction of the center line of the screw connection of the components. 4. Supplun£ nach einem oder mehrern der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen der das Drehmoment übertragenden Bauteile mit Büchsen zur Vrzielung einer unverspannten Steckverbindung zwischen Mitnehmerstiften der Wellennabenseiten und der Drehmoment übertragenden Elemente ermöglicht. 4. Supplun £ according to one or more of the preceding claims characterized in that the holes of the Torque transmitting Components with bushings to achieve an untensioned plug connection between Driving pins of the shaft hub sides and the torque transmitting elements enables.
DE19823218245 1982-05-14 1982-05-14 Play-free, torsionally rigid, flexurally elastic coupling Ceased DE3218245A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2602557A1 (en) * 1986-08-11 1988-02-12 Torrington Co COUPLING ELEMENT FOR ABSORBING TORQUE IN A VEHICLE STEERING COLUMN AND VEHICLE STEERING COLUMN USING SUCH A COUPLING
FR2668223A1 (en) * 1990-10-23 1992-04-24 Loehr & Bromkamp Gmbh SHAFT COUPLING ELEMENT, ELASTIC AND AUTHORIZING AXIAL AND ANGULAR SHIFTS.

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FR2668223A1 (en) * 1990-10-23 1992-04-24 Loehr & Bromkamp Gmbh SHAFT COUPLING ELEMENT, ELASTIC AND AUTHORIZING AXIAL AND ANGULAR SHIFTS.

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