DE1221858B - Torsionally flexible coupling - Google Patents
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- F16D2003/745—Tyre type coupling, i.e. bellows with only one fold
Description
Drehelastische Kupplung Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, insbesondere zur Aufnahme periodisch schwankender Drehmomente, bestehend aus einem die Wellenenden in einer Flucht verbindenden tonnen-, torus- oder kegelstumpfförmigen Hohlkörper aus gummielastischem Material, dessen Deckel und/oder Boden flanschartig ausgebildet an mindestens einem Wellenende in Führungen begrenzt axial verschiebbar befestigt ist.Torsionally flexible coupling The invention relates to a flexible shaft coupling, in particular for absorbing periodically fluctuating torques, consisting of a barrel-shaped, toroidal or frustoconical connecting the shaft ends in alignment Hollow body made of elastic material, the cover and / or base of which is flange-like formed on at least one shaft end in guides to be axially displaceable to a limited extent is attached.
Drehelastische Kupplungen in Form von Gummielementen sowie in Form von Kupplungsgehäusen mit eingesetzten elastischen Elementen sind bekannt. Eine elastische Wellenkupplung mit einem torusförmigen gummielastischen Zwischenstück zeigt bereits an einem Wellenende eine feste und an dem anderen eine drehfeste, aber axial bewegliche Flanschbefestigung. Diese Ausführung der Befestigung des Zwischenstückes dient dem Ausgleich der durch die Fliehkraft hervorgerufenen Axialbewegung des elastischen Körpers. Eine Ausnutzung der axialen Bewegung zur Drehfederung liegt hierbei nicht vor.Torsionally flexible couplings in the form of rubber elements and in the form of clutch housings with inserted elastic elements are known. One elastic shaft coupling with a toroidal rubber-elastic intermediate piece shows a fixed shaft end and a non-rotating shaft end but axially movable flange mounting. This execution of the attachment of the intermediate piece serves to compensate for the axial movement of the elastic due to the centrifugal force Body. The axial movement for the torsion spring is not exploited here before.
Es ist auch eine elastische Wellenkupplung bekannt, bei der eine axiale Bewegung des Flansches des gummielastischen Körpers gegenüber dem einen Wellenende auftritt, bei der eine lösbare kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Flansch besteht. Die Verschiebung dient hierbei nur dem Ein-und Auskuppeln in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Wellen. Eine Ausnutzung der axialen Einfederung zur elatischen Drehmomentübertragung ist nicht gegeben.It is also known an elastic shaft coupling in which an axial Movement of the flange of the rubber-elastic body with respect to one end of the shaft occurs in which a releasable non-positive connection between the shaft and the flange. The shift is only used for engaging and disengaging Dependence on the direction of rotation of the shafts. An exploitation of the axial deflection for elastic torque transmission is not given.
Zur Verbesserung der Federeigenschaften dieser bekannten Kupplungen ist die Aufgabe gestellt, neben der bekannten Nachgiebigkeit insbesondere die axiale Einfederung zur Drehfederung heranzuziehen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird das gummielastische Kupplungselement derart ausgebildet, daß der Flansch oder die Flansche des gummielastischen Hohlkörpers ein Muttergewinde zur Führung aufweist bzw. aufweisen, das mit einem auf den Wellenenden angebrachten Bolzengewinde zusammenwirkt.To improve the spring properties of these known couplings the task is set, in addition to the known flexibility, in particular the axial Use deflection for torsion suspension. To solve this problem, the rubber-elastic Coupling element designed such that the flange or the flanges of the rubber-elastic Hollow body has a nut thread for guidance or have that with a bolt thread mounted on the shaft ends cooperates.
Mit einer solchen Ausbildung der Wellenkupplung wird gegenüber den bekannten Kupplungen in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich bei einer Druckbeaufschlagung in axialer Richtung unter Wirkung des Drehmomentes in Verbindung mit der Ausbauchmöglichkeit eine große Schwingungsweite ergibt, die zu einer für die Dämpfung von großen Schwingungen erforderlichen Federweichheit führt. Dabei bleiben ohne weiteres der Kupplung die übrigen vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere die Winkel-, Quer- und Längsnachgiebigkeit und der Ausgleich des Achsversatzes, erhalten.With such a design of the shaft coupling is compared to the known couplings achieved in an advantageous manner that when pressure is applied in the axial direction under the effect of the torque in connection with the possibility of bulging a large oscillation amplitude results, which leads to a dampening of large oscillations necessary spring softness leads. The clutch remains without further ado other advantageous properties, in particular the angular, transverse and longitudinal flexibility and the compensation of the axial offset obtained.
Die Umwandlung der Drehmomentenstöße in axiale Stöße auf den gummielastischen Federungskörper kann geschehen, indem auf den Wellen z. B. eine schraubenförmige Nut ausgearbeitet ist, in die entsprechende Nocken oder Steine am Innendurchmesser an den Enden des Gummihohlkörpers eingreifen.The conversion of the torque shocks into axial shocks on the rubber-elastic ones Suspension body can be done by z. B. a helical one Groove is worked out in the corresponding cams or stones on the inner diameter engage at the ends of the hollow rubber body.
Für die Umwandlung des Drehmomentes in eine Axialkraft kann auch eine langgestreckte Schraubenfeder vorgeschaltet werden mit so viel Windungen, daß ebenfalls eine relative Verdrehung um beispielsweise 100° erreicht wird. Das Ende der Schraubenfeder ist .an dem Ende der Welle befestigt und liegt innerhalb des elastischen Hohlkörpers. Das um die Welle liegende Teil der Schraubenfeder verkürzt sich infolge der Verdrehung, das andere Ende ist mit dem elastischen Hohlkörper verbunden und übt eine axiale Kraft auf diesen aus.To convert the torque into an axial force, a elongated coil springs are connected upstream with so many turns that also a relative rotation of 100 °, for example, is achieved. The end of the coil spring Is attached to the end of the shaft and lies within the elastic hollow body. The part of the coil spring around the shaft is shortened as a result of the rotation, the other end is connected to the elastic hollow body and exerts an axial direction Force on this.
Um eine weiche Verdrehfederung zu erlangen, kann auch eine langgestreckte schlauchförmige Gummimanschette so über dem Wellenende angeordnet werden, daß durch eine Verdrehung der inneren Feder eine Zugkraft entsteht, die sich als Druckkraft auf den Kupplungskörper auswirkt. Eine solche Feder könnte jedoch nur geringe Torsionskräfte wegen ihres spezifisch kleinen Querschnittes übertragen und kommt nur für geringe Leistungen in Frage. Da die innere Feder in den Kupplungskörper hineinragt, wird eine unerwünschte Baulänge vermieden.In order to achieve a soft torsional suspension, an elongated one can also be used tubular rubber sleeve are arranged over the shaft end that through a twisting of the inner spring creates a tensile force which manifests itself as a compressive force affects the coupling body. However, such a spring could only have low torsional forces because of their specifically small cross-section and only comes for small ones Services in question. Since the inner spring protrudes into the coupling body, will an undesirable overall length avoided.
Bei der einfachen Anordnung mittels Schraubgewinde können axiale Kräfte auf den Antrieb zurückwirken, vor allem, wenn der elastische Kupplungshohlkörper an der Antriebsseite festgelegt wird, die jedoch in zulässigen Grenzen zu halten sind und von den Lagern aufgenommen werden können. Bei Anordnung von Mitteln zur Umwandlung der Umfangskräfte in eine Axialfederung auf beiden Kupplungswellen können diese Reaktionskräfte weitgehend eliminiert werden, da dann die periodischen Drehmomentschwankungen in ein entsprechendes periodisches Einfedern des elastischen Hohlkörpers in axialer Richtung umgewandelt werden, wobei diese axialen Federschwingungen wiederum in periodische Durchmesservergrößerungen in Ebenen quer zur axialen Erstreckung umgewandelt werden. Diese Außenflächen können zusätzlich mit erhöhter Reibwirkung ausgestattet sein.With the simple arrangement by means of screw threads, axial forces act on the drive, especially if the elastic hollow coupling body is specified on the drive side, but must be kept within permissible limits and can be picked up by the camps. When arranging means for Conversion of the circumferential forces into an axial suspension on both clutch shafts these reaction forces are largely eliminated, since then the periodic torque fluctuations in a corresponding periodic compression of the elastic hollow body in the axial direction Direction are converted, with these axial spring oscillations in turn into periodic Diameter enlargements be converted into planes transverse to the axial extent. These exterior surfaces can additionally be equipped with increased frictional effect.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 die bei einem Webstuhl auf die Kupplung einwirkenden schwingenden Massen, F i g. 2 die Kupplung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, F i g. 3 die Beaufschlagung eines Endes des Kupplungshohlkörper mittels eines Schraubgewindes, F i g. 4 einen Kupplungshohlkörper, dessen eines Ende mit einer langen schlauchförmigen sich verkürzenden Gummifeder verbunden ist, F i g. 5 eine Kupplung zweier Wellen mit einem elastischen Kupplungshohlkörper mit Gewinde an den Wellenenden, wobei der Kupplungshohlkörper mit einem geschlossenen festen oder nachgiebigen Gehäuse umgeben ist, F i g. 6 einen gummielastischen Kupplungshohlkörper, der auf dem einen Wellenende festgelegt ist; während durch das andere Wellenende eine axiale Beaufschlagung durch ein Gewinde erfolgt, F i g.-7 eine Kupplung, deren Wellenenden mit je einem Kupplungshohlkörper ausgerüstet sind, der in entgegengesetzter Richtung zum Wellenende beaufschlagt wird, um jeweils ein beide Wellenenden umfassendes Gehäuse mit dem vergrößerten Durchmesser zu kuppeln, -F i g. 8 --eine Kupplung mit einem kegelstumpfförmigen elastischen Kupplungshohlkörper.Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawings shown. In it, F i g. 1 acting on the coupling in a loom vibrating masses, F i g. 2 the coupling between a drive shaft and a Output shaft, F i g. 3 the application of an end of the coupling hollow body by means a screw thread, FIG. 4 a coupling hollow body, one end of which with connected to a long tubular, shortening rubber spring, FIG. 5 shows a coupling of two shafts with an elastic hollow coupling body with a thread at the shaft ends, the coupling hollow body with a closed solid or resilient housing, F i g. 6 a rubber elastic coupling hollow body, which is fixed on one end of the shaft; while through the other end of the shaft axial loading takes place through a thread, FIG. 7 a coupling whose Shaft ends are each equipped with a coupling hollow body, which is in opposite Direction to the shaft end is applied to each one encompassing both shaft ends To couple the housing with the enlarged diameter, -F i g. 8 - a clutch with a frustoconical elastic hollow coupling body.
In F i g.1 ist schematisch die Antriebsanordnung eines mechanischen Webstuhles dargestellt, bei der die Antriebsdrehmasse des Motors und die Drehmasse der angetriebenen Maschine zusammen mit der Elastizität der Kupplung ein drehschwingungsfähiges elastisches System bilden, das im Resonanzfall durch das periodisch wiederkehrende Drehmoment zu starken Drehschwingungen angeregt werden kann. In diesem System ist mit 1 die schwingende Webstuhllade, mit 2 die rotierenden Webstuhlmassen, mit 3 die Federkupplung, mit 4 der Motorläufer, mit 5 die Welle der Maschine, mit 6 die Welle des.Motors bezeichnet. Die beiden gegeneinander drehbaren Kupplungshälften sind bei Abgabe der Gleichlast z. B. um einige hundert Grad verdrehbar. Die Drehschwingungswinkel; die dann auf der maschinenseitigen Kupplungshälfte auftreten, liegen in der Größenordnung von einigen Grad, d. h., das Federmoment schwankt nur ganz gering gegenüber einem Schwingungsmoment von mehreren 100 a/o der Gleichlast, das in. einer starren Kupplung auftreten würde.In F i g.1 the drive arrangement of a mechanical Loom shown, in which the drive torque of the motor and the rotating mass of the driven machine together with the elasticity of the coupling a torsionally vibratable form elastic system, which in the case of resonance by the periodically recurring Torque can be excited to strong torsional vibrations. In this system is with 1 the swinging loom drawer, with 2 the rotating loom weights, with 3 the spring clutch, with 4 the motor rotor, with 5 the shaft of the machine, with 6 the Shaft of the motor. The two coupling halves that can be rotated against each other are with delivery of the equal load z. B. rotatable by a few hundred degrees. The torsional vibration angle; which then occur on the coupling half on the machine side are of the order of magnitude of a few degrees, d. that is, the spring torque fluctuates only very slightly compared to a Oscillation moment of several 100 a / o of the uniform load, which is in a rigid coupling would occur.
In F i g. 2 ist 5 das motorseitige Wellenende, 6 das abtriebsseitige Wellenende. 3, 3' ist der elastische Kupplungshohlkörper, der mit seinen Enden 7 und 7' in die Flansche 8 und 8' faßt und durch Vulkanisation, Verzahnung oder durch Festklemmen eingesetzt ist. Auf den Wellenenden 5 und 6 sind entsprechende Steilgewinde -9 bzw. 9' angebracht, die mit dem Gegengewinde 10 bzw.10' in den Flanschen 8 und .8' korrespondieren. Die Gewindegänge sind durch die Anschläge 11 und 12 bzw.11' und 12' begrenzt.In Fig. 2, 5 is the motor-side shaft end, 6 is the output-side Shaft end. 3, 3 'is the elastic hollow coupling body, which with its ends 7 and 7 'in the flanges 8 and 8' and by vulcanization, toothing or through Clamping is used. Corresponding coarse threads are on the shaft ends 5 and 6 -9 or 9 'attached, with the mating thread 10 or 10' in the flanges 8 and .8 'correspond. The threads are defined by stops 11 and 12 or 11 ' and 12 'limited.
In F i g. 3 wird die Beaufschlagung des elastischen Federungshohlkörpers durch den Flansch 8 mittels des Kulissensteins 13 über die Gewindenut 10" vorgenommen. Wird bei der Kupplung nach den Beispielen nach F i g. 2 und 3 zwischen den beiden Wellen ein Drehmoment übertragen, so versucht die Welle, mit dem Gewinde oder Kulissenstein den Gummihohlkörper zu verdrehen. Der Gummihohlkörper, der mit seinem anderen Ende entweder mit dem Abtrieb fest verbunden ist oder mit einem Gewinde, einem Nocken oder Kulissenstein ebenfalls in eine Gewindenut eingreift, setzt der Verdrehung einen Widerstand entgegen. Infolgedessen versuchen das bzw. die Schraubgewinde auf der Welle den Stein bzw. die Steine in axialer Richtung zu verschieben gegen die Federkraft der Gummifeder, die eine verhältnismäßig weichere Federung gegen Zusammendrücken in axialer Richtung aufweist als gegen Verdrehung. Hierbei kann die axiale Federung innerhalb des axialen Federweges der Gummi hohlfeder durch Anschläge begrenzt werden.In Fig. 3 is the loading of the elastic suspension hollow body made through the flange 8 by means of the sliding block 13 via the threaded groove 10 ". If in the coupling according to the examples according to FIG. 2 and 3 between the two Shafts transmit torque, the shaft tries to use the thread or sliding block to twist the hollow rubber body. The hollow rubber body with its other end is either firmly connected to the output or with a thread, a cam or sliding block also engages in a thread groove, the rotation continues to oppose a resistance. As a result, try the screw thread or threads the wave to move the stone or stones in the axial direction against the Spring force of the rubber spring, which provides a relatively softer spring against compression has in the axial direction than against rotation. Here, the axial suspension are limited by stops within the axial spring travel of the rubber hollow spring.
An Stelle der schraubenförmigen Nut mit einem Kulissenstein können auch andere Mittel verwandt werden, die Verdrehung der Welle gegenüber dem Kupplungskörper in eine axiale Beaufschlagung des elastischen Hohlkörpers umzuwandeln. So können beispielsweise Stößel oder Kipphebel auf der Welle angeordnet werden, die eine axiale Beaufschlagung der Feder herbeiführen. Ein weiteres Mittel ist eine mit der Welle und eine mit dem elastischen Kupplungskörper verbundene Kurvenbahn, die unter Zwischenschaltung einer abrollenden Kugel aufeinander einwirken.You can use a sliding block in place of the helical groove other means are also used, the rotation of the shaft relative to the coupling body to convert into an axial loading of the elastic hollow body. So can For example, tappets or rocker arms are arranged on the shaft, which has an axial Bring about the application of the spring. Another remedy is one with the wave and a cam track connected to the elastic coupling body, which is interposed a rolling ball act on each other.
In F i g. 4 ist 14 eine schlauchförmige Gummifeder, die auf Verdrillung beansprucht wird. Wird der Motor in Betrieb gesetzt, so versucht die Welle, mit dem Schraubgewinde oder im Fall der F i g. 4 mittels des sich verkürzenden Schlauches 14 den elastischen Hohlkörper 3 axial einzufedern.In Fig. 4, 14 is a tubular rubber spring that operates on twisting is claimed. When the motor is put into operation, the shaft tries to use the screw thread or in the case of FIG. 4 by means of the shortening hose 14 to compress the elastic hollow body 3 axially.
In den F i g. 5 bis 7 bezeichnet 15 das die Wellenenden umfassende Gehäuse, 3' den vergrößerten Durchmesser des elastischen Federungshohlkörpers, und 16 sind Fliehgewichte, die am inneren Umfang symmetrisch angeordnet sind und die Durchmesservergrößerung des Hohlkörpers 3, 3' unterstützen. Mit 17 und 17' sind axiale Drucklager bezeichnet, die sich einmal gegen die Anschläge 11' und 12' abstützen und zum anderen gegen einen Flanschring des Gehäuses 15.In the F i g. 5 to 7 denotes 15 that encompasses the shaft ends Housing, 3 'the enlarged diameter of the elastic hollow suspension body, and 16 are flyweights which are arranged symmetrically on the inner circumference and which Support diameter enlargement of the hollow body 3, 3 '. With 17 and 17 'are denotes axial thrust bearings which are supported once against the stops 11 'and 12' and on the other hand against a flange ring of the housing 15.
Mit den Kupplungen nach den F i g. 5 bis 7 wird eine Drehmomentübertragung über das Gehäuse vorgenommen. Gegen die Innenwandung dieses Gehäuses legt sich die Außenfläche des Kupplungshohlkörpers bei der Durchmesservergrößerung infolge des Kupplungshohlkörpers infolge der axialen Beaufschlagüng durch die Gewinde an den Wellenenden an. Gleichzeitig ist an diesen Beispielen zu erkennen, daß im Inneren des elastischen Kupplungshohlkörpers Fliehgewichte auf dem Umfang angebracht sind, die unter dem Einfluß der Fliehkraft eine Durchmesservergrößerung erstreben und hiermit eine Kupplung des Außendurchmessers mit den Wandungen des umgebenden Gehäuses beeinflussen. Ebenfalls kann durch die Fliehgewichte eine Stabilisierung der Durchmesserebene gegenüber den zu kuppelnden Wellenenden erreicht werden.With the couplings according to FIGS. 5 through 7 becomes a torque transmission made over the housing. Against the inner wall of this housing lies the Outer surface of the coupling hollow body when the diameter increases as a result of the Coupling hollow body due to the axial Beaufschlagüng through the thread on the Shaft ends. At the same time it can be seen from these examples that inside of the elastic coupling hollow body flyweights are attached to the circumference, which strive for an increase in diameter under the influence of centrifugal force and hereby a coupling of the outer diameter with the walls of the surrounding housing influence. The flyweights can also stabilize the diameter plane compared to the shaft ends to be coupled.
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