DE102011008622A1 - Composition, useful for an elastomer body of a torque transmitting shaft coupling, comprises a specified range of ethylene-propylene-diene monomer and soot - Google Patents

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Abstract

Composition (I) comprises 50-70 wt.% of ethylene-propylene-diene monomer and 25-40 wt.% soot. Independent claims are included for: (1) the elastomer body for a highly elastic shaft coupling for torque transmission, comprising an elastomeric material of the elastomer body (3), which comprises (I); and (2) highly elastic shaft coupling for torque transmission comprising the elastomer body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, insbesondere für einen Elastomerkörper einer drehmomentübertragenden Wellenkupplung, sowie einen Elastomerkörper für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung und eine derartige hochelastische Wellenkupplung mit wenigstens einem Elastomerkörper.The invention relates to a composition, in particular for an elastomeric body of a torque transmitting shaft coupling, and an elastomeric body for a highly elastic shaft coupling for torque transmission and such a highly elastic shaft coupling with at least one elastomeric body.

Eine Zusammensetzung für einen Elastomerkörper einer hochelastischen Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung ist bekannt. Derartige Zusammensetzungen betreffen entweder Naturkautschukmischungen oder Silikon.A composition for an elastomeric body of a high-elastic shaft coupling for transmitting torque is known. Such compositions relate to either natural rubber blends or silicone.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung, einen Elastomerkörper und eine hochelastische Wellenkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen Einsatz zur Drehmomentübertragung von Antriebskomponenten in einem Dauereinsatztemperaturbereich von 110°C bis 130°C ermöglichen.The object of the invention is to provide a composition, an elastomeric body and a highly elastic shaft coupling of the type mentioned, which allow use for torque transmission of drive components in a continuous use temperature range of 110 ° C to 130 ° C.

Für die Zusammensetzung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass folgende Komponenten vorgesehen sind:

  • – EPDM mit einem Anteil aus einem Bereich von 50 Gewichtsprozent (Gew.-%) bis 70 Gewichtsprozent (Gew.-%)
  • – und Ruß mit einem Anteil aus einem Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung.
For the composition of this object is achieved in that the following components are provided:
  • EPDM in the range of from 50% by weight (% by weight) to 70% by weight (% by weight)
  • And carbon black in a proportion from a range of 25 wt .-% to 40 wt .-%, each based on a total weight of the composition.

EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) weist eine gute Hitzebeständigkeit sowie eine Beständigkeit gegenüber Wasser, Laugen, verdünnten Säuren und Alkoholen auf. Die gute Hitzebeständigkeit ermöglicht den Einsatz der Zusammensetzung für einen Elastomerkörper einer hochelastischen Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung bei Antriebskomponenten, die in einem Dauereinsatztemperaturbereich zwischen 110°C und 130°C betreibbar ist. Der Rußanteil gewährleistet eine ausreichende Härte und Reißfestigkeit, um die Zusammensetzung bei einem entsprechenden Elastomerkörper für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung einzusetzen. Die Erfindung ist vorteilhaft im Maschinen- oder Anlagenbau oder im Fahrzeug- und Schiffsbau, jeweils für entsprechende Antriebskomponenten einsetzbar.EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) has good heat resistance and resistance to water, alkalis, dilute acids and alcohols. The good heat resistance allows the use of the elastomeric body composition of a highly flexible shaft coupling for torque transmission in drive components which is operable in a continuous service temperature range between 110 ° C and 130 ° C. The carbon black content provides sufficient hardness and tear strength to utilize the composition in a corresponding elastomeric body for a high-elastic torque-transmitting shaft coupling. The invention is advantageously used in mechanical or plant engineering or in vehicle and shipbuilding, in each case for corresponding drive components.

Besonders vorteilhaft weist EPDM einen Anteil zwischen 55 Gew.-% und 65 Gew.-% auf. Vorzugsweise ist Ruß mit einem Anteil zwischen 30 Gew.-% und 38 Gew.-% vorgesehen. Diese Zusammensetzung ist besonders vorteilhaft für die Einsatztemperatur hochelastischer Wellenkupplungen oberhalb von 90°C bei gleichzeitig hohen dynamischen Festigkeiten und Weiterreißfestigkeiten.Particularly advantageously, EPDM has a proportion of between 55% by weight and 65% by weight. Preferably, carbon black is provided at a level of between 30% and 38% by weight. This composition is particularly advantageous for the operating temperature of highly flexible shaft couplings above 90 ° C with high dynamic strength and tear propagation.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Zusammensetzung als weitere Komponenten Metalloxid und Stearinsäure. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Hitzebeständigkeit, eine Verbesserung des elastischen Verhaltens sowie eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Vernetzung bei der Verarbeitung der Zusammensetzung erzielt. Besonders vorteilhaft ist als Metalloxid Zinkoxid vorgesehen, und Zinkoxid ist mit Stearinsäure mit einem Anteil zwischen 1,35 Gew.-% und 4 Gew.-% enthalten. Die Anteilsangabe beziehen sich auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung.In a further embodiment of the invention, the composition comprises, as further components, metal oxide and stearic acid. This achieves a further improvement of the heat resistance, an improvement of the elastic behavior as well as an increase of the speed of crosslinking in the processing of the composition. Zinc oxide is particularly advantageously provided as the metal oxide, and zinc oxide is contained with stearic acid in an amount of between 1.35% by weight and 4% by weight. The shares are based on a total weight of the composition.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als weitere Komponente Schwefel mit einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% vorgesehen, auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung bezogen. Durch ein derartiges schwefelvernetztes System werden die elastischen Eigenschaften der Zusammensetzung weiter verbessert.In a further embodiment of the invention is provided as a further component sulfur in a proportion of 0.1 wt .-% to 1 wt .-%, based on a total weight of the composition. Such a sulfur crosslinked system further improves the elastic properties of the composition.

Für den Elastomerkörper wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Elastomermaterial des Elastomerkörpers eine Zusammensetzung wie zuvor beschrieben aufweist.For the elastomeric body, the object is achieved in that the elastomeric material of the elastomeric body has a composition as described above.

Für die hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen Elastomerkörper aus einem Elastomermaterial mit einer Zusammensetzung wie zuvor beschrieben gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für drehschubbelastete Wellenkupplungen, bei denen die Elastomerkörper im Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% ausgesetzt sind.For the highly elastic shaft coupling for torque transmission, the object underlying the invention is achieved by an elastomeric body of an elastomeric material having a composition as described above. The solution according to the invention is suitable in a particularly advantageous manner for rotary thrust loaded shaft couplings in which the elastomeric bodies are subjected to material expansions of more than 20% in the coupling operation.

Vorzugsweise ist der wenigstens eine Elastomerkörper durch Anvulkanisieren stoffschlüssig mit wenigstens einem benachbarten Kupplungsteil verbunden. Dabei kann der Elastomerkörper sowohl mit der einen als auch mit der anderen Kupplungsseite oder lediglich mit einer Kupplungsseite durch Anvulkanisieren verbunden sein, so dass die Drehmomentübertragung durch Drehschubbelastungen erfolgt.Preferably, the at least one elastomeric body is connected by vulcanization cohesively with at least one adjacent coupling part. In this case, the elastomeric body may be connected to both the one and the other coupling side or only with a coupling side by scorching, so that the torque transmission takes place by rotational thrust loads.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description of preferred embodiments of the invention, which are illustrated by the drawings.

1 zeigt in einer Längsschnittdarstellung eine obere Hälfte einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elastomerkörpers und 1 shows in a longitudinal sectional view of an upper half of an embodiment of a shaft coupling according to the invention with an embodiment of an elastomeric body according to the invention and

2 eine weitere Ausführungsform einer hochelastischen Wellenkupplung mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elastomerkörpers. 2 a further embodiment of a highly elastic shaft coupling with a further embodiment of an elastomeric body according to the invention.

Eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung weist gemäß 1 einen ersten, aus Metall bestehenden Kupplungsteil 1 sowie einen zweiten, ebenfalls aus Metall bestehenden Kupplungsteil 2 auf. Beide Kupplungsteile 1, 2 sind koaxial zu einer Kupplungsdrehachse D angeordnet. Der Kupplungsteil 1 stellt eine Kupplungsnabe dar. Der zweite Kupplungsteil 2 bildet einen Kupplungsflansch, der in radialem Abstand zu der Kupplungsnabe 1 angeordnet ist. Die Kupplungsnabe 1 ist mit einem rotatorischen Teil einer ersten Kupplungsseite und der Kupplungsflansch 2 mit einem rotatorischen Teil einer zweiten Kupplungssystem verbindbar. Radial zwischen den beiden, vorzugsweise aus Stahl bestehenden Kupplungsteilen 1, 2 erstreckt sich ein ringförmiger Elastomerkörper 3, der radial innenseitig mit der Kupplungsnabe 1 und radial außenseitig mit dem Kupplungsflansch 2 verbunden ist. Der Elastomerkörper 3 ist durch Anvulkanisieren stoffschlüssig mit einem Außenmantel des Kupplungsflansches 1 verbunden. Mit dem Kupplungsflansch 2 ist der Elastomerkörper 3 in Umfangsrichtung formschlüssig durch eine axiale Steckverbindung drehschlüssig in Kontakt. Hierzu sind an beiden Bauteilen zueinander komplementäre Steckprofilierungen nach Art von Innen- und Außenverzahnungen vorgesehen.A highly elastic shaft coupling for torque transmission has according to 1 a first, made of metal coupling part 1 and a second, also made of metal coupling part 2 on. Both coupling parts 1 . 2 are arranged coaxially to a coupling axis of rotation D. The coupling part 1 represents a clutch hub. The second coupling part 2 forms a coupling flange which is radially spaced from the clutch hub 1 is arranged. The clutch hub 1 is with a rotary part of a first coupling side and the coupling flange 2 connectable to a rotary part of a second coupling system. Radial between the two, preferably made of steel coupling parts 1 . 2 extends an annular elastomeric body 3 , the radially inwardly with the clutch hub 1 and radially on the outside with the coupling flange 2 connected is. The elastomer body 3 By vulcanization cohesively with an outer jacket of the coupling flange 1 connected. With the coupling flange 2 is the elastomeric body 3 in the circumferential direction positively by an axial plug connection rotationally in contact. For this purpose, mutually complementary plug profiles on the type of internal and external teeth are provided on both components.

Der Elastomerkörper 3 besteht aus einem Elastomermaterial mit EPDM als Basismaterial, das einen Anteil aus einem Bereich von 55 Gew.-% bis 65 Gew.-% enthält. Als weitere Komponente ist Ruß mit einem Anteil aus einem Bereich von 30 Gew.-% bis 48 Gew.-% vorgesehen. Die Zusammensetzung des Elastomermaterials enthält weitere Additive. So ist Zinkoxid mit Stearinsäure mit einem Anteil zwischen 1,35 Gew.-% und 4 Gew.-% vorgesehen. Zudem ist Schwefel mit einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% vorgesehen.The elastomer body 3 consists of an elastomeric material with EPDM as the base material, which contains a proportion from a range of 55 wt .-% to 65 wt .-%. As a further component carbon black is provided in a proportion of a range from 30 wt .-% to 48 wt .-%. The composition of the elastomeric material contains further additives. Thus, zinc oxide is provided with stearic acid in a proportion of between 1.35% by weight and 4% by weight. In addition, sulfur is provided in a proportion of 0.1 wt .-% to 1 wt .-%.

Die gleiche Materialzusammensetzung wie der Elastomerkörper 3 nach 1 weist ein Elastomerkörper 3a einer hochelastischen Wellenkupplung nach 2 auf. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich der Zusammensetzung des Elastomermaterials des Elastomerkörpers 3a auf die Ausführungsform nach 1 verwiesen. Der Elastomerkörper 3a ist ebenfalls ringförmig und einteilig ausgeführt. Der Elastomerkörper 3a ist mit einer ersten und einer zweiten Kupplungsseite jedoch nicht radial, sondern vielmehr axial verbunden. Hierzu ist ein der ersten Kupplungsseite zugeordneter Kupplungsflansch 1a vorgesehen. Axial gegenüberliegend ist ein zweiter Kupplungsflansch 2a vorgesehen. Der erste Kupplungsflansch 1a weist einen stoffschlüssig durch Anvulkanisieren mit dem Elastomerkörper 3a verbundenen und radial erstreckten Scheibenring auf, der über Schraubverbindungen mit dem Kupplungsflansch 1a verbunden ist. Axial gegenüberliegend ist der Elastomerkörper 3a an den ebenfalls scheibenringförmig gestalteten Kupplungsflansch 2a anvulkanisiert. Der Kupplungsflansch 2a ist über einen Trägerring 4 mit einer Scheibenmembran 5 verbunden, die mit Hilfe von Schraubverbindungen an einem Kupplungsflansch 6 drehfest gehalten ist. Der Elastomerkörper 3a ist rotationssymmetrisch zu der Kupplungsdrehachse D gestaltet. Die der ersten und der zweiten Kupplungsseite zugeordneten Kupplungsteile wie der Kupplungsflansch 6, die Scheibenmembran 5, der Trägerring 4, der Kupplungsflansch 2a und der Kupplungsflansch 1a zusammen mit dem zugeordneten Scheibenring sind formstabil aus Metall, vorliegend aus Stahl, hergestellt. Der Elastomerkörper 3a besteht aus einem Elastomermaterial, das aus den Komponenten EPDM und Ruß in Verbindung mit Additiven wie Zinkoxid mit Stearinsäure und Schwefel mit den Anteilen versetzt ist, die bei der Ausführungsform nach 1 bereits beschrieben wurden.The same material composition as the elastomer body 3 to 1 has an elastomeric body 3a a highly elastic shaft coupling after 2 on. To avoid repetition, with respect to the composition of the elastomeric material of the elastomeric body 3a to the embodiment according to 1 directed. The elastomer body 3a is also ring-shaped and made in one piece. The elastomer body 3a is connected to a first and a second coupling side but not radially, but rather axially. For this purpose, one of the first coupling side associated coupling flange 1a intended. Axially opposite is a second coupling flange 2a intended. The first coupling flange 1a has a material fit by vulcanization with the elastomeric body 3a connected and radially extended disc ring, via screw connections with the coupling flange 1a connected is. Axially opposite is the elastomeric body 3a to the likewise disc-shaped coupling flange 2a vulcanized. The coupling flange 2a is via a carrier ring 4 with a disc membrane 5 connected by means of screw connections on a coupling flange 6 is held against rotation. The elastomer body 3a is designed rotationally symmetrical to the coupling axis of rotation D. The coupling parts associated with the first and second coupling sides, such as the coupling flange 6 , the disc membrane 5 , the carrier ring 4 , the coupling flange 2a and the coupling flange 1a together with the associated disc ring are dimensionally stable made of metal, in this case made of steel. The elastomer body 3a consists of an elastomeric material, which is mixed with the components of the components EPDM and carbon black in conjunction with additives such as zinc oxide with stearic acid and sulfur, which in the embodiment of 1 already described.

Beide hochelastischen Wellenkupplungen nach den 1 und 2 sind zur Drehmomentübertragung von einer rotatorischen Kupplungsseite zur zweiten rotatorischen Kupplungsseite vorgesehen. Die Wellenkupplungen nach den 1 und 2 werden zumindest im Wesentlichen auf Drehschub belastet.Both highly elastic shaft couplings after the 1 and 2 are provided for torque transmission from a rotary clutch side to the second rotary clutch side. The shaft couplings after the 1 and 2 are at least essentially charged to rotary thrust.

Claims (9)

Zusammensetzung, insbesondere für einen Elastomerkörper einer drehmomentübertragenden Wellenkupplung, umfassend folgende Komponenten: – EPDM mit einem Anteil aus einem Bereich von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% und – Ruß mit einem Anteil aus einem Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung.Composition, in particular for an elastomeric body of a torque-transmitting shaft coupling, comprising the following components: EPDM in an amount ranging from 50% to 70% by weight and - Carbon black in a proportion from a range of 25 wt .-% to 40 wt .-%, each based on a total weight of the composition. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass EPDM einen Anteil zwischen 55 Gew.-% und 65 Gew.-% aufweist.Composition according to Claim 1, characterized in that EPDM has a content of between 55% and 65% by weight. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ruß mit einem Anteil zwischen 30 Gew.-% und 38 Gew.-% vorgesehen ist.A composition according to claim 1 or 2, characterized in that carbon black is provided in a proportion between 30 wt .-% and 38 wt .-%. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend folgende weitere Komponenten: – Metalloxid und – Stearinsäure.Composition according to one of claims 1 to 3, comprising the following further components: - Metal oxide and - stearic acid. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Metalloxid Zinkoxid vorgesehen sind, und dass Zinkoxid mit Stearinsäure mit einem Anteil zwischen 1,35 Gew.-% und 4 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung.A composition according to claim 4, characterized in that zinc oxide is provided as the metal oxide, and that zinc oxide is contained with stearic acid in an amount between 1.35% by weight and 4% by weight, based on a total weight of the composition. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend als weitere Komponente Schwefel mit einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung. Composition according to one of the preceding claims, comprising as further component sulfur in a proportion of 0.1 wt .-% to 1 wt .-%, based on a total weight of the composition. Elastomerkörper für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial des Elastomerkörpers (3, 3a) eine Zusammensetzung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.Elastomer body for a highly elastic shaft coupling for torque transmission, characterized in that the elastomeric material of the elastomeric body ( 3 . 3a ) has a composition according to at least one of the preceding claims. Hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit wenigstens einem Elastomerkörper (3, 3a) gemäß Anspruch 7.Highly elastic shaft coupling for torque transmission with at least one elastomeric body ( 3 . 3a ) according to claim 7. Hochelastische Wellenkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Elastomerkörper (3, 3a) durch Anvulkanisieren stoffschlüssig mit wenigstens einem benachbarten Kupplungsteil (1, 2; 2a, 1a) verbunden ist.Highly flexible shaft coupling according to claim 8, characterized in that the at least one elastomeric body ( 3 . 3a ) by vulcanization cohesively with at least one adjacent coupling part ( 1 . 2 ; 2a . 1a ) connected is.
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