DE102013113623A1

DE102013113623A1 - clutch

Info

Publication number: DE102013113623A1
Application number: DE102013113623.0A
Authority: DE
Inventors: Georg von Tardy-Tuch; Achim Schulz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung (1) zur Verbindung einer rotatorisch angetriebenen Welle (10) mit einem weiteren Wellenteil, wobei die Kupplung (1) ein Drehmoment von der rotatorisch angetriebenen Welle (10) auf das weitere Wellenteil überträgt. Zur Realisierung einer elastischen Verbindung, die Winkelfehler ausgleichen kann, ist vorgesehen, dass die Kupplung (1) eine Scheibe (2) und einen Grundkörper (4) aufweist, wobei die Scheibe (2) eine mittige Ausnehmung (3) aufweist und mittels zweier gegenüberliegender Stege (5, 6) mit dem Grundkörper (4) verbunden ist, und dass in einem Übergangsbereich (A) der Scheibe (2) zu den Stegen (5, 6) eine geringere Dicke (d) als die Dicke (D) der Scheibe (2) vorgesehen ist, so dass ein Kippbewegung der Scheibe (3) ermöglicht wird. Darüber hinaus sieht die vorliegende Erfindung vor, dass der Grundkörper (4) zwei weitere gegenüberliegende Stege (7, 8) aufweist, die durch eine spaltförmige Öffnung (9) von der Scheibe (2) getrennt sind, so dass ein einfaches Verkippen der Scheibe (2) gewährleistet ist und gleichzeitig eine hohe Torsionssteifigkeit realisiert wird.The present invention relates to a coupling (1) for connecting a rotationally driven shaft (10) with another shaft part, wherein the coupling (1) transmits a torque from the rotationally driven shaft (10) to the further shaft part. To realize an elastic connection that can compensate for angular errors, it is provided that the coupling (1) has a disc (2) and a base body (4), wherein the disc (2) has a central recess (3) and by means of two opposing Webs (5, 6) with the base body (4) is connected, and that in a transition region (A) of the disc (2) to the webs (5, 6) has a smaller thickness (d) than the thickness (D) of the disc (2) is provided, so that a tilting movement of the disc (3) is made possible. In addition, the present invention provides that the base body (4) has two further opposite webs (7, 8), which are separated by a gap-shaped opening (9) of the disc (2), so that a simple tilting of the disc ( 2) is ensured and at the same time a high torsional stiffness is realized.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung zur Verbindung einer rotatorisch angetriebenen Welle mit einem weiteren Wellenteil, wobei die Kupplung ein Drehmoment von der rotatorisch angetriebenen Welle auf das weitere Wellenteil überträgt. The present invention relates to a coupling for connecting a rotationally driven shaft with a further shaft part, wherein the coupling transmits a torque from the rotationally driven shaft to the further shaft part.

Aus der DE 195 32 883 A1 ist eine derartige Kupplung bei einer rotatorischen Wellenanordnung bekannt. Die vorbekannte Anordnung weist eine Kupplung in Form einer Gummischeibe auf. Die Gummischeibe ist gegenüber einer Kippbewegung vergleichsweise steif. Anstelle der Gummischeibe ist es auch bekannt, eine so genannte Hardy-Scheibe als Kupplungselement einzusetzen. Die Hardy-Scheibe ist eine Gelenkscheibe und als solche gegenüber einer Rotation der angetriebenen Welle vergleichsweise weich ausgebildet. Schließlich ist es aus dem Stand der Technik bekannt, als Kupplung ein Kreuzgelenk vorzusehen. Das Kreuzgelenk hat den Nachteil, dass Reibung auftritt. From the DE 195 32 883 A1 Such a coupling is known in a rotary shaft arrangement. The previously known arrangement has a coupling in the form of a rubber disc. The rubber disc is relatively stiff compared to a tilting movement. Instead of the rubber disc, it is also known to use a so-called Hardy disc as a coupling element. The Hardy disc is a flexible disc and, as such, comparatively soft against rotation of the driven shaft. Finally, it is known from the prior art to provide a coupling as a universal joint. The universal joint has the disadvantage that friction occurs.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass eine hohe Torsionssteifigkeit bei gleichzeitig geringer Kippsteifigkeit erreicht wird. Zudem soll die Kupplung zwischen den eben genannten Teilen keine Reibung erzeugen und keine Hysterese aufweisen. It is therefore an object of the present invention to improve a coupling of the type mentioned in that a high torsional stiffness is achieved with low tilting stiffness. In addition, the coupling between the aforementioned parts should generate no friction and have no hysteresis.

Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Kupplung eine Scheibe und einen Grundkörper aufweist, wobei die Scheibe eine mittige Ausnehmung aufweist und mittels zweier gegenüberliegender Stege mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei in einem Übergangsbereich der Scheibe zu den Stegen eine geringere Dicke als die Dicke der Scheibe vorgesehen ist, sodass eine Kippbewegung der Scheibe ermöglicht wird. This object is achieved by a coupling having the features of patent claim 1. It is provided that the coupling has a disc and a base body, wherein the disc has a central recess and is connected by means of two opposing webs with the base body, wherein provided in a transition region of the disc to the webs a smaller thickness than the thickness of the disc is, so that a tilting movement of the disc is made possible.

Außerdem weist der Grundkörper erfindungsgemäß zwei weitere gegenüberliegende Stege auf, die durch eine spaltförmige Öffnung von der Scheibe getrennt sind, sodass die Scheibe eine Kippbewegung durchführen kann. Gleichzeitig wird durch diese Anordnung eine hohe Torsionssteifigkeit erzielt. Durch die hohe Torsionssteifigkeit bei gleichzeitig geringer Kippsteifigkeit arbeitet die erfindungsgemäße Kupplung wie ein elastisches Kreuzgelenk und gleicht dabei Winkelfehler aus. Gleichzeitig wird das beaufschlagte Drehmoment der angetriebenen Welle zuverlässig übertragen. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplung ist es, dass die Kupplung keine Reibung verursacht und keine Hysterese beim Hin- und Herdrehen der angetriebenen Welle aufweist. In addition, according to the invention, the main body has two further opposing webs, which are separated from the disk by a gap-shaped opening, so that the disk can perform a tilting movement. At the same time a high torsional rigidity is achieved by this arrangement. Due to the high torsional stiffness with low tilting stiffness, the coupling according to the invention works like an elastic universal joint and compensates angular errors. At the same time, the applied torque of the driven shaft is reliably transmitted. A particular advantage of the coupling according to the invention is that the coupling causes no friction and has no hysteresis when turning back and forth of the driven shaft.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei ist vorgesehen, dass die spaltförmige Öffnung eine Hinterschnittgeometrie aufweist. Durch diese Maßnahme wird eine Fangvorrichtung realisiert, die bei einem Bruch der Stege die Funktionalität der Kupplung aufrechterhält. Further advantageous developments emerge from the subclaims. It is provided that the gap-shaped opening has an undercut geometry. By this measure, a safety gear is realized, which maintains the functionality of the clutch at a fraction of the webs.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, dass die Scheibe Bohrungen zur Verbindung der Scheibe mit der angetriebenen Welle aufweist, wobei die Bohrungen im Bereich der Scheibe liegen, der den weiteren Stegen zugeordnet ist. In a further advantageous development of the subject invention, it is provided that the disc has bores for connecting the disc with the driven shaft, wherein the bores are in the region of the disc, which is assigned to the other webs.

Die spaltförmige Öffnung kann dabei mit Hilfe eines elektroerosiven Verfahrens hergestellt werden. The gap-shaped opening can be produced by means of an electrical discharge process.

Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen The present invention will be explained in more detail with reference to an embodiment in conjunction with the accompanying drawings. In the drawing show

1a, b, c zwei Seitenansichten sowie eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Kupplung, 1a , b, c two side views and a perspective view of the coupling according to the invention,

2 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Kupplung mit einer rotatorisch angetriebenen Welle und 2 a perspective view of the coupling according to the invention with a rotatably driven shaft and

3 eine der 2 entsprechende Darstellung als Draufsicht. 3 one of the 2 corresponding representation as a top view.

In den 1a, b, c ist eine Kupplung 1 zur Verbindung einer rotatorisch angetriebenen Welle 10 mit einem weiteren Wellenteil dargestellt. Dabei überträgt die Kupplung 1 ein Drehmoment von der rotatorisch angetriebenen Welle 10 auf das weitere Wellenteil. Die dargestellte Kupplung 1 weist eine Scheibe 2 und einen Grundkörper auf, wobei die Scheibe 2 eine mittige Ausnehmung 3 aufweist. Die Scheibe 2 ist über zwei gegenüberliegende Stege 5, 6 mit dem Grundkörper 4 verbunden. Dabei ist, wie insbesondere die 1b zeigt, ein Übergangsbereich A zwischen der Scheibe 2 und den Stegen 5, 6 dünner ausgebildet als die Dicke D der Scheibe 2. Mit anderen Worten ist die Dicke d des Übergangsbereichs A geringer als die Dicke D der restlichen Scheibe 2. Durch diese Maßnahme ist ein Kippbewegung der Scheibe 2 gewährleistet. Ein weiteres Paar an gegenüberliegenden Stegen 7, 8 ist orthogonal zu den erstgenannten Verbindungsstegen 5, 6 angeordnet. Das zweite Paar Stege 7, 8 ist von der Scheibe 2 durch eine spaltförmige Öffnung 9 getrennt, so dass ein Verkippen bzw. eine Kippbewegung der Scheibe 2 in Richtung des zweiten Stegpaares 7, 8 gewährleistet ist. Durch das Verkippen der Scheibe 2 werden Winkelfehler zwischen den Wellen ausgeglichen. Gleichzeitig überträgt die Kupplung 1 zuverlässig das anliegende Drehmoment durch die vergleichsweise hohe Torsionssteifigkeit der Kupplung 1. Die Kupplung 1 wirkt daher wie ein elastisches Kreuzgelenk, das sowohl einen Radialversatz als auch Winkelfehler ausgleicht. Die Kupplung 1 zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass bei einer Betätigung der angetriebenen Welle 10 keine Reibung und keine Hysterese entstehen. In the 1a , b, c is a coupling 1 for connecting a rotationally driven shaft 10 represented with another shaft part. The clutch transmits 1 a torque from the rotationally driven shaft 10 on the other shaft part. The illustrated coupling 1 has a disc 2 and a body on, with the disc 2 a central recess 3 having. The disc 2 is over two opposite jetties 5 . 6 with the main body 4 connected. It is how the particular 1b shows a transition region A between the disc 2 and the jetties 5 . 6 thinner than the thickness D of the disc 2 , In other words, the thickness d of the transition region A is less than the thickness D of the remaining disc 2 , By this measure is a tilting movement of the disc 2 guaranteed. Another pair of opposite bars 7 . 8th is orthogonal to the former connecting webs 5 . 6 arranged. The second pair of webs 7 . 8th is from the disc 2 through a slit-shaped opening 9 separated, so that a tilting or a tilting movement of the disc 2 in the direction of the second bridge pair 7 . 8th is guaranteed. By tilting the disc 2 Angle errors between the waves are compensated. At the same time transmits the clutch 1 reliable that applied torque due to the comparatively high torsional rigidity of the clutch 1 , The coupling 1 therefore acts like an elastic universal joint, which compensates for both a radial offset and angular error. The coupling 1 is also characterized by the fact that upon actuation of the driven shaft 10 no friction and no hysteresis arise.

In der 2 ist eine perspektivische Darstellung der Kupplung 1 dargestellt. Dabei ist die rotatorisch angetriebene Welle 10 mittels einer Schraubverbindung 12 in Bohrungen 11 der Scheibe 2 angeordnet. Die Bohrungen 11 sind in dem Bereich der Scheibe 2 vorgesehen der dem zweiten Stegpaar 7, 8 zugeordnet ist, so dass eine Kippbewegung der angetriebenen Welle 10 in Richtung des Pfeils 13, der in 3 dargestellt ist, ermöglicht wird. Darüber hinaus ist 3 weiter entnehmbar, dass der Übergangsbereich A zwischen der Scheibe 2 und den Stegen 6, 7 eine geringere Dicke d aufweist als die Dicke D der restlichen Scheibe 2. Wie eingangs bereits erwähnt, wird dadurch die Kippbewegung der Scheibe 2 in Richtung des Pfeils 13 in 3 ermöglicht. Gleichzeitig weist die Kupplung 1 eine hohe Torsionssteifigkeit auf. In the 2 is a perspective view of the coupling 1 shown. Here is the rotationally driven shaft 10 by means of a screw connection 12 in holes 11 the disc 2 arranged. The holes 11 are in the area of the disc 2 provided the the second pair of webs 7 . 8th is assigned, so that a tilting movement of the driven shaft 10 in the direction of the arrow 13 who in 3 is shown is possible. In addition, it is 3 further removable, that the transition area A between the disc 2 and the jetties 6 . 7 has a smaller thickness d than the thickness D of the remaining disc 2 , As already mentioned, this is the tilting movement of the disc 2 in the direction of the arrow 13 in 3 allows. At the same time, the clutch points 1 a high torsional rigidity.

In der 2 ist die spaltförmige Öffnung 9 des Stegs 7 erkennbar. Die spaltförmige Öffnung 9 weist eine Hinterschnittgeometrie auf. Durch diese Maßnahme wird eine Fangvorrichtung realisiert, so dass bei einem möglichen Bruch der Stege 5, 6 die Funktionalität der Kupplung 1 im Sinne einer Rotation weiter gewährleistet bleibt. Die spaltförmige Öffnung 9 kann beispielsweise mit Hilfe eines elektroerosiven Verfahrens realisiert werden. Selbstverständlich sind andere Herstellungsmethoden für die spaltförmige Öffnung 9 ebenso denkbar. In the 2 is the slit-shaped opening 9 of the footbridge 7 recognizable. The slit-shaped opening 9 has an undercut geometry. By this measure, a safety gear is realized, so that in case of a possible breakage of the webs 5 . 6 the functionality of the clutch 1 continues to be guaranteed in the sense of a rotation. The slit-shaped opening 9 can be realized for example by means of an electrical discharge process. Of course, other manufacturing methods for the gap-shaped opening 9 just as conceivable.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplung 1 zur Verbindung einer rotatorisch angetriebenen Welle 10 mit einem weiteren Wellenteil darzustellen, die durch leichtes Verkippen der Scheibe 2 einen möglichen Winkelfehler oder einen möglichen Radialversatz im Antriebsstrang zuverlässig ausgleicht und gleichzeitig durch eine hohe Torsionssteifigkeit zuverlässig das anliegende Drehmoment überträgt. Dies wird realisiert durch den beschriebenen Aufbau mit einem ersten Stegpaar 5, 6 durch den die Scheibe 2 mit dem Grundkörper 4 verbunden ist und einem zweiten Stegpaar 7, 8, das aufgrund der ausgebildeten spaltförmigen Öffnung 9 nicht mit der Scheibe 2 verbunden ist. Gleichzeitig ist der Übergangsbereich A zwischen der Scheibe 2 und dem ersten Stegpaar 6, 7 mit einer geringeren Materialstärke d versehen, so dass die mit einer größeren Materialstärke D versehene Scheibe 2 leicht kippen kann und in Torsionsrichtung eine hohe Steifigkeit aufweist. The basic idea of the present invention is a coupling 1 for connecting a rotationally driven shaft 10 to represent with another wave part, by slightly tilting the disc 2 reliably compensates for a possible angular error or a possible radial misalignment in the drive train and at the same time reliably transmits the applied torque through a high degree of torsional rigidity. This is realized by the described construction with a first pair of webs 5 . 6 through the disc 2 with the main body 4 is connected and a second pair of webs 7 . 8th that due to the formed gap-shaped opening 9 not with the disc 2 connected is. At the same time, the transition region A is between the disc 2 and the first pair of bridges 6 . 7 provided with a lower material thickness d, so that the provided with a greater material thickness D disc 2 can easily tilt and has a high rigidity in the torsion direction.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19532883 A1 [0002] DE 19532883 A1 [0002]

Claims

Kupplung (1) zur Verbindung einer rotatorisch angetriebenen Welle (10) mit einem weiteren Wellenteil, wobei die Kupplung (1) ein Drehmoment von der rotatorisch angetriebenen Welle (10) auf das weitere Wellenteil überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (1) eine Scheibe (2) und einen Grundkörper (4) aufweist, wobei die Scheibe (2) eine mittige Ausnehmung (3) aufweist und mittels zweier gegenüberliegender Stege (5, 6) mit dem Grundkörper (4) verbunden ist, und dass in einem Übergangsbereich (A) der Scheibe (2) zu den Stegen (5, 6) eine geringere Dicke (d) als die Dicke (D) der Scheibe (2) vorgesehen ist, sodass eine Kippbewegung der Scheibe (2) ermöglicht wird. Clutch ( 1 ) for connecting a rotationally driven shaft ( 10 ) with a further shaft part, wherein the coupling ( 1 ) a torque from the rotationally driven shaft ( 10 ) transmits to the further shaft part, characterized in that the coupling ( 1 ) a disk ( 2 ) and a basic body ( 4 ), wherein the disc ( 2 ) a central recess ( 3 ) and by means of two opposing webs ( 5 . 6 ) with the basic body ( 4 ) and that in a transition region (A) of the disc ( 2 ) to the webs ( 5 . 6 ) a smaller thickness (d) than the thickness (D) of the disc ( 2 ) is provided so that a tilting movement of the disc ( 2 ).

Kupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) zwei weitere gegenüberliegende Stege (7, 8) aufweist, die durch eine spaltförmige Öffnung (9) von der Scheibe (2) getrennt sind, sodass die Scheibe (2) eine Kippbewegung durchführen kann. Clutch ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the basic body ( 4 ) two further opposite webs ( 7 . 8th ) through a gap-shaped opening ( 9 ) from the disc ( 2 ) are separated so that the disc ( 2 ) can perform a tilting movement.

Kupplung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spaltförmige Öffnung (9) eine Hinterschnittgeometrie aufweist. Clutch ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the gap-shaped opening ( 9 ) has an undercut geometry.

Kupplung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die spaltförmige Öffnung (9) mit Hilfe eines elektroerosiven Verfahrens ausgebildet wird. Clutch ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the gap-shaped opening ( 9 ) is formed by means of an electrical discharge process.

Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) Bohrungen (11) zur Verbindung der Scheibe (2) mit der rotatorisch angetriebenen Welle (10) aufweist, wobei die Bohrungen (11) im Bereich der Scheibe (2) liegen, der den weiteren Stegen (7, 8) zugeordnet ist. Clutch ( 1 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the disc ( 2 ) Drilling ( 11 ) for connecting the disc ( 2 ) with the rotationally driven shaft ( 10 ), wherein the bores ( 11 ) in the area of the disc ( 2 ), the other webs ( 7 . 8th ) assigned.