DE102020134283A1 - Torque transmission device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft unter anderem eine Vorrichtung (10) zur Übertragung von Drehmomenten von einem Antrieb (11) zu einem Abtrieb (12), umfassend eine Ringstruktur (17) mit metallischen Klauenkörpern (19a, 20a) zur antriebsseitigen und zur abtriebsseitigen Festlegung, wobei eine erste Art Klauenkörper (19a, 19b, 19c, 19d) eine Radialaufnahme (21a, 21b, 21c, 21d) für Befestigungsmittel (25b) und eine zweite Art Klauenkörper (20a, 20b, 20c, 20d) eine Axialaufnahme für Befestigungsmittel (25a) aufweist, wobei in Umfangsrichtung (26) der Ringstruktur eine alternierende Anordnung von Klauenkörpern (19a, 19b, 19c, 19d) erster Art und Klauenkörpern (20a, 20b, 20c, 20d) zweiter Art getroffen ist, und wobei die Klauenkörper (19, 20) in eine gummielastische Matrix (18) eingebettet und durch diese miteinander verbunden sind Eine Besonderheit liegt unter anderem darin, dass die Außenumfangsfläche (27) der Matrix stetig und stufenfrei ausgebildet ist und/oder dass eine Ringstirnfläche (28) der Matrix stetig und stufenfrei ausgebildet ist.The invention relates, among other things, to a device (10) for transmitting torque from an input (11) to an output (12), comprising a ring structure (17) with metallic claw bodies (19a, 20a) for fixing on the input side and for the output side, wherein a first type of claw body (19a, 19b, 19c, 19d) has a radial receptacle (21a, 21b, 21c, 21d) for fasteners (25b) and a second type of claw body (20a, 20b, 20c, 20d) has an axial receptacle for fasteners (25a). , wherein in the circumferential direction (26) of the ring structure there is an alternating arrangement of claw bodies (19a, 19b, 19c, 19d) of the first type and claw bodies (20a, 20b, 20c, 20d) of the second type, and wherein the claw bodies (19, 20) are embedded in a rubber-elastic matrix (18) and connected to one another by this. A special feature is, among other things, that the outer peripheral surface (27) of the matrix is continuous and step-free and/or that an annular end face (28) of Ma trix is continuous and step-free.
Description
Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Vorrichtungen dienen der Übertragung von Drehmomenten von einem Antrieb zu einem Abtrieb, beispielsweise von einem Schwungrad eines Motors, zu einer Welle. Landläufig werden derartige Vorrichtungen auch als Kupplung bezeichnet.The invention initially relates to a device according to the preamble of
Derartige bekannte Vorrichtungen dienen einerseits einem Versatzausgleich, und andererseits auch der Schwingungsdämpfung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf verhältnismäßig drehweich ausgebildete Kupplungen.Such known devices are used on the one hand to compensate for offsets and on the other hand also to dampen vibrations. The invention relates in particular to couplings that are designed to be relatively torsionally flexible.
Die Vorrichtung umfasst metallische Klauen, und eine Matrix aus gummielastischem Material, in das die Klauenkörper eingebettet sind. Insgesamt stellt die Vorrichtung eine Ringstruktur bereit.The device comprises metal claws and a matrix of rubber-elastic material in which the claw bodies are embedded. Overall, the device provides a ring structure.
Die Ringstruktur umfasst eine Außenumfangsfläche, zwei Ringstirnflächen und eine Innenumfangsfläche. Die beiden Ringstirnflächen, die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche stellen gemeinsam eine Hüllkontur der Vorrichtung bereit.The ring structure includes an outer peripheral surface, two ring end faces, and an inner peripheral surface. The two end faces of the ring, the inner circumferential surface and the outer circumferential surface together provide an enveloping contour of the device.
Als Außenumfangsfläche wird ein Teil der Hüllstruktur bezeichnet, der einem radialen Außenraum zugewandt ist. Als Innenumfangsfläche der Kupplung wird diejenige Fläche bezeichnet, die einem radialen Innenraum zugewandt ist. Als Ringstirnfläche werden diejenigen Flächen der Ringstruktur bezeichnet, die in Axialrichtung orientiert sind.A part of the enveloping structure that faces a radial outer space is referred to as the outer peripheral surface. The inner peripheral surface of the clutch is that surface which faces a radial inner space. Those surfaces of the ring structure which are oriented in the axial direction are referred to as ring end faces.
Die Klauenkörper erster Art weisen Radialaufnahmen auf, die zum Durchstecken von radialen Befestigungsmitteln in Form von Schrauben dienen. Diese ermöglichen eine Radialbefestigung der Vorrichtung an einer zentral angeordneten Welle. Die Ringstruktur umgreift im montierten Zustand die Welle. Die Radialbefestigungsmittel können durch die Kupplungskörper erster Art hindurch mit ihren freien Enden an der Welle festgelegt werden.The claw bodies of the first type have radial receptacles that are used for inserting radial fasteners in the form of screws. These enable the device to be mounted radially on a centrally located shaft. When assembled, the ring structure surrounds the shaft. The free ends of the radial fastening means can be fixed to the shaft through the coupling bodies of the first type.
Die Klauenkörper zweiter Art umfassen in Axialrichtung gerichtete Aufnahmen, durch die hindurch Axialbefestigungsmittel gesteckt werden. Die Axialbefestigungsmittel dienen der Festlegung der Ringstruktur an einem Flansch, z. B. an einem Ringflansch.The claw bodies of the second type comprise receptacles which are directed in the axial direction and through which axial fastening means are inserted. The axial fastening means are used to define the ring structure on a flange, e.g. B. on a ring flange.
Die gummielastische Matrix dient der Schwingungskompensation zwischen Antrieb und Abtrieb. Darüber hinaus ist der gummielastische Körper in der Lage, einen gewissen Axialversatz, einen gewissen Radialversatz und einen gewissen Winkelversatz auszugleichen.The rubber-elastic matrix is used to compensate for vibrations between the input and output. In addition, the rubber-elastic body is able to compensate for a certain axial offset, a certain radial offset and a certain angular offset.
Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind seit langer Zeit im Einsatz und werden beispielsweise im Bereich von Motor-Welle-Verbindungen, z. B. im maritimen Bereich, also bei Schiffsantrieben, verwendet.Devices of the generic type have been in use for a long time and are used, for example, in the field of motor-shaft connections, e.g. B. in the maritime sector, ie in ship propulsion systems.
Bekannt geworden sind druckschriftlich nicht belegbare vorbenutzte Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art, die beispielsweise unter der Bezeichnung Megiflex B bei der Firma Vulkan Hackforth Holding GmbH & Co. KG, oder unter der Bezeichnung Lovejoy von der Firma Timpken kommerziell erhältlich sind. Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung wird unter der Bezeichnung Centaflex-A von der Firma CENTA Antriebe Kirschey GmbH vertrieben. Die drei vorgenannten Kupplungen sind nahezu baugleich ausgebildet.Previously used devices of the generic type that cannot be documented in writing have become known, which are commercially available, for example, under the name Megiflex B from Vulkan Hackforth Holding GmbH & Co. KG, or under the name Lovejoy from Timpken. Another generic device is marketed under the name Centaflex-A by the company CENTA Drives Kirschey GmbH. The three aforementioned clutches are designed almost identically.
Ausgehend von einer solchen, druckschriftlich nicht belebgaren, durch offenkundige Vorbenutzung bekannt gewordenen Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die bekannte Kupplung derartig weiter zu entwickeln, dass sie bei optimiertem Materialeinsatz eine hohe Langlebigkeit aufweist.Based on such a device according to the preamble of
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche der Matrix stetig und stufenfrei ausgebildet ist und/oder dass eine Ringstirnfläche der Matrix stetig und stufenfrei ausgebildet ist.The invention solves this problem with the features of
Das Prinzip der Erfindung besteht gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung im wesentlichen darin, die Außenumfangsfläche der Matrix stetig und stufenfrei auszubilden. Gemäß einer Variante der Erfindung ist eine Ringstirnfläche der Matrix stetig und stufenfrei ausgebildet, und gemäß einer weiteren Variante sind sowohl die Außenumfangsfläche als auch eine Ringstirnfläche der Kupplung stetig und stufenfrei ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist, wenn beide Ringstirnflächen und die Außenumfangsfläche der Vorrichtung stetig und stufenfrei ausgebildet sind.According to a first aspect of the invention, the principle of the invention essentially consists in forming the outer peripheral surface of the matrix continuously and step-free. According to one variant of the invention, an annular end face of the matrix is continuous and step-free, and according to a further variant both the outer peripheral surface and an annular end face of the clutch are continuous and step-free. It is particularly advantageous if both ring end faces and the outer peripheral surface of the device are designed to be continuous and step-free.
Die Erfindung erkennt, dass durch Verzicht auf Sprünge oder Stufen oder Unstetigkeitsstellen in der Außenumfangsfläche bzw. in einer Ringstirnfläche und durch Bereitstellung weicher, sanfter, fließender Übergänge zwischen den Klauenkörpern durch Vergleichmäßigung der Hüllkontur der Matrix eine erheblich verbesserte Leistungsdichte und z. B. auch eine verbesserte Kompression auf der Rückseite der Kupplung erreicht werden kann. Es kann ein insgesamt schlankeres Design der Kupplung erreicht werden, das eine erhebliche Materialersparnis von bis zu 20% weniger Material des gummielastischen Körpers bei verbesserter Leistungsdichte ermöglicht. Während die Drehsteifigkeit der Kupplung etwas reduziert wird, können die Nenndrehmomente erhöht werden.The invention recognizes that by dispensing with jumps or steps or discontinuities in the outer peripheral surface or in a ring face and by providing soft, smooth, flowing transitions between the claw bodies by smoothing the envelope contour of the matrix, a significantly improved power density and z. B. improved compression on the back of the clutch can be achieved. An overall slimmer design of the clutch can be achieved, which results in considerable material savings of up to 20% less material in the rubber-elastic body with improved power density allows. While the torsional stiffness of the coupling is reduced somewhat, the torque ratings can be increased.
Durch Verzicht auf Sprünge oder Stufen oder Unstetigkeitsstellen in der Außenumfangsfläche des Gummikörpers und/oder in der Ringstirnfläche werden lokal konzentrierte Belastungen vermieden. Das Lastniveau wird erheblich verbessert, bis zu 22%, wobei die Kupplung z. B. auch eine geringere Fliehkraftempfindlichkeit aufweist.Locally concentrated loads are avoided by dispensing with jumps or steps or discontinuities in the outer peripheral surface of the rubber body and/or in the ring end face. The load level is significantly improved, up to 22%, with the clutch e.g. B. also has a lower sensitivity to centrifugal force.
Bei den eingangs genannten drei druckschriftlich nicht belegbaren gattungsgemäßen Vorrichtungen des Standes der Technik folgte die Kontur der Außenumfangsfläche und die Kontur sämtlicher Ringstirnflächen der Kontur der Klauenkörper: Zwischen jeweils zwei Klauenkörpern waren Gummisäulen, d. h. zylindrische Abschnitte mit im wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt vorgesehen, wobei die gummielastische Matrix jeweils im Bereich der Klauenkörper einen erheblichen Versatz oder eine deutliche Stufe aufweist.In the case of the three prior art devices of the above type, which cannot be documented in writing, the contour of the outer peripheral surface and the contour of all ring end faces followed the contour of the claw bodies. H. cylindrical sections are provided with a substantially rectangular cross-section, the rubber-elastic matrix having a significant offset or a clear step in each case in the area of the claw body.
Wie eingehende Berechnungen und Simulationen der Anmelderin gezeigt haben, bilden sich insbesondere im Bereich dieser Stufen oder Versatzbereiche enorm hohe Druckbelastungen. Diese begünstigen bei den Kupplungen des Standes der Technik eine Rissbildung.As detailed calculations and simulations by the applicant have shown, enormously high pressure loads form, particularly in the area of these steps or offset areas. These favor the formation of cracks in the clutches of the prior art.
Ein einmal bestehender Riss kann sich im Laufe der Zeit durch das gesamte Material hindurcharbeiten.A crack, once established, can work its way through the entire material over time.
Durch die geänderte und erfindungsgemäß vorgeschlagene Geometrie wird einer solchen Rissbildung bereits im Vorfeld entgegengewirkt.Such cracking is already counteracted in advance by the modified geometry proposed according to the invention.
Die Formulierung, dass die Außenumfangsfläche in der Matrix stetig und stufenfrei ausgebildet ist, besagt im Sinne der Erfindung, dass bis auf die Radialaufnahmen in den Klauenkörpern erster Art die Außenumfangsfläche eine sanfte und gleichmäßige, von abrupten Sprüngen freie Kontur aufweist.The wording that the outer peripheral surface in the matrix is continuous and step-free means in the context of the invention that, apart from the radial receptacles in the claw bodies of the first type, the outer peripheral surface has a smooth and even contour free of abrupt jumps.
Eine stetige und stufenfreie Ausbildung der Innenumfangsfläche der Matrix bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Innenumfangsfläche der Ringstruktur - mit Ausnahme der Radialaufnahmen der Klauenkörper erster Art und mit Ausnahme der an diese angrenzenden Bereiche - eine im wesentlichen gleichmäßige, sanft gekrümmte und von abrupten Radialsprüngen freigehaltene Kontur aufweist.A continuous and step-free design of the inner peripheral surface of the matrix means in the context of the invention that the inner peripheral surface of the ring structure - with the exception of the radial receptacles of the claw bodies of the first type and with the exception of the areas adjacent to them - is essentially uniform, gently curved and free of abrupt radial jumps has contour.
Die Formulierung, wonach eine Ringstirnfläche der Matrix stetig und stufenfrei ausgebildet ist, bedeutet, dass eine Ringstirnfläche der Ringstruktur mit Ausnahme der Axialaufnahmen im wesentlichen gleichmäßig oder kontinuierlich gekrümmt und ohne abrupte Axialsprünge ausgestaltet ist.The wording according to which an annular face of the matrix is designed to be continuous and step-free means that, with the exception of the axial receptacles, an annular face of the ring structure is curved essentially uniformly or continuously and is designed without abrupt axial jumps.
Auch die zweite Ringstirnfläche der Matrix, die im montierten Zustand dem Flansch zugewandt ist, an dem die Ringstruktur festgelegt ist, ist im wesentlichen stetig und frei von Vorsprüngen gehalten. Letzteres gilt allerdings vorteilhafterweise nur mit einer Ausnahme im Bereich der Mündung der axial zu dem Flansch hin vorspringenden Klauenkörper zweiter Art, die über die Matrix hinaus in Axialrichtung etwas vorstehen können. Im Bereich der Anbindung der Matrix an die Klauenkörper zweiter Art kann die zweite Ringstirnfläche auch eine Unstetigkeitsstelle aufweisen.The second ring end face of the matrix, which in the mounted state faces the flange on which the ring structure is fixed, is kept essentially continuous and free of projections. The latter, however, advantageously only applies with one exception in the area of the mouth of the second type of claw body, which protrudes axially towards the flange and can protrude somewhat beyond the matrix in the axial direction. In the area of the connection of the matrix to the claw body of the second type, the second ring end face can also have a point of discontinuity.
Das Prinzip der Erfindung besteht gemäß einem wesentlichen Aspekt darin, die Außenumfangsfläche und wenigstens eine der beiden Ringstirnflächen der Kupplung zu vergleichmäßigen. Auch wesentliche Flächenabschnitte der Innenumfangsfläche der Matrix sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise vergleichmäßigt oder geglättet.According to an essential aspect, the principle of the invention consists in making the outer peripheral surface and at least one of the two ring end faces of the clutch more uniform. Significant surface sections of the inner peripheral surface of the matrix are also advantageously equalized or smoothed in the device according to the invention.
Insbesondere im Bereich der Anbindung der Matrix an die Klauenkörper erster Art und die Klauenkörper zweiter Art ist erfindungsgemäß eine Gestaltung eines Übergangsbereiches vorgesehen, die als fließend, geglättet oder sanft bezeichenbar ist.In particular in the area of the connection of the matrix to the claw body of the first type and the claw body of the second type, a design of a transition area is provided according to the invention, which can be described as flowing, smoothed or gentle.
Die Vorrichtungen des Standes der Technik der eingangs beschriebenen Art weisen im Bereich der Außenumfangsfläche sämtlich radiale Stufen oder Sprünge auf. Im Bereich der Ringstirnflächen weisen die Vorrichtungen des Standes der Technik ebenfalls durchgehend axiale Versätze oder axiale Stufen auf. Auch im Bereich der Innenumfangsfläche der Ringstruktur einer Vorrichtung des Standes der Technik sind entsprechende radiale Stufen vorgesehen.The devices of the prior art of the type described above all have radial steps or cracks in the area of the outer peripheral surface. In the area of the end faces of the ring, the devices of the prior art also have continuous axial offsets or axial steps. Corresponding radial steps are also provided in the area of the inner peripheral surface of the ring structure of a device of the prior art.
Diese Stufen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gekonnt verhindern. Dabei wird bewusst auf ein weicheres oder fließenderes Design abgestellt, welches eine Vielzahl technischer Vorteile bietet.The device according to the invention can skilfully prevent these steps. A softer or more flowing design is deliberately used, which offers a multitude of technical advantages.
Von der Erfindung ist auch umfasst, die Geometrie der Klauenkörper erster Art und die Geometrie der Klauenkörper zweiter Art gegenüber dem Stand der Technik zu verändern. Dies kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zusammen mit der Änderung der Außenumfangsfläche und/oder mit der Änderung der Ringstirnfläche oder mit der Änderung der Innenumfangsfläche der Matrix vorgesehen sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, der weiter unten beschrieben ist, kann die Änderung der Geometrie der Klauenkörper auch unabhängig und gesondert von der Änderung der Außenumfangsfläche, der Ringstirnfläche oder der Innenumfangsfläche der Matrix vorgesehen sein.The invention also includes changing the geometry of the claw body of the first type and the geometry of the claw body of the second type compared to the prior art. According to an advantageous embodiment of the invention, this can be provided together with the change in the outer peripheral surface and/or with the change in the ring end face or with the change in the inner peripheral surface of the matrix. According to a further aspect of the invention, which is described below, the change in the geometry of the claw body can also be independent and separate from the change Be provided outer peripheral surface, the ring end face or the inner peripheral surface of the matrix.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zu den Vorrichtungen des Standes der Technik kompatibel, und kann dieselben Befestigungspunkte verwenden. Sie bietet neben einer erhöhten Leistungsdichte und einer verringerten Drehsteifigkeit auch die Möglichkeit einer Erhöhung des Nennmoments.The device according to the invention is compatible with the devices of the prior art and can use the same attachment points. In addition to increased power density and reduced torsional rigidity, it also offers the possibility of increasing the nominal torque.
Durch das erfindungsgemäß weicher oder fließender ausgebildete Design der Hüllkontur der Matrix werden lokal konzentrierte Punktbelastungen verhindert oder deutlich reduziert. Das absolute Lastniveau kann bis zu 22% verbessert sein. Die erfindungsgemäße Kupplung kann eine sehr gute Kompression auf der Druckseite der Kupplung erreichen. Die Kupplung ist insbesondere überlastfähig ausgebildet. Auch zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine geringere Fliehkraftempfind lichkeit.Due to the softer or more flowing design of the enveloping contour of the matrix according to the invention, locally concentrated point loads are prevented or significantly reduced. The absolute load level can be improved by up to 22%. The clutch according to the invention can achieve very good compression on the pressure side of the clutch. The clutch is designed in particular to be capable of being overloaded. The device according to the invention also shows a lower sensitivity to centrifugal force.
Die Matrix aus gummielastischem Material wird an die Klauenkörper anvulkanisiert. Das Elastomerelement kann z. B. aus NR (= Naturgummi), Si (= Silikongummi), oder EPDM, einem synthetischen Elastomer, bereitgestellt sein.The matrix of rubber-elastic material is vulcanized onto the claw body. The elastomeric element can, for. B. from NR (= natural rubber), Si (= silicone rubber), or EPDM, a synthetic elastomer, be provided.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass Abschnitte der Außenumfangsfläche zwischen zwei Klauenkörpern und/oder Abschnitte der Ringstirnfläche zwischen zwei Klauenkörpern kontinuierlich gekrümmt ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung bietet die Möglichkeit einer besonders vorteilhaften Geometrie der Ringstruktur, was eine verbesserte Lastverteilung im Betrieb unter Nennlast ermöglicht.According to an advantageous embodiment of the invention, the device is characterized in that sections of the outer peripheral surface between two claw bodies and/or sections of the annular end face between two claw bodies are continuously curved. This refinement offers the possibility of a particularly advantageous geometry of the ring structure, which enables improved load distribution during operation under nominal load.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Abschnitte der Außenumfangsfläche zwischen zwei Klauenkörpern und Abschnitte der Ringstirnfläche zwischen diesen zwei Klauenkörpern miteinander mittels kontinuierlich gekrümmter Flächenabschnitte verbunden. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet insbesondere die Erzielung einer besonders hohen Leistungsdichte und verhindert Rissbildungen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the sections of the outer peripheral surface between two claw bodies and sections of the ring end face between these two claw bodies are connected to one another by means of continuously curved surface sections. This refinement of the invention offers in particular the achievement of a particularly high power density and prevents the formation of cracks.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Klauenkörper zweiter Art einen die Axialaufnahme umfassenden Querschnitt zweiter Art auf, dessen Außenkontur stetig und stufenfrei ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet die Möglichkeit, den Klauenkörper zweiter Art auf seiner Außenumfangsfläche vollständig mit gummielastischer Masse einzufassen, und eine homogene Lastverteilung innerhalb der Matrix bei optimiertem, minimalen Materialeinsatz zu erreichen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the claw bodies of the second type have a cross-section of the second type that encompasses the axial receptacle and whose outer contour is designed to be continuous and step-free. This embodiment of the invention offers the possibility of completely enclosing the claw body of the second type on its outer peripheral surface with a rubber-elastic compound and of achieving a homogeneous load distribution within the matrix with an optimized, minimal use of material.
Die Formulierung, dass der Querschnitt die Axialaufnahme umfasst, bedeutet, dass der Querschnitt durch den Klauenkörper zweiter Art entlang einer Ebene orientiert ist, die einen Normalenvektor aufweist, der mit der Längserstreckungsrichtung der Axialaufnahme übereinstimmt. Anders ausgedrückt, ist der Querschnitt zweiter Art entlang einer Ebene ausgerichtet, die einen Normalenvektor aufweist, der der Axialrichtung der Vorrichtung entspricht.The wording that the cross section includes the axial mount means that the cross section through the claw body of the second type is oriented along a plane that has a normal vector that coincides with the longitudinal direction of the axial mount. In other words, the cross section of the second type is oriented along a plane having a normal vector corresponding to the axial direction of the device.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet die Außenkontur ein Dreieck aus, dessen Eckbereiche abgerundet sind. Diese keilförmige Grundform des Klauenkörpers zweiter Art bietet die Möglichkeit, die Abschnitte der Matrix zwischen jeweils zwei einander benachbart angeordneten Klauenkörpern derartig auszubilden, dass die beiden Anvulkanisationsflächen parallel zueinander oder im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Anders ausgedrückt, sind die in Umfangsrichtung der Ringstruktur gerichtete Außenumfangsfläche eines Klauenkörpers erster Art und die in entgegengesetzte Richtung gerichtete Außenumfangsfläche eines in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Klauenkörpers zweiter Art parallel zueinander ausgerichtet oder im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the outer contour forms a triangle whose corner areas are rounded. This wedge-shaped basic shape of the claw body of the second type offers the possibility of forming the sections of the matrix between two adjacent claw bodies in such a way that the two vulcanization surfaces are aligned parallel to one another or essentially parallel to one another. In other words, the outer peripheral surface of a first type claw body directed in the circumferential direction of the ring structure and the outer peripheral surface directed in the opposite direction of a second type claw body arranged adjacent in the circumferential direction are aligned parallel to one another or are aligned substantially parallel to one another.
Dies bietet die Möglichkeit, die Gummisäule zwischen diesen beiden Klauenkörpern, also die Gummisäule zwischen diesen beiden Anvulkanisationsflächen, mit einer entlang dem Querschnitt etwa einheitlichen Länge auszugestalten. Anders ausgedrückt, kann die Gummisäule zwischen zwei Klauenkörpern einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen. Hierdurch kann die Lastverteilung und Kraftweiterleitung innerhalb der Matrix optimiert werden.This offers the possibility of designing the rubber column between these two claw bodies, ie the rubber column between these two vulcanization surfaces, with an approximately uniform length along the cross section. In other words, the rubber column between two claw bodies can have a substantially constant cross section. This allows the load distribution and power transmission within the matrix to be optimized.
Einer Gummisäule zwischen zwei in Umfangsrichtung einander benachbart angeordneter Klauenkörper sind somit immer zwei Anvulkanisationsflächen dieser beiden unterschiedlichen Klauenkörper zugeordnet. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind diese beiden Anvulkanisationsflächen parallel zueinander ausgerichtet oder weisen relativ zueinander einen Winkel von weniger als 8, weiter vorteilhaft von weniger als 6, weiter vorteilhaft einen Winkel von höchsten 5° auf. Die Anvulkanisationsflächen, die sich an dem jeweiligen Klauenkörper befinden, können entlang einer Ebene ausgerichtet sein, oder näherungsweise durch eine Ebene beschrieben werden.A rubber column between two claw bodies arranged adjacent to one another in the circumferential direction is therefore always associated with two vulcanization surfaces of these two different claw bodies. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, these two vulcanization surfaces are aligned parallel to one another or have an angle relative to one another of less than 8°, more advantageously less than 6°, more advantageously an angle of at most 5°. The vulcanization surfaces that are located on the respective claw body can be aligned along a plane or can be described approximately by a plane.
Die Eckbereiche des Dreiecks können abgerundet sein. Insbesondere die beiden radial außen angeordneten Eckbereiche können entlang eines großen Radius abgerundet sein. Dem Klauenkörper zweiter Art, dessen Querschnittskontur ein Dreieck mit abgerundeten Ecken bilden kann, kann eine in Radialrichtung verlaufende Höhe zugeordnet werden. Diese Höhe ist also die Erstreckung des Klauenkörpers zweiter Art in Radialrichtung von einem radial inneren Ende, das eine Innenfläche bereitstellt, hin zu einem radial äußeren Ende. Der Radius, entlang dem die radial außen liegenden Eckbereiche des Dreiecks abgerundet sind, kann etwa 10 % bis 50 % der radialen Höhe des Klauenkörpers zweiter Art betragen.The corner areas of the triangle can be rounded. In particular, the two corner regions arranged radially on the outside can be rounded off along a large radius. The claw body of the second type, whose cross-sectional contour can form a triangle with rounded corners, can have a Radial direction running height are assigned. This height is therefore the extension of the second type of claw body in the radial direction from a radially inner end, which provides an inner surface, to a radially outer end. The radius along which the radially outer corner areas of the triangle are rounded can be approximately 10% to 50% of the radial height of the claw body of the second type.
Die Abrundung kann sich entlang eines großen Winkels γ, von beispielsweise mehr als 10, insbesondere mehr als 20, weiter insbesondere von etwa 66°, erstrecken.The rounding can extend along a large angle γ, for example of more than 10°, in particular more than 20°, more particularly of approximately 66°.
Durch diese besondere Ausgestaltung des Querschnitts des Klauenkörpers zweiter Art kann eine besonders günstige Lastverteilung und Kraftweiterleitung innerhalb der Matrix im Belastungsfalle erzielt werden.This special configuration of the cross section of the second type of claw body allows a particularly favorable load distribution and force transfer within the matrix to be achieved in the event of a load.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Klauenkörper erster Art einen die Radialaufnahme umfassenden Querschnitt erster Art auf, dessen Außenkontur zweiter Art stetig und stufenfrei ausgebildet ist. Auch diese Ausführungsform begünstigt eine Anbringung von Werkstoffbereichen der gummielastischen Matrix an den Klauenkörpern erster Art mit optimierter Krafteinleitung bei minimiertem Materialeinsatz und verbesserter Kraftweiterleitung zur Erzielung einer höheren Leistungsdichte.According to an advantageous embodiment of the invention, the claw bodies of the first type have a cross-section of the first type that encompasses the radial receptacle, the outer contour of which of the second type is designed to be continuous and step-free. This embodiment also promotes the attachment of material areas of the rubber-elastic matrix to the claw bodies of the first type with optimized force application with minimized material use and improved force transmission to achieve a higher power density.
Hinsichtlich der Orientierung des Querschnittes erster Art gelten analoge Überlegungen: Der Querschnitt erster Art ist entlang einer Ebene ausgerichtet, die einen Normalenvektor aufweist, der in Radialrichtung orientiert ist.Similar considerations apply to the orientation of the cross section of the first type: the cross section of the first type is aligned along a plane that has a normal vector that is oriented in the radial direction.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenkontur zweiter Art von einem Viereck gebildet, dessen Eckbereiche abgerundet sind. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Anbindung der gummielastischen Matrix an die metallischen Klauenkörper erster Art, und bei erhöhter Leistungsdichte einen reduzierten Materialeinsatz.According to a further advantageous embodiment of the invention, the outer contour of the second type is formed by a square whose corner areas are rounded. This enables a particularly advantageous connection of the rubber-elastic matrix to the metallic claw body of the first type, and a reduced use of material with increased power density.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Eckbereiche entlang eines Radius abgerundet, der in Relation zu einer Dimension des Klauenkörpers erster Art gesetzt werden kann: Dem Klauenkörper erster Art kann eine Länge in Axialrichtung zugeordnet werden. Der Radius, entlang dem die Eckbereiche abgerundet sind, kann vorteilhafterweise etwa 10 bis 50 % der axialen Länge des Klauenkörpers erster Art betragen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the corner areas are rounded off along a radius that can be set in relation to a dimension of the claw body of the first type: the claw body of the first type can be assigned a length in the axial direction. The radius along which the corner areas are rounded off can advantageously be approximately 10 to 50% of the axial length of the claw body of the first type.
Die Abrundung der Eckbereiche muss dabei nicht zwingend streng entlang einem konstanten Radius erfolgen. Von der Erfindung ist auch umfasst, wenn der Eckbereich entlang einer gekrümmten Kurve abgerundet ist, die sich ändernde Radien aufweist, wie beispielsweise eine Spiralfläche, eine elliptische Fläche oder dergleichen.The rounding of the corner areas does not necessarily have to be strictly along a constant radius. The invention also includes when the corner area is rounded along a curved curve having changing radii, such as a spiral surface, an elliptical surface or the like.
Entscheidend ist, dass die Abrundung der Ecken entlang einem möglichst großen Radius erfolgt und sich die Abrundung der Ecken entlang einem ausreichend großen Winkel erstreckt, um eine vergleichmäßigte, stetige und stufenfreie Ausbildung der Ringstirnfläche oder der beiden Ringstirnflächen oder der Außenumfangsfläche oder der Innenumfangsfläche zu erreichen.It is crucial that the corners are rounded along a radius that is as large as possible and that the corners are rounded along a sufficiently large angle to achieve a uniform, continuous and step-free formation of the ring end face or the two ring end faces or the outer peripheral surface or the inner peripheral surface.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die abgerundeten Eckbereiche eines Klauenkörpers erster Art entlang einem auf einen Mittelpunkt der Aufnahme bezogenen Winkel δ von wenigstens 10°, insbesondere von wenigstens 20°, weiter insbesondere von etwa 27°. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Kontur der Außenumfangsfläche möglich.According to a further advantageous embodiment of the invention, the rounded corner areas of a claw body of the first type extend along an angle δ of at least 10°, in particular of at least 20°, more particularly of approximately 27°, relative to a center point of the receptacle. This enables a particularly uniform contour of the outer peripheral surface.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die abgerundeten radial äußeren Eckbereiche zweiter Art eines Klauenkörpers zweiter Art jeweils entlang einem auf einen Mittelpunkt der Aufnahme bezogenen Winkel γ von wenigstens 30°, insbesondere von wenigstens 60°, weiter insbesondere von wenigstens etwa 66°. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer stetig ausgebildeten stufenfrei und versatzfrei ausgebildeten Außenumfangsfläche der Ringstruktur.According to a further advantageous embodiment of the invention, the rounded radially outer corner regions of the second type of a claw body of the second type each extend along an angle γ of at least 30°, in particular of at least 60°, more particularly of at least approximately 66°, with respect to a center point of the receptacle. This makes it possible to provide a continuously formed, step-free and offset-free outer peripheral surface of the ring structure.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung überdecken Werkstoffbereiche der Matrix die abgerundeten Eckbereiche vollständig. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer insgesamt fließenden, vorsprungfreien und stetigen Hüllkontur der Matrix.According to a further advantageous embodiment of the invention, material areas of the matrix completely cover the rounded corner areas. This makes it possible to provide an overall flowing, projection-free and continuous enveloping contour of the matrix.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist den die abgerundeten Eckbereiche überdeckenden Werkstoffbereichen der Matrix ein Radius zuordenbar, insbesondere ein Außenradius zuordenbar, der etwa so groß ist wie oder größer ist als ein Radius eines abgerundeten Eckbereiches. Hierdurch wird eine besonders sanfte und gleichmäßige Hüllkontur der Kupplung möglich.According to a further advantageous embodiment of the invention, the material areas of the matrix covering the rounded corner areas can be assigned a radius, in particular an outer radius, which is approximately as large as or larger than a radius of a rounded corner area. This enables a particularly smooth and even envelope contour of the clutch.
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem zweiten Aspekt auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 12.According to a second aspect, the invention relates to a device according to the preamble of
Der Erfindung liegt wiederum die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene, druckschriftlich nicht belegbare und durch eine offenkundige Vorbenutzung bekannt gewordene Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derartig weiter zu entwickeln, dass sie bei optimiertem Materialeinsatz eine hohe Langlebigkeit aufweist.The invention is in turn based on the object described above, not documented in writing and by an obvious Prior use known device according to the preamble of
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 12, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkörper zweiter Art einen die Axialaufnahme umfassenden Querschnitt zweiter Art aufweisen, dessen Außenkontur zweiter Art stetig und stufenfrei ausgebildet ist und/oder dass die Klauenkörper erster Art einen die Radialaufnahme umfassenden Querschnitt erster Art aufweisen, dessen Außenkontur erster Art stetig und stufenfrei ausgebildet ist.The invention solves this problem with the features of
Das Prinzip der Erfindung besteht im wesentlichen darin, die Klauenkörper erster Art und/oder die Klauenkörper zweiter Art mit besonderen Querschnitten auszustatten. Die im Kennzeichenteil des Anspruches 12 angegebenen besonderen Ausgestaltungen der Querschnitte der Klauenkörper ermöglichen eine besonders optimierte Anbindung der gummielastischen Matrix an den metallischen Klauenkörper. Dabei wird ein reduzierter Materialeinsatz bei erhöhter Leistungsdichte möglich, wobei aufgrund der besonderen Kontur der Klauenkörper eine verbesserte Anbindung der gummielastischen Matrix erzielt wird. Hierdurch können die Kraftverteilungen verbessert werden.The principle of the invention essentially consists in equipping the claw body of the first type and/or the claw body of the second type with special cross sections. The special configurations of the cross sections of the claw bodies specified in the characterizing part of
Bezüglich der Vorteile der Erfindung nach Anspruch 12 wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 11 verwiesen.With regard to the advantages of the invention according to
Auch die Merkmale der Unteransprüche 13 bis 18 verstehen sich am besten unter Berücksichtigung der obigen Ausführungen, die analog gelten und auf die zur Vermeidung von Wiederholungen ebenfalls verwiesen werden soll.The features of
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 19.According to a further aspect, the invention relates to a device according to the preamble of claim 19.
Es handelt sich hier um eine Kupplung der vorbekannten Art, die sechs Klauenkörper umfasst, und zwar drei Klauenkörper einer ersten Art und drei Klauenkörper einer zweiten Art. Die Kupplung weist insoweit eine Dreier-Teilung auf.This is a clutch of the previously known type, which comprises six claw bodies, namely three claw bodies of a first type and three claw bodies of a second type. In this respect, the clutch has a three-part division.
Auch hier kann bezüglich des Standes der Technik auf die eingangs beschriebene, druckschriftlich nicht belegbare, aber durch offenkundige Vorbenutzung bekannt gewordene Vorrichtung des Standes der Technik verwiesen werden, die die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 aufweist.Here, too, with regard to the prior art, reference can be made to the device of the prior art described at the outset, which cannot be documented in printed matter but has become known through public prior use, which has the features of the preamble of
Die Vorrichtung des Standes der Technik ermöglicht bereits eine Axialverschraubung und eine Radialverschraubung. Die Klauenkörper zweiter Art waren mit ihren Axialaufnahmen derartig konzipiert, dass sie mit entsprechenden Befestigungsöffnungen oder Bohrungen an dem festzulegenden Flansch korrespondieren. Beim Festlegen der Klauenkörper erster Art an einer radialen, in die Ringöffnung der Ringstruktur einzusetzenden Welle, war es bei den vorbekannten Vorrichtungen des Standes der Technik vorgesehen, dass diese unter Radialverlagerung nach innen auf die Welle hin im Zuge der Montage gespannt wurden. Hierdurch wurde die Ringstruktur unter Vorspannung gesetzt.The device of the prior art already enables an axial screw connection and a radial screw connection. The claw bodies of the second type were designed with their axial mounts in such a way that they correspond to corresponding fastening openings or bores on the flange to be fixed. When fixing the claw body of the first type on a radial shaft to be inserted into the ring opening of the ring structure, it was provided in the previously known devices of the prior art that these were clamped with radial displacement inwards towards the shaft during the course of assembly. This put the ring structure under prestress.
Hiervon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die vorbekannte, druckschriftlich nicht belegbare Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 19 derartig weiter zu entwickeln, dass die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht wird.Proceeding from this, the object of the invention is to further develop the previously known device, which cannot be documented in printed form, with the features of the preamble of claim 19 in such a way that the service life of the device is increased.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 19 und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkörper erster Art zur Erzielung einer Vorspannung der Matrix bei Festlegung eine Radialverlagerung nach innen um einen vorgegebenen Verlagerungsweg durchlaufen, der in einem Bereich zwischen 8 % und 20 %, insbesondere zwischen 12 % und 20 %, eines Radius liegt, der im festgelegten Zustand der Ringstruktur von den radial innenliegenden Flächen der Klauenkörper erster Art beschrieben wird.The invention solves this problem with the features of claim 19 and is accordingly characterized in that the claw bodies of the first type, in order to achieve a prestressing of the matrix when fixed, undergo a radial inward displacement by a predetermined displacement path which is in a range between 8% and 20% , in particular between 12% and 20%, of a radius that is described in the fixed state of the ring structure by the radially inner surfaces of the claw body of the first type.
Die Erfindung erkennt, dass es von erheblichem Vorteil ist, wenn die Matrix im Montagezustand unter Vorspannung steht, der Vorspannungswert aber in einem exakt festgelegten Bereich liegt.The invention recognizes that it is of considerable advantage if the matrix is under prestress in the mounted state, but the prestress value lies in a precisely defined range.
In ungespanntem oder nicht montiertem Zustand sind die innenliegenden Flächen der Klauenkörper erster Art von der Außenumfangsfläche der Welle beabstandet angeordnet. Im Zuge der Montage der Ringstruktur an der Welle werden die innenliegenden Flächen der Klauenkörper auf die Außenumfangsfläche der Welle hin zugespannt. Dabei durchlaufen diese einen Verlagerungsweg.In the unstressed or non-assembled state, the inner surfaces of the claw bodies of the first type are arranged at a distance from the outer peripheral surface of the shaft. In the course of mounting the ring structure on the shaft, the inner surfaces of the claw bodies are clamped onto the outer peripheral surface of the shaft. In doing so, they go through a displacement path.
Der Welle kann ein Radius zugeordnet werden. Gemäß der Erfindung nach Anspruch 19 wird infolge zahlreicher durchgeführter Simulationen und Messungen festgestellt, dass der Verlagerungsweg vorzugsweise exakt in einem Bereich zwischen 8 % und 20 %, insbesondere zwischen 12 % und 20 %, des Radius liegen sollte. Hierdurch wird auf die Matrix eine Vorspannung aufgegeben, die das Material nicht übermäßig belastet, und die Reserven für eine Drehmomentbelastung schafft.A radius can be assigned to the shaft. According to the invention according to claim 19, it is determined as a result of numerous simulations and measurements carried out that the displacement path should preferably lie exactly in a range between 8% and 20%, in particular between 12% and 20%, of the radius. This applies a pre-tension to the matrix that does not overly stress the material and creates reserves for torque loading.
Bei Vorrichtungen des Standes der Technik lag bei dieser Art von Kupplung mit der angesprochenen Dreiteilung der Verlagerungsweg in einem Bereich von etwa 26% des Radius. Durch erhebliche Reduktion dieses Verlagerungsweges wird die Standdauer der Kupplung erhöht.In devices of the prior art, with this type of coupling with the three-part division mentioned, the displacement path was in a range of approximately 26% of the radius. The service life of the clutch is increased by significantly reducing this displacement path.
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 20.According to a further aspect, the invention relates to a device according to the preamble of
Diese Vorrichtung entspricht der Vorrichtung nach Anspruch 19 mit dem Unterschied, dass eine andere Teilung getroffen ist: Hier sind insgesamt acht Klauenkörper vorgesehen, nämlich vier Klauenkörper einer ersten Art und vier Klauenkörper einer zweiten Art.This device corresponds to the device according to claim 19 with the difference that a different division is made: here a total of eight claw bodies are provided, namely four claw bodies of a first type and four claw bodies of a second type.
Der Vorrichtung nach Anspruch 20 liegt dieselbe Aufgabe zugrunde, wie der Erfindung nach Anspruch 19.The device according to
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 20, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkörper erster Art zur Erzielung einer Vorspannung der Matrix bei Festlegung eine Radialverlagerung nach innen um einen vorgegebenen Verlagerungsweg durchlaufen, der in einem Bereich zwischen 6 % und 15,5 %, insbesondere zwischen 12 % und 15,5 %, eines Radius liegt, der im festgelegten Zustand der Ringstruktur von den radial innenliegenden Flächen der Klauenkörper erster Art beschrieben wird.The invention solves the problem with the features of
Bemerkenswert ist, dass das Verhältnis zwischen vorgegebenem Verlagerungsweg und Radius bei dieser Teilung ein anderes ist.It is noteworthy that the relationship between the specified displacement path and the radius is different with this division.
Hier ist ein Bereich zwischen 6 % und 15,5 %, insbesondere zwischen 12% und 15,5%, als Optimum herausgearbeitet worden.A range between 6% and 15.5%, in particular between 12% and 15.5%, has been worked out as the optimum here.
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf eine Vorrichtung nach Anspruch 21.According to a further aspect, the invention relates to a device according to claim 21.
Wiederum liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Kupplung derartig weiter zu entwickeln, dass sie bei optimiertem Materialeinsatz eine hohe Langlebigkeit aufweist.The invention is once again based on the object of further developing the known clutch in such a way that it has a long service life with optimized use of materials.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 21.The invention solves this problem with the features of claim 21.
Das Prinzip der Erfindung besteht im wesentlichen darin, die Innenumfangsfläche der Matrix auf besondere Weise zu gestalten:
- Demnach ist insbesondere vorgesehen, dass die Innenumfangsfläche der Matrix in den Bereichen zwischen jeweils zwei Klauenkörpern erster Art stetig und vorsprungfrei ausgebildet ist.
- Allerdings ist von der Erfindung auch umfasst, dass die Innenumfangsfläche der Matrix im Bereich ihrer Anbindung an die Klauenkörper erster Art eine Unstetigkeitstelle aufweist.
- Insbesondere kann sich die Innenumfangsfläche der Matrix an die Innenfläche des Klauenkörpers erster Art asymptotisch anschmiegen und auf diese Weise zum Entstehen einer Unstetigkeitsstelle beitragen.
- Hierdurch bietet sich eine besonders vorteilhafte Gestaltung eines Bauchbereiches der Innenumfangsfläche der Matrix. Diese kann bei einem Schubverhalten unter Nennlast eine optimierte Lastverteilung und Kraftverteilung herbeiführen.
- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie anhand der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.
- Accordingly, it is provided in particular that the inner peripheral surface of the matrix is designed to be continuous and free of projections in the areas between each two claw bodies of the first type.
- However, the invention also includes the fact that the inner peripheral surface of the matrix has a point of discontinuity in the area where it is connected to the claw bodies of the first type.
- In particular, the inner peripheral surface of the matrix can nestle asymptotically against the inner surface of the claw body of the first type and in this way contribute to the creation of a point of discontinuity.
- This offers a particularly advantageous design of a belly area of the inner peripheral surface of the matrix. This can bring about an optimized load distribution and force distribution in the case of a shearing behavior under nominal load.
- Further advantages of the invention result from the uncited subclaims and from the following description of the exemplary embodiments illustrated in the drawings.
In den Zeichnungen zeigen
-
1 in einer schematischen Axialansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, -
2 das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß1 in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht etwa entlang Schnittlinie II-II in1 , -
3a in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht die Vorrichtung der2 etwa entlang Schnittlinie III-a-III-a in2 , entsprechend einer Darstellung der Vorrichtung der1 in einer zu der Papierebene der1 parallelen, in Blickrichtung des Betrachters der1 nach hinten versetzten Schnittebene, -
3b in einer teilgeschnittenen vergrößerten Ansicht einen Ausschnittsbereich der Vorrichtung der3a mit einem Klauenkörper und Werkstoffbereich einer Matrix etwa gemäß Teilkreis Illb in3a , -
4 in einer schematischen Ansicht etwa entlang Ansichtspfeil IV in1 die Vorrichtung der 1 , -
5 in einer schematischen Ansichtdie Vorrichtung der 1 etwa gemäß Ansichtspfeil V in1 , -
6 in einer abgebrochenen teilgeschnittenen schematischen Darstellung dieVorrichtung der 1 etwa entlang Schnittlinie VI-VI in1 , -
7 in einer vergrößerten Darstellung einen Teilbereich der Vorrichtung gemäß6 etwa gemäß Teilkreis VII in6 , -
8 in einer abgebrochenen, teilgeschnittenen Ansichtdie Vorrichtung der 1 etwa entlang Schnittlinie VIII-VIII in1 , -
9 eine vergrößerte Detaildarstellung etwa entlang Teilkreis IX in8 , -
10 die Vorrichtung der2 in einer perspektivischen schematischen Ansicht etwa entlang Ansichtspfeil X in2 , -
11 in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht die Vorrichtung der2 in geänderter Darstellung in einem Festlegungszustand an einem Flansch, der über die Vorrichtung mit einer Welle verbunden ist, -
12 in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht dieVorrichtung der 1 in unbelastetem Zustand, -
13 ineiner Darstellung gemäß 12 die Vorrichtung in einem vorgespannten Zustand, der einem Montage- oder Festlegungszustand entspricht, und -
14 eine schematische Diagrammdarstellung der geometrischen Verhältnisse in unbelastetem und vorgespannten Zustand der Vorrichtung.
-
1 in a schematic axial view a first embodiment of a device according to the invention, -
2 the embodiment of the device according to1 in a partially sectioned schematic view approximately along section line II-II in1 , -
3a in a partially sectioned schematic view of the device2 approximately along section line III-a-III-a in2 , according to a representation of the device of1 in one to the plane of thepaper 1 parallel, in the viewer's line ofsight 1 cutting plane offset to the rear, -
3b in a partially sectioned enlarged view a detail area of the device3a with a claw body and material area of a matrix approximately according to pitch circle IIIb in3a , -
4 in a schematic view roughly along view arrow IV in1 the device of1 , -
5 in a schematic view the device of1 approximately according to view arrow V in1 , -
6 in a broken, partially sectioned schematic representation of thedevice 1 approximately along section line VI-VI in1 , -
7 in an enlarged view a portion of the device according to FIG6 approximately according to pitch circle VII in6 , -
8th in a broken, partially sectioned view of thedevice 1 approximately along section line VIII-VIII in1 , -
9 an enlarged detail view approximately along pitch circle IX in8th , -
10 the device of2 in a perspective schematic view approximately along view arrow X in2 , -
11 in a partially sectioned schematic view of the device2 in a modified representation in a fixed state on a flange which is connected to a shaft via the device, -
12 in a partially sectioned schematic view of thedevice 1 in unloaded condition, -
13 in a representation according to12 the device in a preloaded condition corresponding to an assembled or fixed condition, and -
14 a schematic diagram representation of the geometric relationships in the unloaded and prestressed state of the device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Figurenbeschreibung, auch unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, beispielhaft beschrieben. Dabei werden der Übersichtlichkeit halber - auch soweit unterschiedliche Ausführungsbespiele betroffen sind - gleiche oder vergleichbare Teile oder Elemente oder Bereiche mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchstaben, bezeichnet.Exemplary embodiments of the invention are described by way of example in the following description of the figures, also with reference to the drawings. For the sake of clarity - even if different exemplary embodiments are concerned - the same or comparable parts or elements or areas are denoted by the same reference symbols, sometimes with the addition of lowercase letters.
Merkmale, die nur in Bezug zu einem Ausführungsbeispiel beschrieben, dargestellt oder offenbart sind, können im Rahmen der Erfindung auch bei jedem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen werden. Derartig geänderte Ausführungsbeispiele sind - auch wenn sie in den Zeichnungen nicht dargestellt sind - von der Erfindung mit umfasst.Features that are only described, illustrated or disclosed in relation to one exemplary embodiment can also be provided within the scope of the invention in any other exemplary embodiment of the invention. Such modified exemplary embodiments are included in the invention, even if they are not shown in the drawings.
Alle offenbarten Merkmale sind für sich erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) sowie der zitierten Druckschriften und der beschriebenen Vorrichtungen des Standes der Technik inhaltlich vollumfänglich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, einzelne oder mehrere Merkmale der dort offenbarten Gegenstände in einen oder in mehrere Ansprüche der vorliegenden Anmeldung mit aufzunehmen. Auch solche geänderten Ausführungsbeispiele sind - auch wenn sie in den Zeichnungen nicht dargestellt sind - von der Erfindung mit umfasst.All disclosed features are essential to the invention. The disclosure of the application also includes the content of the disclosure of the associated priority documents (copy of the previous application) as well as the publications cited and the devices of the prior art described in their entirety, also for the purpose of combining individual or several features of the subjects disclosed therein into one or to be included in several claims of the present application. Such modified exemplary embodiments are also included in the invention, even if they are not shown in the drawings.
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Figuren in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.Exemplary embodiments of a device according to the invention are denoted in their entirety by the
Ausweislich
Anhand der Prinzipskizze der
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Klauenkörper genau ein Befestigungsmittel zugeordnet. Von der Erfindung ist auch umfasst, wenn einem Klauenkörper mehrere Befestigungsmittel zugeordnet sind. So kann insbesondere ein Klauenkörper erster Art zur Radialbefestigung jeweils zwei Schrauben aufnehmen, zwecks Festlegung dieses Klauenkörpers erster Art an der Welle.In the embodiment shown in the drawings, each claw body is assigned exactly one fastener. The invention also includes when a claw body is assigned a plurality of fastening means. In particular, a claw body of the first type can accommodate two screws for radial attachment in order to fix this claw body of the first type on the shaft.
In
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Auch, wenn in den Zeichnungen nicht dargestellt, sind von der Erfindung auch Vorrichtungen 10 analoger Bauart umfasst, die eine Dreierteilung umfassen. Dort sind in der jeweiligen Struktur drei Klauenkörper 19a, 19b, 19c erster Art und drei Klauenkörper 20a, 20b, 20c zweiter Art vorgesehen. Hier sind jeweils zwei Klauenkörper 19a, 19b erster Art voneinander um einen Winkel von 120° beabstandet. Auch solche Ausführungsbeispiele sind von der Erfindung mit umfasst.Although not shown in the drawings, the invention also encompasses
Im Folgenden soll zunächst anhand der
- Dabei wird zunächst auf
3a verwiesen, die eine Schnittdarstellung durch dieVorrichtung 10 etwa entlang der Mittelebene M (s.2 ) darstellt. - Ausweislich
3a sind die 19a, 19b, 19c, 19d erster ArtKlauenkörper 20a, 20b, 20c, 20d zweiter Art in einer Schnittdarstellung zu erkennen.und die Klauenkörper 19a, 19b, 19c, 19d erster Art weisen jeweils eine in Radialrichtung verlaufende Bohrung auf, die gestuft, nach Art einer Sacklochbohrung, ausgebildet ist. Die radiale Innenfläche der Klauenkörper 19a, 19b, 19c, 19d erster ArtDie Klauenkörper ist jeweils mit 45 bezeichnet. - Wie sich aus der Schnittdarstellung der
3a ergibt, weisen die 19a, 19b, 19c,Klauenkörper 19d eine Außenumfangsfläche 52 auf, die eine leichte konvexe Krümmung zeigt, und somit eine gewisse Bauchigkeit bereitstellt.
- In doing so, first on
3a referred, which is a sectional view through thedevice 10 approximately along the center plane M (s.2 ) represents. - ID
3a the 19a, 19b, 19c, 19d of the first type and theclaw bodies 20a, 20b, 20c, 20d of the second type can be seen in a sectional view. Theclaw bodies 19a, 19b, 19c, 19d of the first type each have a bore which runs in the radial direction and which is stepped, in the manner of a blind bore. The radial inner surface of theclaw bodies 19a, 19b, 19c, 19d of the first type is denoted by 45 in each case.claw bodies - As can be seen from the sectional view of the
3a results, the 19a, 19b, 19c, 19d on an outerclaw bodies peripheral surface 52, which shows a slight convex curvature, and thus provides a certain bulging.
Die Klauenkörper 20a, 20b, 20c, 20d zweiter Art weisen jeweils eine in Axialrichtung laufende Axialaufnahme 22a, 22b, 22c, 22d auf. Gemäß der Schnittdarstellung der
Die in Umfangsrichtung 26 dem Klauenkörper 19d erster Art zugewandte Außenfläche 53 des Klauenkörpers 20a zweiter Art ist in Näherung zu der Außenumfangsfläche 52 des Klauenkörpers 19d erster Art parallel ausgerichtet.The
Zwischen den beiden Flächen 52, 53 befindet sich eine Gummisäule 54.A
Die zuvor erwähnte Außenfläche 53 des Klauenkörpers 20a zweiter Art und die Außenumfangsfläche 52 des Klauenkörpers 19d erster Art stellen Anvulkanisationsflächen für die Gummisäule 54 bereit. Die beiden Anvulkanisationsflächen 52, 53 sind bei dem Ausführungsbeispiel nahezu parallel zueinander angeordnet. Von der Erfindung sind insbesondere auch Varianten erfasst, bei denen die beiden Anvulkanisationsflächen relativ zueinander einen Winkel von jedenfalls weniger als 8°, vorteilhafterweise von höchstens 5° aufweisen. Wie
Die aus gummielastischem Material bestehende Matrix 18 erstreckt sich radial innenseitig und radial außenseitig über die Klauenkörper 20a, 20b, 20c, 20d zweiter Art hinweg und kleidet diese vollständig ein. Auch entlang der beiden Ringstirnflächen 28, 29 der Vorrichtung 10 kleidet die Matrix 18 die Klauenkörper 19a, 19b, 19c, 19d erster Art beidseitig ein, wie dies beispielsweise in
Die Außenumfangsfläche 27 der Matrix 18 weist, wie beispielsweise die Ansichtsdarstellung der
Wie sich des weiteren bei Betrachtung der
Ausweislich der perspektivischen Ansicht gemäß
Das Ausführungsbeispiel der
In
Auch dem abgerundeten Eckbereich 38a ist ein Radius 39 (
Der Radius 39 der Abrundung des Eckbereiches 38a ist bei dem Ausführungsbeispiel etwa ein Fünftel so groß, wie die in Axialrichtung 23 verlaufende Länge L des Klauenkörpers 19d erster Art. Gemäß
- .
Dem Radius 39 desEckbereiches 38a kann derMittelpunkt 41b zugeordnet werden.
- . The
center point 41b can be assigned to theradius 39 of thecorner region 38a.
Die Abrundung des Eckbereiches 38a dient dem Zweck, Werkstoffbereiche 42 der Matrix 18 vorsehen zu können, die den Eckbereich 38a vollständig überdecken können, und die sich aber zugleich geschmeidig an die Kontur des Klauenkörpers 19d anpassen können. Insbesondere wird die Möglichkeit bereitgestellt, dass der Werkstoffbereich 42 im Bereich seiner Überdeckung des abgerundeten Eckbereiches 38a eine kontinuierliche Querschnittsverringerung von einem ersten Ausgangsquerschnitt 56 zu einem zweiten Ausgangsquerschnitt 57 erreichen kann, so dass sich - wenn man allein den Werkstoffbereich 42 in der Darstellung der
Auch dem Werkstoffbereich 42 der Matrix 18, der den abgerundeten Eckbereich 38a gemäß
Anhand der
- Hier ist zunächst beachtlich, dass die
Klauenkörper 20a zweiter Art eine axiale Länge 58 aufweisen, die die axiale Erstreckung 59der Matrix 18 deutlich übersteigen.Die axiale Erstreckung 59der Matrix 18 entspricht im wesentlichen dem Abstand zwischen der ersten Ringstirnfläche 28 und der zweiten Ringstirnfläche 29. - Die Anbindung der gummielastischen Masse 18 bis an die Mündungsbereiche des Klauenkörpers 20a zweiter Art erfolgt gemäß dem Ausführungsbeispiel der
8 durch eine leichte Überdeckung:Die Matrix 18 schmiegt sich auf der zweiten Ringstirnfläche 29 an die Mündungsbereiche des Klauenkörpers 20a an. - Die Erfindung erkennt, dass etwa im Bereich der
Position 60 eine Anordnung gummielastischer Masse nicht notwendig oder erforderlich, wenn nicht sogar schädlich ist.
- It is first of all noteworthy here that the
claw bodies 20a of the second type have anaxial length 58 which clearly exceeds theaxial extension 59 of thematrix 18 . Theaxial extension 59 of thematrix 18 essentially corresponds to the distance between thefirst ring face 28 and thesecond ring face 29. - The connection of the rubber-
elastic mass 18 to the mouth areas of theclaw body 20a of the second type takes place according to the exemplary embodiment of FIG8th by a slight overlap: thematrix 18 nestles on the secondannular end face 29 against the mouth areas of theclaw body 20a. - The invention recognizes that, for example in the area of
position 60, an arrangement of rubber-elastic mass is not necessary or necessary, if not even harmful.
Zurückkommend zu
Der Klauenkörper 20b weist gemäß3a einenQuerschnitt 31 auf, der eine Außenkontur 32 zweiter Art bereitstellt.Der Querschnitt 31 zweiter Art wird von einem gestrichelt angedeuteten Dreieck 33 gebildet. Dieses umfasst ausweislich der3a 34a, 34b, 34c zweiter Art.abgerundete Eckbereiche
- The
claw body 20b has according to3a across section 31 which provides anouter contour 32 of the second type. Thecross section 31 of the second type is formed by atriangle 33 indicated by dashed lines. According to the3a rounded 34a, 34b, 34c of the second type.corner areas
Dabei ist von besonderer Bedeutung, dass die radial außen liegenden Eckbereiche 34a, 34b einer sehr starken Abrundung und einem großen Radius 65 unterworfen sind:
- Ausweislich der Detaildarstellungen zu
dem Klauenkörper 20c zweiter Art (3a , ganz unten) und der vergrößerten Teildarstellung der3b wird deutlich, dass dieÖffnung 22c eine Axialaufnahme mit einemRadius 63um einen Mittelpunkt 64a bereitstellt.
- According to the detailed representations of the
claw body 20c of the second type (3a , at the bottom) and the enlarged partial representation of the3b It can be seen that theopening 22c provides axial accommodation with aradius 63 about acenter point 64a.
Die abgerundete Ecke 34a des Klauenkörpers 20d zweiter Art weist einen Radius 65 auf, der etwa so groß ist, wie der Radius 63 oder zumindest in der Größenordnung des Radius 63 liegt.The
Der Radius 65, entlang dem der abgerundete Eckbereich 34a abgerundet ist, lässt sich auch in Relation zu der in Radialrichtung verlaufenden Höhe H des Klauenkörpers 20c zweiter Art setzen: The
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Von der Erfindung sind auch nicht dargestellte Ausführungsbeispiele umfasst, bei denen der Eckbereich 34a entlang einem Radius 65 abgerundet ist, der zwischen 10 % und 50 % der radialen Höhe H des Klauenkörpers 20c zweiter Art beträgt.The invention also includes non-illustrated exemplary embodiments in which the
Diese Ausgestaltung der Abrundung des Eckbereiches 34a dient dazu, Werkstoffbereiche 42 der Matrix 18 auf besonders vorteilhaft anschmiegsame Weise unter kontinuierlicher Querschnittsverringerung an die Außenkontur 32 des Klauenkörpers 20d zweiter Art anzubringen.This configuration of the rounding of the
Schließlich gilt für alle Abrundungen der Eckbereiche: Die Abrundung muss nicht streng entlang einem Radius erfolgen, und somit einen Kreisbodenabschnitt darstellen, sondern es genügen andere vergleichbare, z. B. auch elliptische Krümmungen mit sich ändernden, aber vergleichbar großen Radien.Finally, the following applies to all roundings of the corner areas: the rounding does not have to be strictly along a radius, and thus represent a circular base section, but other comparable ones, e.g. B. also elliptical curvatures with changing, but comparably large radii.
Ein weiterer, unabhängiger Aspekt der Erfindung soll nun anhand der
Ausweislich 11 befindet sich dieVorrichtung 10 in montiertem Zustand.Die Vorrichtung 10 ist dabei sowohl aneinem Flansch 15 als auch aneiner Welle 13 festgelegt.
-
ID 11 thedevice 10 is in the assembled state. Thedevice 10 is fixed both to aflange 15 and to ashaft 13 .
Die Welle 13 weist einen Radius 44 auf.The
Im montierten Zustand liegen die Innenflächen 45a, 45b, 45c, 45d der Klauenkörper erster Art 19 ,19b, 19c, 19d - anders, als in
Anders ausgedrückt, zeigt
Im unbelasteten Zustand gemäß
In
Eine Verlagerung der Innenumfangsfläche 45d um den Verlagerungsweg v in Radialrichtung im Zuge der Festlegung der Kupplung führt also zu einer Kompression der Gummisäule 44 um den Betrag ΔS. Dabei gilt, wie ohne weiteres herleitbar:
Die Größe von α hängt davon ab, ob es sich um eine dreigeteilte oder eine viergeteilte Kupplung handelt. Bei einer viergeteilten Kupplung, gemäß
Gemäß der Erfindung wurde infolge zahlreicher Simulationen und Tests in Erfahrung gebracht, dass es besonders günstig ist, wenn auf die Matrix 18 eine Vorspannung aufgebracht wird, die durch ein vorgegebenes Vorspannverhältnis charakterisiert ist. Dabei gilt für eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Dreierteilung, die also drei Klauenkörper erster Art und drei Klauenkörpern zweiter Art umfasst:
- 0,08 ≤ v/R ≤ 0,2 und für eine viergeteilte Kupplung gilt: 0,06 ≤ v/R ≤ 0,155, wobei R der
mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnete Radius ist.
- 0.08≦v/R≦0.2 and for a four-split clutch: 0.06≦v/R≦0.155, where R is the radius denoted by
reference numeral 44.
Schließlich wird eine weitere erfindungsgemäße Besonderheit ausweislich des Ausführungsbeispiels der
- Dort ist erkennbar, dass zwischen
dem Klauenkörper 19a erster Art und dem benachbart angeordneten Kupplungskörper 19d ersterArt ein Abschnitt 50der Innenumfangsfläche 47der Matrix 18 verläuft, der im wesentlichen stetig und vorsprungfrei ausgebildet ist. Erst im Bereich nahe der Anbindungsbereiche derMatrix 18 an 19a, 19d erster Art im Bereich ihrer Mündung bzw. im Bereich ihrer Innenfläche 45a befinden sich Werkstoffbereiche 67 (die Klauenkörper 3a) der Matrix 18, die sehr stark radial nach innen gekrümmt sind. Hier kommt es etwaim Bereich 68 zu einer Unstetigkeitsstelle. DieseUnstetigkeitsstelle 68der Innenumfangsfläche 47 befindet sich an oder nahe der Innenfläche 45a, 45b, 45c, 45d des Klauenkörpers 19a, 19b, 19c, 19d erster Art.
- It can be seen there that a
section 50 of the innerperipheral surface 47 of thematrix 18 runs between theclaw body 19a of the first type and the adjacently arrangedcoupling body 19d of the first type, which section is essentially continuous and free of projections. Material areas 67 (3a) of thematrix 18, which are very strongly curved radially inwards. A point of discontinuity occurs here, for example inarea 68. This point ofdiscontinuity 68 of the innerperipheral surface 47 is located on or near the 45a, 45b, 45c, 45d of theinner surface 19a, 19b, 19c, 19d of the first type.claw body
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/DE2021/100971 WO2022122078A1 (en) | 2020-12-10 | 2021-12-03 | Elastic coupling having claw bodies with fastening holes embedded in an elastomeric ring |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020133056.1 | 2020-12-10 | ||
DE102020133056 | 2020-12-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020134283A1 true DE102020134283A1 (en) | 2022-06-15 |
Family
ID=81750053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020134283.7A Pending DE102020134283A1 (en) | 2020-12-10 | 2020-12-18 | Torque transmission device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020134283A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2019608C (en) | 1972-07-27 | Kirschey, Gerhard, Dipl.-Ing. 5600 Wuppertal- Vohwinkel | Elastic shaft coupling | |
DE2518775A1 (en) | 1975-04-28 | 1976-11-11 | Centa Antriebe Dipl Ing G Kirs | Elastic couplings for perpendicular shaft drivers - are in recesses between radial and axial drivers |
DE102004012396A1 (en) | 2004-03-13 | 2005-10-06 | Centa-Antriebe Kirschey Gmbh | Elastic shaft coupling |
-
2020
- 2020-12-18 DE DE102020134283.7A patent/DE102020134283A1/en active Pending
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DE2019608C (en) | 1972-07-27 | Kirschey, Gerhard, Dipl.-Ing. 5600 Wuppertal- Vohwinkel | Elastic shaft coupling | |
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DE102004012396A1 (en) | 2004-03-13 | 2005-10-06 | Centa-Antriebe Kirschey Gmbh | Elastic shaft coupling |
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