CN101999048A - 弹性扭转联轴器和其制造方法 - Google Patents

弹性扭转联轴器和其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种弹性扭转联轴器，该联轴器：带有内环和在圆周方向上在形成环形间隙的情况下包围内环的外环；其中将弹性体引入环形间隙中，该弹性体预先硫化或粘贴在内环上和外环上并且基本上或完全填满环形间隙；该环形间隙在联轴器的圆周方向上看去具有蜿蜒曲折形，从而内环的径向向外指向的凸起和外环的径向向内指向的凸起咬合。本发明的特征在于，在联轴器的圆周方向上，在内环的凸起的两侧和外环的凸起的两侧分别将卸载口引入弹性体中。

Description

弹性扭转联轴器和其制造方法
技术领域
本发明涉及一种特别用于轨道车辆的传动系的弹性扭转联轴器，该弹性扭转联轴器例如位于驱动发动机和变速箱之间的或在变速箱和传动轮、特别是轮组轴之间的传动连接中。
背景技术
通常在轨道车辆的传动系中、特别是在变速箱从动轴和轮组轴之间的传动连接中应用所谓的楔形组件联轴器(Keilpaketkupplung)。这种楔形组件联轴器例如在以下的文献中被公开：
DE 34 03 910 A1
DE 196 39 304 B4
DE 199 58 367 A1。
这种楔形组件联轴器能够传递几百或多于千牛顿米的非常高的转矩并且同时补偿在部件、特别是刚性连接在联轴器上的轴之间的某个轴向的、径向的或角度的偏差。因此这取决于在同时令人满意的轴向、径向和角度的转移能力中的高抗扭性的组合。同时联轴器应提供用于将两个连接的部件或轴的自定心的、相比较较大的定心力。
楔形组件联轴器具有两个联轴器星形件(Kupplungssterne)，在其在径向方向上咬合的臂之间引入楔形的橡胶件，以便在圆周方向上传递力。为了可以传递特别大的力或力矩，橡胶件也经常被预加应力地引入两个将其包围的臂之间。
即使已知的、特别是在轨道车辆传动系中或其它的机动车传动系中的楔形组件联轴器可靠地工作，其也具有缺点，即该楔形组件联轴器的制造成本比较昂贵。
对于如使用在轨道车辆传动系中的楔形组件联轴器以外的其它的现有技术，参照了公开文献DE 195 15 103 A1，其示出了一种带有两个可轴向移动的管道的多槽轴连接装置，通过弹性体弹性地彼此支撑这种多槽轴连接装置。此外专利文件DE 38 22 637 C2示出了一种弹性抗扭转的轴-套筒连接装置，以及公开文献DE 1 575892 A示出了一种弹性联轴器，其带有单独在内部部件上的凸起和外部部件上的凸起之间插入的橡胶件。最后，公开文献DE 10 2004051 340 A1示出了一种特别用于车辆的传动系，在该传动系中将金属丝垫(Drahtkissen)插入两个管道之间，以便在两个管道相对扭转时在第一角度范围中获得相对平滑的特征曲线和在这之后的、带有明显的特征曲线进程的范围。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种特别用于车辆传动系、例如轨道车辆传动系的弹性扭转联轴器，该弹性扭转联轴器具有至少同样高的抗扭性，并同时满足如通常的楔形组件联轴器那样的两个半联轴器的令人满意的轴向、径向和角度的转移能力，然而可明显成本低廉地制造该弹性扭转联轴器。此外应给出用于制造这种弹性扭转联轴器的方法。
根据本发明的目的通过根据独立权利要求所述的一种弹性扭转联轴器和一种方法实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利的并且特别适合的实施方式。
根据本发明的弹性扭转联轴器具有内环和外环。外环在圆周方向上包围内环，从而在内环和外环之间、更精确的是在内环的径向外圆周和外环的径向内圆周之间形成环形间隙。环形间隙通常在360度上延伸，这就是说，内环和外环在其圆周上不相接触。
根据本发明在环形间隙中引入弹性体，弹性体预先硫化或粘贴在内环上和外环上并且基本上或完全填满环形间隙。此外环形间隙具有蜿蜒曲折形，这样地设计该蜿蜒曲折形，即内环的径向向外指向的凸起和外环的径向向内指向的凸起咬合。这就是说，如果将转矩传递到内环或外环上，那么该转矩不仅通过弹性的压力(该压力由此产生，即内环和外环的凸起在圆周方向上相对彼此运动)也通过在弹性体内部并且在弹性体和内环之间和在弹性体和外环之间的、弹性的剪切力，以及在某种程度上也通过在弹性体内的弹性的拉力在内环和外环之间传递。
根据本发明，在弹性扭转联轴器的圆周方向上，将一个或至少一个卸载口分别在内环的凸起的两侧和外环的凸起的两侧引入弹性体中。代替卸载口的称谓，也可以使用卸载凹处的概念，其中凹处或口原则上可以具有任意形状，例如完全穿过弹性体的通孔形状，或仅仅一侧具有敞开的端部的盲孔形状。一方面，特别具有圆形横截面、有利地具有圆柱形形状的卸载口在内环和外环的凸起的顶端处减少了在弹性体中的应力集中，并且此外避免了弹性体由在凸起之间的压力区域中越过凸起蠕行。弹性体位于带有自身咬合的凸起的内环和外环之间，其中弹性体不具有这种在凸起两侧的卸载口，因此，相反于带有这种弹性体的联轴器可能的是，使用用于传递特别高转矩的联轴器，并且仍然基于极小的磨损或非常小的陈化而确保了长的使用寿命。
特别有利地，在紧靠每个凸起的每个自由端部附近，在圆周方向上在各自的凸起的每个侧面上引入一个卸载口，其中特别可以在每个侧面上引入一个唯一的卸载口。如果卸载口同样地设置在凸起的端部附近，那么因此极为有效地避免了弹性体越过凸起蠕行。
紧靠凸起的自由端部附近的卸载口的定位例如在三角形的顶端区域中、然而也可以在顶端的两侧，可以特别地这样来设计，即卸载口基本上定位在径向向内指向的凸起的径向内部并且在径向向外指向的凸起的径向外部。可替代地，卸载口也可以定位在各自的半径上，即在径向向内指向的凸起的内半径上和在径向向外指向的凸起的外半径上。
根据一个有利的实施方式，内环和外环仅仅通过弹性体彼此固定并且因此在圆周方向上、在径向方向上和在轴向方向上或者相对于在内环和外环之间的角度的转移能力彼此弹性地连接。有利地，弹性体没有嵌入的钢丝网，并且特别是在内环和外环之间的唯一的材料。
特别有利地，卸载口完全由弹性体包围，与边缘敞开的开口相反，该卸载口至少部分地通过内环或外环的材料包围。
基于在凸起两侧预设的卸载口可能的是，在内环和/或外环上的凸起设计成齿形、特别分别设计成例如带有直线边脚的锐角三角形形式。这种三角形、特别是等边三角形的对称线有利地在弹性扭转联轴器的径向方向上延伸。然而也可以相对于弹性扭转联轴器的径向方向倾斜地设计这样的锐角三角形，其中随之通常代替相等的边长而得到不同的边长。
内环和/或外环在远离弹性体的侧面上有利地具有圆形的圆周、特别是圆柱形的圆周。因此外环的圆柱形外圆周和/或内环的圆柱形内圆周根据一个实施方式具有恒定的直径或基本上恒定的直径。
内环和外环可以一体化设计。然而也可能的是，内环和/或外环例如由单个的、彼此相邻的环形区段组成。特别地，如果外环具有相对较大的直径，则这种分割在生产中可以体现出优点。
弹性扭转联轴器可以这样特别有利地设计，即其具有连接面，该连接面用于两个可借助于该连接面连接的部件，该连接面设计在弹性扭转联轴器的一个或两个端面处并且特别垂直于弹性扭转联轴器的旋转轴或中心轴延伸。因此例如第一轴向指向的端面可以用于抗扭地连接第一轴或其它连接件，以及相反的、第二轴向指向的端面可以用于抗扭地连接第二轴或其它连接件。对此，在连接面中有利地设置连接孔，借助于这些连接孔可以将需要连接的轴或其它连接件轴向地利用法兰连接在弹性扭转联轴器上。这些孔特别平行于弹性扭转联轴器的旋转轴或中心轴延伸，并且端面优选地彼此平行。
可以依照根据本发明的制造方法由此制造弹性扭转联轴器，即首先将内环和外环或者在分割的实施方式中将内环和外环的环形区段彼此分开地制造。在这里，彼此分开地制造意味着，提供了内环和外环作为彼此并不连接的单独部件。
在将它们制造以后，将内环和外环同中心地定位，从而得到环形间隙并且在内环上径向外部和在外环上径向内部的凸起咬合。这样有利地实现定位，即内环和外环不相接触。
通常在定位之前，外环在其径向内圆周上或者在其径向内表面上以及内环在其径向外圆周上或者在其径向外表面上涂有增附剂。可以考虑常见的防护涂层、涂层或其它涂覆在表面上的物质作为增附剂或底漆。然而也可以考虑，由此改进表面处的弹性体的粘合性，即提出在表面处的结构性的措施。
提供预定数量的销钉、特别是圆柱形销钉，销钉的外表面没有增附剂，这就是说，这样地实现其表面，即弹性体并不附着在圆柱形销钉表面上或者至少与在内环和外环的表面处相比更少地附着在圆柱形销钉表面上。销钉理解为各种任意形式的占位物(Platzhaltern)。
在对内环和外环进行所述的定位并且设置在内环和外环上的、增附的表面之后，利用弹性体浇铸环形间隙，或者在环形间隙中注入也或者另外引入弹性体，其中在弹性体硬化或凝固之前，将销钉引入弹性体中。可以已经在浇铸或注入或另外的引入之前，在浇铸/注入/引入时或者在浇铸/注入/引入之后、特别是在浇铸/注入/引入之后立刻实现引入销钉。
有利地通过加热、特别是通过烘烤弹性体引起弹性体的硬化(凝固)。因此通常不仅对内环、外环、弹性体而且对销钉都进行加热或烘烤。
在加热之后并且通常在随之发生的冷却之后，将定心孔引入内环和/或外环中，然后可以在该定心孔中插入定心销。可替代或附加地，也可以通过其它的措施将定心销装配到内环上和/或外环上。定心孔或定心销因此用于使弹性扭转联轴器在轴或连接件上定心，这些连接件借助于弹性扭转联轴器彼此弹性连接。
在加热弹性扭转联轴器之后(以便固定弹性件)引入定心孔或装配定心销的优点在于，即在加热过程中或在随后发生的冷却过程中可以在弹性扭转联轴器中得到不平衡度。在对称旋转的部件、如依照一个实施方式的根据本发明的弹性扭转联轴器中，通常由此在连接件上进行定心，即部件或联轴器装有定心轴环，例如通过切削旋转加工(通过车削)将其装入。然而根据一种实施方式，弹性扭转联轴器、或至少外环或内环没有定心轴环，而是仅仅通过所述的定心销进行定心。
附图说明
下面应根据实施例示范性地说明本发明。图中示出：
图1是弹性扭转联轴器的、根据本发明的实施方式的端面俯视图；
图2是穿过根据图1的弹性扭转联轴器的轴向截面；
图3是根据图1的弹性扭转联轴器的三维俯视图；
图4是弹性扭转联轴器的一个区段的轴向俯视图，该区段由内环区段、外环区段和在此之间引入的弹性体组成，以及穿过该区段的轴向截面。
具体实施方式
图1示出了包括内环1以及外环2的弹性扭转联轴器9，其中内环1和外环2在圆周方向上分割地设计。当前在圆周上设置了七个区段。自然可能的是，设置其它的区段数量。
内环1具有径向向外指向的凸起5，并且外环3具有径向向内指向的凸起6。凸起5，6设计成齿形，带有在径向外端部上的顶端。内环1和外环3共同限定了蜿蜒曲折形的环形间隙2，除了引入弹性体4中的卸载口7之外，该环形间隙利用弹性体4完全填满。如所示出的，在紧靠每个凸起5，6的每个自由端部或每个顶端附近，在凸起5，6的每个侧面上的圆周方向上分别引入一个唯一的卸载口7，当前该卸载口设计为圆柱形。尽管设置该卸载口7，外环3的全部内圆周和内环1的全部外圆周，至少经过预设的轴向部段，和弹性体4连接。
在内环1、外环3和弹性体4之间的连接是不可松脱的连接，即该连接仅仅可以通过拆除或破坏弹性体4松脱。
不仅内环1而且外环3具有平行于旋转轴13的多个连接孔8，用于利用法兰连接需要借助于弹性扭转联轴器9连接的部件。
在图2中除了以前说明的元件之外，示出了作为需要通过弹性扭转联轴器9彼此连接的部件的第一轴10和第二轴11。第一轴10通过法兰螺栓连接14在端面侧装配在外环3上，其中螺栓引导穿过连接孔8。为了将外环3和第一轴11定心，使用多个同样在图1中可以看出的定心销12，其中在示出的实施方式中对于每个区段设置一个唯一的定心销12。
第二轴11同样经过法兰螺栓连接在端面侧拧紧在内环1上，参见螺栓15，其拧紧在内环1中配有螺纹的连接孔8中。第二轴11因此同样在端面侧装配在弹性扭转联轴器9上。然而第二轴11的轴环轴向地伸入内环1中并且在其外圆周上支撑内环1。因此可以在内环1和第二轴11之间实现定心，从而在第二轴11和内环1之间不需要定心销。
自然可能的是，在内环1和第二轴11之间的连接中也借助于定心销，对于示出的定心轴环可替代地或附加地实现定心。
在图3中又一次在三维视图中示出了带有两个连接在其上的轴10和11的弹性扭转联轴器9。
图4示出了在对轴进行连接之前的状态中，弹性扭转联轴器的一个区段，该区段包括外环3、内环1的区段，以及预设在该处之间的、带有卸载口7的弹性体4。此外看出的是，连接孔8在内环1中配有螺纹并且在外环3中没有螺纹。在圆周方向上看，在外环3的每个区段的中心设置了定心孔16，用于引入所述的定心销。
如所看到的，卸载口7的直径相对较小，即小于连接孔8和定心孔16的直径。卸载口分别完全由弹性体4包围。

Claims (16)

1.一种弹性扭转联轴器：
1.1带有内环(1)和在圆周方向上在形成环形间隙(2)的情况下包围所述内环(1)的外环(3)；其中
1.2将弹性体(4)引入所述环形间隙(2)中，所述弹性体预先硫化或粘贴在所述内环(1)上和所述外环(3)上并且基本上或完全填满所述环形间隙(2)；
1.3所述环形间隙(2)在所述联轴器的圆周方向上看去具有蜿蜒曲折形，从而所述内环(1)的径向向外指向的凸起(5)和所述外环(3)的径向向内指向的凸起(6)咬合；其特征在于，
1.4在所述联轴器的圆周方向上，在所述内环(1)的所述凸起(5)的两侧和所述外环(3)的所述凸起(6)的两侧分别将卸载口(7)引入所述弹性体(3)中。
2.根据权利要求1所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，在紧靠每个所述凸起(5，6)的每个自由端部附近，在圆周方向上在所述凸起(5，6)的每个侧面上分别引入一个、特别是一个唯一的卸载口(7)。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，所述卸载口(7)基本上定位在径向向内指向的所述凸起(6)的径向内部或者在径向向内指向的所述凸起(6)的内半径上，和定位在径向向外指向的所述凸起(5)的径向外部或者在径向向外指向的所述凸起(5)的外半径上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，所述内环(1)和所述外环(3)仅仅通过所述弹性体(4)彼此固定并且因此在圆周方向上、在径向方向上和在轴向方向上彼此弹性地连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，所述卸载口(7)完全由所述弹性体(4)包围。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，所述卸载口(7)具有环形的横截面并且特别具有圆柱形形状。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，所述内环(1)和/或所述外环(3)的所述凸起(5，6)是齿形的并且特别分别构成锐角的、在径向方向上或倾斜于所述径向方向延伸的三角形。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，具有特别是圆形或圆柱形的外圆周的所述外环(3)和/或具有特别是圆形或圆柱形的内圆周的所述内环(1)由单独的、特别是大小相等或同样的环形区段组成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的弹性扭转联轴器，其特征在于，所述外环(3)和/或所述内环(1)具有多个连接孔(8)，所述连接孔通入轴向对齐的端面中以用于抗扭地连接轴(10，11)或其它连接件并且特别平行于所述弹性扭转联轴器的旋转轴(13)。
10.一种轴连接装置，包括第一轴(10)和第二轴(11)，所述轴在轴向方向上、径向方向上和圆周方向上借助于根据权利要求1至9中任一项所述的弹性扭转联轴器(9)彼此弹性地连接，其中
10.1所述第一轴(10)形状配合地和外环(3)连接，特别是和所述外环以螺栓拧紧；和
10.2所述第二轴(11)形状配合地和内环(1)连接，特别是和所述内环以螺栓拧紧。
11.根据权利要求10所述的轴连接装置，其特征在于，所述第一轴(10)在端面侧上利用法兰连接在所述外环(3)上，和所述第二轴(11)在端面侧上利用法兰连接在所述内环(1)上、特别是在轴向远离所述第一轴(10)的端面上。
12.根据权利要求11所述的轴连接装置，其特征在于，两个所述轴(10，11)中的至少一个没有用于连接到所述弹性扭转联轴器(9)上的定心轴环并且特别通过定心销(12)定心地利用法兰连接在各自的环-所述外环(3)或所述内环(1)上。
13.一种传动系、特别是如轨道车辆传动系的车辆传动系，包括发动机和由所述发动机驱动的传动轮，其特征在于，在所述发动机和所述传动轮之间的传动连接中引入根据权利要求10至12中任一项所述的轴连接装置。
14.一种用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的弹性扭转联轴器(9)的方法，其特征在于以下步骤：
14.1内环(1)和外环(3)或所述内环和所述外环的环形区段彼此分开地制造；
14.2所述内环(1)和所述外环(3)同中心地定位，从而产生环形间隙(2)；
14.3所述外环(3)在所述外环的径向内圆周上以及所述内环(1)在所述内环的径向外圆周上涂有增附剂；
14.4提供预定数量的圆柱形销钉或其它造型的销钉，所述销钉的外表面没有所述增附剂；
14.5利用弹性体(4)浇铸所述环形间隙(2)，其中在浇铸前、在浇铸时或在浇铸后在所述弹性体(4)硬化之前将所述销钉引入所述弹性体(4)中，随后所述弹性体(4)部分地或完全硬化，并且在硬化之后将所述销钉从所述弹性体(4)中移出。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过对所述内环(1)、所述外环(3)、所述弹性体(4)和所述销钉加热、特别是烘烤使所述弹性体(4)硬化。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，首先在加热并且特别是随后发生的冷却之后，将定心孔(16)引入所述内环(1)和/或所述外环(3)中和/或将定心销(12)装配在所述内环(1)和/或所述外环(3)上，用于使所述弹性扭转联轴器(9)在装配时在传动系中、特别是在两个所述轴(10，11)之间定心。
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