CN105683604A - 用于连接两个驱动轴的弹性的耦联装置 - Google Patents

Abstract

用于连接两个驱动轴（8、9）的弹性的耦联装置，具有耦联盘（1），所述耦联盘轴向地布置在第一驱动轴（8）和第二驱动轴（9）之间并且抗扭转地布置在第一驱动轴（8）处和第二驱动轴（9）处，其中，所述耦联盘（1）在两个驱动轴（8、9）之间传递转矩时作为机械的补偿器起作用。为了实现简单并且轻质的结构、成本有利的制造以及耦联装置运行中的耐用性以及坚固性，规定所述耦联盘（1）借助于多个周面分布地布置的夹紧件（2、2’）保持不被穿过，所述夹紧件（2、2’）关于周面能够交替地与所述第一驱动轴（8）和所述第二驱动轴（9）连接，其中，所述耦联盘（1）以及所述夹紧件（2、2’）沿着转动轴线方向（7）如下地设计轮廓，使得所述夹紧件（2、2’）形状配合地包围所述耦联盘（1），其中，形状配合沿着转动方向（12）起作用。

Description

用于连接两个驱动轴的弹性的耦联装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于连接两个驱动轴的弹性的耦联装置。

背景技术

这种不能换挡（nichtschaltbare）的耦联装置例如用在汽车的或农业的以及工业的机器的万向轴中，用以使两个相邻的轴区段相互连接。其重要的功能的部件是弹性的耦联元件，所述弹性的耦联元件能够补偿轴区段的轻微的对准误差并且缓冲在起动时或者在快速的转速变化时出现的载荷冲击。这种耦联元件作为铰接盘或者根据在GB497903A中提到的发明者所述作为哈迪盘（Hardyscheiben）公开。

GB497903A示出了由橡胶制成的弹性的铰接盘或者说哈迪盘用于连接两个驱动轴，所述铰接盘或者说哈迪盘周面分布地具有多个衬套，螺钉栓能够穿过这些衬套。通过借助于多个轴线平行定向的栓拧紧所述衬套与两个驱动轴实现到这种铰接盘中的力导入，其中，分别交替地，一个衬套与所述一个驱动轴连接以及关于周面在后面的衬套与所述另一驱动轴连接。

由DE102010053691A1公开了用于连接两个驱动轴的弹性的耦联装置，其中弹性的耦联元件具有船螺旋桨式振动的臂，其从径向内部朝径向外部延伸。所述臂在一个径向平面中或者在两个沿轴向的方向位于重叠的径向平面中对称地在耦联元件的周面上分布地布置。在每个臂的径向外部的端部的区域中分别布置了轴向定向的开口用于连接元件或者说螺钉栓的引导穿过。所述连接元件能够交替地与第一驱动轴的自由的端部和第二驱动轴的自由的端部连接。所述耦联元件可以由橡胶、由纤维复合材料或者由金属制成，其中，振动的臂具有相对高的弹性。

发明内容

在此背景下，本发明的任务是提出一种用于连接两个驱动轴的弹性的耦联装置，其在结构方面是简单并且轻质的，在制造方面是成本有利的并且在运行方面是耐用的并且坚固的。

该任务的解决方案能够从独立权利要求的特征中获得，而本发明的有利的构造方案和改进方案能够由从属权利要求中获得。

本发明基于以下认识，即在用于形成两个相互略微轴线错开的或者说角度错开的驱动轴的传递转矩的连接的弹性的耦联盘或者说铰接盘中，置入孔或者冲口会以不确定的方式并且可能关于运行寿命以可变的方式不利地影响所述盘的弹性特性以及耐久性。这尤其在所述耦联盘或者说铰接盘由轻质的纤维复合材料制成时适用。相反，通过所述耦联盘在两个驱动轴之间形状配合的固定，借助于简单的结构上的措施在补偿对准误差的情况下实现可靠的转矩传递，而不用损害地对所述耦联盘穿孔或者在其它方面损害地改变所述耦联盘的性质。

据此，本发明从用于连接两个驱动轴的弹性的耦联装置出发，其具有耦联盘，所述耦联盘沿轴向布置在第一驱动轴和第二驱动轴之间并且抗扭转地布置在第一驱动轴处和第二驱动轴处，其中，所述耦联盘在转矩传递时在两个驱动轴之间作为机械的补偿器起作用。为了解决所提出的任务，本发明此外规定，所述耦联盘借助于多个周面分布地布置的夹紧件保持不被穿过，所述夹紧件能够关于周面交替地与第一驱动轴或第二驱动轴连接，所述耦联盘以及所述夹紧件平行于所述耦联盘的转动轴线方向如下地设计轮廓，使得所述夹紧件在相应配属的耦联盘区段处至少部分地形状配合地围卡住所述耦联盘，并且该形状配合沿着所述耦联盘的转动方向起作用。

通过这种布置方案提供了用于连接两个具有可能的轴线错开或角度错开的驱动轴的弹性的耦联装置供支配，其中所述驱动力被引导通过所述耦联盘，而为此不必将固定开口置入到所述耦联盘中。此外，没有置入衬套或者类似构件到所述耦联盘中用于增强固定开口以及用于栓的穿过。

根据本发明的实施方式能够规定，所述夹紧件构造成卡夹元件，其能够预夹紧地形状配合地被推到所述耦联盘上。所述耦联盘据此被夹紧到夹紧件中并且通过所述夹紧件固定在两个驱动轴之间。这种固定能够用较小的花费并且成本有利地实现。通过夹紧所述耦联盘，与所述夹紧件共同作用地实现两个驱动轴之间的力传递，而没有干扰或者隔断所述盘结构。通过所述耦联盘和所述夹紧件之间沿着驱动轴的转动方向或者说沿着所述耦联装置的转动方向作用的形状配合，保证该装置不扭转或者打滑并且也能够可靠地传递较高的转矩，所述转矩基于较高的负载或者较高的转速梯度会作用在所述耦联装置处。

此外能够规定，所述耦联盘被制成整体的由纤维复合材料构成的部件。由纤维复合材料构成的耦联盘能够具有限定的纤维定向。例如如下地选择所述纤维定向，使得纤维在所述耦联盘中基本上圆形地或者螺旋形地布置。

纤维复合材料能够在许多材料中，包括玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、合成材料纤维或者甚至由重新长出的原料制成的纤维供使用，并且所述纤维复合材料能够以几乎每种任意的几何形状的方式被制造。众所周知，纤维复合材料包括承载基体以及布置在其中的纤维，所述纤维在重量相对非常小的情况下给予相应的主体高的强度。这种部件的弹性特性不仅取决于材料，而且也取决于方向。优选所述耦联盘是整体的，也就是由一个部分制成。然而替代其，所述耦联盘也可以由多个单个部分组合地构造。

特别好地适合于按本发明的耦联装置的耦联盘例如能够被制成由纤维增强的合成材料制成的无缝的部件，其以注塑方法或者以层压方法制造。这种类型的耦联盘是特别轻质的并且能够补偿2到5度范围中的角度错开，并且其由此能够在对准误差的这种数量级的情况下代替耗费的万向铰接机构。

能够在所述盘的制造过程中有针对性地确定主纤维方向，用以调节该盘的确定的弹性特性或者至少增强该盘的确定的弹性特性。所述盘应该理想方式地通过材料选择、盘尺寸以及朝着盘平面的用于规定最大的夹紧（Spannung）的方向并且朝着盘法向的平面的用于规定最大的弯曲力矩的方向的纤维定向的共同作用被设计。

在由纤维复合材料制成的耦联盘的情况下，根据本发明，其承载基体以及增强纤维没有被损害地穿孔或者其它方面遭到损坏。由此排除在盘中潜在的薄弱部位，如开口或切口，在其处湿汽、油或脏物会侵入到所述耦联盘中。由此由纤维复合材料制成的耦联盘特别能够被加载并且即使在长时间运行之后也会根据其规格地保持所述特性。

根据本发明的优选的实施方式能够规定，所述耦联盘构造成环形盘，所述夹紧件关于周面对称地分布并且能够交替地从径向内部朝径向外部以及从径向外部朝径向内部形状配合地被推到所述耦联盘上，所述夹紧件基本上由相应两个环形区段形的板构成，所述板在所述耦联盘的两侧对置地布置并且径向地在所述耦联盘外在端侧面处固定地或者一件式构造地相互连接成U形的部件。两个被设计轮廓的板相应地连接成夹紧件能够通过焊接、粘结、拧紧、铆接和/或卷边实现。也可以相应一件式地制造所述夹紧件。

据此，所述环形盘几何形状实现了单侧关闭的夹具或者说卡夹元件不仅在所述耦联盘的外周面处而且也在其内周面处的安置。由此沿着径向的盘方向以及沿着周面方向实现了卡夹力或者说夹紧力的恰当的分布。在所述耦联盘的中心的开口中，所述耦联装置还能够根据需要地容纳定心辅助件。

例如六个夹紧件周面分布地布置在所述耦联盘处。在这种布置中，优选分别交替地，一个夹紧件从径向内部向径向外部围卡住所述耦联盘并且所述关于周面的后面的夹紧件从径向外部向径向内部围卡住所述耦联盘。也可以相应地两个关于周面直接相邻的夹紧件从径向内部向外部围卡住所述耦联盘并且两个关于周面在后面直接相邻的夹紧件从径向外部向径向内部围卡住所述耦联盘。

为了连接所述耦联盘或者说所述夹紧件（所述耦联盘被夹紧在其之间）与第一驱动轴的自由的端部或法兰以及第二驱动轴的自由的端部或法兰能够规定，分别在所述夹紧件的径向外部的端部的区域中，至少在面对驱动轴的侧面之一上构造法兰式的或者栓式的区段，连接元件如定位栓或机器螺钉能够直接固定在所述区段处或者能够抗扭转地插入或者拧紧在相应的凹槽或者螺纹孔中。优选分别交替地，一个夹紧件与所述一个驱动轴抗扭转地连接并且所述关于周面在后面的夹紧件与所述另一驱动轴抗扭转地连接。由此实现到所述盘中的特别均匀的力导入。

为了实现所述耦联盘和所述夹紧件之间的形状配合能够规定，所述耦联盘至少在所述夹紧件的区域中波纹地构造，并且所述夹紧件在其面对所述耦联盘的轴向面的面处分别相应地波纹地构造并且能够形状配合地与波纹的耦联盘连接。

常规的由橡胶或者橡胶弹性的材料制成的耦联盘仅仅通过材料具有确定的弹性。在由金属制成的耦联盘中能够通过相应弹簧式的造型实现弹簧作用。由纤维复合材料制成的盘能够本身具有弹性的材料特性，用以补偿所述两个有待连接的驱动轴的轻微的轴线错开或者角度错开。然而，波纹状的几何形状给予纤维复合盘弹簧特性，所述弹簧特性尤其在转矩从所述第一驱动轴通过所述盘传递到所述第二驱动轴上时使得铰接的转动振动的补偿变得容易，其中，沿着所述耦联装置的周面方向或者说转动方向相应的力矢量作用在涉及的轴侧面处。

据此，所述耦联盘能够至少在其中应该借助于所述夹紧件形成形状配合的区域中轮换地具有从盘平面凸出的轴向的拱出。然而也可以是在整个盘周面上构造的波纹。所述耦联盘例如可以构造成由纤维增强的合成材料制成的波纹的环形盘。据此，所述耦联盘的波纹（Wellung）能够被限制到耦联盘的轴向面处相应的突起和/或凹处上，或者轴向整个穿过该耦联盘。

原则上在所述耦联盘和所述夹紧件之间其它形状配合的连接也是可行的。例如轴向从所述盘平面中凸出的并且沿周面方向以及径向的方向分布在所述耦联盘处构造的球形的拱出以及构造在所述夹紧件处的相应的拱出能够形成形状配合元件。

此外能够规定，所述夹紧件由轻质构造材料制成。所述夹紧件例如可以由纤维增强的合成材料制成，例如在按本发明构造的用于传递相对小的转矩的耦联装置的情况下。由金属制成的定位栓或者用于容纳固定螺钉的金属的螺纹套而后层压到所述夹紧件中。由此能够进一步降低所述耦联装置的重量。当然也可以应用由金属的材料制成的常规的夹紧件或者说卡夹元件。

此外能够规定，轴向地在所述夹紧件和所述耦联盘之间分别布置能够弹性变形的中间层。据此，所述耦联盘例如在中间置入橡胶垫、硅板层或类似结构的条件下被夹紧在所述夹紧件的区域中。由此所述耦联盘的表面相对于所述夹紧件特别地被保护。此外，所述中间层作为碰撞缓冲的板层起作用并且增强作用到所述耦联装置上的振动缓冲的作用。所述中间层也能够进一步提高所述耦联装置的弹性。替代其，也可以在所述夹紧件和所述耦联盘之间置入简单的厚的保护膜。

附图说明

为了进一步说明本发明，为说明书附加实施例的附图。在附图中示出：

图1是按本发明的弹性的耦联装置的透视图，

图2是按图1的耦联装置的耦联盘的透视图，以及

图3是按图1的耦联装置的纵剖图。

具体实施方式

据此，在图1中所示的弹性的耦联装置具有耦联盘1，所述耦联盘被夹紧到六个对称地在周面上分布地布置的夹紧件2、2’中。所述耦联装置用于弹性地连接两个仅仅象征性说明的驱动轴8、9，例如汽车的万向轴的两个轴区段，其中，通过连接的弹性应该能够补偿轴区段之间轻微的对准误差。

所述耦联盘1构造成环形盘并且由纤维增强的合成材料制成一件式的部件。所述夹紧件2、2’构造成U形的卡夹元件，其围卡住所述耦联盘1。所述夹紧件2、2’的每个包括两个环形区段形的板3、3’，所述板在所述耦联盘1的轴向的侧面处对置并且径向地在所述耦联盘1外在端侧面4、4’处相互固定地连接。三个夹紧件2径向地在所述耦联盘1的内周面外闭合。三个其它的夹紧件2’径向地在所述耦联盘1的外周面外闭合。所述六个夹紧件2、2’沿着周面方向交替地从径向内部朝径向外部以及从径向外部向径向内部形状配合地并且预夹紧地被推到所述耦联盘1上。在所述夹紧件2、2’和所述耦联盘1之间相应嵌入保护材料（materialschonende）的橡胶弹性的中间层13。

每个夹紧件2、2’在其径向外部的端部的区域中具有增强的法兰区段5，所述法兰区段与相应配属的板3、3’固定地连接。所述法兰区段5构造成柱形的栓附加件。在三个夹紧件2’中，用于容纳三个没有示出的定位栓的螺纹孔6被置入所述栓附加件5中。沿着周面方向布置在其之间的三个其它的夹紧件2在所述耦联盘的图1中不能看到的下侧面上具有相应的螺纹孔用于容纳三个另外的定位栓。

为了形成两个驱动轴8、9的抗扭转的连接，所述定位栓在所述耦联盘1的两个侧面上拧入到螺纹孔中并且以其自由的端部分别拧紧在相邻的第一驱动轴8或者第二驱动轴9的自由的端部的没有示出的法兰盘处或者类似装置处。关于周面相互实施这种拧紧，其中，分别交替地，所述耦联盘1的夹紧件2’与所述一个驱动轴8连接并且关于周面在后面的夹紧件2与所述另一驱动轴9连接。

所述耦联盘1在所述夹紧件2、2’的区域中构造成波纹状的。在图2和图3中明显能够看到所述耦联盘1的波纹。据此，所述耦联盘1在为了夹紧而设置的区域中具有波纹10、10’。所述波纹10、10’轴向平行于所述耦联盘1的转动轴线7的方向作为拱出从盘平面中伸出或者说在对置的侧面上作为拱入伸入到盘平面中并且沿径向的方向在整个环形宽度上延伸。所述波纹10、10’的拱出和拱入关于周面交替地被构造。

相应的波纹11、11’在所述夹紧件2、2’处被构造成轴向的拱入和拱出，使得所述耦联盘1以及所述夹紧件2、2’的波纹形的拱出和拱入形状配合地被推入彼此，如尤其图3说明的那样。

通过所述两个驱动轴8、9之间经由所述夹紧件2、2’和所述耦联盘1形成的形状配合，使得力在转矩传递时沿着所述耦联盘1的周面方向或者说转动方向12作用在所述波纹10、10’、11、11’的侧面（Flanken）处。驱动力由所述第一驱动轴8通过第一夹紧件2’与所述第一驱动轴8的抗扭转的固定通过所述耦联盘1以及第二夹紧件2与所述第二驱动轴9的抗扭转的固定传递到所述第二驱动轴9上。所述连接的弹性通过所述耦联盘1的材料特性以及所述耦联盘1的波纹几何形状确定。在所述驱动轴8、9之间的转矩传递的情况下，基于该弹性的特性补偿了出现的轻微铰接的转动振动和/或小的对准误差。

附图标记列表

1耦联盘

2、2’夹紧件

3、3’夹紧件2、2’的板

4夹紧件2’的径向外部的端侧面

4’夹紧件2的径向内部的端侧面

5夹紧件2、2’的法兰区段

6容纳部、螺纹孔

7耦联盘的转动轴线

8第一驱动轴

9第二驱动轴

10、10’盘侧的波纹

11、11’夹紧件侧的波纹

12耦联盘的转动方向

13中间层。

Claims (11)

1.弹性的耦联装置，用于连接两个驱动轴（8、9），具有耦联盘（1），所述耦联盘轴向地布置在第一驱动轴（8）和第二驱动轴（9）之间并且抗扭转地布置在第一驱动轴（8）处和第二驱动轴（9）处，其中，所述耦联盘（1）在所述两个驱动轴（8、9）之间传递转矩时作为机械的补偿器起作用，其特征在于，所述耦联盘（1）借助于多个周面分布地布置的夹紧件（2、2’）保持不被穿过，所述夹紧件（2、2’）关于周面能够交替地与所述第一驱动轴（8）或所述第二驱动轴（9）连接，所述耦联盘（1）以及所述夹紧件（2、2’）平行于所述耦联盘（1）的转动轴线方向（7）如下地设计轮廓，使得所述夹紧件（2、2’）在相应配属的耦联盘区段处至少部分地形状配合地围卡住所述耦联盘（1），并且形状配合沿着所述耦联盘（1）的转动方向（12）起作用。

2.按权利要求1所述的耦联装置，其特征在于，所述夹紧件（2、2’）构造成卡夹元件，所述卡夹元件能够预夹紧地形状配合地被推到所述耦联盘（1）上。

3.按权利要求1或2所述的耦联装置，其特征在于，所述耦联盘（1）被制造为由纤维复合材料构成的整体的部件。

4.按权利要求3所述的耦联装置，其特征在于，由所述纤维复合材料构成的耦联盘（1）具有限定的纤维定向。

5.按权利要求3或4所述的耦联装置，其特征在于，纤维在所述耦联盘中基本上圆形地或者螺旋形地布置。

6.按权利要求1到5中任一项所述的耦联装置，其特征在于，所述耦联盘（1）构造成环形盘，所述夹紧件（2、2’）关于周面对称地分布并且能够交替地从径向内部向径向外部以及从径向外部向径向内部形状配合地被推到所述耦联盘（1）上，所述夹紧件（2、2）基本上由相应两个环形区段形的板（3、3’）构成，所述环形区段形的板在所述耦联盘（1）的两侧对置地布置并且径向地在所述耦联盘（1）外在端侧面（4、4’）处固定地或者一件式构造地相互连接成U形的部件。

7.按权利要求1到6中任一项所述的耦联装置，其特征在于，为了连接所述夹紧件（2、2’）与所述第一驱动轴（8）或所述第二驱动轴（9），分别在所述夹紧件（2、2’）的径向外部的端部的区域中、至少在面对所述驱动轴（8、9）的侧面之一上构造了法兰式的或者栓式的区段（5），连接元件如定位栓或机器螺钉能够直接固定在所述区段处或者能够抗扭转地插入或者拧紧在相应的凹槽或螺纹孔（6）中。

8.按权利要求1到7中任一项所述的耦联装置，其特征在于，所述耦联盘（1）至少在所述夹紧件（2、2’）的区域中波纹地构造，并且所述夹紧件（2、2’）在所述夹紧件的面对所述耦联盘（1）的轴向面的面处分别相应波纹地构造并且能够形状配合地与波纹的耦联盘（1）连接。

9.按权利要求8所述的耦联装置，其特征在于，所述耦联盘（1）的波纹被限制到在所述耦联盘（1）的轴向面处相应的突起和/或凹处上，或者整体轴向穿过所述耦联盘（1）。

10.按权利要求1到9中任一项所述的耦联装置，其特征在于，所述夹紧件（2、2’）由轻质构造材料制成。

11.按权利要求1到10中任一项所述的耦联装置，其特征在于，轴向地在所述夹紧件（2、2’）和所述耦联盘（1）之间分别布置了能够弹性变形的中间层（13）。