CZ19823U1

CZ19823U1 - Flexible, composite transmission shaft

Info

Publication number: CZ19823U1
Application number: CZ200921255U
Authority: CZ
Inventors: Lochman@Jan
Original assignee: Lochman@Jan
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2009-07-07

Description

Ohebný spojovací kompozitní hřídelFlexible composite shaft

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká ohebného spojovacího kompozitního hřídele pro spojem unášečů hnacího a hnaného agregátu dopravních a transportních zařízení.The technical solution relates to a flexible composite shaft for connecting the carriers of the driving and driven aggregates of conveying and transport devices.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Podle známého stavu techniky je spojení hnacího a hnaného agregátu řešeno spojovacími hřídeli se stejnoběžnými, kardanovými klouby, nebo spojkami umožňující jejich nesouosé, mimoosé propojení, popřípadě kompenzují i jejich vzájemný pohyb. Tyto spojky jsou řešeny jako zubové, kardanové, kuličkové, ojničkové, ěi různé pružné lamelové spojky vyrobené z kovu, gumy nebo plastu. Ty spojky jako pružné elementy umožňující ohyb hřídele za rotace a případnou délkovou kompenzaci, jsou řešeny jako samostatné funkční uzly, které jsou ke spojovacímu hřídeli nerozebíratelně Či rozebíratelně spojeny.According to the prior art, the connection of the drive and driven aggregates is provided by connecting shafts with parallel, universal joints or couplings allowing their misalignment, off-axis connection or compensate for their mutual movement. These couplings are designed as toothed, cardan, ball, connecting rod or various flexible vane couplings made of metal, rubber or plastic. Those couplings as spring elements allowing the shaft to be bent during rotation and possible length compensation are designed as separate functional nodes, which are permanently connected to the connecting shaft.

V patentové přihlášce WO 2008/124674 je pružná Část kompozitního dutého hřídele řešena skokovou změnou tvaru, na níž navazuje zalaminovaná příruba s kolíkovými spoji. Nevýhodou ís tohoto řešení je větší ohybová tuhost v oblasti skokových změn, vyšší setrvačné hmoty a větší technologická náročnost.In the patent application WO 2008/124674, the resilient part of the composite hollow shaft is solved by a step change in shape followed by a laminated flange with pin connections. The disadvantages of this solution are higher bending stiffness in the area of step changes, higher inertial mass and higher technological demands.

V patentu US5314382je uveden kompozitní hřídel, u kterého příruby a dutý profil jsou spojeny pomocí lepeného spoje, což znamená nižší ohybovou pružnost a vyšší technologickou náročnost.US5314382 discloses a composite shaft in which the flanges and the hollow profile are joined by means of an adhesive bond, which means lower flexural flexibility and higher technological demands.

Z patentu DE 19960963 Al je známo provedení hřídele pro přenos kroutícího momentu především pro pohon motorových vozidel. Při provozu vznikající kmitání spojovacího hřídele má uzly na koncích a nejméně jednu amplitudu mezi nimi. Redukce tím vznikajícího rušivého hluku je řešena náhlou změnou průřezu dutého profilu hřídele v místě amplitudy. Změna průřezu hřídele je prováděna bud’ zvětšením, nebo zmenšením průměru válcového tvaru. V jedné alternativě je uvedena náhlá změna průřezu hřídele vytvořením vnější kruhové drážky s rovno25 běžnými stěnami kolmými na osu hřídele, spojenými, v podélném řezu, polokruhovou stěnou. Nevýhodou těchto řešení je zvláště zvětšení hmotnosti a momentu setrvačnosti.DE 19960963 A1 discloses an embodiment of a shaft for transmitting torque, in particular for driving motor vehicles. In operation, the oscillation of the propeller shaft has nodes at the ends and at least one amplitude therebetween. Reduction of the disturbing noise resulting therefrom is solved by a sudden change in the cross-section of the hollow shaft profile at the location of the amplitude. The shaft cross-section is changed either by increasing or decreasing the diameter of the cylindrical shape. In one alternative, a sudden change in shaft cross-section is provided by forming an outer circular groove with straight normal walls perpendicular to the axis of the shaft, joined, in longitudinal section, by a semicircular wall. The disadvantage of these solutions is, in particular, an increase in mass and moment of inertia.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Nedostatky současného stavu techniky do značné míry odstraňuje ohebný spojovací kompozitní hřídel pro spojení unášečů hnacího a hnaného agregátu, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že je jako jeden celek vytvořen kompozitním dutým profilem s přírubami a s nejméně jednou pružnou oblastí.The drawbacks of the prior art are largely overcome by the flexible composite shaft for connecting the drive and drive assembly carriers, according to a technical solution which is formed as a unitary composite hollow profile with flanges and at least one elastic region.

Pružnou oblastí může být přírubový spoj, tvořený přírubou dutého profilu a přírubou unášečů, přičemž příruba unášečů hnacího a/nebo hnaného agregátu je tvarově přizpůsobena přírubě kompozitního dutého profilu.The resilient region may be a flange connection formed by a hollow profile flange and a carrier flange, the carrier flange of the drive and / or driven aggregate being matched to the composite hollow flange flange.

Na přírubě tvoří pružnou oblast nejméně jeden pružný lamelový element vytvořený radiálním ramenem a k němu oboustranně nebo jednostranně navazující boční částí. Pružnou oblast může také tvořit pouze radiální rameno různých tvarů.On the flange, the resilient region is formed by at least one resilient lamella element formed by a radial arm and a side portion adjoining it on both sides or on one side. The elastic region can also be formed only by a radial arm of different shapes.

V dalším výhodném provedení tvoří pružnou oblast skoková změna tvaru kompozitního dutého profilu ve formě nejméně jedné vlnovcové vlny s odlehčením různých tvarů.In another preferred embodiment, the resilient region is a step change in the shape of the composite hollow profile in the form of at least one bellows wave with relief of different shapes.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické řešení je blíže objasněno na výkresech, kde na obr. i je schematický podélný řez ohebným kompozitním hřídelem, na obr. 2 je pohled směrem R z obr. 1, na obr. 3 je pohled směrem P z obr. 1, na obr. 4 je příčný řez B-B z obr. 1, na obr. 5 je schematický podélný řez C-C, jiné varianty řešení pružné oblasti, na obr. 6 je pohled směrem T z obr. 5, na obr. 7 je pohled směrem S z obr. 5, na obr. 8 je řez D-D z obr. 5, na obr. 9 a 10 jsou axonometrické pohledy naBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic longitudinal section through a flexible composite shaft; FIG. 2 is a view in the direction R of FIG. 1; FIG. 3 is a view in the direction P of FIG. Fig. 4 is a cross-sectional view BB of Fig. 1; Fig. 5 is a schematic longitudinal section CC, of another variant of the resilient region; Fig. 6 is a view in direction T of Fig. 5; 5, FIG. 8 is a cross-sectional view DD of FIG. 5, FIGS. 9 and 10 are axonometric views of FIG

-1 CZ 19823 Ul kompozitní hřídele z obr. 1 a 5, a na obr. 11 až 17 jsou různé příklady provedení pružných lamelových elementů.1 and 5, and in Figures 11 to 17 are various examples of embodiments of the flexible lamella elements.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Příklad 1Example 1

V příkladu znázorněném na obr. 1, je ohebný spojovací kompozitní hřídel podle vynálezu, určený pro pohon transportního agregátu. Spojovací hřídel je vytvořen jako rozebíratelný celek složený z kompozitního dutého profilu I s přírubami 1.1. spojený rozebíratelně s přírubami 4.1. 5.1 unášečů 4, 5. Kompozitní dutý profil I je trubka kruhového průřezu, jejíž konce jsou vytaženy do plochých přírub 1.1. Na přírubách 1.1 jsou tři pružné oblasti 2 tvořené třemi lamelovými io elementy 3 vytvořené radiálními rameny 3.1 a k nim oboustranně navazujícími bočními částmi 3,2, v nichž je umístěna díra pro spojovací prvek, kterým je šroub. Osy díry s osou ramen svírají úhel a - 60°. Unášeče 4, 5 jsou tvořeny třemi rameny 4.1. 5.1 a nábojem pro uložení na hřídel hnacího a/nebo hnaného agregátu. Rozebíratelné přírubové spoje 3 složené z přírub 4.1 a 1.1 a/nebo 5.1 a Ll tvoří tři pružné oblasti 2 umožňující lokální ohyb a délkovou kompenzaci hřídele.In the example shown in Fig. 1, the flexible composite shaft according to the invention is intended to drive a transport assembly. The connecting shaft is formed as a dismountable unit composed of a composite hollow profile I with flanges 1.1. fastened to the flanges 4.1. 5.1 of the grippers 4, 5. The composite hollow profile I is a tube of circular cross-section whose ends are pulled into flat flanges 1.1. On the flanges 1.1 there are three elastic regions 2 formed by three lamella io elements 3 formed by radial arms 3.1 and laterally adjoining side parts 3,2, in which a hole for a connecting element, which is a screw, is located. The axis of the hole with the axis of the arms forms an angle of - 60 °. The grippers 4, 5 consist of three arms 4.1. 5.1 and a hub for mounting on the shaft of the drive and / or driven unit. The detachable flange joints 3 composed of flanges 4.1 and 1.1 and / or 5.1 and L1 form three elastic regions 2 allowing local bending and shaft length compensation.

Příklad 2Example 2

V příkladu znázorněném na obr. 5, je varianta ohebného spojovacího kompozitního hřídele podle vynálezu určeného rovněž pro pohon transportního agregátu. Spojovací kompozitní hřídel je vytvořen jako rozebíratelný celek skládající se z kompozitního dutého profilu V spojeného s unášeči Ψ, 5\ Kompozitní dutý profil V je tvořen trubkou s přírubami Γ.Ι. přičemž v jejich blízkosti jsou pružné oblasti 2 tvořené skokovou změnou tvaru kompozitního dutého profilu V ve formě vlnovcové vlny Γ.2. v níž je vytvořeno odlehčení Γ.2.Ι. Rozebíratelné přírubové spoje T plochých přírub 4'.1 a Γ.1 a/nebo 5'.1 a Γ.1 se šesti spojovacími šrouby jsou v běžně známém provedení. Na vnější ploše příruby Γ.1 je v místě šroubu umístěna kovová podložka 1'.3.In the example shown in FIG. 5, a variant of the flexible composite shaft according to the invention is also intended to drive a transport assembly. The composite hollow profile is formed as a detachable unit consisting of a composite hollow profile V connected to the grippers Ψ, 5 '. The composite hollow profile V is formed by a pipe with flanges Γ.Ι. whereby the resilient areas 2 formed by a step change of the shape of the composite hollow profile V in the form of a bellows wave Γ.2. in which relief Γ.2.Ι is created. The removable flanges T of the flat flanges 4'.1 and Γ.1 and / or 5'.1 and Γ.1 with six connecting bolts are in the conventional design. A metal washer 1'.3 is placed on the outer surface of the flange Γ.1 at the screw location.

Další příklady uvádějí varianty výhodných provedení pružné oblasti.Further examples show variants of the preferred embodiments of the elastic region.

Příklad 3Example 3

V příkladu znázorněném na obr. 13, tvoří pružnou oblast 2 jeden pružný lamelový element 3 vytvořený radiálním ramenem 3.1 a k němu oboustranně navazující boční část 3.2. v níž je umístěna díra pro spojovací prvek, přičemž osa ramene 3.1 a střed díry ležící na poloměru r svírají středový úhel α = 180°.In the example shown in FIG. 13, the resilient region 2 is constituted by a resilient lamella element 3 formed by a radial arm 3.1 and a side portion 3.2 adjoining it on both sides. in which there is a hole for the fastener, the axis of the arm 3.1 and the center of the hole lying on the radius r making a central angle α = 180 °.

Příklad 4Example 4

V příkladu znázorněném na obr. 12, tvoří pružnou oblast 2 dva pružné lamelové elementy 3 vytvořené radiálními rameny 3.1 a k nim oboustranně navazujícími bočními částmi 32, v nichž je umístěna díra pro spojovací prvek, přičemž osa ramen 3.1 a střed díry ležící na poloměru r svírají středový úhel a = ±90°.In the example shown in Fig. 12, the elastic region 2 is formed by two elastic lamella elements 3 formed by radial arms 3.1 and laterally adjacent side portions 32 therebetween, in which a hole for the connecting element is located, the axis of the arms 3.1 and the hole centering on the radius r center angle α = ± 90 °.

Příklad 5Example 5

V příkladu znázorněném na obr. 11, tvoří pružnou oblast 2 tři pružné lamelové elementy 3 vytvořené radiálními rameny 3.1 a k nim oboustranně navazujícími bočními částmi 32. v nichž je umístěna díra pro spojovací prvek, přičemž osa ramene 3.1 a střed díry ležící na poloměru r svírají středový úhel a = ±60°.In the example shown in Fig. 11, the elastic region 2 is formed by three elastic lamella elements 3 formed by radial arms 3.1 and laterally adjacent side portions 32 therebetween, in which a hole for the connecting element is located, the arm axis 3.1 and the center of the hole lying on the radius r center angle α = ± 60 °.

Příklad 6Example 6

V příkladu na obr. 14, tvoří pružnou oblast 2 dva pružné lamelové elementy 4 vytvořené radiálními rameny 4.1, s bočními částmi 4.2, na nichž je umístěna díra pro spojovací prvek, přičemž osa ramene 4.1 a střed díry ležící na poloměru r svírá středový úhel a menší než 180°.In the example of FIG. 14, the elastic region 2 is formed by two elastic lamella elements 4 formed by radial arms 4.1, with side portions 4.2 on which a hole for the connecting element is located, the arm axis 4.1 and the hole center at the radius r forming a central angle α less than 180 °.

-2CZ 19823 Ul-2EN 19823 Ul

Příklad 7Example 7

V příkladu na obr. 15, vytvářejí pružné oblasti 2 tři pružné lamelové elementy 5 tvořené každý radiálním ramenem 5.1 s boční částí 52. přičemž osa ramene 5.1 a střed děr ležících na poloměru r svírají středový úhel a menší než ±90^Q.In the example of FIG. 15, forming the flexible area 2 three elastic lamella elements 5 each formed by a radial arm 5.1 a lateral portion 52 and the axis of the arm 5.1 and the center of the holes lie on the central radius r enclose an angle of less than ± 90 ^Q.

Příklad 8Example 8

V příkladu na obr. 16 tvoří pružnou oblast 2 dva pružné lamelové elementy 5 vytvořené každý radiálním ramenem 6.1 s dvěma bočními částmi 62, v nichž je umístěna díra pro spojovací prvek, přičemž osa ramene 6.1 a středy děr ležících na poloměru r svírají středový úhel a menší než ±90°.In the example of Fig. 16, the elastic region 2 is formed by two elastic lamella elements 5 formed by each radial arm 6.1 with two side portions 62 in which a hole for the connecting element is located, the arm axis 6.1 and the centers of the holes lying on the radius r form a central angle a less than ± 90 °.

io Příklad 9io Example 9

V příkladu na obr. 17, vytvářejí pružné oblasti 2 tři pružné lamelové elementy 7 tvořené třemi radiálními rameny 7.1 s bočními částmi 72, přičemž osa ramene 7.1 a středy děr ležících na poloměru r svírají středový úhel a menší než ±45°.In the example of Fig. 17, the elastic regions 2 form three elastic lamella elements 7 formed by three radial arms 7.1 with side portions 72, wherein the axis of the arm 7.1 and the centers of the holes lying on the radius r form a central angle α less than ± 45 °.

Mimo uvedené konkrétní příklady provedení mohou být ramena a boční části pružných 15 lamelových elementů vytvořeny v různých tvarech.In addition to the specific embodiments, the arms and side portions of the resilient lamella elements may be formed in various shapes.

Výhody ohebného spojovacího kompozitního hřídele podle vynálezu, spočívají vedle ohebnosti a délkové kompenzace ve zvětšeném přenášeném kroutícím momentu, v podstatném snížení hmotnosti, momentu setrvačnosti, ve zmenšení rotačních průměrů a v odstranění nutnosti připojovat rozebíratelným či nerozebíratelným spojem ohebné spojky a obecné klouby.The advantages of the flexible composite shaft according to the invention, in addition to the flexibility and length compensation, are the increased transmitted torque, the substantial reduction in weight, the moment of inertia, the reduction in rotational diameters and the elimination of the necessity to attach the flexible couplings.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Ohebný spojovací kompozitní hřídel podle technického řešení je využitelný ve strojírenství při výrobě hnacích a hnaných hřídelů a v dopravních zařízeních.The flexible composite shaft according to the invention is useful in mechanical engineering in the production of drive and driven shafts and in conveying equipment.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Flexible joint composite shaft for connecting drive and driven aggregates for torque transmission, characterized in that it is integrally formed as a composite hollow profile (1) with flanges (1.1) and with at least one elastic region (2).

Flexible propeller shaft according to claim 1, characterized in that the elastic region (2) is a flange connection (3) formed by a flange (1.1) of the hollow profile (1) and a flange (4.1, 5.1) of the grippers (4, 5), the flange (4.1, 5.1) of the drive and / or driven aggregate grippers (4, 5) is shaped

30 adapted to the flange (1.1) of the composite hollow profile (1).

Flexible coupling shaft according to claim 2, characterized in that on the flange (1.1) the resilient region (2) is formed by at least one resilient lamella element (3) formed by a radial arm (3.1) and a lateral side (3.2) adjoining it on both sides.

Flexible coupling shaft according to claim 3, characterized in that the flexible lamella element (3) is formed only by a radial arm (3.1) of different shapes.

Flexible coupling shaft according to claim 1, characterized in that the resilient area (2 ') is a step change in the shape of the composite hollow profile (1 *) in the form of at least one bellows wave (1' 2) with relief (Γ.2.1) of various shapes .