DE102018211855A1

DE102018211855A1 - Washer and shaft coupling with washers

Info

Publication number: DE102018211855A1
Application number: DE102018211855.8A
Authority: DE
Inventors: Andre Stieglitz; Ingolf Müller; Manfred Bürgmann; Eva Sophie Jurgeleit
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung (1) mit einem ersten Flansch (2) und einem zweiten Flansch (3), welche über mehrere parallel zueinander angeordnete Ringscheiben (4, 5, 6, 7, 8) aus faserverstärktem Kunststoff miteinander verbunden sind. Die Ringscheiben (4, 5, 6, 7, 8) weisen jeweils Eckbereichen (11) und zwischen den Eckbereichen (11) angeordnete gerade Seitenabschnitte (10) auf. Jeweils zwei benachbarte Ringscheiben (4, 5, 6, 7, 8) sind mittels jeweils zumindest einem Klemmverbund (13) an sich zugeordneten Eckbereichen (11) miteinander verbunden. Die jeweils antriebsseitigen Klemmverbunde (13a) an jeder Ringscheibe sind in Umfangsrichtung versetzt zu den abtriebsseitigen Klemmverbunden (13b) angeordnet.
Ferner umfasst die Erfindung eine Ringscheibe (4), die sich zur Anwendung in der genannten Wellenkupplung (1) eignet.

The invention relates to a shaft coupling (1) with a first flange (2) and a second flange (3), which are connected to one another via a plurality of ring disks (4, 5, 6, 7, 8) made of fiber-reinforced plastic which are arranged parallel to one another. The washers (4, 5, 6, 7, 8) each have corner areas (11) and straight side sections (10) arranged between the corner areas (11). Each two adjacent washers (4, 5, 6, 7, 8) are connected to each other by means of at least one clamping connection (13) on corner areas (11) assigned to each other. The respective clamping assemblies (13a) on the drive side on each ring disk are offset in the circumferential direction from the clamping assemblies (13b) on the driven side.
The invention further comprises an annular disc (4) which is suitable for use in the shaft coupling (1) mentioned.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ringscheibe aus faserverstärktem Kunststoff gemäß der im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Art. Ferner wird eine Wellenkupplung mit Ringscheiben nach dem Oberbegriff von Anspruch 4 vorgeschlagen.The invention relates to an annular disk made of fiber-reinforced plastic according to the type defined in the preamble of claim 1. Furthermore, a shaft coupling with annular disks according to the preamble of claim 4 is proposed.

Derartige Wellenkupplungen können beispielsweise als antriebsseitige Kupplung oder als abtriebsseitige Kupplung in einem Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs verwendet werden. Eine antriebsseitige Kupplung ist dabei beispielsweise zwischen einem Elektromotor und einem Getriebe eines Schienenfahrzeugs angeordnet. Dagegen ist eine abtriebsseitige Kupplung zwischen einem Getriebe und einem Radsatz in einem Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs angeordnet.Such shaft couplings can be used, for example, as a drive-side clutch or as an output-side clutch in a drive train of a rail vehicle. A clutch on the drive side is arranged, for example, between an electric motor and a transmission of a rail vehicle. In contrast, a clutch on the output side is arranged between a transmission and a wheel set in a drive train of a rail vehicle.

Insbesondere bei teilgefederten Antriebsanordnungen ist antriebsseitig eine nichtschaltbare Kupplung mit Versatzausgleich erforderlich. Bei einer teilgefederten Antriebsanordnung ist eine Antriebsmaschine, beispielsweise ein Elektromotor, an einem gefederten Drehgestell aufgehängt, während das Getriebe als achsreitendes Getriebe ausgeführt ist. Das achsreitende Getriebe stützt sich dabei direkt auf einer ungefederten Achswelle ab und kann zusätzlich über eine Drehmomentstütze mit dem Drehgestell verbunden sein. Bei einer teilgefederten Antriebsanordnung entsteht also eine Wellenverlagerung und Versatz zwischen einer Motorabtriebswelle und einer Getriebeeingangswelle. Ein solcher Versatz muss durch eine Kupplung ausgeglichen werden. Eine dazu geeignete Kupplung sollte neben der Drehmomentübertragung einen Ausgleich bei axialem, radialem und winkeligem Versatz der miteinander zu verbindenden Wellenenden ermöglichen.In the case of partially sprung drive arrangements in particular, a non-shiftable coupling with offset compensation is required on the drive side. In the case of a partially sprung drive arrangement, a drive machine, for example an electric motor, is suspended from a sprung bogie, while the transmission is designed as an axially traveling transmission. The axle-mounted gearbox is supported directly on an unsprung axle shaft and can also be connected to the bogie via a torque arm. In the case of a partially sprung drive arrangement, there is therefore a shaft displacement and offset between an engine output shaft and a transmission input shaft. Such an offset must be compensated for by a clutch. In addition to the torque transmission, a suitable coupling should allow compensation for axial, radial and angular misalignment of the shaft ends to be connected.

In der Praxis werden für den beschriebenen Anwendungsfall in Schienenfahrzeugen häufig Bogenzahnkupplungen eingesetzt, die eine hohe Leistungsdichte besitzen und Drehbewegungen und Drehmomente zuverlässig übertragen. Gleichzeitig ermöglichen Bogenzahnkupplungen auch den erforderlichen Versatzausgleich. Bogenzahnkupplungen haben jedoch eine verhältnismäßig große Masse, eine geringe Schwingungsdämpfung im Betrieb und müssen in kurzen Wartungsintervallen geschmiert werden, wodurch ein hoher Wartungsaufwand entsteht. Zudem kann eine Bogenzahnkupplung im Betrieb unerwünschte Geräusche verursachen.In practice, curved tooth clutches are often used for the described application in rail vehicles, which have a high power density and reliably transmit rotary movements and torques. At the same time, curved tooth couplings also enable the necessary offset compensation. However, curved tooth couplings have a relatively large mass, low vibration damping during operation and have to be lubricated in short maintenance intervals, which results in a high maintenance effort. In addition, a curved tooth coupling can cause unwanted noise during operation.

Um die genannten Nachteile zu vermeiden wurden Kupplungsvorrichtungen mit elastischen Elementen in Form von fadenverstärkten Laschen oder Gelenkscheiben entwickelt. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2015 010 195 A1 eine Kupplungsvorrichtung insbesondere zur Verwendung in einem Schienenfahrzeug, wobei die Kupplungsvorrichtung als doppel-kardanische Kupplung mit einer trennbaren Verbindungsanordnung in Form eines trennbaren Zwischenstücks ausgebildet ist. Die Kupplungsvorrichtung weist elastische Gelenkvorrichtungen in Form von fadenverstärkten gewickelten Gelenkscheiben oder fadenverstärkten gewickelten Laschen auf. Der geforderte Versatzausgleich ist mit derartigen Kupplungsvorrichtungen nur auf Kosten von hohen Spannungen in allen Teilkomponenten erreichbar. Aufgrund einer eingeschränkten Dauerfestigkeit der fadenverstärkten elastischen Gelenkvorrichtung besteht die Gefahr von frühzeitigem Versagen, wodurch die Gelenkvorrichtung während der Lebensdauer eines Schienenfahrzeugs mehrfach gewechselt werden müsste.In order to avoid the disadvantages mentioned, coupling devices with elastic elements in the form of thread-reinforced tabs or joint disks have been developed. For example, the DE 10 2015 010 195 A1 a coupling device in particular for use in a rail vehicle, the coupling device being designed as a double cardanic coupling with a separable connecting arrangement in the form of a separable intermediate piece. The coupling device has elastic joint devices in the form of thread-reinforced wound joint disks or thread-reinforced wound plates. The required offset compensation can only be achieved with such coupling devices at the expense of high voltages in all sub-components. Due to the limited fatigue strength of the thread-reinforced elastic joint device, there is a risk of premature failure, as a result of which the joint device would have to be changed several times during the life of a rail vehicle.

Schließlich sind aus der DE 40 33 596 C1 und der DE 10 2014 114 460 A1 flexible Wellenkupplungen und dafür geeignete elastische Elemente aus Faserverbundwerkstoff bekannt. Als elastische Elemente dienen dabei polygonförmige Ringscheiben aus faserverstärktem Kunststoff, bei denen als Klemmbereiche ausgebildete Eckbereiche verstärkt ausgebildet sind.Finally, are out of the DE 40 33 596 C1 and the DE 10 2014 114 460 A1 Flexible shaft couplings and suitable elastic elements made of fiber composite material are known. Polygonal washers made of fiber-reinforced plastic serve as elastic elements, in which corner areas designed as clamping areas are reinforced.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Kupplungsvorrichtung insbesondere für den eingangs angegebenen Zweck zu schaffen. Dabei sollen insbesondere eine hohe Lebensdauer und verbesserte elastische Eigenschaften erreicht werden. Ferner soll ein elastisches Element angegeben werden, das sich für den Einsatz in einer derartigen Kupplungsvorrichtung eignet.The present invention has for its object to provide an improved coupling device in particular for the purpose specified. In particular, a long service life and improved elastic properties are to be achieved. Furthermore, an elastic element is to be specified that is suitable for use in such a coupling device.

Diese Aufgaben werden durch eine Ringscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Wellenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Ringscheibe aus faserverstärktem Kunststoff für die Anwendung in einer flexiblen Wellenkupplung vorgeschlagen. Die Ringscheibe ist polygonförmig ausgestaltet und weist Eckbereiche und gerade Seitenabschnitte auf. Die geraden Seitenabschnitte sind zwischen den Eckbereichen angeordnet und verbinden diese miteinander. Die Eckbereiche sind dicker ausgeführt als die Seitenabschnitte, so dass also die Eckbereiche in Axialrichtung eine größere Abmessung aufweisen als die geraden Seitenabschnitte. Die Fasern des faserverstärkten Kunststoffs sind in den Seitenabschnitten unidirektional und kantenparallel orientiert, während die Eckbereiche zumindest eine Verstärkung aus faserverstärktem Kunststoff aufweisen, in der die Fasern zumindest bidirektional orientiert sind. Die Verstärkung macht demnach die größere Dicke der Eckbereiche aus und kann beispielsweise aus beidseitig an der Ringscheibe angeordneten Faserverbundschichten bestehen. Vorzugsweise weist jeder Eckbereich auf beiden Seiten jeweils eine gleich dicke Verstärkung auf. In den Verstärkungen können die Fasern beispielsweise bidirektional mit einem Winkel von +/- 45 Grad zu einer gedachten Mittellinie verlaufen oder die Fasern können im 90 Grad, also rechtwinklig zueinander orientiert sein. Es ist auch möglich, die Fasern in den Verstärkungen in mehr als zwei Richtungen auszurichten.These objects are achieved by an annular disk with the features of claim 1 and by a shaft coupling with the features of claim 4.
According to the invention, an annular disk made of fiber-reinforced plastic is proposed for use in a flexible shaft coupling. The ring disk is designed polygonal and has corner areas and straight side sections. The straight side sections are arranged between the corner areas and connect them to one another. The corner areas are made thicker than the side sections, so that the corner areas have a larger dimension in the axial direction than the straight side sections. The fibers of the fiber-reinforced plastic are oriented unidirectionally and parallel to the edges in the side sections, while the corner regions have at least one reinforcement made of fiber-reinforced plastic, in which the fibers are oriented at least bidirectionally. The reinforcement therefore makes up the greater thickness of the corner regions and can consist, for example, of fiber composite layers arranged on both sides of the annular disc. Each corner area preferably has an equally thick reinforcement on both sides. In the reinforcements, the Fibers, for example, run bidirectionally at an angle of +/- 45 degrees to an imaginary center line, or the fibers can be oriented at 90 degrees, ie at right angles to one another. It is also possible to orient the fibers in the reinforcements in more than two directions.

Die unidirektionale und kantenparallele Orientierung der Fasern in den geraden Seitenabschnitten verbessert in den Seitenabschnitten die Übertragungsfähigkeit von Zugkräften, die aus einem Lastdrehmoment resultieren. Ein solches Lastdrehmoment kann beispielsweise bei einer Anwendung der Ringscheibe in einer Wellenkupplung auftreten. Besonders vorteilhaft ist, dass in den geraden Seitenabschnitten vorwiegend eine Zuglast wirkt und der Faserverbundwerkstoff dort so eingesetzt wird wie es seiner Leistungsfähigkeit in der unidirektionalen Ausrichtung entspricht. Das heißt die dort auftretenden Zuglasten können aufgenommen werden, und die Ringscheibe ist in diesen Bereichen trotzdem biegeweich.The unidirectional and edge-parallel orientation of the fibers in the straight side sections improves the transmission capability of tensile forces resulting from a load torque in the side sections. Such a load torque can occur, for example, when the washer is used in a shaft coupling. It is particularly advantageous that a tensile load predominantly acts in the straight side sections and the fiber composite material is used there in such a way that it corresponds to its performance in unidirectional alignment. This means that the tensile loads occurring there can be absorbed, and the washer is nonetheless flexible in these areas.

Die bidirektionale Faserorientierung in den Verstärkungen der Eckbereiche verhindert ein Auseinanderdrücken der Fasern in Richtung der Ringscheibenebene, was im eingebauten Zustand der Ringscheibe durch eine axial wirkende Klemmkraft in den Eckbereichen verursacht würde. Die Richtungsangaben axial und radial beziehen sich auf eine zentrale Rotationsachse einer Wellenkupplung, in der die Ringscheibe eingebaut ist. Die Ringscheibenebene einer eingebauten Ringscheibe ist dabei zumindest annähernd rechtwinklig zu der zentralen Rotationsachse angeordnet. Der Massenmittelpunkt jeder Ringscheibe liegt vorteilhaft auf der zentralen Rotationsachse.The bidirectional fiber orientation in the reinforcements of the corner areas prevents the fibers from being pushed apart in the direction of the ring disk plane, which would be caused by an axially acting clamping force in the corner areas when the ring disk is installed. The axial and radial directions relate to a central axis of rotation of a shaft coupling in which the annular disc is installed. The ring disk plane of a built-in ring disk is arranged at least approximately at right angles to the central axis of rotation. The center of mass of each ring disk is advantageously on the central axis of rotation.

Vorzugsweise kann jeweils eine schräge Fase als Übergang zwischen den dickeren Eckbereichen und den flacheren Seitenabschnitten vorgesehen sein, wobei die schräge Fase in Bezug auf eine Ringscheibenebene einen Winkel zwischen 30 und 60 Grad, insbesondere einen Winkel von 45 Grad, aufweist. Durch die Verstärkung der Eckbereiche und die schräge Fase können Spannungsspitzen in der Ringscheibe reduziert werden und der Faserverbund wird resistenter gegenüber lokal wirkenden Querkräften, die beispielsweise durch ein Verpressen in einem Klemmverbund zur Lasteinleitung verursacht werden.An inclined chamfer can preferably be provided in each case as a transition between the thicker corner regions and the flatter side sections, the inclined chamfer having an angle between 30 and 60 degrees, in particular an angle of 45 degrees, with respect to an annular disk plane. By strengthening the corner areas and the inclined chamfer, stress peaks in the annular disc can be reduced and the fiber composite becomes more resistant to locally acting transverse forces, which are caused, for example, by pressing in a clamping composite for load introduction.

Vorteilhaft entspricht die Polygonform der Ringscheibe einem regelmäßigen Polygon, bei dem alle Seiten gleich lang und alle Innenwinkel gleich groß sind. Die Eckbereiche an der Ringscheibe sind demnach in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass bei der Rotation der Ringscheibe in einer Wellenkupplung im Betrieb keine unerwünschten Unwuchten auftreten. Das Polygon kann beispielsweise als Sechseck ausgebildet sein. Um die elastischen Eigenschaften der Ringscheibe zu beeinflussen, ist es auch möglich die Ringscheibe in Form eines Polygons mit mehr oder weniger als sechs Ecken auszubilden. Dadurch ändert sich die freie Biegelänge der faserverstärkten Kunststoffelemente und die Steifigkeit nimmt entsprechend ab (bei weniger als sechs Ecken) oder zu (bei mehr als sechs Ecken). Eine weitere Möglichkeit die elastischen Eigenschaften zu beeinflussen stellt die Veränderung der Scheibendicke dar. Dabei verändern sich die elastischen Eigenschaften insbesondere durch das Verändern der Dicke der geraden Seitenabschnitte. Grundsätzlich sind die Ringscheiben, und insbesondere die geraden Seitenabschnitte flach ausgebildet. Das heißt, dass deren Abmessungen in radialer Richtung ein Mehrfaches größer sind als die Abmessungen in axialer Richtung.The polygon shape of the annular disc advantageously corresponds to a regular polygon in which all sides are of the same length and all interior angles are of the same size. The corner areas on the annular disc are therefore arranged at regular intervals in the circumferential direction. This ensures that no undesirable imbalances occur during operation of the ring disk in a shaft coupling. The polygon can be designed, for example, as a hexagon. In order to influence the elastic properties of the ring disk, it is also possible to design the ring disk in the form of a polygon with more or less than six corners. This changes the free bending length of the fiber-reinforced plastic elements and the rigidity decreases accordingly (if there are fewer than six corners) or increases (if there are more than six corners). Another possibility to influence the elastic properties is the change in the pane thickness. The elastic properties change in particular by changing the thickness of the straight side sections. Basically, the washers, and in particular the straight side sections, are flat. This means that their dimensions in the radial direction are several times larger than the dimensions in the axial direction.

Die beanspruchte Polygonform der Ringscheibe fordert nicht, dass die äußere Kontur der Ringscheibe als exaktes geometrisches Polygon geformt ist. Ausschlaggebend ist der beschriebene funktionelle Aspekt, nachdem die verstärkten Eckbereiche über gerade Seitenabschnitte mit einer unidirektionalen Faserorientierung miteinander verbunden sind. Die geraden Strecken zwischen den Eckbereichen ergeben ein gedachtes Polygon, selbst wenn äußere Konturen der Eckbereiche und der geraden Seitenabschnitte nicht die Form eines exakten geometrischen Polygons aufweisen.The claimed polygon shape of the washer does not require that the outer contour of the washer is shaped as an exact geometric polygon. The decisive factor is the functional aspect described, after the reinforced corner areas are connected to one another via straight side sections with a unidirectional fiber orientation. The straight lines between the corner areas result in an imaginary polygon, even if the outer contours of the corner areas and the straight side sections do not have the shape of an exact geometric polygon.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ringscheibe einen möglichst großen Innendurchmesser aufweist, um einen größeren Bereich, d.h. einen langen Faserweg in den Seitenbereichen zu schaffen, der sich elastisch quer zur Faser verformen kann. Dies ist zum Ausgleich der auftretenden Versätze hilfreich und ermöglicht eine verbesserte Aufnahme von Torsion- und Biegebelastungen, welche aus einer Beanspruchung der Wellenverlagerung resultieren kann.It is also advantageous if the annular disc has the largest possible inner diameter in order to cover a larger area, i.e. to create a long fiber path in the side areas that can deform elastically across the fiber. This is helpful to compensate for the offsets that occur and enables an improved absorption of torsional and bending loads, which can result from a load on the shaft displacement.

Als faserverstärkter Kunststoff eignet sich insbesondere ein Glasfaser-Kunststoff-Verbund. Ein Volumenanteil der Fasern in der Ringscheibe im Bereich von 40 - 60%, insbesondere von 50%, hat sich als vorteilhaft erwiesen, um eine geringe Biege- und Verdrehsteifigkeit des Faserverbundes zu ermöglichen.A fiberglass-plastic composite is particularly suitable as the fiber-reinforced plastic. A volume fraction of the fibers in the ring disk in the range of 40-60%, in particular 50%, has proven to be advantageous in order to enable the fiber composite to have low bending and torsional rigidity.

Die erfindungsgemäße Wellenkupplung weist einem ersten Flansch und einen zweiten Flansch auf, welche über mehrere parallel zueinander angeordnete Ringscheiben miteinander verbunden sind. Die Ringscheiben bestehen zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff. Der erste und der zweite Flansch sind vorzugsweise aus Metall gefertigt und außen angeordnet, sodass die Ringscheiben zwischen den beiden Flanschen angeordnet sind. Die beiden Flansche dienen zur Verbindung der Wellenkupplung mit den Anschlußwellen und der Zentrierung der gesamten Wellenkupplung.The shaft coupling according to the invention has a first flange and a second flange, which are connected to one another via a plurality of annular disks arranged parallel to one another. The washers are at least partially made of fiber-reinforced plastic. The first and the second flange are preferably made of metal and arranged on the outside, so that the annular disks are arranged between the two flanges. The Both flanges are used to connect the shaft coupling to the connecting shafts and to center the entire shaft coupling.

Die Ringscheiben der Wellenkupplung umfassen Eckbereiche und gerade Seitenabschnitte. Die Ringscheiben sind bevorzugt jeweils polygonförmig ausgestaltet, wobei die geraden Seitenabschnitte zwischen den Eckbereichen angeordnet sind und die Eckbereiche miteinander verbinden. Die Eckbereiche entsprechen dabei den Ecken des jeweiligen Polygons. Die Eckbereiche müssen jedoch nicht zwangsläufig scharfe Ecken aufweisen sondern können auch runde bzw. abgerundete Außenkonturen aufweisen.The ring discs of the shaft coupling include corner areas and straight side sections. The annular disks are preferably each configured in a polygonal shape, the straight side sections being arranged between the corner regions and connecting the corner regions to one another. The corner areas correspond to the corners of the respective polygon. However, the corner areas do not necessarily have to have sharp corners, but can also have round or rounded outer contours.

Jeweils zwei benachbarte Ringscheiben sind an sich zugeordneten Eckbereichen miteinander verbunden zu jeweils einem Klemmverbund. An einer Ringscheibe ist jeweils zumindest ein antriebsseitiger Klemmverbund in Umfangsrichtung versetzt zu einem abtriebsseitigen Klemmverbund angeordnet. Mit anderen Worten sind die Ringscheiben wechselseitig miteinander verbunden.Each two adjacent washers are connected to each other at assigned corner areas to form a clamp connection. At least one drive-side clamp assembly is arranged on an annular disk, offset in the circumferential direction from an output-side clamp assembly. In other words, the washers are mutually connected.

Die Ringscheiben sind in Axialrichtung parallel hintereinander angeordnet, aber nicht zu Paketen zusammengefügt. Es sind also nicht alle Ringscheiben direkt mit einem oder beiden Flanschen verbunden. Stattdessen sind nur die beiden äußersten Ringscheiben auf ihrer äußeren Seite jeweils mit einem der beiden Flansche verbunden und die anderen Ringscheiben sind jeweils nur mit den beiden benachbarten Ringscheiben direkt verbunden. Auf diese Weise ergibt sich quasi eine Reihenschaltung der in Axialrichtung hintereinander angeordneten Ringscheiben und das ermöglicht wiederum eine drehsteife aber gleichzeitig biegeweiche Wellenkupplung. Dadurch können Stöße und Schwingungen im Antriebsstrang durch die Wellenkupplung gedämpft werden. Dem Fachmann ist selbstverständlich bewusst, dass die parallele Anordnung der Ringscheiben zueinander im Betrieb nicht in jeder Situation exakt eingehalten wird. So können die Ringscheiben in einer Wellenkupplung bereits in einer Ruhestellung nicht exakt parallel zueinander ausgerichtet sein, wenn beispielsweise die zu verbindenden Wellen in der Ruhestellung bereits einen Versatz zueinander aufweisen. Ausschlaggebend ist, dass die Ringscheiben im Wesentlichen parallel zueinander zwischen den Flanschen angeordnet sind. Insbesondere zum Ausgleich der beschriebenen Wellenversätze verformen sich zumindest einige der Ringscheiben in der Wellenkupplung und die parallele Ausrichtung der Ringscheiben zueinander wird dabei nicht exakt erhalten bleiben.The washers are arranged in parallel one behind the other in the axial direction, but are not assembled into packages. So not all washers are directly connected to one or both flanges. Instead, only the two outermost ring disks on their outer side are each connected to one of the two flanges and the other ring disks are each only directly connected to the two adjacent ring disks. In this way, there is virtually a series connection of the annular disks arranged one behind the other in the axial direction, and this in turn enables a torsionally rigid but at the same time flexible shaft coupling. This allows shock and vibration in the drive train to be dampened by the shaft coupling. The person skilled in the art is of course aware that the parallel arrangement of the ring disks with one another during operation is not exactly adhered to in every situation. Thus, the ring disks in a shaft coupling cannot be aligned exactly parallel to one another even in a rest position if, for example, the shafts to be connected already have an offset to one another in the rest position. The decisive factor is that the washers are arranged essentially parallel to one another between the flanges. In particular to compensate for the shaft misalignments described, at least some of the ring disks deform in the shaft coupling and the parallel alignment of the ring disks to one another will not be exactly maintained.

Die Anzahl der Ringscheiben in einer solchen Wellenkupplung ist variabel wählbar. Je mehr Ringscheiben verwendet werden, desto elastischer kann die Wellenkupplung gestaltet werden.The number of washers in such a shaft coupling can be selected variably. The more washers are used, the more flexible the shaft coupling can be designed.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass zwischen weiteren sich zugeordneten Eckbereichen von zwei benachbarten Ringscheiben zumindest ein elastisches Element angeordnet ist. Gemäß einer solchen Ausführungsform ist also vorgesehen, dass zwischen zwei benachbarten Ringscheiben jeweils ein Klemmverbund an mehreren Eckbereichen und jeweils ein elastisches Element zwischen den weiteren Eckbereichen angeordnet sind. Zwischen zwei Ringscheiben können in Umfangsrichtung also abwechselnd ein Distanzstück und ein elastisches Element angeordnet sein. Vorteilhaft ist an der Wellenkupplung zwischen allen sich zugeordneten Eckbereichen der benachbarten Ringscheiben entweder ein Distanzstück als Teil des jeweiligen Klemmverbunds oder ein elastisches Element angeordnet. Auf diese Weise können Instabilitäten und Unwuchten insbesondere bei hohen Drehzahlen der Wellenkupplung vermieden werden. Solche Instabilitäten und Unwuchten könnten insbesondere beim Betrieb von Wellenkupplungen mit einer hohen Anzahl an Ringscheiben entstehen. In Folge könnten einzelne Ringscheiben oder die gesamte Ringscheibenanordnung in Schwingungen geraten, die sich durch Resonanzeffekte aufschwingen und verstärken könnten. Darunter würden die Lebensdauer und die Gebrauchsfähigkeit der Wellenkupplung leiden und es müssten Ausfälle befürchtet werden. Mit den elastischen Elementen und mithilfe einer gezielten Auswahl der Härte bzw. der elastischen Eigenschaft der elastischen Elemente können diese Risiken minimiert oder ganz beseitigt werden.It is preferably further provided that at least one elastic element is arranged between further assigned corner regions of two adjacent ring disks. According to such an embodiment, it is therefore provided that a clamping connection is arranged at two corner areas and an elastic element between the other corner areas between two adjacent ring disks. A spacer and an elastic element can thus be alternately arranged in the circumferential direction between two ring disks. Advantageously, either a spacer as part of the respective clamping assembly or an elastic element is arranged on the shaft coupling between all the assigned corner regions of the adjacent ring disks. In this way, instabilities and imbalances can be avoided, in particular at high speeds of the shaft coupling. Such instabilities and imbalances could arise, in particular, when operating shaft couplings with a large number of washers. As a result, individual ring disks or the entire ring disk arrangement could start to vibrate, which could swing up and become stronger due to resonance effects. This would affect the service life and usability of the shaft coupling and there would be a risk of breakdowns. With the elastic elements and with the help of a targeted selection of the hardness or the elastic properties of the elastic elements, these risks can be minimized or completely eliminated.

Die Eckbereiche der Ringscheiben, an denen ein Klemmverband beziehungsweise ein elastisches Element angeordnet sind, können identisch ausgestaltet sein. Die elastischen Elemente können im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen wie die Distanzelemente. Die elastischen Elemente dämpfen im Betrieb auftretende Schwingungen an der Wellenkupplung und verhindern so unkontrollierte Verformungen. Gleichzeitig wird eine Aufnahme der radialen Wellenverlagerungen ermöglicht, da sich die elastischen Elemente verformen können und eine begrenzte Neigung der Scheiben zulassen.The corner areas of the ring washers, on which a clamping bandage or an elastic element are arranged, can be configured identically. The elastic elements can have essentially the same shape as the spacer elements. The elastic elements dampen vibrations occurring during operation on the shaft coupling and thus prevent uncontrolled deformation. At the same time, absorption of the radial shaft displacements is made possible, since the elastic elements can deform and permit a limited inclination of the disks.

Vorzugsweise bildet jede Ringscheibe ein Polygon mit einer geradzahligen Anzahl an Ecken, sodass jeweils eine gleiche Anzahl an Klemmverbunden und elastischen Elementen jeder Ringscheibe vorgesehen sein kann. Die Klemmverbunde können sich dabei in Umfangsrichtung der jeweiligen Ringscheibe regelmäßig abwechseln mit den elastischen Elementen. Das heißt, dass in Umfangsrichtung jedem Klemmverbund ein elastisches Element folgt.Each ring disk preferably forms a polygon with an even number of corners, so that an equal number of clamping connections and elastic elements of each ring disk can be provided in each case. The clamping composites can alternate regularly with the elastic elements in the circumferential direction of the respective ring disk. This means that each clamping assembly is followed by an elastic element in the circumferential direction.

Weiters bevorzugt kann jeder Klemmverbund jeweils ein Distanzelement umfassen, das zwischen den zugeordneten Eckbereichen der anliegenden Ringscheiben angeordnet ist. Ein solches Distanzelement kann aus metallischem Werkstoff, beispielsweise Aluminium, bestehen. Das Distanzelement dient somit neben der Sicherstellung der gewünschten Distanz auch der Verbindung der beidseits anliegenden Ringscheiben im jeweiligen Klemmverbund. Jeder Klemmverbund kann beispielsweise durch eine Spannschraube zusammengepresst bzw. geklemmt werden. Die Spannschraube kann sich dabei durch Bohrungen erstrecken, die in den Eckbereichen und in dem Distanzelement dafür vorgesehen sind. Furthermore, each clamping assembly can preferably comprise a spacer element, which is arranged between the assigned corner regions of the adjacent washers. Such a spacer element can consist of a metallic material, for example aluminum. In addition to ensuring the desired distance, the spacer element thus also serves to connect the ring washers on both sides in the respective clamping assembly. Each clamping assembly can be pressed together or clamped, for example, by means of a clamping screw. The clamping screw can extend through bores which are provided for this in the corner regions and in the spacer element.

Zusätzlich zu der Spannschraube kann jeder Klemmverbund zwei Unterlegscheiben umfassen, wobei jeweils eine Unterlegscheibe auf der dem Distanzelement gegenüberliegenden Seite der Eckbereiche der jeweiligen Ringscheiben angeordnet ist. Vorteilhaft decken das Distanzelement und die zugeordneten Unterlegscheiben jeweils zumindest annähernd die gesamte Fläche des jeweils zugeordneten Eckbereiches ab. Mit anderen Worten sind die Kontaktflächen der Unterlegscheiben, der Eckbereiche und des Distanzelements zumindest annähernd kongruent ausgebildet. Dadurch kann die Flächenpressung in dem Klemmverbund auf eine möglichst große Fläche verteilt und damit gering gehalten werden. Die Unterlegscheiben schützen so die Eckbereiche der Ringscheiben aus faserverstärkten Kunststoff vor lokalen Spannungsüberhöhungen, die ansonsten durch einen kleinen Schraubenkopf entstehen könnten. Folglich wird ein Eingraben des Schraubenkopfes und/oder einer Schraubenmutter in den Verbundkunststoff vermieden, die Auswirkungen eines geringen Lochleibungswiderstands des Faserverbundwerkstoffes werden reduziert und die Spannschrauben so vor dem Ausreißen geschützt.In addition to the clamping screw, each clamping assembly can comprise two washers, one washer being arranged on the side of the corner regions of the respective ring washers opposite the spacer element. The spacer element and the associated washers advantageously each cover at least approximately the entire surface of the respectively assigned corner area. In other words, the contact surfaces of the washers, the corner areas and the spacer element are at least approximately congruent. As a result, the surface pressure in the clamping assembly can be distributed over as large an area as possible and thus kept low. The washers thus protect the corner areas of the ring washers made of fiber-reinforced plastic against local stress increases that could otherwise be caused by a small screw head. As a result, digging of the screw head and / or a screw nut into the composite plastic is avoided, the effects of a low resistance to perforation of the fiber composite material are reduced and the tensioning screws are thus protected from being torn out.

Versuche mit derartigen Wellenkupplungen haben gezeigt, dass die weiter in der Mitte angeordneten Ringscheiben einer solchen Kupplung nur in geringerem Maße beansprucht werden als die äußeren Ringscheiben. Daher können äußere Ringscheiben eine größere Dicke aufweisen, als zwischen den äußeren Ringscheiben angeordnete mittlere Ringscheiben. Als äußere Ringscheiben werden die Ringscheiben verstanden, die näher zu einem der Flansche angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird die Last und die Deformationen, welche bei einer Wellenverlagerung entstehen auch in die mittleren Ringscheiben eingeleitet und die äußeren Scheiben werden weniger beansprucht. Dabei kann die Dickenverteilung über die Ringscheiben so gestaltet werden, dass in allen Ringscheiben zumindest annähernd gleiche Spannungen entstehen.Experiments with shaft couplings of this type have shown that the ring disks of such a coupling located further in the middle are only less stressed than the outer ring disks. Therefore, outer ring disks can have a greater thickness than middle ring disks arranged between the outer ring disks. External ring disks are understood to be the ring disks which are arranged closer to one of the flanges. As a result of this measure, the load and the deformations which arise when the shaft is displaced are also introduced into the middle ring disks and the outer disks are less stressed. The thickness distribution over the washers can be designed so that at least approximately the same stresses occur in all washers.

Die erfindungsgemäße Wellenkupplung ist vorzugweise mit Ringscheiben ausgestattet wie sie oben beschrieben sind. Insbesondere die Merkmale der Ringscheiben, wonach die Fasern des faserverstärkten Kunststoffs in den Seitenabschnitten unidirektional und kantenparallel orientiert sind, während die Eckbereiche zumindest eine Verstärkung aus faserverstärktem Kunststoff aufweisen, in der die Fasern zumindest bidirektional orientiert sind, tragen zu den verbesserten Eigenschaften der Wellenkupplung bei. Eine Zugbeanspruchung bei der Drehmomentübertragung erzeugt in der Ringscheibe aus faserverstärktem Kunststoff eine Querkontraktion, welche in Spannungsspitzen am Übergang zu dem Klemmverbund resultiert. Darüber hinaus reagiert der Faserverbund, in dem die Fasern unidirektional orientiert sind, sensitiv auf eine Flächenpressung, da die Fasern durch den Klemmverbund auseinandergedrückt werden. Die Verstärkungen der Eckbereiche, in denen die Fasern zumindest bidirektional orientiert sind, reduzieren die Spannungsspitzen und machen den Faserverbund resistenter gegenüber lokal wirkenden Querkräften, die insbesondere durch ein Verpressen der Ringscheiben in dem Klemmverbund verursacht werden.The shaft coupling according to the invention is preferably equipped with ring disks as described above. In particular, the features of the washers, according to which the fibers of the fiber-reinforced plastic in the side sections are oriented unidirectionally and parallel to the edges, while the corner regions have at least one reinforcement made of fiber-reinforced plastic, in which the fibers are oriented at least bidirectionally, contribute to the improved properties of the shaft coupling. A tensile load during torque transmission creates a transverse contraction in the washer made of fiber-reinforced plastic, which results in voltage peaks at the transition to the clamping assembly. In addition, the fiber composite, in which the fibers are oriented unidirectionally, reacts sensitively to a surface pressure, since the fibers are pressed apart by the clamping composite. The reinforcements in the corner areas, in which the fibers are at least bidirectionally oriented, reduce the stress peaks and make the fiber composite more resistant to locally acting transverse forces, which are caused in particular by pressing the ring washers in the clamping composite.

Eine Wellenkupplung mit derartigen Ringscheiben ermöglicht die dauerhafte und zuverlässige Übertragung des Drehmomentes über eine lange Lebensdauer, weil die Fasern in dem Faserverbundwerkstoff optimal in der jeweiligen Belastungsrichtung orientiert sind. Die Wellenkupplung verhält sich dabei weich gegenüber den eingangs beschriebenen Versätzen, was zu geringen Spannungen im Material führt und gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit zur Drehmomentübertragung bietet. Das weiche Verhalten gegenüber den Versätzen ermöglicht beispielsweise einen Versatzausgleich bei geringer Lagerbelastung an den Lagerstellen der an- und abtriebsseitigen Wellen der Wellenkupplung.A shaft coupling with such washers enables the torque to be transmitted permanently and reliably over a long service life because the fibers in the fiber composite material are optimally oriented in the respective load direction. The shaft coupling behaves softly compared to the misalignments described above, which leads to low stresses in the material and at the same time offers sufficient strength for torque transmission. The soft behavior towards the offsets enables, for example, an offset compensation with a low bearing load at the bearing points of the shafts of the shaft coupling on the input and output side.

Die erfindungsgemäße Wellenkupplung kann beispielsweise in einem Schienenfahrzeug als antriebsseitige Kupplung oder abtriebsseitige Kupplung verwendet werden.The shaft coupling according to the invention can be used, for example, in a rail vehicle as a drive-side clutch or a drive-side clutch.

Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.Further features can be found in the description of the figures.

Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Ringscheibe,
2 ein vergrößerter Ausschnitt aus der Ringscheibe gemäß der 1,
3 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung und
4 einen Ausschnitt aus einer weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung mit elastischen Elementen.

Show it:

1 an annular disc according to the invention,
2 an enlarged section of the washer according to the 1 .
3 an embodiment of a shaft coupling according to the invention and
4 a section of a further embodiment of a shaft coupling according to the invention with elastic elements.

Die in 1 dargestellte Ringscheibe 4 besteht aus faserverstärktem Kunststoff, hier aus einem Glasfaser-Kunststoff-Verbund (GFK). Die Ringscheibe 4 ist für die Anwendung in einer flexiblen Wellenkupplung geeignet. Sie ist polygonförmig ausgestaltet und weist Eckbereiche 11 und zwischen den Eckbereichen 11 angeordnete gerade Seitenabschnitten 10 auf. Die Eckbereiche 11 sind dicker ausgeführt als die Seitenabschnitte 10. Die Eckbereiche 11 weisen jeweils eine Bohrung 21 auf, durch die eine Spannschraube gesteckt werden kann, zur Verbindung der Ringscheibe 4 mit einer anderen Ringscheibe oder mit einem Flansch. In the 1 illustrated washer 4 consists of fiber-reinforced plastic, here of a glass fiber-plastic composite (GRP). The washer 4 is suitable for use in a flexible shaft coupling. It is polygonal and has corner areas 11 and between the corner areas 11 arranged straight side sections 10 on. The corner areas 11 are made thicker than the side sections 10 , The corner areas 11 each have a hole 21 through which a clamping screw can be inserted to connect the washer 4 with another washer or with a flange.

In dem vergrößerten Ausschnitt der 2 ist erkennbar, dass die größere Dicke der Eckbereiche 11 durch jeweils seitlich angebrachte Verstärkungen 15, 16 an jedem Eckbereich 11 erreicht wird. Die Verstärkungen 15 und 16 sind auf beiden Seiten des jeweiligen Eckbereichs angeordnet und können beispielsweise jeweils eine oder mehrere Lagen von bidirektionalem Glasfasergewebe enthalten.
Des Weiteren ist in der 2 schematisch die Faserorientierung der Fasern 12, 23 in dem Glasfaser-Kunststoff-Verbund eingezeichnet. Es ist erkennbar, dass die Fasern 12 in den Seitenabschnitten 10 unidirektional und kantenparallel orientiert sind, und dass die Fasern 23 in der Verstärkung 16 des Eckbereichs 11 bidirektional orientiert sind.In the enlarged section of the 2 it can be seen that the greater thickness of the corner areas 11 through reinforcements on the side 15 . 16 at every corner 11 is achieved. The reinforcements 15 and 16 are arranged on both sides of the respective corner area and can, for example, each contain one or more layers of bidirectional glass fiber fabric.
Furthermore, in the 2 schematically the fiber orientation of the fibers 12 . 23 drawn in the fiberglass-plastic composite. It can be seen that the fibers 12 in the side sections 10 are oriented unidirectionally and parallel to the edges, and that the fibers 23 in reinforcement 16 the corner area 11 are bidirectional.

An den Übergängen zwischen den dickeren Eckbereichen 11 und den Seitenabschnitten 10 ist jeweils eine schräge Fase 17 als Übergang vorgesehen. Die schräge Fase 17 weist in Bezug auf die Ringscheibenebene, in der sich die Ringscheibe 4 erstreckt, einen Winkel von etwa 45 Grad auf.At the transitions between the thicker corner areas 11 and the side sections 10 is an oblique chamfer 17 provided as a transition. The bevel 17 points with respect to the plane of the washer, in which the washer 4 extends at an angle of approximately 45 degrees.

Die Wellenkupplung 1 gemäß der 3 umfasst einen ersten Flansch 2 und einen zweiten Flansch 3 aus Metall. Dabei stellt der erste Flansch 2 einen antriebsseitigen Flansch dar, der mit einer Antriebsquelle verbunden ist. Der zweite Flansch 3 stellt einen abtriebsseitigen Flansch dar, der beispielsweise über einen Antriebsstrang mit Rädern eines Fahrzeugs verbunden ist. Die beiden Flansche 2 und 3 haben jeweils eine sechseckige Außenkontur und eine Zentrierbohrung 24. Die beiden Flansche 2 und 3 dienen der Anbindung der Wellenkupplung 1 an nicht dargestellte Wellen, die durch die Wellenkupplung 1 miteinander zu verbinden sind. Mittels der Zentrierbohrung 24 lassen sich die Flansche 2, 3 auf der jeweils zugeordneten Welle zentrieren. Die Flansche 2 und 3 können beispielsweise mittels einer Presspassung mit der jeweils zugeordneten Welle verbunden werden. Es ist jedoch auch eine andere Verbindungsart möglich. Der erste Flansch 2 und der zweite Flansch 3 sind über mehrere parallel zueinander angeordnete Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 aus faserverstärktem Kunststoff miteinander verbunden. Die Wellenkupplung 1 und mit ihr die Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 rotieren im Betrieb theoretisch um eine Rotationsachse 9. In der Praxis ergibt sich eine einzige, exakte Rotationsachse für die gesamte Wellenkupplung 1 nur dann, wenn keine Wellenversätze vorhanden sind. Die Flansche 2, 3 und die Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 rotieren daher in der Praxis wegen der Wellenversätze mit geringen Abweichungen um die Rotationsachse 9.The shaft coupling 1 according to the 3 includes a first flange 2 and a second flange 3 made of metal. The first flange 2 represents a drive-side flange which is connected to a drive source. The second flange 3 represents an output-side flange that is connected to wheels of a vehicle, for example, via a drive train. The two flanges 2 and 3 each have a hexagonal outer contour and a center hole 24 , The two flanges 2 and 3 serve to connect the shaft coupling 1 on shafts, not shown, through the shaft coupling 1 are interconnected. By means of the center hole 24 let the flanges 2 . 3 Center on the assigned shaft. The flanges 2 and 3 can, for example, be connected to the respectively assigned shaft by means of a press fit. However, another type of connection is also possible. The first flange 2 and the second flange 3 are over several ring disks arranged parallel to each other 4 . 5 . 6 . 7 . 8th made of fiber-reinforced plastic. The shaft coupling 1 and with her the washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th theoretically rotate in operation around an axis of rotation 9 , In practice, there is a single, exact axis of rotation for the entire shaft coupling 1 only if there are no shaft offsets. The flanges 2 . 3 and the washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th therefore rotate in practice due to the shaft misalignments with small deviations around the axis of rotation 9 ,

Jede der Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 weist jeweils Eckbereiche 11 auf, sowie zwischen den Eckbereichen 11 angeordnete gerade Seitenabschnitte 10. Alle Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 der Wellenkupplung 1 sind identisch aufgebaut. Die Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 sind polygonförmig, in diesem Fall sechseckig ausgeführt, und aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt. Die Fasern 12 des faserverstärkten Kunststoffs sind in den Seitenabschnitten 10 unidirektional und kantenparallel orientiert, während die Eckbereiche 11 eine Verstärkungen 15, 16 aus faserverstärktem Kunststoff aufweisen, in der die Fasern 23 zumindest bidirektional orientiert sind.Each of the washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th has corner areas 11 on, as well as between the corner areas 11 arranged straight side sections 10 , All washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th the shaft coupling 1 are constructed identically. The washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th are polygonal, in this case hexagonal, and made of fiber-reinforced plastic. The fibers 12 of fiber reinforced plastic are in the side sections 10 unidirectional and oriented parallel to the edges, while the corner areas 11 a reinforcements 15 . 16 made of fiber-reinforced plastic, in which the fibers 23 are at least bidirectionally oriented.

Jeweils zwei benachbarte Ringscheiben, beispielsweise die Ringscheiben 5 und 6 sind mittels mehrerer Klemmverbunde 13 an den sich zugeordneten Eckbereichen 11 miteinander verbunden. Die äußeren Ringscheiben 4 und 8 sind jeweils über mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Klemmverbunde 13 mit dem jeweils benachbarten Flansch 2 bzw. 3 verbunden. Hier umfasst der Klemmverbund 13 allerdings nur eine Unterlegscheibe 20, weil auf der Seite des metallischen Flansches 2, 3 keine Unterlegscheibe erforderlich ist.Two adjacent washers, for example the washers 5 and 6 are by means of several clamps 13 at the assigned corner areas 11 connected with each other. The outer washers 4 and 8th are each arranged over several clamping assemblies distributed over the circumference 13 with the adjacent flange 2 respectively. 3 connected. Here, the clamping network includes 13 but only a washer 20 because on the side of the metallic flange 2 . 3 no washer is required.

Am Beispiel der mittleren Ringscheibe 6 ist in 3 dargestellt, dass die jeweils antriebsseitigen Klemmverbunde 13a an der Ringscheibe 6 in Umfangsrichtung versetzt zu den abtriebsseitigen Klemmverbunden 13b angeordnet sind. Die wechselseitig versetzt angeordneten Klemmverbunde 13a, 13b sind an jeder der Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 derart angeordnet.Using the example of the middle washer 6 is in 3 shown that the respective clamping connections on the drive side 13a on the washer 6 offset circumferentially to the output-side clamp connections 13b are arranged. The mutually staggered clamps 13a . 13b are on each of the washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th so arranged.

Jeder Klemmverbund 13 umfasst jeweils ein Distanzelement 14, das zwischen den zugeordneten Eckbereichen 11 angeordnet ist. Jeder Klemmverbund 13 zwischen den Ringscheiben umfasst ferner eine Spannschraube 18 und zwei Unterlegscheiben 19, 20, wobei jeweils eine Unterlegscheibe 19, 20 auf der dem Distanzelement 14 gegenüberliegenden Seite der Eckbereiche 11 der jeweiligen Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 angeordnet ist.Every clamp connection 13 each includes a spacer 14 that between the assigned corner areas 11 is arranged. Every clamp connection 13 between the washers also includes a clamping screw 18 and two washers 19 . 20 , each with a washer 19 . 20 on the the spacer 14 opposite side of the corner areas 11 of the respective washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th is arranged.

Das Distanzelement 14 und die Unterlegscheiben 19, 20 decken dabei jeweils die gesamte Fläche des jeweils zugeordneten Eckbereiches 11 ab, sodass die Eckbereiche 11 der Ringscheiben 4, 5, 6, 7, 8 vor lokalen Spannungsüberhöhungen geschützt sind und ein Eingraben des Schraubenkopfs der Spannschraube 18 in den Faserverbund des Eckbereichs 11 verhindert wird. Es sind lediglich einige der Spannschrauben 18 in 4 symbolisch in Form ihrer Mittelachse dargestellt.The spacer 14 and the washers 19 . 20 cover the entire area of the assigned corner area 11 so that the corner areas 11 the washers 4 . 5 . 6 . 7 . 8th are protected against local voltage increases and digging in of the screw head the clamping screw 18 in the fiber composite of the corner area 11 is prevented. They are just a few of the tension screws 18 in 4 represented symbolically in the form of its central axis.

Schließlich zeigt die 4 einen Ausschnitt aus einer weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung mit elastischen Elementen 22. Der Ausschnitt zeigt drei Ringscheiben 5, 6, 7, die parallel nebeneinander angeordnet und mittels Klemmverbunden 13 miteinander verbunden sind. Die Ringscheiben 5, 6, 7 sind jeweils gleich ausgeführt wie die Ringscheiben der Ausführungsform gemäß der 3. Jede der Ringscheiben 5, 6, 7 ist also sechseckig geformt und weist sechs gerade Seitenbereiche 10 sowie sechs Eckbereiche 11 mit Verstärkungen auf.Finally, the shows 4 a section of a further embodiment of a shaft coupling according to the invention with elastic elements 22 , The section shows three washers 5 . 6 . 7 , which are arranged parallel next to each other and connected by means of clamps 13 are interconnected. The washers 5 . 6 . 7 are each designed the same as the washers of the embodiment according to the 3 , Each of the washers 5 . 6 . 7 is so hexagonal and has six straight side areas 10 as well as six corner areas 11 with reinforcements on.

Die Klemmverbunde 13 sind auch hier in Umfangsrichtung wechselseitig versetzt zwischen den Ringscheiben 5, 6, 7 angeordnet. Das heißt beispielsweise in Bezug auf die Ringscheibe 6, dass die jeweils antriebsseitigen Klemmverbunde 13a in Umfangsrichtung versetzt zu den abtriebsseitigen Klemmverbunden 13b angeordnet sind.The clamps 13 are also mutually offset in the circumferential direction between the washers 5 . 6 . 7 arranged. That means, for example, in relation to the ring disk 6 that the respective clamping connections on the drive side 13a offset circumferentially to the output-side clamp connections 13b are arranged.

Zwischen allen sich zugeordneten Eckbereichen 11 der jeweils benachbarten Ringscheiben 5, 6, 7 zwischen denen kein Klemmverbund 13 mit Distanzelement 14 angeordnet ist, ist stattdessen ein elastisches Element 22 angeordnet. Die regelmäßig über den Umfang der Wellenkupplung angeordneten elastischen Elemente 22 verleihen der Wellenkupplung Stabilität, was insbesondere bei hohen Drehzahlen und bei Wellenkupplungen mit einer großen Anzahl an Ringscheiben vorteilhaft ist. Des Weiteren können durch die elastischen Elemente Unwuchten der Wellenkupplung ausgeglichen und unerwünschte Schwingungen im Betrieb zumindest reduziert werden.Between all assigned corner areas 11 of the adjacent ring discs 5 . 6 . 7 no clamp connection between them 13 with spacer 14 is arranged, is instead an elastic element 22 arranged. The elastic elements arranged regularly over the circumference of the shaft coupling 22 give the shaft coupling stability, which is particularly advantageous at high speeds and in shaft couplings with a large number of ring disks. Furthermore, the elastic elements can balance the shaft coupling and at least reduce undesirable vibrations during operation.

Auch zwischen den Eckbereichen 11 der äußeren Ringscheiben 4 und 8 und dem jeweils benachbarten Flansch 2 bzw. 3 ist jeweils ein Distanzstück 14 oder ein elastisches Element 22 angeordnet.Also between the corner areas 11 the outer washers 4 and 8th and the adjacent flange 2 respectively. 3 is a spacer 14 or an elastic element 22 arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wellenkupplungshaft coupling
22: Flanschflange
33: Flanschflange
44: Ringscheibewasher
55: Ringscheibewasher
66: Ringscheibewasher
77: Ringscheibewasher
88th: Ringscheibewasher
99: Rotationsachseaxis of rotation
1010: Seitenabschnitteside sections
1111: Eckbereichecorner areas
1212: Fasernfibers
1313: Klemmverbundterminal network
13a13a: antriebsseitiger Klemmverbunddrive-side clamping assembly
13b13b: abtriebsseitiger Klemmverbundoutput-side clamping assembly
1414: Distanzelementspacer
1515: Verstärkungreinforcement
1616: Verstärkungreinforcement
1717: Fasechamfer
1818: Spannschraubeclamping screw
1919: Unterlegscheibewasher
2020: Unterlegscheibewasher
2121: Bohrungdrilling
2222: elastisches Elementelastic element
2323: Fasernfibers
2424: Zentrierbohrungcentering

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015010195 A1 [0005]
DE 4033596 C1 [0006]
DE 102014114460 A1 [0006]

Claims

Washer (4) made of fiber-reinforced plastic for use in a flexible shaft coupling (1), the washer (4) being polygonal and having corner areas (11) and straight side sections (10), the corner areas (11) being thicker than the side sections (10), so that the corner regions (11) have a larger dimension in the axial direction than the side sections (10), characterized in that the fibers (12) in the side sections (10) are oriented unidirectionally and parallel to the edges, and that the Corner areas (11) have at least one reinforcement (15, 16) made of fiber-reinforced plastic, in which the fibers (23) are oriented at least bidirectionally.

Washer after Claim 1 , characterized in that in each case an oblique chamfer (17) is provided as a transition between the thicker corner regions (11) and the side sections (10), and in that the oblique chamfer (17) forms an angle between 30 and 60 degrees with respect to an annular disk plane , in particular an angle of 45 degrees.

Washer after Claim 1 or 2 , characterized in that the volume fraction of the fibers (12, 23) in the ring disc (1) is in the range of 40-60%.

Shaft coupling (1) with a first flange (2) and a second flange (3), which are connected to one another via a plurality of ring disks (4, 5, 6, 7, 8) arranged parallel to one another, the ring disks at least partially consisting of fiber-reinforced plastic , wherein the washers (4, 5, 6, 7, 8) each have corner areas (11) and straight side sections (10), and wherein two adjacent washers (4, 5, 6, 7, 8) each have at least one clamping connection (13) are connected to one another at assigned corner areas (11), characterized in that the respective clamping connections (13a) on the drive side are arranged offset on the circumferential direction of the clamping connections (13b) on the output side on each annular disk.

Shaft coupling after Claim 4 , characterized in that at least one elastic element (22) is arranged between further associated corner regions (11) of the two adjacent ring disks (4, 5, 6, 7, 8).

Shaft coupling after Claim 4 or 5 , characterized in that each clamping assembly (13) in each case comprises a spacer element (14) which is arranged between the associated corner regions (11).

Shaft coupling after Claim 6 , characterized in that each clamping assembly (13) comprises a clamping screw (18) and two washers (19, 20), each having a washer (19, 20) on the side of the corner regions (11) of the respective one opposite the spacer element (14) Ring discs (4, 5, 6, 7, 8) is arranged.

Shaft coupling after Claim 7 , characterized in that the spacer element (14) and the washers (19, 20) each cover at least approximately the entire surface of the respectively assigned corner area (11).

Shaft coupling according to one of the Claims 4 to 8th , characterized in that outer ring disks (4, 8) arranged on the outside in the axial direction have a greater thickness than inner ring disks (5, 6, 7) arranged between the outer ring disks (4,8).

Shaft coupling according to one of the Claims 4 to 9 , characterized in that the fibers (12) in the side sections (10) are oriented unidirectionally and parallel to the edges, and that the corner regions (11) have at least one reinforcement (15, 16) made of fiber-reinforced plastic, in which the fibers (23) at least are bidirectional.

Shaft coupling according to one of the Claims 4 to 10 , characterized in that the washers (4, 5, 6, 7, 8) according to one of the Claims 1 to 3 are trained.