DE1197696B

DE1197696B - Elastic shaft coupling

Info

Publication number: DE1197696B
Application number: DEZ9058A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Zeidler
Original assignee: GERHARD ZEIDLER DIPL ING
Current assignee: GERHARD ZEIDLER DIPL ING
Priority date: 1961-11-10
Filing date: 1961-11-10
Publication date: 1965-07-29

Description

Elastische Wellenkupplung Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung mit axial gerichteten Klauen, bei der sowohl zwischen den treibenden und getriebenen als auch zwischen den getriebenen und treibenden Klauen jeweils zwei Laschen hintereinander angeordnet sind, insbesondere für Wellen an Kraftfahrzeugen.Elastic Shaft Coupling The invention relates to an elastic shaft coupling with axially directed claws in which both the driving and driven as well as between the driven and driving claws two tabs one behind the other are arranged, in particular for shafts on motor vehicles.

Bei einer bekannten Kupplung der zuvor geschilderten Art, die im wesentlichen als metallische Kupplung ausgebildet ist, wird die Elastizität dadurch erreicht, daß zwischen den Klauenbolzen, an denen ringsum metallische Laschen in Form von Metallplatten angreifen, und den Innenwandungen der Klauenlöcher, durch die die Bolzen gesteckt werden, Gummihülsen eingeschaltet sind.In a known coupling of the type described above, which essentially is designed as a metallic coupling, the elasticity is achieved by that between the claw bolts, on which metallic tabs in the form of Attack metal plates, and the inner walls of the claw holes through which the Bolts are inserted, rubber sleeves are switched on.

Bei einer anderen bekannten Kupplung, die auch im wesentlichen als metallische Kupplung ausgebildet ist, wird die Elastizität ebenfalls durch jeweils auf den Kupplungsbolzen sitzende Gummihülsen erhalten. Dabei sind die nicht an den Klauen anliegenden Enden sowohl einzelner Laschen als auch eines Laschenpaares an starren, sternförmig ausgebildeten Zwischengliedern gelagert. Die Laschen selbst sind in Form von Metallplatten ausgebildet. In bekannten Fällen der Verwendung eines schwimmenden Zwischengliedes dient dieses aber nicht dazu, die Arme der treibenden mit den Armen der getriebenen Klaue mittels zweier hintereinandergeschalteter und an ihren Enden nebeneinander (in axialer Richtung gesehen) angeordneter Laschen zu verbinden und gleichzeitig die Voraussetzung zu schaffen, daß die auf Zug beanspruchten Laschen an den Klauenarmen anliegen und daß alle Mitnehmerbolzen der Klauen den gleichen Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind.In another known coupling, which is also essentially called metallic coupling is formed, the elasticity is also due to each Get rubber sleeves on the coupling bolts. They are not at the Claws adjacent ends of both individual tabs and a pair of tabs rigid, star-shaped intermediate links stored. The tabs themselves are in the form of metal plates. In known cases of using a floating link, this does not serve to support the arms of the floating with the arms of the driven claw by means of two and at their ends side by side (seen in the axial direction) arranged tabs to connect and at the same time to create the prerequisite that the stressed on train The tabs are in contact with the claw arms and that all driving pins of the claws are exposed to the same bending stresses.

Die bekannten Metallkupplungen der vorgenannten Art weisen außer ihrem aufwendigen Aufbau nur eine sehr beschränkte Elastizität in radialer und axialer Richtung auf.The known metal couplings of the aforementioned type have besides their complex structure only a very limited elasticity in radial and axial Direction on.

Ferner ist es bereits bekannt, als elastische Kraftübertragungsorgane Laschen zu verwenden, bei denen um zwei benachbarte Büchsen Draht- oder Fadenschlingen angeordnet sind, die in der Regel gummiert sind, um den Zusammenhalt zu erleichtern, insbesondere für den späteren Zusammenbau zu einer Scheibe. Je nachdem, ob die Kupplungshälften der zu kuppelnden Wellen zwei, drei, vier oder mehr Arme haben, werden vier, sechs, acht oder mehr solcher Laschen zu einem Ring oder einer Seilscheibe zusammengefaßt, wobei als Füllmasse für den Zusammenbau der Laschen Kautschuk dient, der mit den Laschen unter Druck und Wärme zu Kupplungsscheiben zusammengeformt wird. Es ergibt sich für diese bekannten Scheiben, daß das Biegemoment, das auf die Bolzen ausgeübt wird, für die Bolzen der Klauen der einen Kupplungshälfte dreimal so groß ist wie für die der anderen Kupplungshälfte, ein Umstand, der erhebliche Nachteile mit sich bringt, insofern, daß der Bolzendurchmesser größer sein muß, da er sich nach dem größten Biegemoment richtet, wodurch der Rotationsdurchmesser zwangläufig eine Vergrößerung erfährt und dadurch die Kupplung schwerer und teurer wird.Furthermore, it is already known as elastic power transmission organs Use lugs with wire or thread loops around two adjacent cans are arranged, which are usually rubberized to facilitate cohesion, especially for later assembly into a disc. Depending on whether the coupling halves of the shafts to be coupled have two, three, four or more arms, become four, six, eight or more such lugs combined to form a ring or a pulley, wherein rubber is used as a filling compound for the assembly of the tabs, which is connected to the Tabs is formed into clutch disks under pressure and heat. It results for these known washers that the bending moment exerted on the bolts is, for the bolts of the claws of one coupling half is three times as large as for the other half of the coupling, a fact that has considerable disadvantages brings, insofar that the bolt diameter must be larger, since it is after directs the greatest bending moment, whereby the rotation diameter inevitably increases experiences and thereby the clutch becomes heavier and more expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Kupplung, insbesondere für Wellen an Kraftfahrzeugen, zu schaffen, die geeignet ist, bei kleinem Rotationsdurchmesser hohe Drehkräfte auch dann drehelastisch zu übertragen, wenn die zu kuppelnden Wellen unter einem Beugungswinkel laufen und axiale Längenänderungen eintreten. Die zu schaffende Kupplung soll also der übertragung hoher Drehmomente bei kleinem Rotationsdurchmesser dienen, also Forderungen, die an sich einander widersprechen. Sie soll ferner eine große Drehelastizität, einen großen Beugungswinkel und eine große axiale Beweglichkeit aufweisen.The invention is based on the object of an elastic coupling, especially for shafts on motor vehicles, which is suitable for small Rotation diameter to transmit high torsional forces in a torsionally elastic manner, if the shafts to be coupled run at an angle of deflection and axial changes in length enter. The coupling to be created should therefore be able to transmit high torques serve with small rotation diameter, so requirements that are mutually exclusive contradict. You should also have a large torsional elasticity, a large angle of deflection and have great axial mobility.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird für eine Kupplung der eingangs geschilderten Art, die insbesondere für Wellen an Kraftfahrzeugen bestimmt sein soll, gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Laschen in an sich bekannter Weise aus mehreren über zwei benachbarte Büchsen geschlungenen Draht-oder Fadenwicklen bzw. Schlingen bestehen und die nicht an den Klauen anliegenden Enden von je zwei hintereinandergeschalteten Laschen auf einem Verbindungsniet axial nebeneinander angeordnet sind, wobei jeder dieser Niete zweiseitig gelagert ist zwischen gabelförmigen Armen eines an sich bekannten starren, schwimmenden, sternförmig ausgebildeten, in sich geschlossenen Zwischengliedes. Vorteilhaft wird die Kupplung so zusammengestellt, daß jeweils diejenige Lasche der beiden auf einem Bolzen eines Klauenarmes axial nebeneinanderliegenden Laschen, die in Hauptdrehrichtung auf Zug beansprucht ist an der Klaue anliegt.To solve the problem, for a clutch, the described type, which are intended in particular for shafts on motor vehicles should, proposed according to the invention, that the tabs in a known manner from several wire or thread coils looped over two adjacent cans or loops and the ends not resting on the claws of two lugs connected in series on a connecting rivet axially next to one another are arranged, each of these rivets is mounted on two sides between fork-shaped Arms of a known rigid, floating, star-shaped, self-contained intermediate link. The clutch is advantageous put together so that in each case that tab of the two on a bolt one Claw arm axially adjacent tabs that pull in the main direction of rotation stressed is applied to the claw.

Weiterhin können de einzelnen Laschen, wie an sich bekannt, nach dexh Preßvorgang zu einem Ring verbunden sein: Auch kann so vorgegangen werden; daß sämtliche Fadenwickel, wie an sich bekannt, in eiiteth Preßvorgang zu einer geschlossenen Scheibe zusammenvulkanisiert werden.Furthermore, de individual tabs, as known per se, according to dexh Pressing process to be connected to a ring: This can also be done; that all Thread winding, as known per se, in eiiteth pressing process to form a closed Disc are vulcanized together.

Durch eine Anordnung der Laschen gemäß der Erfindung erreicht man; daß die Beanspruchung aller Bolzen, sowohl derjenigen der treibenden als auch derjenigen der getriebenen Kupplungshälfte, gleich groß ist, wenn marl die Umfangskräfte nicht unmittelbar, also durch eine direkte Verbindung der Bolzen einer treibenden und einer getriebenen Klaue mittels nur einer einzigen Lasche, sondern mittels zweier hintereinandergeschalteter Laschen überträgt.By arranging the tabs according to the invention one achieves; that the stress on all bolts, both those of the driving and those of the the driven coupling half is the same size if the circumferential forces are not directly, i.e. through a direct connection of the bolts of a driving and a driven claw by means of only a single tab, but by means of two consecutively connected tabs transfers.

Darüber hinaus ergeben die elastischen Scheiben gemäß der Erfindung mit zwei hintereinandergeschalteten Laschen eine größere Gleichförmigkeit der Kraftübertragung. Die hintereinandergeschalteten Laschen bewirken eine äußerst weiche Ktäftübertragung und schlucken auftretende Stöße.In addition, the elastic disks according to the invention result with two lugs connected in series, a greater uniformity of the power transmission. The lugs connected in series cause an extremely soft transfer of forces and swallow occurring shocks.

rin weiterer Vorteil der Anordnung der Laschen gemäß der Erfindung liegt darin, daß ein Mittelloch der Scheibe von optimaler Größe erzielbar ist.Another advantage of the arrangement of the tabs according to the invention lies in the fact that a central hole of the disc of optimal size can be achieved.

Benötigt man nämlich eine elastische Scheibe großer axialer Elastizität, so käme von den bisher bekannten Kupplungen nur eine elastische Klauenkupplung in Frage, sofern sie wegen der ungünstigen Biegebeanspruchungen der Bolzen, auf die zuvor bereits hingewiesen worden ist, überhaupt einsetzbar ist. Die Wellenenden müssen aber bei diesen Kupplungen in den meisten Fällen zentriert werden. Die bekannten Klauenkupplungen haben von allen bisher bekannten Laschengelenken - immer denselben Teilkreis vorausgesetzt = das kleinste Mittelloch, d. h. den kleinsten Du%chbruch, der zur'Aufnahme einer Zentrierung zur Verfügung steht. Bei der elastischen Scheibe gemäß der Erfindung hingegen ist der Durchbruch in der Mitte der Scheibe das Optimale, was bei gegebenem Teilkreis zu erreichen ist. Dieses Mittelloch ist bei der beanspruchten elastischen Scheibe um 50 °/o und mehr größer als bei den üblichen elastischen Klauenkupplungen.If you need an elastic disc of great axial elasticity, of the previously known couplings, only an elastic claw coupling would come in Question if they are due to the unfavorable bending stresses on the bolts on which has already been pointed out before, can be used at all. The shaft ends but must be centered in most cases with these couplings. The known Claw couplings have all of the previously known plate joints - always the same Pitch circle assumed = the smallest center hole, i. H. the smallest break, which is available for recording a centering. With the elastic disc according to the invention, however, the breakthrough in the middle of the disk is the optimal one, what can be achieved with a given pitch circle. This center hole is at the claimed elastic disc by 50% and more larger than with the usual elastic claw couplings.

Die elastischen Scheiben gemäß der Erfindung mit zwei hintereinandergeschalteten Laschen haben noch weitere Vorteile dem Bekannten gegenüber: Die hü Kraftfahrzeugbau vorwiegend verwendeten Kreuzgelenkwellen sind zum Längenausgleich mit einem Keilwellenprofil versehen. Dieses ist in der Herstellung teuer, es muß dauernd gut geschmiert werden und neigt zum Klappern: Es verschiebt sich unter Drehmoanentspannung erst bei relativ hohen Axialkräftem Ein Verzicht auf dieses Schiebestück ist deshalb wünschenswert.The elastic disks according to the invention with two connected in series Lugs have other advantages over the familiar: The hü motor vehicle construction Mainly used universal joint shafts are for length compensation with a spline shaft profile Mistake. This is expensive to manufacture and has to be well lubricated at all times and tends to rattle: it shifts under torque relaxation only at relative high axial forces It is therefore desirable to dispense with this sliding piece.

Soll eine elastische Kupplung die Längsverschiebung aufnehmen; dann geht die Forderung dahin, daß für die Längsverschiebung d: h. also für die Axialdurchbiegung der elastischen Kupplung, möglichst geringe Axialkräfte aufgewendet werden müssen. Die axiale Durehbiegung wird bei einer bestimmten Akialkräft um so größer sein, je länger die elastische Lasche ist, d. h. je größer der Abstand von Mitte Bolzen zu Mitte Bolzen einer treibenden und einer getriebenen Klaue ist. Vergleicht man die elastischen Längen von elastischen Scheiben, bei denen die Laschen auf dem gleichen Teilkreis ange-6fdfiet §ind, darin hat vöti den bisher bekannten eltistischen Kupplungen die Xlauetrkupplutig mit vier Laschen die größte elastische Länge und demzufolge auch die größte axiale Durchbiegung in Abhängigkeit von der Axialkraft.Should an elastic coupling absorb the longitudinal displacement; then the requirement is that for the longitudinal displacement d: h. thus for the axial deflection the elastic coupling, the lowest possible axial forces must be used. The axial deflection will be all the greater at a certain initial force, the longer the elastic flap is, d. H. the greater the distance from the center of the bolt to the center bolt of a driving and a driven claw is. If you compare the elastic lengths of elastic washers where the tabs are on the same Partial circle is attached, in it vöti has the previously known eltist couplings the Xlauetrkupplehmen with four lugs the greatest elastic length and consequently also the greatest axial deflection depending on the axial force.

Bei der elastischen Kupplung gemäß der Erfindung ist die elastische Länge der zwei hintereinandergeschalteten Laschen aber noch größer, sofern die Niete des Zwischenstückes und die Mitnehmerbolzen der Klauen auf dem gleichen Teilkreis angeordnet sind, als die elastische Länge dieser Klauenkupplung. Hat nämlich die elastische Länge bei der bekannten Klauenkupplung den Wert 1, dann beträgt die elastische Länge der beiden hintereinandergeschalte-, ten Laschen 1: tos 22° 30'. Weiterhin ist das in Abhängigkeit vom Beugungswinkel der zu kuppelnden Wellen auftretende Reaktionsmoment gering und etwa proportional der axialen Durchbiegung. Es treten also nur geringe Rückstellkräfte auf.In the elastic coupling according to the invention, the elastic The length of the two lugs connected in series is even greater, provided the rivet is used of the intermediate piece and the driving pins of the claws on the same pitch circle are arranged than the elastic length of this dog clutch. Namely has the elastic length in the known claw coupling is the value 1, then the elastic Length of the two consecutive, th tabs 1: tos 22 ° 30 '. Farther is that which occurs as a function of the deflection angle of the shafts to be coupled Reaction torque low and roughly proportional to the axial deflection. Kick it so only low restoring forces.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es stellt dar F i g. 1 den in axialer Richtung betrachteten schematischen Aufbau einer Kupplung gemäß der Erfindung, die je zwei Klauen auf jeder Kupplungshälfte aufweist, F i g. 2 eine Schnittansicht nach der Linie A -B in F i g. 1, wobei in der oberen Hälfte die Anordnung der Fadenwickel auf einem Niet des Zwischengliedes und in der unteren dieselbe auf einem Bolzen der einen Klaue zu erkennen ist-F i g. 3 zeigt das Prinzip des Aufbaues der Laschen einer Scheibe für linksdrehende und F i g. 4 dasselbe für rechtsdrehende Wellen: In der Zeichnung sind die einzelnen Laschen mit den Bezugszeichen 1 bis S versehen. Die Laschen bestehen aus mehreren um zwei benachbarte Büchsen angeordneten Schlingen oder Wickeln aus Kunstseide, Stahldraht oder vollsynthetischen Fäden oder Drähten. So wird die Lasche 1 aus Fadenschlingen oder -wickeln gebildet, die um die beiden Büchsen herumgelegt sind, die zu dem Bolzen 17 und dem Niet 13 gehören (F i g. 1).An exemplary embodiment of the invention is explained in detail below with reference to the drawings. It represents F i g. 1 the schematic structure of a coupling according to the invention, viewed in the axial direction, which has two claws on each coupling half, FIG. 2 shows a sectional view along the line A-B in FIG. 1, with the arrangement of the thread winding on a rivet of the intermediate link in the upper half and the same on a bolt of the one claw in the lower half - FIG. 3 shows the principle of the structure of the tabs of a disc for left-handed and F i g. 4 the same for clockwise rotating shafts: In the drawing, the individual tabs are provided with the reference numerals 1 to S. The tabs consist of several loops or coils made of rayon, steel wire or fully synthetic threads or wires arranged around two adjacent bushes. Thus, the flap 1 is formed from loops or threads of thread which are wrapped around the two bushings which belong to the bolt 17 and the rivet 13 (FIG. 1).

Das Zwischenglied 21 ist sternförmig ausgebildet und weist Arme 9 bis 12 auf. Die in dem Zwischenglied zweiseitig gelagerten Niete tragen die Bezugszeichen 13 bis 16: Den Klauen sind die Bolzen 17 bis 20 zugeordnet, wobei die Bolzen 17 und 19 der einen und die Bolzen 18 und 20 der anderen Kupplungshälfte angehören. Von den Klauen ist lediglich eine in F i g. 2 unten rechts dargestellt.The intermediate member 21 is star-shaped and has arms 9 to 12 on. The rivets mounted on both sides in the intermediate link have the reference symbols 13 to 16: Bolts 17 to 20 are assigned to the claws, with bolts 17 and 19 belong to one coupling half and the bolts 18 and 20 to the other. Only one of the claws is shown in FIG. 2 shown below right.

Um bei dieser Anordnung zu verhindern, daß die Niete 13 bis 16, welche jeweils die beiden hintereinandergeschalteten Laschen verbinden, infolge der auftretenden Zugkräfte in die Zugrichtung einschwenken, sind die Niete in dem sternförmig ausgebildeten, in sich geschlossenen Zwischenglied 25 zweiseitig gelagert. Dieses Zwischenglied weist Arme 9, 10, 11 und 12 auf, die gabelförmig gestaltet sind. Die auf Zug beanspruchten Laschen 1 und 2 erzeugen am Niet 13 ein Drehmoment, das das Zwischenglied in einer Richtung aus der Normalebene der Kupplung herauszudrehen bestrebt ist, während der gegenüberliegende Niet 15 durch die auf Zug beanspruchten Laschen 5 und 6 mit einem gleich großen entgegengesetzt gerichteten Drehmoment belastet ist. Damit herrscht am Zwischenglied 21 also Gleichgewicht. Es wird nicht aus der Normalebene der Kupplung herausgedreht.In order to prevent the rivets 13 to 16, which each connect the two lugs connected in series, as a result of the occurring Swing tensile forces in the direction of pull, the rivets are in the star-shaped, self-contained intermediate member 25 mounted on two sides. This intermediate link has arms 9, 10, 11 and 12 which are fork-shaped. The ones claimed on train Lugs 1 and 2 generate a torque on the rivet 13, which the intermediate link in a Direction to rotate out of the normal plane of the clutch strives during the opposite rivet 15 claimed by the train Tabs 5 and 6 loaded with an equally large oppositely directed torque is. So there is equilibrium at the intermediate member 21. It won't go out of the Normal plane of the coupling unscrewed.

Das auf die Niete 13 und 15 wirkende Biegemoment, welches die auf Zug beanspruchten Laschen 1 und 2 sowie 5 und 6 auslösen, ist geringer als das auf die Klauenbolzen 17 bis 20 wirkende Biegemoment, weil die Niete in den gabelförmig ausgebildeten Armen des Zwischengliedes doppelt gelagert sind. Da die Laschen keine nennenswerten Druckkräfte übertragen, können die aus Druckkräften resultierenden Biegebeanspruchungen der Niete unberücksichtigt bleiben.The bending moment acting on the rivets 13 and 15, which on the Tension-loaded tabs 1 and 2 as well as 5 and 6 trigger is less than that on the claw bolts 17 to 20 acting bending moment because the rivet in the fork-shaped trained arms of the intermediate member are stored twice. Since the tabs have no transfer significant compressive forces, those resulting from compressive forces can Bending loads on the rivets are not taken into account.

Beim Zusammenbau der einzelnen Laschen zu einer elastischen Kupplungsscheibe ist darauf zu achten, daß die Laschen so zusammengestellt werden, daß bei der fertigen Scheibe zwangläufig die auf Zug beanspruchten Laschen an den Klauen anliegen. Bei linkslaufenden Wellen sind die einzelnen Laschen innerhalb der Kupplungsscheibe entgegengesetzt zu der bei rechtslaufenden Wellen getroffenen Anordnung einzusetzen (s. F i g. 3 und 4). Soll die Kupplung in beiden Drehrichtungen verwendet werden, dann richtet sich die Laschenanordnung nach der vorherrschenden Drehrichtung bzw. nach Dauer und Größe des zu übertragenden Drehmomentes. Die F i g. 3 und 4 geben eine schematische Darstellung der Laschenanordnung der Kupplungsscheibe nach F i g. 1. Die Bolzen 17 und 19 der treibenden Klauen werden genauso beansprucht wie die Bolzen 18 und 20 der getriebenen Klauen. Dabei zeigt F i g. 3 die Anordnung der Laschen bei Linkslauf und F i g. 4 bei Rechtslauf der Wellen.When assembling the individual tabs to form an elastic clutch disc care must be taken that the tabs are put together in such a way that the finished Disc inevitably rest the braces that are subjected to tensile stress on the claws. at left-hand shafts are the individual tabs within the clutch disc to be used opposite to the arrangement made with clockwise shafts (see Figs. 3 and 4). If the coupling is to be used in both directions of rotation, then the bracket arrangement is based on the prevailing direction of rotation or according to the duration and size of the torque to be transmitted. The F i g. 3 and 4 give a schematic representation of the plate arrangement of the clutch disc according to F i G. 1. The bolts 17 and 19 of the driving claws are stressed in the same way as the bolts 18 and 20 of the driven claws. F i g. 3 the arrangement the tabs for counterclockwise rotation and F i g. 4 with clockwise rotation of the shafts.

Claims

Claims: 1. Elastic shaft coupling with axially directed claws, in which two tabs are arranged in series between the driving and driven claws as well as between the driven and driving claws, in particular for shafts on motor vehicles, characterized in that the tabs (1 to 8) consist in a manner known per se of several wire or thread coils or loops looped over two adjacent sleeves and the ends of two lugs connected one behind the other are arranged axially next to one another on a connecting rivet (13 to 16), each of them this rivet is mounted on two sides between fork-shaped arms (9 to 12) of a rigid, floating, star-shaped, self-contained intermediate member (21) known per se.

2. Coupling according to claim 1, characterized characterized in that in each case that lug of the two is on one of the bolts (17 to 20) of the claw arms axially adjacent tabs in the main direction of rotation is stressed on train, rests against the claw.

3. Coupling according to claim 1 and 2, characterized in that the individual tabs, as known per se, after Pressing process are connected to form a ring.

4. Coupling according to claim 1 and 2, characterized characterized in that all the thread winding, as known per se, in one pressing process are vulcanized together to form a closed disk. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1021212,1045187; French patent specification No. 856 273; British Patent Specification No. 872 550; 731814, 696 378; U.S. Patent No.1511702.