DE19600511A1 - Forming a dimensionally accurate elastomer component for vibration=free torque transfer in a dog coupling - Google Patents

Forming a dimensionally accurate elastomer component for vibration=free torque transfer in a dog coupling

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Abstract

A process for forming an elastomer component with high dimensional accuracy for fitting between the dogs(1a,2a) of two dog coupling hubs transmitting torque between driving and driven shafts involves locating the component with a press fit in a calibrated tool, heating the tool and component to a specific temperature, maintaining this temperature for a given period and then cooling. Also claimed is the component manufactured by plastic deformation under pressure and temperature.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zahnkranzförmigen Formteils aus elastomerem Material mit hochgenauen Abmessungen für eine elastische Klauenkupplung zur schwingungsdämpfenden Kraftübertragung zwischen An- und Abtriebswellen, bestehend aus zwei kongruenten Kupplungs­ naben mit ineinanderfassenden Klauen zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, zwischen welche sich das Formteil er­ streckt.The invention relates to a method for producing a sprocket-shaped molded part made of elastomeric material high-precision dimensions for an elastic claw coupling for vibration damping power transmission between the and Output shafts, consisting of two congruent couplings hubs with interlocking claws for positive locking Torque transmission between which the molding is stretches.

Elastische Klauenkupplungen zur schwingungsdämpfenden Dreh­ momentübertragung sind in der Lage, Radial- und Winkelver­ lagerungen zwischen den An- und Abtriebswellen auszugleichen. Das Formteil, beispielsweise ein Zahnkranz, besteht aus ver­ schleißfesten, hochelastischen Werkstoffen, deren hohe innere Dämpfung den Antrieb vor dynamischer Überbeanspruchung schützt. Das Formteil wird üblicherweise durch Spritzgießen hergestellt. Die Herstellungstoleranzen sind spritztechnisch bedingt deut­ lich größer als Maschinenbautoleranzen für Metallbauteile, insbesondere im Bereich von Materialanhäufungen. Es ergeben sich teilweise große Serienschwankungen. Bei höheren Be­ triebstemperaturen stellen sich unter Belastung zusätzlich unerwünschte Spiele ein, die für Präzisionsantriebe nicht hinnehmbar sind. Elastic claw couplings for vibration-damping rotation torque transmission are capable of radial and angular ver compensate for bearings between the input and output shafts. The molded part, for example a ring gear, consists of ver wear-resistant, highly elastic materials, their high inner Damping protects the drive from dynamic overload. The molded part is usually produced by injection molding. The manufacturing tolerances are due to injection molding reasons much larger than mechanical engineering tolerances for metal components, especially in the area of material accumulation. Result it there are sometimes large series fluctuations. At higher loads operating temperatures also arise under load unwanted games that are not for precision drives are acceptable.  

Für verschiedene Anwendungsfälle wird jedoch eine völlig spielfreie Kraftübertragung gefordert. Hierzu gehören Ein­ richtungen der Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik, mit welchen Drehzahlen, Geschwindigkeiten, Winkel, Längen, Wege, Vorschübe, Höhen und dergleichen angezeigt, geregelt, gemessen und erfaßt werden. Es war bisher nicht möglich, mit den be­ kannten drehelastischen Kupplungen eine absolut spielfreie Kraftübertragung zu erreichen.For different applications, however, one is completely backlash-free power transmission required. These include a directions of measurement, control and regulation technology, with what speeds, speeds, angles, lengths, paths, Feeds, heights and the like are displayed, regulated, measured and be grasped. So far it has not been possible to use the be knew torsionally flexible couplings absolutely free of play To achieve power transmission.

Um eine weitgehende Spielfreiheit zu ermöglichen, wurde nach dem deutschen Gebrauchsmuster 85 08 805.6 vorgeschlagen, den Dämpfungszahnkranz zur Abstützung gegen radiale Kräfte mit einem Innensteg zu versehen und vorzugsweise zur Verbindung der Zähne des Zahnkranzes als vollständig verschließende, mittig angeordnete Scheibe auszubilden. Dieser Zahnkranz wurde unter elastischer Vorspannung zwischen den Klauen angeordnet. Durch die Anordnung des stützenden Steges unterhalb der Zähne wurden diese gegen radiale Kräfte hinreichend abgestützt, so daß sie durch die Vorspannung keine unerwünschten radialgerichteten Verformungen zeigten. Erst die Vorspannkräfte konnten eine spielfreie Kraftübertragung im Bereich der elastischen Feder­ vorspannung gewährleisten. Ohne eine Vorspannung des elastomeren Materials in der montierten Kupplung ist eine Spielfreiheit in­ folge der bei einem Spritzgießverfahren unvermeidlichen Her­ stellungsungenauigkeiten nicht möglich.In order to allow extensive freedom of play, was after the German utility model 85 08 805.6 proposed that Damping ring gear to support against radial forces to provide an inner web and preferably for connection the teeth of the ring gear as a completely occluding, centered to arrange arranged disc. This ring gear was under elastic preload arranged between the claws. By the arrangement of the supporting bar below the teeth were these are adequately supported against radial forces so that they no undesired radial direction due to the preload Showed deformations. Only the pretension forces could backlash-free power transmission in the area of the elastic spring ensure pre-tension. Without pre-tensioning the elastomer Material in the assembled coupling is a backlash in follow the inevitable in an injection molding process position inaccuracies not possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines mit hochgenauen Abmessungen versehenen Form­ teils aus elastomerem material für eine eingangs genannte Kupplung zu schaffen, wodurch es möglich ist, die herstellungs­ bedingten Ungenauigkeiten zu beseitigen und eine Spielfrei­ heit des Formteils ohne Materialvorspannung zu erzielen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich durch fol­ gende Arbeitsschritte aus:The object of the invention is to provide a suitable method for Manufacture of a mold with highly accurate dimensions partly made of elastomeric material for one mentioned at the beginning To create a coupling, which makes it possible to manufacture eliminate conditional inaccuracies and play-free to achieve the molded part without prestressing the material. The Solution to this problem according to the invention is characterized by fol steps from:

  • a) Einlegen des Formteils mit Preßsitz in ein kalibriertes Werkzeug,a) Insert the molded part with a press fit into a calibrated Tool,
  • b) Erwärmung des Werkzeugs mit dem eingelegten Formteil auf eine Grenztemperatur,b) heating the tool with the inserted molded part a limit temperature,
  • c) Halten der Grenztemperatur über einen vorbestimmten Zeit­ abschnitt undc) maintaining the limit temperature for a predetermined time section and
  • d) Abkühlung des Formteils.d) cooling of the molded part.

Spritztechnisch bedingte Herstellungsungenauigkeiten können durch die erfindungsgemäße Nachbehandlung beseitigt werden. Bei höheren Betriebstemperaturen unter Belastungen zeigt die Kupplungskennlinie infolge präziser dauerhafter Anpassungen des Formteils an die Kupplungsteile aus Metall Spielfreiheit. Der Traganteil des zahnkranzförmigen Formteils wird ver­ bessert. Es werden somit Herstellergebnisse erzielt, deren dauerhafte Präzision mit der von Maschinenbauteilen aus Metall vergleichbar ist. Ein Kupplungszahnkranz, der erfindungsgemäß kalibriert wurde, eignet sich besonders für den Einsatz bei Servomotoren, in Werkzeugmaschinen, Robotern und Automatisie­ rungseinrichtungen, ohne daß es notwendig ist, für eine ständige Vorspannung zu sorgen.Manufacturing inaccuracies caused by spraying can can be eliminated by the aftertreatment according to the invention. At higher operating temperatures under loads, the Coupling characteristic due to precise permanent adjustments of the molded part to the coupling parts made of metal backlash. The load-bearing portion of the ring gear shaped part is ver improves. Manufacturing results are thus achieved whose lasting precision with that of metal machine components is comparable. A clutch sprocket according to the invention calibrated, is particularly suitable for use with Servomotors, in machine tools, robots and automation tion facilities without the need for a constant tension.

Besonders hohe Maßgenauigkeiten für ein elastomeres Formteil werden dann erzielt, wenn die Nachbehandlung in den für einen Einsatz vorgesehenen Kupplungsteilen durchgeführt wird und das Formteil mit diesen Kupplungsteilen zum Einsatz gelangt. Es ist dann individuell an die Kupplungsteile aus Metall an­ gepaßt und eliminiert die Herstellungstoleranzen der Kupp­ lungsteile aus Metall.Particularly high dimensional accuracy for an elastomeric molded part are achieved if the aftertreatment in the for Use provided coupling parts is carried out and the molded part is used with these coupling parts. It is then individually attached to the metal coupling parts fits and eliminates the manufacturing tolerances of the dome metal parts.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung können die Erwärmungs- und Abkühlungsvorgänge für ein Formteil mehrmals wiederholt werden, und zwar auch mit unterschiedlichen Werten für die Grenztemperatur und/oder für die Haltezeiten. Dadurch werden die Behandlungsergebnisse für unterschiedliche Form­ teilmaterialien optimierbar.In a further advantageous embodiment of the invention, the Heating and cooling processes for a molded part several times can be repeated, even with different values  for the limit temperature and / or for the holding times. Thereby the treatment results for different shape partial materials can be optimized.

Weitere den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Ansprüchen angegeben.Further advantageously shaping the subject of the invention Features are given in the claims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer dreh­ elastischen Kupplung mit einem eingelegten Formteil aus elastomerem Material dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of a rotary elastic coupling with an inserted molded part elastomeric material shown and explained below. Show it:

Fig. 1 die Seitenansicht der Kupplung, z. T. im radialen Längsschnitt, Fig. 1 shows the side view of the clutch, for. T. in radial longitudinal section,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kupplung nach Fig. 1 und Fig. 2 shows a cross section through the coupling of Fig. 1 and

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit der Fig. 2. Fig. 3 is an enlarged detail of FIG. 2.

Die Kupplung besteht aus den beiden Kupplungsnaben 1 und 2 mit sich jeweils axial erstreckenden Kupplungsklauen 1a und 2a. Die Kupplungsklauen berühren sich nicht unmittelbar. In die Zwischenräume greifen die Zähne 3a eines zahnkranzähn­ lichen Formteils 3 aus elastomerem Material. Das Formteil hat einen Preßsitz, wie die mit 4 gekennzeichneten, radial ge­ richteten Kraftpfeile (Fig. 3) andeuten. Alle drei zusammen­ gefügten Teile können der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen werden. Durch die sich bei der Grenztemperatur einstellende plastische Verformung des elastomeren Materials, die sich vor allem in dem mit 5 bezeichneten oberflächen­ nahen Bereich in ausreichendem Maß erzielen läßt, wird eine genaue Kalibrierung der Formteilabmessungen und damit eine genaueste Anpassung an die Form und Abmessungen einschließlich geringster Fehler und herstellungsbedingter Toleranzen der Metallteile erreicht.The clutch consists of the two clutch hubs 1 and 2 , each with axially extending clutch claws 1 a and 2 a. The clutch claws do not touch each other directly. In the spaces between the teeth 3 a of a toothed ring-like shaped part 3 made of elastomeric material. The molding has an interference fit, as indicated by 4, radially directed force arrows ( Fig. 3). All three parts joined together can be subjected to the heat treatment according to the invention. Due to the plastic deformation of the elastomeric material that occurs at the limit temperature, which can be achieved to a sufficient extent, especially in the area near the area labeled 5, an exact calibration of the molded part dimensions and thus an exact adaptation to the shape and dimensions including the smallest errors is possible and manufacturing tolerances of the metal parts reached.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus elastomerem Material mit hochgenauen Abmessungen für eine elastische Klauenkupplung zur schwingungsdämpfenden Kraftübertragung zwischen An- und Abtriebswellen, bestehend aus zwei kon­ gruenten Kupplungsnaben mit ineinanderfassenden Klauen zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, zwischen welche sich das Formteil erstreckt, gekennzeichnet durch die Arbeits­ schritte
  • a) Einlegen des Formteils mit Preßsitz in ein kalibriertes Werkzeug,
  • b) Erwärmung des Werkzeugs mit dem eingelegten Formteil auf eine Grenztemperatur,
  • c) Halten der Grenztemperatur über einen vorbestimmten Zeit­ abschnitt und
  • d) Abkühlung des Formteils.
1. A method for producing a molded part made of elastomeric material with high-precision dimensions for an elastic claw coupling for vibration-damping power transmission between input and output shafts, consisting of two con gruent coupling hubs with interlocking claws for positive torque transmission, between which the molded part extends, characterized by the work steps
  • a) inserting the molded part with a press fit into a calibrated tool,
  • b) heating of the tool with the inserted molded part to a limit temperature,
  • c) maintaining the limit temperature over a predetermined period and
  • d) cooling of the molded part.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil innerhalb des Werkzeugs abkühlt.2. The method according to claim 1, characterized in that the The molded part cools down inside the mold. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil mehreren aufeinanderfolgenden Erwärmungs- und Abkühlungsprozessen ausgesetzt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the molded part several successive heating and is subjected to cooling processes.   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenztemperaturen der Wärmebehandlungen unterschiedlich sind.4. The method according to claim 3, characterized in that the limit temperatures of the heat treatments differ are. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeiten zwischen den aufeinanderfolgenden Wärmebe­ handlungen unterschiedlich sind.5. The method according to claim 3, characterized in that the holding times between the successive heats actions are different. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Grenztemperatur dem Kriterium einer ausreichenden plastischen Verformung des elastomeren Materials entspricht.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that the limit temperature meets the criterion of a sufficient plastic deformation of the elastomeric material corresponds. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Verformungswerkzeug die für den be­ stimmungsmäßigen Einsatz vorgesehenen Kupplungsteile einge­ setzt sind.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that as the deformation tool for the be Coupling parts provided in accordance with the intended use sets are. 8. Formteil aus elastomerem Material zur schwingungs­ dämpfenden Kraftübertragung einer elastischen Klauenkupplung, hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine plastische Verformung des Formteil- Materials unter Druck und Temperatur.8. Molded part made of elastomeric material for vibration damping power transmission of an elastic claw coupling, produced by the method of one of claims 1 to 7, characterized by a plastic deformation of the molded part Material under pressure and temperature.
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