DE2422181C2

DE2422181C2 - Torsionally stiff coupling

Info

Publication number: DE2422181C2
Application number: DE2422181A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Ing.(Fh) 8751 Kleinwallstadt Jakob
Original assignee: Individual
Current assignee: Jakob Ludwig Dipl-Ing(fh) 8751 Kleinwallstadt
Priority date: 1974-05-08
Filing date: 1974-05-08
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE2422181A1

Description

Die Erfindung betrifft eine torsionssteife Kupplung zur Verbindung zweier nicht genau fluchtender Wellen mit einem federelastischen Balg, dessen Enden mit je einem Wellenende über Verbindungselemente fest verbunden sind. Derartige Kupplungen werden z. B. zur spielfreien Verbindung von Wellenenden benötigt um Fluchtungsfehler auszugleichen, ohne daß störende Torsionsschwingungen entstehen, wobei — selbst nach längerem Gebrauch — eine Änderung des Drehwinkels der zu verbindenden Wellenenden zueinander vermieden wird. So wird z. B. bei der Ankupplung von Stellantrieben an Werkzeugmaschinen häufig eine Kupplung erforderlich, welche eine lösbare, spielfreie Verbindung der Wellenenden ermöglicht, bei der sichergestellt ist, daß sich der Drehwinkel der beiden Wellenenden zueinander nicht ändern kann und z. B. durch Fluchtungsfehler keine zu große radiale Belastung der Wellenlager entstehtThe invention relates to a torsionally rigid coupling for connecting two not precisely aligned shafts with a resilient bellows, the ends of which are firmly connected to one shaft end via connecting elements are. Such couplings are z. B. required for backlash-free connection of shaft ends Compensate for misalignments without causing disruptive torsional vibrations, with - even after a long time Use - a change in the angle of rotation of the shaft ends to be connected to each other is avoided will. So z. B. often a coupling when coupling actuators to machine tools required, which enables a detachable, backlash-free connection of the shaft ends, which ensures that that the angle of rotation of the two shaft ends can not change to each other and z. B. by misalignment there is no excessive radial load on the shaft bearings

In vielen Fällen wie z. B. bei der Verwendung an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen werden an diese Kupplungen vor allem in bezug auf Drehwinkelbeständigkeit bei starker Wechselbelastung und hohen Drehzahlen große Anforderungen gestellt.In many cases such as B. when used on numerically controlled machine tools these couplings especially with regard to the rotation angle stability under heavy alternating loads and high Speeds made great demands.

Die Verbindung der — im Vergleich zu ihrem Durchmesser — dünnwandigen Bälge mit den Wellen erfolgt nicht direkt (DE-GM 72 44 011, US-PS 32 32 076, US-PS 17 52 106).The connection between the bellows, which are thin-walled compared to their diameter, is made to the shafts not directly (DE-GM 72 44 011, US-PS 32 32 076, US-PS 17 52 106).

Die Bälge werden üblicherweise zuerst durch Kleben, Löten oder Schweißen mit Balgträgern verbunden. Diese Balgträger werden dann mit oder ohne zusätzliche Verbindungselemente auf den Wellen befestigt.The bellows are usually first connected to bellows supports by gluing, soldering or welding. These Bellow supports are then attached to the shafts with or without additional fasteners.

Die Klebeverbindung begrenzt den Einsatzbereich der Kupplung bezüglich der maximalen Betriebstemperatur und chemischer Umwelteinflüsse. Außerdem ist die Klebefüge auf Scherung, also sehr ungünstig belastet. Erhalten bleibt^allerdings die Materialverfestigung des Balges, die durch Kaltverformung bei den üblichen Baisherstellverfahren entstanden ist.The adhesive connection limits the range of application of the coupling with regard to the maximum operating temperature and chemical environmental influences. In addition, the adhesive bond is sheared, so it is very unfavorably loaded. What remains, however, is the material hardening of the bellows, which is caused by cold deformation in the usual Base manufacturing process has arisen.

Die Lot- und Schweißverbindungen bieten gegenüber der Klebeverbindung zwar den Vorteil, daß die maximale Betriebstemperatur höher liegt, dafür muß aber in Kauf genommen werden, daß die eben erwähnte Materialverfestigung zumindest m der Nähe der Befestigungsstellen ganz oder teilweise wieder verloren .geht. Hierdurch verringert sich vor allem die Dauerstandfestigkeit. Besonders beim Löten ist mit Sicherheit das Lot bezüglich Betriebstemperatur und Umwelteinfluß das schwächste Glied.The solder and welded joints offer Although the advantage over the adhesive bond that the maximum operating temperature is higher, for it but near the mounting points must be taken into account that the just mentioned material hardening at least m .geht wholly or partially lost. This primarily reduces the fatigue strength. Especially when soldering, the solder is definitely the weakest link in terms of operating temperature and environmental impact.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Vorteile der bereits bekannten Lösungen zu erhalten, deren Nachteile jedoch zu vermeiden. Es soll also die durch Kaltverformung erzielte Materialverfestigung durch den Verbindungsvorgang nicht verloren gehen; ferner soll der Verbindungswerkstoff (Kleber, Lot, usw.) nicht die Einsatzmöglichkeiten der Kupplung (zulässige Betriebstemperatur, chemische Umwelteinflüsse usw.) begrenzen.The invention has set itself the task of obtaining the advantages of the already known solutions, however, to avoid their disadvantages. So it should be the material hardening achieved by cold deformation are not lost through the connection process; Furthermore, the connecting material (glue, solder, etc.) not the possible uses of the coupling (permissible operating temperature, chemical environmental influences, etc.) limit.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst This object is achieved according to the invention by the characterized features of claim 1

In den nun folgenden Wort- und Bildbeschreibungen wird die Erfindung beispielsweise veranschaulichtThe invention is illustrated by way of example in the word and image descriptions that now follow

Erfindungsgemäß erfolgt die Befestigung des Balges an den Balgträgern durch eine Klemm- oder Quetschverbindung. Wie B i 1 d 1 zeigt, ist dazu am Umfang des Balgträgers (3) eine radiale Nut (4) vorgesehen. Der Balg (1) wird mit seinem zylindrischen Endbord (2) auf den Balgträger (3) aufgeschoben. Sodann wird, wie B i 1 d 2 zeigt, der Endbord (2) in die Nut (4) eingebördelt und außerdem ein Klemmring (5) eingepreßt.According to the invention, the bellows are fastened to the bellows supports by means of a clamping or crimping connection. As B i 1 d 1 shows, a radial groove (4) is provided on the circumference of the bellows support (3). Of the The bellows (1) is pushed onto the bellows support (3) with its cylindrical end rim (2). Then how B i 1 d 2 shows that the end rim (2) is crimped into the groove (4) and a clamping ring (5) is also pressed in.

Wie entsprechende Versuche ergaben, läßt sich durch eine derartige Verbindung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine weitgehend temperaturbeständige, kraftschlüssige und spielfreie Verbindung schaffen, die eine sehr gute Wechselbelastbarkeit aufweist Durch eine besondere Schneidenform des Drehwerkzeuges zum Ausdrehen der Nut läßt sich, in an sich bekannter Weise, in der Nut (4) ein Profil erzeugen, welches eine zusätzliche Sicherheit gegen Relativbewegungen des Balges (1) zum Balgträger (3) und/oder des Klemmringes zur Nut (4) bietet.As corresponding experiments have shown, such a connection can be made with relatively simple ones Means to create a largely temperature-resistant, non-positive and backlash-free connection that has a very good alternating load capacity Due to a special cutting edge shape of the turning tool for Turning out the groove can, in a manner known per se, produce a profile in the groove (4) which has an additional Security against relative movements of the bellows (1) to the bellows carrier (3) and / or the clamping ring to the groove (4) offers.

Der Klemmring (5) kann aus ein oder mehreren Tei-Ien bestehen. Sein Werkstoff kann passend zu den Werkstoffen von Balg (1) und Balgträger (3) so gewählt werden, daß er die Einsatzmöglichkeiten der kompletten Kupplung nicht einschränkt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplung ist es, die durch die erfindungsgemäße Verbindung Balg — Balgträger erzielten Vorteile für die gesamte Kupplung dadurch voll ausnützen zu können, daß auch der Balg durch besondere Formgebung für hohe Drehzahlen, Drehmomente und Wechselbelastungen speziell geeignet ist.The clamping ring (5) can consist of one or more parts. Its material can be selected to match the materials of the bellows (1) and bellows support (3) so that it does not restrict the possible uses of the complete coupling.
An advantageous embodiment of the coupling according to the invention is to be able to fully utilize the advantages achieved by the connection according to the invention between bellows and bellows support for the entire coupling, in that the bellows is also specially designed for high speeds, torques and alternating loads due to its special shape.

Der erfindungsgemäße Balg (1) soll dabei nur an seinen beiden, über Balgträger (3) mit den Wellenenden verbundenen Enden, radial verlaufende, im Schnitt wellen- oder mäanderförmig ausgebildete Faltungen (6) aufweisen, welche über einen rohrförmigen Zwischenbereich (7) einstückig miteinander verbunden sind. Durch den rohrförmigen Zwischenbereich (7) erhöht sich die Torsionssteife wesentlich gegenüber einer Kupplung mit einem über die ganze Länge mit Quer-Schnittänderungen ausgebildetem Balg, während die laterale Federsteife nahezu gleich bleibt Das Massenträgheitsmoment des Balges hingegen wird sehr stark vermindert, wobei nicht nur die sich hierbei ergebendeThe bellows (1) according to the invention should only be connected to the shaft ends at both of its bellows supports (3) connected ends, radially extending folds (6) that are wavy or meandering in section which are integrally connected to one another via a tubular intermediate region (7). Due to the tubular intermediate area (7), the torsional stiffness increases significantly compared to a Coupling with a bellows formed over the entire length with cross-sectional changes, while the lateral The spring stiffness remains almost the same. The mass moment of inertia of the bellows, on the other hand, becomes very strong diminished, and not just the resulting one

geringere Materialmenge, sondern vor aljem der hierbei leicht klein zu haltende Durchmesser des rohrförmigen Zwischenbereichs (7) eine bedeutende Rolle spieltsmaller amount of material, but above all this The diameter of the tubular intermediate region (7), which can easily be kept small, plays an important role

Die Befestigung der Balgträger auf den Wellen erfolgt in einer der bekannten Weisen, wovon B i 1 d 3 eine Möglichkeit zeigtThe bellows supports are fastened to the shafts in one of the known ways, of which B i 1 d 3 shows a possibility

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

1010

1515th

2020th

1515th

3030th

3535

4040

5555

6060

6565

Claims

24 22 18i claims:

1. Torsionally rigid coupling to connect two not exactly aligned shafts with a resilient bellows, the ends of which each have a shaft end are firmly connected via connecting elements, characterized in that the radial crimped ends of the bellows (1) in radial grooves provided on the circumference of the bellows support (3) (4) engage and firmly connected to the bellows supports (3) by wedging in the radial grooves (4) are.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that for wedging clamping rings (5) and / or parts of clamping rings are used, which with intermediate clamping of the radial crimped ends of the bellows (1) are pressed into the radial grooves (4) on the circumference of the bellows support (3).

3. Coupling according to claims 1 and 2, characterized in that the bellows (1) only to the ends connected to the bellows supports (3) and extending radially and meandering in section Has folds (6) which are connected to one another in one piece via a tubular intermediate region (7) are.