DE4016235C1

DE4016235C1 - Flexible coupling for rotating shaft - incorporates hollow square coupling member bolted to shaft flanges

Info

Publication number: DE4016235C1
Application number: DE19904016235
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 5840 Schwerte De Zacharias; Gerhard Dipl.-Ing. 5810 Witten De Lehmann-Beiderbeck
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1991-09-19
Anticipated expiration: 2010-05-17

Abstract

The flexible coupling is for a rotating shaft. It has an elastic element (2) with a frame shape and with fitting holes (2a) which are alternately coupled to the two shaft flanges. The flange coupling is via shaped insert plates (1) with the respective mounting holes in raised sections (1a) formed by pressing. The raised sections are straddled by captive nuts (1c) bonded to the insert plates. The connections to the shaft flanges are via hollow rivets set into the insert plates with limited play. USE/ADVANTAGE - Simple construction of flexible coupling for rotating shaft, with less wear on flexible plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung mit einem rahmenförmigen Verformungselement mit auf seinem Rand befindlichen Durchgangsbohrungen zum abwechselnden Anschluß an daneben auf beiden Seiten angeordnete Drehmoment-Übertragungselemente, die im Bereich der Durchgangsbohrungen zum Verformungselement gerichtete Vorsprünge mit gerundeten Biegekanten haben. Die Kupplung dient dem Ausgleich von winkligem, axialem und radialem Wellenversatz zwischen Antriebs- und Arbeitsteil von Maschinen.The invention relates to a shaft coupling with a frame-shaped Deformation element with located on its edge Through holes for alternating connection to next to torque transmission elements arranged on both sides, those in the area of the through holes to the deformation element have directed projections with rounded bending edges. The Coupling is used to compensate for angular, axial and radial Shaft misalignment between the drive and working parts of machines.

Eine derartige Wellenkupplung ist durch die US 40 73 161 bekannt und hat als Vorteil gegenüber anderen Kupplungen die Einsatzmöglichkeit bis zu Temperaturen von ca. 280°C. Das Verformungselement ist aus rostfreiem Federstahl oder einem Federlamellen-Paket hergestellt, das je nach Baugröße quadratische, hexagonale oder oktogonale Lochteilungen aufweisen kann. Bei dieser vorbekannten Wellenkupplung sind die mit hoher Genauigkeit zu fertigenden Lochteilungen, die zur wechselseitigen Befestigung des Verformungselements dienen, direkt an den Anschlußteilen, z. B. Nabenflanschen, angebracht. Da die Anschlußteile vielfältig in Gestalt, z. B. Flansch oder Nabenflansch sowie in der Art der Wellenverbindung sein können, ist entweder eine aufwendige Lagerhaltung oder eine auftragsgebundene Fertigung mit den bekannten Nachteilen erforderlich. Die als Distanzstücke zwischen dem Lamellenpaket und Nabenflansch bei dieser Kupplung angeordneten Scheiben sind durch Schrauben und Muttern eingespannt und dienen der Freigängigkeit des Verformungselements bei axialem und winkligem Wellenversatz. Diese Art der Einspannung erzeugt bei der Streck-Biege- Beanspruchung eine Kerbwirkung am äußeren Rand der U-Scheibe, die die Dauerfestigkeit des Verformungselements an dieser Stelle vermindert. Such a shaft coupling is through US 40 73 161 known and has the advantage over other clutches Can be used up to temperatures of approx. 280 ° C. The Deformation element is made of stainless spring steel or a Spring plate package manufactured, which, depending on the size, square, can have hexagonal or octagonal hole pitches. At of this known shaft coupling are those with high Accuracy of hole pitches to be made, the mutual Attachment of the deformation element serve directly on the Connection parts, e.g. B. hub flanges attached. Since the Connection parts varied in shape, e.g. B. flange or hub flange as well as in the type of shaft connection is either complex warehousing or order-based Manufacturing with the known disadvantages required. As Spacers between the disk pack and hub flange this clutch discs are arranged by screws and nuts clamped and serve the freedom of movement Deformation element with axial and angular shaft misalignment. This type of clamping creates the stretch-bend Stress a notch effect on the outer edge of the washer, which the fatigue strength of the deformation element on this Place diminished.

Zur Minderung der Bruchgefahr an den Anschlußstellen des Verformungselements wurde in der EP 01 92 096 B1 eine Verstärkung der Befestigungsstellen vorgeschlagen, zwischen denen der Verformungsbereich in der Stärke reduziert wurde. Die Herstellung des reduzierten Bereichs ist jedoch sehr aufwendig.To reduce the risk of breakage at the connection points of the Deformation element was in EP 01 92 096 B1 proposed strengthening the fastening points, between which the deformation area is reduced in strength has been. However, the manufacture of the reduced area is very complex.

Bei einer Wellenkupplung nach der US 21 82 711 sind die Vorsprünge, zwischen denen die Verformungselemente angeordnet sind, durch Ausfräsungen der Flansche gebildet. Hierzu ist ein großer Arbeitsaufwand erforderlich und führt zu einer großen Baulänge. Auch die Wellenkupplungen nach der US 28 46 857 und GB 2 78 200 sowie DE 37 22 511 A1 haben wegen der ebenen Anschlußplatten, die keine Muttern aufnehmen, eine große Baulänge.In a shaft coupling according to US 21 82 711 Projections, between which the deformation elements are arranged are formed by milling the flanges. This is a lot of work is required and leads to a big one Overall length. The shaft couplings according to US 28 46 857 and GB 2 78 200 and DE 37 22 511 A1 have because of the levels Connection plates that do not accept nuts, a large overall length.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenkupplung der eingangs genannten Art mit geringem Aufwand so zu gestalten, daß die Lebensdauer und die Sicherheit erhöht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorsprünge durch Einpressungen gebildet sind, neben denen außerhalb der Projektion der Verformungselemente Einpreßmuttern für Befestigungsschrauben zum Anschluß der Wellenkupplung angeordnet sind.The invention has for its object a shaft coupling to design the type mentioned at the beginning with little effort, that the lifespan and safety is increased. This task is solved according to the invention in that the projections Press-ins are formed next to those outside the projection the deformation elements press-in nuts for fastening screws are arranged to connect the shaft coupling.

Die weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß hohe Lebensdauer und große Sicherheit der Kupplung mit relativ geringem Aufwand erreicht werden.The further development of the subject matter of the invention is based the characteristics of the subclaims. The advantages achieved with the invention essentially exist in that long life and great security the clutch can be achieved with relatively little effort.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigtSeveral embodiments of the invention are in the drawings shown and explained below. It shows

Fig. 1 eine Wellenkupplung mit einer Verbindungsstange zwischen zwei Kupplungseinsätzen, Fig. 1 is a shaft coupling with a connecting rod between two coupling inserts,

Fig. 2 die Einzelteile des Kupplungseinsatzes aus Fig. 1, Fig. 2 shows the individual parts of the coupling insert of FIG. 1,

Fig. 3 einen Kupplungseinsatz mit zwei Verformungselementen zwischen zwei Anschlußflanschen, Fig. 3 shows a coupling insert with two deformation elements between two connecting flanges,

Fig. 4 die Einzelteile des Kupplungseinsatzes nach Fig. 3, Fig. 4 shows the individual parts of the coupling insert according to Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Verbindungsstelle zwischen Übertragungselement und Verformungselement, Fig. 5 shows a cross section through a joint between transfer member and deformation element,

Fig. 6 eine Draufsicht auf Fig. 5, Fig. 6 is a plan view of Fig. 5,

Fig. 7 das Herstellen einer Verbindungsstelle. Fig. 7, the connecting point.

Fig. 1 zeigt eine Wellenkupplung für größeren Wellenversatz mit einer rohrförmigen Radialversatz-Ausgleichsverbindungsstange 10 mit Flanschen 10a und Bohrungen 10b für Befestigungsschrauben 8, die zwei Kupplungseinsätze miteinander verbinden. Diese werden, wie Fig. 2 zeigt, jeweils aus einem Verformungselement 2 zwischen zwei Drehmoment-Übertragungselementen 1 gebildet. An die stirnseitigen Drehmoment-Übertragungselemente 1 können z. B. Nabenflansche nach Fig. 3 der miteinander zu verbindenden Maschinen angeschlossen werden. Fig. 1 shows a shaft coupling for larger shaft misalignment with a tubular radial offset compensating connecting rod 10 with flanges 10 a and bores 10 b for fastening screws 8 , which connect two coupling inserts. As shown in FIG. 2, these are each formed from a deformation element 2 between two torque transmission elements 1 . At the front torque transmission elements 1 z. B. hub flanges according to Fig. 3 of the machines to be connected.

Das Verformungselement 2 besteht aus aufeinandergelegten rahmenförmigen Lamellen, die an den vier Ecken Durchgangsbohrungen 2a für Halb- Hohlniete 4 zum Befestigen an den sich gegenüberliegenden Ecken mit den auf beiden Seiten angeordneten Drehmoment-Übertragungselementen 1 haben. Diese weisen jeweils an den Anschlußstellen zum Verformungselement 2 gerichtete Vorsprünge 1a mit gerundeten Kanten 1b auf, die in den Fig. 5 und 7 gut zu erkennen sind.The deformation element 2 consists of superimposed frame-shaped lamellae which have through bores 2 a at the four corners for half-hollow rivets 4 for fastening to the opposite corners with the torque transmission elements 1 arranged on both sides. These each have projections 1 a with rounded edges 1 b directed at the connection points to the deformation element 2 , which can be clearly seen in FIGS. 5 and 7.

Die Fig. 7 zeigt auf der linken Hälfte die Verbindungsstelle vor und auf der rechten Hälfte nach dem Nietvorgang. Der Nietkopf 4a des Niets 4 liegt auf einem Widerlager 11, auf den ein Niederhalter 12 eine Unterlegscheibe 7 aus Metall, eine Scheibe 6 aus Kunststoff, ein aus mehreren Lamellen gebildetes Verformungselement 2 und das Übertragungselement 1 preßt. Zwischen dem Nietschaft und der Bohrung 2a im Verformungselement 2 und den Scheiben 6 und 7 ist vor dem Vernieten ein Fügespalt 13 vorhanden, der nach dem Bilden des Schlagkopfes 4b mit Nietmaterial ausgefüllt ist. Bei dieser Befestigungsart bewirkt die im Verhältnis zum Stahl weiche Kunststoffscheibe 6 in Verbindung mit der Unterlegscheibe 7 eine Minderung der Kerbspannungen. Durch die Beseitigung des durch die Montage zum Ausgleichen von Toleranzen erforderlichen Fügelspalts 13 wird ein Formschluß zwischen dem Verformungselement 2 und dem Übertragungselement 1 erreicht, der für eine sichere Funktion der Wellenkupplung erforderlich ist. Fig. 7 shows on the left half of the joint prior to and on the right half after the riveting process. The rivet head 4 a of the rivet 4 is located on an abutment 11 on which a holding-down device 12, a washer 7 of metal, a plate 6 of plastic material, a polymer formed from several lamellae forming element 2 and the transfer member 1 presses. Between the rivet shaft and the bore 2 a in the deformation element 2 and the washers 6 and 7 there is a joining gap 13 before riveting, which is filled with rivet material after the striking head 4 b has been formed. With this type of fastening, the plastic washer 6 , which is soft in relation to the steel, in conjunction with the washer 7 reduces the notch stresses. By eliminating the sash gap 13 required by the assembly to compensate for tolerances, a positive connection between the deformation element 2 and the transmission element 1 is achieved, which is necessary for a reliable function of the shaft coupling.

Die Drehmoment-Übertragungselemente 1 haben neben zwei Durchgangsbohrungen 1d für die Nieten 4 vier Einpreßmuttern 1c für die bereits erwähnten Befestigungsschrauben 8 bis zum Anschluß an den Flansch 10a der Verbindungsstange 10 bzw. einen mit Durchgangsbohrungen 9b versehenen Flanschring 9a eines Anschlußflansches 9, der mit einem Zentrieransatz 9c in eine Zentrieröffnung 1e des Übertragungselements 1 hineinragt.The torque transmission elements 1 have in addition to two through holes 1 d for the rivets 4 four press nuts 1 c for the already mentioned fastening screws 8 up to the connection to the flange 10 a of the connecting rod 10 or a flange ring 9 a provided with through holes 9 b of a connecting flange 9 , which projects with a centering projection 9 c into a centering opening 1 e of the transmission element 1 .

Die Wellenkupplung nach den Fig. 3 und 4 hat zum Ausgleich eines geringen radialen Wellen-Versatzes zwei Verformungselemente 2 und zwischen diesen ein Zwischen-Übertragungselement 3, das aus zwei durch Punktschweißung 3a miteinander verbundenen Übertragungselementen 1 gebildet ist. Die Vorsprünge 1a haben Durchgangsbohrungen 1d für die Nieten 4, mit denen die beiden Verformungselemente 2 unter Verwendung von mit Biegekanten 5a versehenen Formscheiben 5 miteinander verbunden werden.The shaft coupling according to Fig. 3 and 4, for compensating a small radial wave offset two deformation elements 2 and between these an intermediate transfer member 3 is made of two formed by spot welding 3a interconnected transmission elements 1. The projections 1 a have through holes 1 d of the rivet 4 with which the two deformation elements 2 are connected using with bent edges 5a provided form discs 5 to each other.

Ebenso werden die beiden äußeren Übertragungselemente 1 mittels Nieten 4 mit den beiden Verformungselementen 2 verbunden, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Zwischen dem Schlagkopf 4b des Niets 4 und dem aus mehreren Blechen gebildeten Verformungselement 2 ist eine mit einer Biegekante 5a versehene Formscheibe 5 angeordnet. Die Biegekanten 5a der Formscheibe 5 bilden einen rechten Winkel und ragen vom abgerundeten Eckbereich bis auf die schlanken Arme des Verformungselements 2.Likewise, the two outer transfer elements 1 are connected by means of rivets 4 with the two deformation elements 2 as shown in FIGS. 5 and 6. Between the impact head 4 of the rivet b 4 and the deformation element 2 formed of a plurality of metal sheets arranged one with a bending edge 5 a disc form provided. 5 The bending edge 5a the shape of disk 5 forming a right angle and protrude from the rounded corner region up to the slender arms of the deformation element. 2

Die Vorsprünge 1a mit Biegekanten 1b sowie die Biegekanten 5a der Formscheibe 5 sind so geprägt, daß sie das unter Belastung ausgelenkte Lamellenpaket auf der gesamten Breite der Lamellen rechtwinklig zur Zugbeanspruchung unterstützen und so in Verbindung mit der großen Biegekantenkrümmung für ein geringes Spannungsniveau an dieser Stelle sorgen. The projections 1 a with bending edges 1 b and the bending edges 5 a of the shaped plate 5 are shaped in such a way that they support the plate pack deflected under load over the entire width of the plates at right angles to the tensile stress and thus in conjunction with the large bending edge curvature for a low stress level worry about this point.

Die axiale Nachgiebigkeit des Kupplungseinsatzes ermöglicht einen radialen Ein- und Ausbau auch bei unveränderter Stellung der Wellenenden über die Zentrieransätze 9c der Anschlußteile hinweg.The axial flexibility of the coupling insert enables radial installation and removal even with the shaft ends in the same position over the centering lugs 9 c of the connecting parts.

Claims

1. Shaft coupling with a frame-shaped deformation element with through holes located on its edge for alternating connection to torque transmission elements arranged next to it on both sides, which have projections with rounded bending edges directed towards the deformation element in the area of the through holes, characterized in that the projections ( 1 a) are formed by press-in, next to which outside the projection of the deformation elements ( 2 ) press-in nuts ( 1 c) for fastening screws ( 8 ) for connecting the shaft coupling are arranged.

2. Shaft coupling according to claim 1, characterized in that the projections ( 1 a) on the back have pressure surfaces for connecting elements which are provided in the form of rivets ( 4 ) or semi-hollow rivets, the rivet heads ( 4 a) forming the pressure surfaces.

3. Shaft coupling according to claim 2, characterized in that a joining gap ( 13 ) is present between the rivets ( 4 ) and the through bore ( 2 a).

4. Shaft coupling according to claim 2, characterized in that between the rivet heads ( 4 a) or rivet striking heads ( 4 b) and the deformation element ( 2 ) washers ( 7 ) and plastic washers ( 6 ) are arranged.

5. Shaft coupling according to claim 2, characterized in that between the rivet heads ( 4 a) or rivet striking heads ( 4 b) and the deformation element ( 2 ) washers ( 5 ) with bending edges ( 5 a) are arranged.

6. Shaft coupling according to one or more of the preceding claims, characterized in that between two deformation elements ( 2 ) or two deformation element packages, an intermediate transmission element ( 3 ) with projections ( 1 a) directed to both sides is arranged.

7. Shaft coupling according to claim 6, characterized in that the intermediate transmission element ( 3 ) from two, by spot welding ( 3 a) interconnected transmission elements ( 1 ) is formed.

8. Shaft coupling according to one or more of the preceding claims, characterized in that between two from a deformation element ( 2 ) and two transmission elements ( 1 ) formed shaft couplings is provided with a connecting flange ( 10 a) provided radial compensation connecting rod ( 10 ).