WO2023213980A1 - Shaft coupling for high rotational speeds - Google Patents
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- WO2023213980A1 WO2023213980A1 PCT/EP2023/061872 EP2023061872W WO2023213980A1 WO 2023213980 A1 WO2023213980 A1 WO 2023213980A1 EP 2023061872 W EP2023061872 W EP 2023061872W WO 2023213980 A1 WO2023213980 A1 WO 2023213980A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/78—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings
- F16D3/79—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings the disc or ring being metallic
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- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts
Definitions
- shaft couplings have proven themselves as a common machine element for transmitting torque between adjacent units of drive trains. These shaft couplings must be able to compensate for lateral, axial and angular displacements between a driving and a driven shaft.
- shaft couplings based on steel plates are known for backlash-free torque transmission, as described in the applicant's patent DE 197 09 950 B4.
- the connection to the shafts of the units to be connected is preferably carried out using frictional systems such as conical bushings, clamping ring hubs, clamping hubs, clamping ring hubs or shrink disks.
- shaft couplings according to the cited prior art are only suitable to a limited extent for these high speeds. At higher speeds, air vortices form in the hub recesses, which lead to undesirable noise and power losses during operation of the shaft coupling.
- shaft couplings according to the prior art have a high mass and mass inertia due to the preferred use of steel materials, which limits the dynamics of high-speed drives with such shaft couplings.
- additional superimposed forces for example centrifugal forces, act on the components of the shaft couplings at high speeds, which cannot be controlled or can only be inadequately controlled with the shaft couplings according to the prior art.
- flanges can be components of the hubs on the drive or driven side.
- ends of coupling intermediate sleeves or connecting plates can be formed by such flanges.
- the axially directed recesses for receiving the heads of the fastening screws or the nuts can be designed as simple cylindrical bores or alternatively as recesses with an oval or elliptical cross section, which are optimized with regard to material stresses and/or noise development: It was determined through numerical calculations that the material stresses caused by high speeds of the coupling in the recesses reach their maximum in the radially inner and outer areas. By designing the recesses with an elliptical cross section, the speed-related material stresses can be reduced by up to 30 percent compared to circular cross sections. A shape of the ellipse has proven to be particularly advantageous in which the length of the ellipse in the circumferential direction corresponds to twice the value of the radially directed width of the ellipse.
- the described positive embedding of the screw heads is also advantageous or even necessary because Due to the radially closed design of the coupling, the heads of the screws or the nuts are not accessible or only accessible to a limited extent for counter-holding with suitable screwing tools.
- screw-in threads can also be provided directly on the coupling parts, which, however, lead to a disadvantageous increase in the required axial installation space for the entire coupling due to the large screw-in depths required, especially with lightweight materials.
- wall thicknesses and diameters of the coupling components can be optimized on the basis of numerical calculations and provided with mass-reducing recesses at suitable locations.
- Connecting parts such as screws, washers and nuts can also be advantageously manufactured from lightweight materials or suitable mass-optimized standard parts from aerospace technology are used.
- Figure 1 shows a front view, a section AA and a detail B of a first shaft coupling according to the invention based on steel plates in a single-joint design with connecting flanges on both sides.
- Figure 2 shows a side view in full section and a section CC of a second shaft coupling according to the invention based on steel plates in a two-joint design with a connecting plate and with a shaft-hub connection through shrink disks.
- Figure 3 shows a side view in full section and a section DD of a third shaft coupling according to the invention based on steel plates in a two-joint design with an intermediate sleeve and with a shaft-hub connection through clamping ring hubs.
- FIG. 1 shows an embodiment of a first clutch (K1) according to the invention with a front view, a section AA and a detail B.
- the first clutch (K1) is designed as a so-called single-joint clutch, which consists of two flanges (3), the two flanges (3) being connected in a torque-transmitting manner by a disk pack (1).
- the plate pack (1) is made up of several thin spring plates (1.1), preferably made of spring steel sheet, which have several axial bores on a pitch circle that are equally spaced in the circumferential direction, on which the spring plates (1.1) are inserted by means of inserted collar bushings (1.2). and attached rings (1.3) are connected to each other.
- the plate pack (1) is screwed alternately to the first and second flange (3) in the circumferential direction in the area of the collar bushings (1.2) and rings (1.3) by screws (2.1) and nuts (2.2) via flange bores (3.1). , whereby each collar bushing (1.2) lies in a corresponding recess on the respective flange bore (3.1).
- the two flanges (3) have a closed design, so that a cylindrical outer contour (AK) of the coupling (K1) is obtained, as shown in FIG. 1, with continuous cylinder jacket surfaces without circumferential interruptions on the outer circumference without radially or axially projecting components .
- Screws (2.1) and screw nuts (2.2) are located in corresponding recesses in the first coupling (K1), with the screws (2.1) designed as hexagonal screws with the screw heads being positively rotationally fixed in flange driver grooves (3.2) with a rectangular basic cross section and the screw nuts (2.2). There is sufficient free space in the flange recesses (3.3). [029] Sufficient clearance is provided if there is no contact between the flange recesses (3.3) and the screw nuts (2.2) or other parts of the clutch (K1) under all regular operating conditions of the clutch.
- the heads of the screws (2.1) can also have any other polygonal shape that can be rotationally fixed in a form-fitting manner in the flange driver grooves (3.2) or the grooves of other components.
- the flange recesses (3.3) shown and described can have an elliptical or oval basic cross section, through which the material stresses in the flanges (3) are minimized at high speeds.
- a shape has proven to be particularly favorable in which the length of the ellipse in the circumferential direction is between 1.2 times and 2.5 times the radially directed width of the ellipse.
- the first clutch K1 is able to compensate for axial displacements and angular displacements between the two flanges (3) that are mainly directed parallel to the central axis (A). Due to the small degree of radial elasticity of the disk pack (1) transverse to the central axis (A), radial displacements can also be compensated for to a small extent.
- the two flanges (3) are connected to the input and output shafts directly or via adapted hubs using screws (not shown) via flange threads (3.4).
- Fig. 2 shows, with a sectioned side view and a section C-C, a second clutch (K2) according to the invention, which is a so-called two-joint clutch with two disk packs (1), two shrink disk hubs (6), two flanges (3) and one
- the connecting plate (4) lying axially between the flanges (3) and the disk packs (1) is designed.
- the disk packs (1) are made up of several spring disks (1.1), collar bushings (1.2) and rings (1.3).
- the plate pack (1) shown in the left sectional view is secured by screws (2.1) and nuts (2.2). Circumferential direction alternately screwed to the connecting plate (4) via plate holes (4.1) and to the flange (3) shown on the left via flange holes (3.1).
- the plate pack (1) shown on the right in the left sectional view is alternately screwed in the circumferential direction via screws (2.1) and nuts (2.2) to the connecting plate (4) and the flange (3) shown on the right.
- the second clutch (K2) Due to the two disk packs (1) spaced apart in the direction of the central axis (A) by a distance (D), the second clutch (K2) has two compensation planes and can therefore accommodate axial and angular displacements compared to the first clutch (K1) presented. Compensate for increased lateral displacements between drive and output.
- shrink disk hubs (6) To connect to a first and a second shaft, the flange (3) shown on the left and the right are connected to shrink disk hubs (6) by fastening screws (6.1).
- Shrink disks (6.2) are placed on cylindrical shoulders of the shrink disk hubs (6), each consisting of a first cone outer ring (6.4), a second cone outer ring (6.5) and a cone inner ring (6.6).
- the first cone outer ring (6.4) and the second cone outer ring (6.5) perform a mutually directed movement parallel to the central axis (A). whereby the cone inner ring (6.6) is deformed radially towards the central axis (A) and exerts a radial joint pressure on the shrink disk hub (6) and the shaft (not shown) located therein and ultimately results in a backlash-free frictional torque transmission between the shrink disk hub (6). and the shaft, not shown.
- shrink disks (6.2) shown and described any type of commercially available shrink disk can be used as an alternative to the shrink disks (6.2) shown and described.
- the screw nuts (2.2) lie contactlessly with sufficient free space in flange recesses (3.3) of the flanges (3) and in plate recesses (4.3) of the connecting plate (4), the recesses preferably being designed with an elliptical cross section.
- the screws (2.1) and nuts (2.2) are functionally turned around in such a way that the heads of the screws (2.1) have sufficient clearance in the preferably elliptical recesses (3.3, 4.3) of the flanges ( 3) and the connecting plate (4) and the screw nuts (2.2) are positively embedded in the driving grooves (3.2, 4.2) of the flanges (3) and the connecting plate (4).
- the flange (3) can be dispensed with on only one side of the second clutch (K2) and a direct connection between the disk pack (1) and the shrink disk hub (6) can be realized.
- This third clutch (K3) is also designed as a so-called two-joint clutch and essentially consists of two disk packs (1), two clamping ring hubs (7), two flanges (3) and one axially between the flanges (3) and the disk packs (1 ) lying sleeve (5).
- the sleeve (5) consists of a central round sleeve tube (5.4) and two annular sleeve flanges (5.5) fixed at its ends.
- the disk packs (1) are made up of several spring disks (1.1), collar bushings (1.2) and rings (1.3).
- the plate pack (1) shown on the left in the sectional view is connected by screws (2.1) and nuts (2.2) in the circumferential direction alternately via sleeve bores (5.1) with the sleeve flange (5.5) of the sleeve (5) shown on the left and via flange bores ( 3.1 ) screwed to the flange (3) shown on the left.
- the plate pack (1) shown on the right in the left sectional view is alternated in the circumferential direction via screws (2.1) and nuts (2.2) with the sleeve flange (5.5) of the sleeve (5) shown on the right and the flange (3) shown on the right. screwed.
- the second clutch (K2) Due to the two disk packs (1) spaced apart in the direction of the central axis (A) by the distance dimension (D), the second clutch (K2) has two compensation levels and can therefore compensate for axial and angular displacements as well as lateral displacements between the drive and output. Due to the increased distance (D) in relation to the second clutch (K2), larger lateral displacements can be compensated for with the third clutch (K3). There is a direct proportionality between the lateral displacement capacity of the coupling (K2, K3) and the distance dimension (D).
- the flanges (3) are connected to clamping ring hubs (7) by fastening screws (7.1), not shown, and tapered clamping rings (7.2) are placed on the inside on tapered shoulders of the clamping ring hubs (7).
- the respective clamping ring (7.2) By tightening clamping screws (7.3) arranged on a pitch circle around the central axis (A), the respective clamping ring (7.2) carries out a movement directed towards the respective clamping ring hub (7), as a result of which the conical shoulder of the clamping ring hub (7) is radially to the Central axis (A) is deformed and exerts a radial joint pressure on the respective shaft, not shown, and which ultimately results in a play-free, frictional torque transmission between the clamping ring hubs (7) and the shafts, not shown.
- the screw nuts (2.2) lie contactlessly with sufficient free space in flange recesses (3.3) of the flanges (3) and in sleeve recesses (5.3) of the sleeve (5), the recesses preferably being designed with an elliptical cross section.
- the third coupling (K3) has a catch ring (8) in the area of the inner diameter of the sleeve tube (5.4) on the side of each flange (3), which is pressed into the inner diameter of the corresponding flange (3) with an oversize which projects axially into the sleeve (5) and is spaced both radially and axially from the sleeve (5), the distance preferably being between 0.1 mm and approximately 1 mm.
- the catching rings (8) continue to ensure that the sleeve (5) is centered in the coupling and that the sleeve (5) or parts of the sleeve are thrown away radially (5) is certainly prevented.
- the catch rings (8) can also be pressed into the sleeve tube (5.4) with an oversize, protrude axially into the flanges (3) and be spaced accordingly from the flanges (3). It is also possible to design the catch rings (8) in one piece as an integral part of the flanges (3) or the sleeve (5).
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Abstract
Description
Wellenkupplung für hohe Drehzahlen Shaft coupling for high speeds
[001] Im Bereich der Antriebstechnik haben sich Wellenkupplungen als gängiges Maschinenelement zur Drehmomentübertragung zwischen benachbarten Aggregaten von Antriebssträngen bewährt. Diese Wellenkupplungen müssen dabei in der Lage sein, laterale, axiale und winkelige Verlagerungen zwischen einer antreibenden und einer angetriebenen Welle auszugleichen. [001] In the field of drive technology, shaft couplings have proven themselves as a common machine element for transmitting torque between adjacent units of drive trains. These shaft couplings must be able to compensate for lateral, axial and angular displacements between a driving and a driven shaft.
[002] Solche Wellenkupplungen werden in der Praxis häufig mit wechselnden Drehrichtungen oder hohen Drehmomentspitzen betrieben, weshalb diese Wellenkupplungen dann bevorzugt verdrehspielfrei ausgeführt werden. Außerdem müssen diese Wellenkupplungen in zunehmendem Maß höchste Leistungen übertragen, wobei diese Leistungsanforderungen durch gesteigerte Drehmomente der Wellenkupplungen und in zunehmendem Maß durch eine Steigerung der realisierten Drehzahlen erfüllt werden. In practice, such shaft couplings are often operated with changing directions of rotation or high torque peaks, which is why these shaft couplings are then preferably designed to be free of torsional backlash. In addition, these shaft couplings must increasingly transmit the highest levels of performance, with these performance requirements being met by increased torque of the shaft couplings and increasingly by an increase in the speeds achieved.
[003] Diese erhöhten Anforderungen muss sowohl die Anbindung der Wellenkupplung an die Wellen der zu verbindenden Aggregate als auch die Gestaltung der drehmomentübertragenden Bauteile der Wellenkupplung selbst erfüllen. [003] These increased requirements must be met by both the connection of the shaft coupling to the shafts of the units to be connected and the design of the torque-transmitting components of the shaft coupling itself.
[004] Nach dem Stand der Technik sind für die verdrehspielfreie Drehmomentübertragung Wellenkupplungen auf der Basis von Stahl- Lamellen bekannt, wie sie im Patent DE 197 09 950 B4 der Anmelderin beschrieben werden. Bei derartigen Wellenkupplungen wird die Verdrehspielfreiheit dadurch erreicht, dass fest mit den Stahl-Lamellen verbundene Bundbuchsen über speziell gestaltete Geometrien mit korrespondierenden Ausnehmungen der Naben verbunden werden. Die Anbindung an die Wellen der zu verbindenden Aggregate erfolgt bevorzugt durch reibschlüssige Systeme wie beispielsweise Konusbuchsen, Klemmringnaben, Klemmnaben, Spannringnaben oder Schrumpfscheiben. [005] Diese Wellenkupplungen mit Stahl-Lamellen nach dem Stand der Technik sind in der Lage, im Bereich der Lamellen hohe Verlagerungen auszugleichen, allerdings ist die Leistungsdichte der Kupplungen begrenzt. According to the prior art, shaft couplings based on steel plates are known for backlash-free torque transmission, as described in the applicant's patent DE 197 09 950 B4. With such shaft couplings, freedom from torsional backlash is achieved by connecting collar bushings firmly connected to the steel plates to corresponding recesses in the hubs via specially designed geometries. The connection to the shafts of the units to be connected is preferably carried out using frictional systems such as conical bushings, clamping ring hubs, clamping hubs, clamping ring hubs or shrink disks. These shaft couplings with steel plates according to the prior art are able to compensate for high displacements in the area of the plates, but the power density of the couplings is limited.
[006] Zur weiteren Steigerung der Leistungsdichte derartiger Wellenkupplungen wurden Maßnahmen im Bereich der Anbindung zwischen Bundbuchsen und Kupplungsnaben entwickelt wie diese im Patent EP 1 989 456 B1 ebenfalls der Anmelderin offenbart sind. Durch die in dem Patent vorgeschlagenen Maßnahmen kann das durch die Wellenkupplung übertragbare Drehmoment deutlich gesteigert werden. To further increase the power density of such shaft couplings, measures were developed in the area of the connection between collar bushings and coupling hubs, as are also disclosed to the applicant in patent EP 1 989 456 B1. The measures proposed in the patent can significantly increase the torque that can be transmitted through the shaft coupling.
[007] Weitere wesentliche Steigerungen der Leistungsdichte von Antrieben unter Verwendung der Wellenkupplungen nach dem Stand der Technik sind in erster Linie durch Zuwächse bei den realisierten Drehzahlen möglich. Further significant increases in the power density of drives using the shaft couplings according to the prior art are possible primarily through increases in the realized speeds.
[008] Durch die radial offene Bauweise, vor allem im Bereich der Nabenausnehmungen für die Köpfe der Befestigungsschrauben oder der Schraubenmuttern sind Wellenkupplungen nach dem zitierten Stand der Technik nur bedingt für diese hohen Drehzahlen geeignet. Bei höheren Drehzahlen bilden sich an den Nabenausnehmungen Luftwirbel, die im Betrieb der Wellenkupplung zu unerwünschten Geräuschen und Leistungsverlusten führen. Due to the radially open design, especially in the area of the hub recesses for the heads of the fastening screws or nuts, shaft couplings according to the cited prior art are only suitable to a limited extent for these high speeds. At higher speeds, air vortices form in the hub recesses, which lead to undesirable noise and power losses during operation of the shaft coupling.
[009] Außerdem können axial oder radial überstehende Köpfe von Schrauben oder Schraubenmuttern entsprechende Geräusche und Leistungsverluste hervorrufen. Weiterhin weisen Wellenkupplungen nach dem Stand der Technik durch die bevorzugte Verwendung von Stahlwerkstoffen eine hohe Masse und Massenträgheit auf, wodurch die Dynamik von schnell laufenden Antrieben mit derartigen Wellenkupplungen eingeschränkt ist. Letztlich wirken auf die Bauteile der Wellenkupplungen bei hohen Drehzahlen zusätzliche überlagerte Kräfte, beispielsweise Zentrifugalkräfte, die mit den Wellenkupplungen nach dem Stand der Technik nicht oder nur unzureichend beherrschbar sind. [009] In addition, axially or radially protruding heads of screws or nuts can cause corresponding noise and power losses. Furthermore, shaft couplings according to the prior art have a high mass and mass inertia due to the preferred use of steel materials, which limits the dynamics of high-speed drives with such shaft couplings. Ultimately, additional superimposed forces, for example centrifugal forces, act on the components of the shaft couplings at high speeds, which cannot be controlled or can only be inadequately controlled with the shaft couplings according to the prior art.
[010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine Wellenkupplung für hohe Drehzahlen vorzustellen, die die vorgenannten Nachteile nicht hat: The object of the present invention is therefore to present a shaft coupling for high speeds that does not have the aforementioned disadvantages:
- Vermeidung störender Ventilations-Geräusche und Leistungsverluste.- Avoiding annoying ventilation noises and power losses.
- Steigerung der Widerstandsfähigkeit der Wellenkupplung gegenüber hohen Drehzahlen. - Increased resistance of the shaft coupling to high speeds.
- Reduzierung der Massenträgheit der Wellenkupplung. [011 ] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei insbesondere die radial offene Bauweise im Bereich der Ausnehmungen für einen ungehinderten Zugang von Schraubwerkzeugen zu den Köpfen der Befestigungsschrauben oder den Schraubenmuttern durch eine geschlossene Bauweise ersetzt wird, bei der die Außenkontur der Kupplung über durchgehende, in Umfangsrichtung ununterbrochene Zylindermantelflächen der Kupplungsteile definiert wird und bei der die Köpfe der Befestigungsschrauben oder die Schraubenmuttern in axial gerichteten, radial geschlossenen Ausnehmungen der Flanschbauteile der Kupplung liegen. - Reduction of the inertia of the shaft coupling. [011] According to the invention, the object is achieved by the features of patent claim 1, in particular the radially open design in the area of the recesses for unhindered access of screwing tools to the heads of the fastening screws or the nuts is replaced by a closed design in which the outer contour the coupling is defined by continuous, circumferentially uninterrupted cylindrical surfaces of the coupling parts and in which the heads of the fastening screws or the nuts lie in axially directed, radially closed recesses in the flange components of the coupling.
[012] Diese Flansche können Bestandteile der Naben auf der Antriebs- oder Abtriebsseite sein. Genauso können die Enden von Kupplungs- Zwischenhülsen oder Verbindungsplatten durch solche Flansche gebildet werden. [012] These flanges can be components of the hubs on the drive or driven side. Likewise, the ends of coupling intermediate sleeves or connecting plates can be formed by such flanges.
[013] Die axial gerichteten Ausnehmungen zur Aufnahme der Köpfe der Befestigungsschrauben oder der Schraubenmuttern können als einfache zylindrische Bohrungen oder alternativ als Ausnehmungen mit ovalem oder elliptischem Querschnitt ausgeführt sein, die hinsichtlich Werkstoffspannungen und/oder Geräuschentwicklung optimiert sind: Durch numerische Berechnungen wurde festgestellt, dass die durch hohe Drehzahlen der Kupplung an den Ausnehmungen hervorgerufenen Werkstoffspannungen am radial innen und außen liegenden Bereich ihr Maximum erreichen. Durch die Gestaltung der Ausnehmungen mit elliptischem Querschnitt können gegenüber kreisrunden Querschnitten die drehzahlbedingten Werkstoffspannungen um bis zu 30 Prozent reduziert werden. Dabei hat sich eine Form der Ellipse als besonders vorteilhaft herausgestellt, bei der die Länge der Ellipse in Umfangsrichtung dem doppelten Wert der radial gerichteten Breite der Ellipse entspricht. [013] The axially directed recesses for receiving the heads of the fastening screws or the nuts can be designed as simple cylindrical bores or alternatively as recesses with an oval or elliptical cross section, which are optimized with regard to material stresses and/or noise development: It was determined through numerical calculations that the material stresses caused by high speeds of the coupling in the recesses reach their maximum in the radially inner and outer areas. By designing the recesses with an elliptical cross section, the speed-related material stresses can be reduced by up to 30 percent compared to circular cross sections. A shape of the ellipse has proven to be particularly advantageous in which the length of the ellipse in the circumferential direction corresponds to twice the value of the radially directed width of the ellipse.
[014] Als weitere Maßnahme zur Geräuschreduzierung können bisher überstehende Köpfe von Schrauben oder Schraubenmuttern in geeigneten nutenförmigen Ausnehmungen der Kupplungsteile, beispielsweise Kupplungsnaben, eingebettet werden, vorzugsweise in einer Weise, dass zwischen den Köpfen der Schrauben oder den Schraubenmuttern und den nutenförmigen Ausnehmungen ein Formschluss entsteht, so dass sich beim Anziehen der Schrauben das Gegenhalten mit einem Schraubwerkzeug erübrigt [014] As a further measure to reduce noise, previously protruding heads of screws or nuts can be embedded in suitable groove-shaped recesses in the coupling parts, for example coupling hubs, preferably in such a way that a positive fit is created between the heads of the screws or nuts and the groove-shaped recesses , so that when tightening the screws there is no need to hold them with a screwing tool
[015] Die beschriebene formschlüssige Einbettung der Schraubenköpfe ist außerdem noch deswegen vorteilhaft oder sogar notwendig, weil durch die radial geschlossene Bauweise der Kupplung die Köpfe der Schrauben oder die Schraubenmuttern für ein Gegenhalten mit geeigneten Schraubwerkzeugen nicht oder nur noch eingeschränkt zugänglich sind. Alternativ zur formschlüssigen Einbettung der Schraubenköpfe oder Muttem können auch direkt an den Kupplungsteilen Einschraubgewinde vorgesehen werden, die jedoch durch die vor allem bei Leichtbauwerkstoffen erforderlichen großen Einschraubtiefen zu einer nachteiligen Vergrößerung des erforderlichen axialen Bauraums für die gesamte Kupplung führen. [015] The described positive embedding of the screw heads is also advantageous or even necessary because Due to the radially closed design of the coupling, the heads of the screws or the nuts are not accessible or only accessible to a limited extent for counter-holding with suitable screwing tools. As an alternative to the positive embedding of the screw heads or nuts, screw-in threads can also be provided directly on the coupling parts, which, however, lead to a disadvantageous increase in the required axial installation space for the entire coupling due to the large screw-in depths required, especially with lightweight materials.
[016] Zur Reduzierung der Massenträgheit der Wellenkupplung und/oder zur Verbesserung der Eignung der Wellenkupplung für hohe Drehzahlen können Wanddicken und Durchmesser der Kupplungsbauteile auf Basis numerischer Berechnungen optimiert und an geeigneter Stelle mit massereduzierenden Ausnehmungen versehen werden. [016] To reduce the mass inertia of the shaft coupling and/or to improve the suitability of the shaft coupling for high speeds, wall thicknesses and diameters of the coupling components can be optimized on the basis of numerical calculations and provided with mass-reducing recesses at suitable locations.
[017] Gleichermaßen können bisher verwendete Stahlwerkstoffe bei hierfür geeigneten Bauteilen der Wellenkupplung durch Leichtbauwerkstoffe, beispielweise Titan- oder Aluminiumlegierungen oder Faserverbundwerkstoffe ersetzt werden. [017] Likewise, previously used steel materials can be replaced by lightweight materials, for example titanium or aluminum alloys or fiber composite materials, for shaft coupling components suitable for this purpose.
[018] Auch Verbindungsteile wie Schrauben, Scheiben und Schraubenmuttern können in vorteilhafter Weise aus Leichtbauwerkstoffen hergestellt werden oder es werden geeignete masseoptimierte Normteile aus der Luft- und Raumfahrttechnik verwendet. [018] Connecting parts such as screws, washers and nuts can also be advantageously manufactured from lightweight materials or suitable mass-optimized standard parts from aerospace technology are used.
[019] Weitere Merkmale der Erfindung sowie detaillierte Informationen über mögliche Ausführungsformen und die technische Gestaltung der erfindungsgemäßen Kupplung sind den nachstehenden Beschreibungen der Darstellungen in Figur 1 bis Figur 3 und den Patentansprüchen zu entnehmen. Darin zeigen: [019] Further features of the invention as well as detailed information about possible embodiments and the technical design of the coupling according to the invention can be found in the following descriptions of the illustrations in Figures 1 to 3 and the patent claims. Show in it:
[020] Figur 1 eine Vorderansicht, einen Schnitt A-A und ein Detail B einer ersten erfindungsgemäßen Wellenkupplung auf Basis von Stahl-Lamellen in Eingelenk-Bauweise mit beidseitigen Verbindungsflanschen. [020] Figure 1 shows a front view, a section AA and a detail B of a first shaft coupling according to the invention based on steel plates in a single-joint design with connecting flanges on both sides.
[021] Figur 2 eine Seitenansicht im Vollschnitt und einen Schnitt C-C einer zweiten erfindungsgemäßen Wellenkupplung auf Basis von Stahl-Lamellen in Zweigelenk-Bauweise mit Verbindungsplatte und mit Welle-Nabe-Verbindung durch Schrumpfscheiben. [022] Figur 3 eine Seitenansicht im Vollschnitt und einen Schnitt D-D einer dritten erfindungsgemäßen Wellenkupplung auf Basis von Stahl-Lamellen in Zweigelenk-Bauweise mit Zwischenhülse und mit Welle-Nabe-Verbindung durch Spannringnaben. [021] Figure 2 shows a side view in full section and a section CC of a second shaft coupling according to the invention based on steel plates in a two-joint design with a connecting plate and with a shaft-hub connection through shrink disks. [022] Figure 3 shows a side view in full section and a section DD of a third shaft coupling according to the invention based on steel plates in a two-joint design with an intermediate sleeve and with a shaft-hub connection through clamping ring hubs.
[023] In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ersten Kupplung (K1 ) mit einer Vorderansicht, einem Schnitt A-A und einem Detail B dargestellt. 1 shows an embodiment of a first clutch (K1) according to the invention with a front view, a section AA and a detail B.
[024] Die erste Kupplung (K1 ) ist als sogenannte Eingelenk-Kupplung ausgeführt, die aus zwei Flanschen (3) besteht, wobei die beiden Flansche (3) durch ein Lamellenpaket (1 ) drehmomentübertragend verbunden sind. [024] The first clutch (K1) is designed as a so-called single-joint clutch, which consists of two flanges (3), the two flanges (3) being connected in a torque-transmitting manner by a disk pack (1).
[025] Das Lamellenpaket (1) ist dabei aus mehreren dünnen, vorzugsweise aus Federstahlblech bestehenden Federlamellen (1.1) aufgebaut, die auf einem Teilkreis über mehrere in Umfangsrichtung gleich beabstandete Axialbohrungen verfügen, an denen die Federlamellen (1.1) mittels durchgesteckter Bundbuchsen (1.2) und aufgesetzter Ringe (1.3) miteinander verbunden sind. [025] The plate pack (1) is made up of several thin spring plates (1.1), preferably made of spring steel sheet, which have several axial bores on a pitch circle that are equally spaced in the circumferential direction, on which the spring plates (1.1) are inserted by means of inserted collar bushings (1.2). and attached rings (1.3) are connected to each other.
[026] Das Lamellenpaket (1) ist in Umfangsrichtung im Bereich der Bundbuchsen (1.2) und Ringe (1.3) durch Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) über Flanschbohrungen (3.1) abwechselnd mit dem ersten und dem zweiten Flansch (3) verschraubt, wobei jede Bundbuchse (1.2) in einer entsprechenden Ausnehmung an der jeweiligen Flanschbohrung (3.1 ) liegt. [026] The plate pack (1) is screwed alternately to the first and second flange (3) in the circumferential direction in the area of the collar bushings (1.2) and rings (1.3) by screws (2.1) and nuts (2.2) via flange bores (3.1). , whereby each collar bushing (1.2) lies in a corresponding recess on the respective flange bore (3.1).
[027] Die beiden Flansche (3) weisen eine geschlossene Bauweise auf, so dass sich eine wie in Fig. 1 dargestellte zylindrische Außenkontur (AK) der Kupplung (K1 ) mit durchgehenden Zylindermantelflächen ohne umfangsmäßige Unterbrechungen am Außenumfang ohne radial oder axial überstehende Bauteile ergibt. [027] The two flanges (3) have a closed design, so that a cylindrical outer contour (AK) of the coupling (K1) is obtained, as shown in FIG. 1, with continuous cylinder jacket surfaces without circumferential interruptions on the outer circumference without radially or axially projecting components .
[028] Dadurch entstehen auch bei sehr hohen Drehzahlen der ersten Kupplung (K1 ) keine unerwünschten Luftwirbel und damit keine lauten Geräusche und keine durch Luftwirbel verursachten Leistungsverluste. Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) liegen bei der ersten Kupplung (K1 ) in entsprechenden Ausnehmungen, wobei die als Sechskantschrauben ausgeführten Schrauben (2.1 ) mit den Schraubenköpfen formschlüssig drehfixiert in Flanschmitnehmernuten (3.2) mit rechteckigem Grundquerschnitt und die Schraubenmuttern (2.2) mit ausreichendem Freiraum in Flanschausnehmungen (3.3) liegen. [029] Ausreichender Freiraum ist dann gegeben, wenn es unter allen regulären Betriebsbedingungen der Kupplung zu keiner Berührung zwischen den Flanschausnehmungen (3.3) und den Schraubenmuttern (2.2) oder anderen Teilen der Kupplung (K1) kommt. [028] As a result, even at very high speeds of the first clutch (K1), there are no unwanted air turbulences and therefore no loud noises and no power losses caused by air eddies. Screws (2.1) and screw nuts (2.2) are located in corresponding recesses in the first coupling (K1), with the screws (2.1) designed as hexagonal screws with the screw heads being positively rotationally fixed in flange driver grooves (3.2) with a rectangular basic cross section and the screw nuts (2.2). There is sufficient free space in the flange recesses (3.3). [029] Sufficient clearance is provided if there is no contact between the flange recesses (3.3) and the screw nuts (2.2) or other parts of the clutch (K1) under all regular operating conditions of the clutch.
[030] Alternativ zur sechseckigen Form können die Köpfe der Schrauben (2.1 ) auch jede andere polygonale Form aufweisen, die sich in den Flanschmitnehmernuten (3.2) oder den Nuten anderer Bauteile formschlüssig drehfixieren lässt. [030] As an alternative to the hexagonal shape, the heads of the screws (2.1) can also have any other polygonal shape that can be rotationally fixed in a form-fitting manner in the flange driver grooves (3.2) or the grooves of other components.
[031] Die dargestellten und beschriebenen Flanschausnehmungen (3.3) können einen elliptischen oder ovalen Grundquerschnitt aufweisen, durch den bei hohen Drehzahlen die Werkstoffspannungen in den Flanschen (3) minimiert werden. [031] The flange recesses (3.3) shown and described can have an elliptical or oval basic cross section, through which the material stresses in the flanges (3) are minimized at high speeds.
[032] Es hat sich bei elliptischen Flanschausnehmungen eine Form als besonders günstig erwiesen, bei der die Länge der Ellipse in Umfangsrichtung zwischen dem 1 ,2fachen und 2,5fachen Wert der radial gerichteten Breite der Ellipse liegt. [032] For elliptical flange recesses, a shape has proven to be particularly favorable in which the length of the ellipse in the circumferential direction is between 1.2 times and 2.5 times the radially directed width of the ellipse.
[033] Die erste Kupplung K1 ist bauartbedingt in der Lage, hauptsächlich parallel zur Mittelachse (A) gerichtete Axialverlagerungen und Winkelverlagerungen zwischen den beiden Flanschen (3) auszugleichen. Durch die auch in geringem Maße vorhandene radiale Elastizität des Lamellenpakets (1 ) quer zur Mittelachse (A) können auch in geringem Umfang radiale Verlagerungen ausgeglichen werden. [033] Due to its design, the first clutch K1 is able to compensate for axial displacements and angular displacements between the two flanges (3) that are mainly directed parallel to the central axis (A). Due to the small degree of radial elasticity of the disk pack (1) transverse to the central axis (A), radial displacements can also be compensated for to a small extent.
[034] In der Praxis werden die beiden Flansche (3) direkt oder über angepasste Naben mittels nichtdargestellter Schrauben über Flanschgewinde (3.4) mit den Wellen von Antrieb und Abtrieb verbunden. [034] In practice, the two flanges (3) are connected to the input and output shafts directly or via adapted hubs using screws (not shown) via flange threads (3.4).
[035] Fig. 2 stellt mit einer geschnittenen Seitenansicht und einem Schnitt C-C eine erfindungsgemäße zweite Kupplung (K2) dar, die als sogenannte Zweigelenk-Kupplung mit zwei Lamellenpaketen (1 ), zwei Schrumpfscheibennaben (6), zwei Flanschen (3) und einer axial zwischen den Flanschen (3) und den Lamellenpaketen (1 ) liegenden Verbindungsplatte (4) ausgeführt ist. [035] Fig. 2 shows, with a sectioned side view and a section C-C, a second clutch (K2) according to the invention, which is a so-called two-joint clutch with two disk packs (1), two shrink disk hubs (6), two flanges (3) and one The connecting plate (4) lying axially between the flanges (3) and the disk packs (1) is designed.
[036] Die Lamellenpakete (1 ) sind wie bei der ersten Kupplung (K1) aus mehreren Federlamellen (1.1 ), Bundbuchsen (1.2) und Ringen (1.3) aufgebaut. Das in der linken Schnittansicht links dargestellte Lamellenpaket (1 ) ist durch Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) in Umfangsrichtung abwechselnd über Plattenbohrungen (4.1) mit der Verbindungsplatte (4) und über Flanschbohrungen (3.1) mit dem links dargestellten Flansch (3) verschraubt. [036] As with the first clutch (K1), the disk packs (1) are made up of several spring disks (1.1), collar bushings (1.2) and rings (1.3). The plate pack (1) shown in the left sectional view is secured by screws (2.1) and nuts (2.2). Circumferential direction alternately screwed to the connecting plate (4) via plate holes (4.1) and to the flange (3) shown on the left via flange holes (3.1).
[037] Analog ist das in der linken Schnittansicht rechts dargestellte Lamellenpaket (1 ) über Schrauben (2.1) und Schraubenmuttern (2.2) in Umfangsrichtung abwechselnd mit der Verbindungsplatte (4) und dem rechts dargestellten Flansch (3) verschraubt. [037] Analogously, the plate pack (1) shown on the right in the left sectional view is alternately screwed in the circumferential direction via screws (2.1) and nuts (2.2) to the connecting plate (4) and the flange (3) shown on the right.
[038] Durch die beiden in Richtung der Mittelachse (A) um ein Abstandsmaß (D) beabstandeten Lamellenpakete (1 ) verfügt die zweite Kupplung (K2) über zwei Ausgleichsebenen und kann somit Axial- und Winkelverlagerungen und gegenüber der vorgestellten ersten Kupplung (K1 ) erhöhte Lateralverlagerungen zwischen Antrieb und Abtrieb ausgleichen. [038] Due to the two disk packs (1) spaced apart in the direction of the central axis (A) by a distance (D), the second clutch (K2) has two compensation planes and can therefore accommodate axial and angular displacements compared to the first clutch (K1) presented. Compensate for increased lateral displacements between drive and output.
[039] Zur Verbindung mit einer ersten und einer zweiten Welle sind der links und der rechts dargestellte Flansch (3) durch Befestigungsschrauben (6.1 ) mit Schrumpfscheibennaben (6) verbunden. Auf zylindrischen Absätzen der Schrumpfscheibennaben (6) sind Schrumpfscheiben (6.2) platziert, die jeweils aus einem ersten Konus-Außenring (6.4), einem zweiten Konus- Außenring (6.5) und einem Konus-Innenring (6.6) bestehen. [039] To connect to a first and a second shaft, the flange (3) shown on the left and the right are connected to shrink disk hubs (6) by fastening screws (6.1). Shrink disks (6.2) are placed on cylindrical shoulders of the shrink disk hubs (6), each consisting of a first cone outer ring (6.4), a second cone outer ring (6.5) and a cone inner ring (6.6).
[040] Durch Anziehen der auf einem Teilkreis um die Mittelachse (A) angeordneten Spannschrauben (6.3) führen der erste Konus-Außenring (6.4) und der zweite Konus-Außenring (6.5) eine parallel zur Mittelachse (A) verlaufende, gegeneinander gerichtete Bewegung aus, wodurch der Konus- Innenring (6.6) radial zur Mittelachse (A) hin verformt wird und einen radialen Fugendruck auf die Schrumpfscheibennabe (6) und die darin befindliche nicht dargestellte Welle ausübt und wodurch letztlich eine spielfreie reibschlüssige Drehmomentübertragung zwischen der Schrumpfscheibennabe (6) und der nicht dargestellten Welle erfolgt. [040] By tightening the clamping screws (6.3) arranged on a pitch circle around the central axis (A), the first cone outer ring (6.4) and the second cone outer ring (6.5) perform a mutually directed movement parallel to the central axis (A). whereby the cone inner ring (6.6) is deformed radially towards the central axis (A) and exerts a radial joint pressure on the shrink disk hub (6) and the shaft (not shown) located therein and ultimately results in a backlash-free frictional torque transmission between the shrink disk hub (6). and the shaft, not shown.
[041] Es versteht sich von selbst, dass alternativ zu den dargestellten und beschriebenen Schrumpfscheiben (6.2) jede Art handelsüblicher Schrumpfscheiben verwendet werden kann. [041] It goes without saying that any type of commercially available shrink disk can be used as an alternative to the shrink disks (6.2) shown and described.
[042] Alle Teile der dargestellten zweiten Kupplung (K2) weisen zur Vermeidung unerwünschter Geräusche im Bereich der Außenkontur (AK) eine geschlossene Bauweise mit durchgehenden Zylindermantelflächen ohne umfangsmäßige Unterbrechungen auf. Die Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) sind vollständig im Inneren der Kupplung eingebettet. Dabei liegen die als Sechskantschrauben ausgeführten Schrauben (2.1 ) mit ihren Schraubenköpfen formschlüssig drehfixiert in Flanschmitnehmernuten (3.2) der Flansche (3) und in Plattenmitnehmernuten[042] To avoid unwanted noise in the area of the outer contour (AK), all parts of the second clutch (K2) shown have a closed design with continuous cylinder jacket surfaces without circumferential interruptions. The screws (2.1) and nuts (2.2) are completely embedded inside the coupling. The screws (2.1), which are designed as hexagonal screws, are rotationally fixed with their screw heads in a form-fitting manner Flange driver grooves (3.2) of the flanges (3) and in plate driver grooves
(4.2) der Verbindungsplatte (4). (4.2) of the connecting plate (4).
[043] Die Schraubenmuttern (2.2) liegen mit ausreichendem Freiraum berührungslos in Flanschausnehmungen (3.3) der Flansche (3) und in Plattenausnehmungen (4.3) der Verbindungsplatte (4), wobei die Ausnehmungen vorzugsweise mit elliptischem Querschnitt ausgeführt sind. [043] The screw nuts (2.2) lie contactlessly with sufficient free space in flange recesses (3.3) of the flanges (3) and in plate recesses (4.3) of the connecting plate (4), the recesses preferably being designed with an elliptical cross section.
[044] Es ist technisch auch denkbar, dass die Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) funktional so umgedreht werden, dass die Köpfe der Schrauben (2.1 ) mit ausreichend Freiraum in den bevorzugt elliptisch ausgeführten Ausnehmungen (3.3, 4.3) der Flansche (3) und der Verbindungsplatte (4) liegen und die Schraubenmuttern (2.2) formschlüssig in den Mitnehmernuten (3.2, 4.2) der Flansche (3) und der Verbindungsplatte (4) eingebettet sind. [044] It is also technically conceivable that the screws (2.1) and nuts (2.2) are functionally turned around in such a way that the heads of the screws (2.1) have sufficient clearance in the preferably elliptical recesses (3.3, 4.3) of the flanges ( 3) and the connecting plate (4) and the screw nuts (2.2) are positively embedded in the driving grooves (3.2, 4.2) of the flanges (3) and the connecting plate (4).
[045] Auch die Köpfe der Spannschrauben (6.3) an den Schrumpfscheiben[045] Also the heads of the clamping screws (6.3) on the shrink disks
(6.2) können wie dargestellt durch Flachsenkungen ohne axialen Überstand in den zweiten Konus-Außenring (6.5) eingebettet sein, wodurch sie nur unwesentliche Luftwirbel erzeugen. (6.2) can, as shown, be embedded in the second cone outer ring (6.5) by flat depressions without axial projection, whereby they only generate insignificant air vortices.
[046] Alternativ zu der in Fig. 2 gezeigten zweiten Kupplung (K2) ist es auch möglich, auf die Flansche (3) ganz zu verzichten und die Schrumpfscheibennaben (6) direkt mittels Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) mit den Lamellenpaketen (1 ) zu verbinden. In diesem Fall sind die Mitnehmernuten und vorzugsweise elliptisch ausgeführten Ausnehmungen direkt in die Schrumpfscheibennaben (6) eingearbeitet. [046] As an alternative to the second coupling (K2) shown in Fig. 2, it is also possible to dispense with the flanges (3) entirely and to connect the shrink disk hubs (6) directly to the disk packs using screws (2.1) and nuts (2.2). (1). In this case, the driver grooves and preferably elliptical recesses are incorporated directly into the shrink disk hubs (6).
[047] Als weitere Alternative kann auch nur auf einer Seite der zweiten Kupplung (K2) auf den Flansch (3) verzichtet und eine direkte Verbindung zwischen Lamellenpaket (1 ) und Schrumpfscheibennabe (6) realisiert werden. [047] As a further alternative, the flange (3) can be dispensed with on only one side of the second clutch (K2) and a direct connection between the disk pack (1) and the shrink disk hub (6) can be realized.
[048] In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße dritte Kupplung (K3) mit einer geschnittenen Seitenansicht und einem Schnitt D-D dargestellt. Auch diese dritte Kupplung (K3) ist als sogenannte Zweigelenk-Kupplung ausgeführt und besteht im Wesentlichen aus zwei Lamellenpaketen (1), zwei Spannringnaben (7), zwei Flanschen (3) und einer axial zwischen den Flanschen (3) und den Lamellenpaketen (1 ) liegenden Hülse (5). Dabei besteht die Hülse (5) aus einem zentralen runden Hülsenrohr (5.4) und zwei an dessen Enden fixierten kreisringförmigen Hülsenflanschen (5.5). [049] Die Lamellenpakete (1 ) sind wie bei der ersten und zweiten Kupplung (K1 , K2) aus mehreren Federlamellen (1.1 ), Bundbuchsen (1.2) und Ringen (1 .3) aufgebaut. 3 shows a third clutch (K3) according to the invention with a sectioned side view and a section DD. This third clutch (K3) is also designed as a so-called two-joint clutch and essentially consists of two disk packs (1), two clamping ring hubs (7), two flanges (3) and one axially between the flanges (3) and the disk packs (1 ) lying sleeve (5). The sleeve (5) consists of a central round sleeve tube (5.4) and two annular sleeve flanges (5.5) fixed at its ends. [049] As with the first and second clutches (K1, K2), the disk packs (1) are made up of several spring disks (1.1), collar bushings (1.2) and rings (1.3).
[050] Das in der linken Schnittansicht links dargestellte Lamellenpaket (1 ) ist durch Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) in Umfangsrichtung abwechselnd über Hülsenbohrungen (5.1 ) mit dem links dargestellten Hülsenflansch (5.5) der Hülse (5) und über Flanschbohrungen (3.1 ) mit dem links dargestellten Flansch (3) verschraubt. [050] The plate pack (1) shown on the left in the sectional view is connected by screws (2.1) and nuts (2.2) in the circumferential direction alternately via sleeve bores (5.1) with the sleeve flange (5.5) of the sleeve (5) shown on the left and via flange bores ( 3.1 ) screwed to the flange (3) shown on the left.
[051] Analog ist das in der linken Schnittansicht rechts dargestellte Lamellenpaket (1 ) über Schrauben (2.1) und Schraubenmuttern (2.2) in Umfangsrichtung abwechselnd mit dem rechts dargestellten Hülsenflansch (5.5) der Hülse (5) und dem rechts dargestellten Flansch (3) verschraubt. [051] Analogously, the plate pack (1) shown on the right in the left sectional view is alternated in the circumferential direction via screws (2.1) and nuts (2.2) with the sleeve flange (5.5) of the sleeve (5) shown on the right and the flange (3) shown on the right. screwed.
[052] Durch die beiden in Richtung der Mittelachse (A) um das Abstandsmaß (D) beabstandeten Lamellenpakete (1 ) verfügt die zweite Kupplung (K2) über zwei Ausgleichsebenen und kann somit Axial- und Winkelverlagerungen sowie Lateralverlagerungen zwischen Antrieb und Abtrieb ausgleichen. Durch das im Verhältnis zur zweiten Kupplung (K2) hier vergrößerte Abstandsmaß (D) können mit der dritten Kupplung (K3) größere Lateralverlagerungen ausgeglichen werden. Dabei besteht eine direkte Proportionalität zwischen der lateralen Verlagerungsfähigkeit der Kupplung (K2, K3) und dem Abstandsmaß (D). [052] Due to the two disk packs (1) spaced apart in the direction of the central axis (A) by the distance dimension (D), the second clutch (K2) has two compensation levels and can therefore compensate for axial and angular displacements as well as lateral displacements between the drive and output. Due to the increased distance (D) in relation to the second clutch (K2), larger lateral displacements can be compensated for with the third clutch (K3). There is a direct proportionality between the lateral displacement capacity of the coupling (K2, K3) and the distance dimension (D).
[053] Zur Verbindung mit einer ersten und einer zweiten Welle sind die Flansche (3) durch nicht dargestellte Befestigungsschrauben (7.1 ) mit Spannringnaben (7) verbunden und auf kegeligen Absätzen der Spannringnaben (7) sind innen kegelige Spannringe (7.2) platziert. [053] To connect to a first and a second shaft, the flanges (3) are connected to clamping ring hubs (7) by fastening screws (7.1), not shown, and tapered clamping rings (7.2) are placed on the inside on tapered shoulders of the clamping ring hubs (7).
[054] Durch Anziehen von auf einem Teilkreis um die Mittelachse (A) angeordneten Spannschrauben (7.3) führt der jeweilige Spannring (7.2) eine zur jeweiligen Spannringnabe (7) hin gerichtete Bewegung aus, wodurch der kegelige Absatz der Spannringnabe (7) radial zur Mittelachse (A) hin verformt wird und einen radialen Fugendruck auf die jeweilige nicht dargestellte Welle ausübt und wodurch letztlich eine spielfreie reibschlüssige Drehmomentübertragung zwischen den Spannringnaben (7) und den nicht dargestellten Wellen erfolgt. [054] By tightening clamping screws (7.3) arranged on a pitch circle around the central axis (A), the respective clamping ring (7.2) carries out a movement directed towards the respective clamping ring hub (7), as a result of which the conical shoulder of the clamping ring hub (7) is radially to the Central axis (A) is deformed and exerts a radial joint pressure on the respective shaft, not shown, and which ultimately results in a play-free, frictional torque transmission between the clamping ring hubs (7) and the shafts, not shown.
[055] Alle Teile der dargestellten dritten Kupplung (K3) weisen zur Vermeidung unerwünschter Geräusche eine geschlossene Bauweise mit durchgehenden Zylindermantelflächen ohne umfangsmäßige Unterbrechungen an der Außenkontur (AK) auf. Die Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) sind vollständig im Inneren der Kupplung eingebettet. Dabei liegen die als Sechskantschrauben ausgeführten Schrauben (2.1 ) mit ihren Schraubenköpfen formschlüssig drehfixiert in Flanschmitnehmernuten (3.2) der Flansche (3) und in Hülsenmitnehmernuten[055] To avoid unwanted noise, all parts of the third clutch (K3) shown have a closed design with continuous cylinder jacket surfaces without circumferential interruptions on the outer contour (AK). The screws (2.1) and Nuts (2.2) are completely embedded inside the coupling. The screws (2.1), which are designed as hexagonal screws, lie with their screw heads in a form-fitting, rotationally fixed manner in the flange driver grooves (3.2) of the flanges (3) and in the sleeve driver grooves
(5.2) der Hülse (5). (5.2) of the sleeve (5).
[056] Die Schraubenmuttern (2.2) liegen mit ausreichendem Freiraum berührungslos in Flanschausnehmungen (3.3) der Flansche (3) und in Hülsenausnehmungen (5.3) der Hülse (5), wobei die Ausnehmungen vorzugsweise mit elliptischem Querschnitt ausgeführt sind. [056] The screw nuts (2.2) lie contactlessly with sufficient free space in flange recesses (3.3) of the flanges (3) and in sleeve recesses (5.3) of the sleeve (5), the recesses preferably being designed with an elliptical cross section.
[057] Es ist technisch auch denkbar, dass die Schrauben (2.1 ) und Muttern[057] It is also technically conceivable that the screws (2.1) and nuts
(2.2) funktional so umgedreht werden, dass die Köpfe der Schrauben (2.1 ) mit ausreichend Freiraum in den bevorzugt elliptisch ausgeführten Ausnehmungen (3.3, 5.3) der Flansche (3) und der Hülse (5) liegen und die Muttem (2.2) formschlüssig in den Mitnehmernuten (3.2, 5.2) der Flansche (3) und der Hülse (5) eingebettet sind. (2.2) can be functionally turned over in such a way that the heads of the screws (2.1) lie with sufficient free space in the preferably elliptical recesses (3.3, 5.3) of the flanges (3) and the sleeve (5) and the nuts (2.2) fit in a form-fitting manner the driving grooves (3.2, 5.2) of the flanges (3) and the sleeve (5) are embedded.
[058] Aus Sicherheitsgründen verfügt die dritte Kupplung (K3) im Bereich des Innendurchmessers des Hülsenrohrs (5.4) auf der Seite jedes Flansches (3) über einen Fangring (8), der mit Übermaß in den Innendurchmesser des entsprechenden Flansches (3) eingepresst ist, der axial in die Hülse (5) ragt und sowohl radial als auch axial von der Hülse (5) beabstandet ist, wobei der Abstand vorzugsweise zwischen 0,1 mm und etwa 1 mm beträgt. [058] For safety reasons, the third coupling (K3) has a catch ring (8) in the area of the inner diameter of the sleeve tube (5.4) on the side of each flange (3), which is pressed into the inner diameter of the corresponding flange (3) with an oversize which projects axially into the sleeve (5) and is spaced both radially and axially from the sleeve (5), the distance preferably being between 0.1 mm and approximately 1 mm.
[059] Bei einem eventuell möglichen Bruch eines Lamellenpakets (1 ) oder eines anderen Kupplungsteils wird durch die Fangringe (8) weiterhin eine Zentrierung der Hülse (5) in der Kupplung sichergestellt und ein radiales Wegschleudern der Hülse (5) oder von Teilen der Hülse (5) wird sicher verhindert. Die Fangringe (8) können anders als in Fig. 3 dargestellt auch mit Übermaß in das Hülsenrohr (5.4) eingepresst sein, axial in die Flansche (3) ragen und dabei von den Flanschen (3) entsprechend beabstandet sein. Gleichermaßen ist es möglich, die Fangringe (8) einteilig als integralen Bestandteil der Flansche (3) oder der Hülse (5) auszuführen. [059] In the event of a possible breakage of a disk pack (1) or another coupling part, the catching rings (8) continue to ensure that the sleeve (5) is centered in the coupling and that the sleeve (5) or parts of the sleeve are thrown away radially (5) is certainly prevented. Unlike shown in Fig. 3, the catch rings (8) can also be pressed into the sleeve tube (5.4) with an oversize, protrude axially into the flanges (3) and be spaced accordingly from the flanges (3). It is also possible to design the catch rings (8) in one piece as an integral part of the flanges (3) or the sleeve (5).
[060] Alternativ zu der in Fig. 3 gezeigten dritten Kupplung (K3) ist es auch möglich, auf die Flansche (3) ganz zu verzichten und die Spannringnaben (7) direkt mittels Schrauben (2.1 ) und Schraubenmuttern (2.2) mit den Lamellenpaketen (1 ) zu verbinden. In diesem Fall sind die Mitnehmernuten und die vorzugsweise elliptisch ausgeführten Ausnehmungen direkt in die Spannringnaben (7) eingearbeitet. Als weitere Alternative kann auch nur auf einer Seite der dritten Kupplung (K3) auf den Flansch (3) verzichtet und eine direkte Verbindung zwischen Lamellenpaket (1 ) und Spannringnabe (7) realisiert werden. [060] As an alternative to the third coupling (K3) shown in Fig. 3, it is also possible to dispense with the flanges (3) entirely and to connect the clamping ring hubs (7) directly to the disk packs using screws (2.1) and nuts (2.2). (1). In this case, the driving grooves and the preferably elliptical recesses are incorporated directly into the clamping ring hubs (7). As a further alternative, the flange (3) can only be dispensed with on one side of the third coupling (K3) and one Direct connection between the disk pack (1) and the clamping ring hub (7) can be realized.
Bezugszeichenliste: List of reference symbols:
1 Lamellenpaket 1 disk pack
1.1 Federlamelle 1.1 Spring lamella
1.2 Bundbuchse 1.2 Flange bushing
1.3 Ring 1.3 ring
2.1 Schraube 2.1 screw
2.2 Schraubenmutter 2.2 Nut
3 Flansch 3 flange
3.1 Flanschbohrung 3.1 Flange hole
3.2 Flanschmitnehmemut3.2 Flange driving courage
3.3 Flanschausnehmung3.3 Flange recess
3.4 Flanschgewinde 3.4 Flange threads
4 Verbindungsplatte 4 connection plate
4.1 Plattenbohrung 4.1 Plate drilling
4.2 Plattenmitnehmernut4.2 Plate driver groove
4.3 Plattenausnehmung 4.3 Plate recess
5 Hülse 5 sleeve
5.1 Hülsenbohrung 5.1 Sleeve bore
5.2 Hülsenmitnehmernut5.2 Sleeve driver groove
5.3 Hülsenausnehmung5.3 Sleeve recess
5.4 Hülsenrohr 5.4 Sleeve tube
5.5 Hülsenflansch 5.5 Sleeve flange
6 Schrumpfscheibennabe6 shrink disk hub
6.1 Befestigungsschraube6.1 Fixing screw
6.2 Schrumpfscheibe 6.2 Shrink disc
6.3 Spannschraube 6.3 Tension screw
6.4 Erster Konus-Außenring6.4 First cone outer ring
6.5 Zweiter Konus-Außenring6.5 Second cone outer ring
6.6 Konus-Innenring 6.6 Cone inner ring
7 Spannringnabe 7 tension ring hub
7.1 Befestigungsschraube7.1 Fastening screw
7.2 Spannring 7.2 Tension ring
7.3 Spannschraube 7.3 Tension screw
8 Fangring A Mittelachse8 catch ring A central axis
AK AußenkonturAK outer contour
D AbstandsmaßD distance measure
K1 Erste KupplungK1 First clutch
K2 Zweite KupplungK2 Second clutch
K3 Dritte Kupplung K3 Third clutch
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