專利名稱：帶冷卻件的聯(lián)軸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種至少有一個(gè)整體式彈性的用于傳遞扭矩的傳動(dòng)件的聯(lián)軸器，在傳動(dòng)件的主動(dòng)和從動(dòng)側(cè)固定安裝連接件。
此類布置在發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置之間的驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)典型地用于傳遞扭矩的聯(lián)軸器，在先有技術(shù)中已知有各種實(shí)施形式。有時(shí)按它們具體的技術(shù)設(shè)計(jì)彼此有明顯差別的結(jié)構(gòu)形式，其共同點(diǎn)是，在主動(dòng)和從動(dòng)之間的扭矩僅僅通過可彈性變形的傳動(dòng)件例如橡膠件傳遞。為了在聯(lián)軸器兩半之間進(jìn)行裝配，它們通常在兩側(cè)設(shè)金屬的連接件，如連接法蘭等。
除了傳遞平均的驅(qū)動(dòng)扭矩外，這種彈性聯(lián)軸器的重要任務(wù)之一在于，使驅(qū)動(dòng)軸遭遇驅(qū)動(dòng)裝置有害的扭矩峰值時(shí)脫開。這種扭矩的波動(dòng)例如由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起，尤其在飛輪質(zhì)量不足的大型柴油機(jī)的曲軸內(nèi)會(huì)引發(fā)這種扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。彈性傳動(dòng)件的彈性和減振效果按這樣的要求設(shè)計(jì)，即，它能吸收掉這種動(dòng)態(tài)干擾的大部分，并因而使從動(dòng)側(cè)的扭矩具有一種均勻的過程。
由于上述動(dòng)態(tài)負(fù)荷在彈性體縮合時(shí)轉(zhuǎn)變成熱，因而產(chǎn)生了一個(gè)基本問題，即由此導(dǎo)致局部過熱，因?yàn)樗捎玫膹椥泽w材料例如橡膠只有非常低的熱導(dǎo)率。若由于此熱負(fù)荷而超過了彈性材料允許的極限溫度，則會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致聯(lián)軸器提前磨損的傷害。
在扭矩變得更大時(shí)存在的發(fā)熱問題，隨著彈性傳動(dòng)件尺寸越來越大，使承熱負(fù)荷能力與承機(jī)械負(fù)荷能力相比越來越低而變得更加嚴(yán)重。尤其在芯部存在局部熱過載的危險(xiǎn)并由此造成損傷。
為了達(dá)到能承更大的熱負(fù)荷，在DE 3710390C2已經(jīng)建議，彈性橡膠件包括連接板設(shè)貫通的孔口。這些孔口通過原先受最大熱負(fù)荷的芯部延伸。通過空氣經(jīng)這些孔口循環(huán)，橡膠件得到附加的冷卻，所以聯(lián)軸器總體上可承更大的負(fù)荷。
雖然與整體式實(shí)心的橡膠件相比上述方案具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但同樣受取決于基本原理的極限值的限制。也就是說，孔口的橫截面不能設(shè)計(jì)得任意地大，因?yàn)橐蝗粫?huì)按孔口相同的尺寸減小承受全部動(dòng)載荷的彈性體橫截面。所以進(jìn)一步增大孔口至超過最佳值，會(huì)重新導(dǎo)致降低負(fù)荷能力。
然而就是在最合理地設(shè)計(jì)孔口時(shí)也已表明留有一些小的芯區(qū)，所謂最熱點(diǎn)。盡管與實(shí)心的結(jié)構(gòu)形式相比這些區(qū)域空間位置被轉(zhuǎn)移并只在高負(fù)荷時(shí)才出現(xiàn)，但仍然存在一個(gè)極限值，超過這個(gè)極限值還是會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷。
一個(gè)根本性的問題來自于存在著一種在結(jié)構(gòu)體積盡可能小的情況下功率密度越來越大的趨勢，然而采取按先有技術(shù)已知的措施解決不了這個(gè)問題，由于彈性傳動(dòng)件的熱負(fù)荷，因而不可能提高聯(lián)軸器的負(fù)荷能力。
為了解決此問題，本發(fā)明針對(duì)前言所述類型的聯(lián)軸器建議，在傳動(dòng)件內(nèi)埋入至少一個(gè)用良好導(dǎo)熱的材料制的冷卻件，此冷卻件通過傳動(dòng)件的一個(gè)生熱量最大的芯部和比芯部冷的外部區(qū)延伸。
按本發(fā)明的冷卻件涉及一種可彈性變形的構(gòu)件，這種構(gòu)件用導(dǎo)熱良好的材料制造，也就是說這種材料至少具有比彈性傳動(dòng)件的材料例如橡膠更好的熱導(dǎo)率。按本發(fā)明此冷卻件這樣設(shè)置在傳動(dòng)件內(nèi)，即，它在傳動(dòng)件芯部與外部區(qū)之間構(gòu)成一個(gè)熱橋，在芯部由于高的動(dòng)載荷產(chǎn)生了最大的熱負(fù)荷，也就是最熱點(diǎn)，而外部區(qū)合乎自然規(guī)律地通過向外散熱而比較冷。
本發(fā)明突出的優(yōu)點(diǎn)在于，通過冷卻件或熱導(dǎo)體的布設(shè)，有目的地將熱量從危險(xiǎn)區(qū)導(dǎo)入較冷的區(qū)。在這種情況下，冷卻件的機(jī)械性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)與傳動(dòng)件的彈性材料相匹配，使聯(lián)軸器彈性的傳動(dòng)特性不發(fā)生顯著的變化，也就是說不出現(xiàn)不希望的變?nèi)趸蜃冇??？梢圆扇∠铝写胧┻_(dá)到這一點(diǎn)，即，使此冷卻件能彈性變形到能跟隨著傳動(dòng)件變形的程度。
通過冷卻件在總體上保證彈性件內(nèi)部有較均勻的溫度分布，亦即產(chǎn)生較小的溫度梯度，顯著減少隨溫度的上升超比例地增加的熱磨損，并因而明顯延長了傳動(dòng)件的使用壽命。
按本發(fā)明設(shè)計(jì)的傳動(dòng)件原則上可以是用任何彈性材料制的構(gòu)件，然而按先有技術(shù)已知了一些工作能力特別強(qiáng)的傳動(dòng)件，它們用硫化橡膠件構(gòu)成，金屬連接件硫化在橡膠件上。例如由已引用的DE 3710390C2已知這種橡膠件，以及一般而言其特點(diǎn)是工作非?？煽?。按本發(fā)明，冷卻件最好一起硫化在橡膠內(nèi)，因而獲得可靠的固定以及從最熱點(diǎn)實(shí)現(xiàn)良好傳熱。
一種有利的實(shí)施形式規(guī)定，冷卻件是一塊彎曲彈性的冷卻板。它最好是一塊薄的良好導(dǎo)熱的金屬板，以及由于其機(jī)械性能和尺寸可以良好地組合在傳動(dòng)件內(nèi)成為一體。
另一種可供選擇的實(shí)施形式規(guī)定，冷卻件有多根導(dǎo)熱纖維。其中冷卻件可以是一個(gè)平行排列的導(dǎo)熱纖維或?qū)嶂咐缃饘俳z、帶、扁型材、桿等的平面束或立體束，也可以是梳狀排齊的薄片以及席、編織物等。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，它們?cè)跈C(jī)械上有特別好的柔性。
本發(fā)明有利的發(fā)展規(guī)定，冷卻件的側(cè)邊與傳動(dòng)件表面齊平，也就是在此表面齊平地結(jié)束，或從表面向外伸出。由此達(dá)到被冷卻件從芯部傳出的熱量直接散發(fā)給周圍環(huán)境，所以產(chǎn)生一種特別有效的冷卻效果。
若使用冷卻板作為冷卻件，那么冷卻板最好用高強(qiáng)度彈簧鋼制造。也就是說，是一種彎曲彈性特別好并有良好導(dǎo)熱能力的薄的彈簧鋼板。與此同時(shí)，在材料厚度較小時(shí)便已有足夠高的強(qiáng)度，以便能經(jīng)受住有時(shí)在傳動(dòng)件中比較大的內(nèi)力。
本發(fā)明的一種有利的發(fā)展規(guī)定，冷卻板制有至少一個(gè)通孔。通過使冷卻板例如打有多個(gè)孔，導(dǎo)致例如在硫化到橡膠件內(nèi)時(shí)與彈性件的材料有特別緊密的連接。通孔的另一個(gè)功能是設(shè)置作為彈性傳動(dòng)件貫通的冷卻孔口，在這種情況下冷卻孔口在形狀和大小方面與傳動(dòng)件相對(duì)應(yīng)，并因而熱量也可散發(fā)給經(jīng)孔口流動(dòng)的空氣。
原則上所有已知的彈性傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式均可按本發(fā)明設(shè)計(jì)以體現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，傳動(dòng)件同樣可以是一個(gè)承扭件，扭矩通過軸向連接板或連接法蘭傳入，或也可設(shè)計(jì)為承剪件，它基本上有圓柱環(huán)的形狀，并通過內(nèi)和外徑向面加扭矩。
若使用冷卻板作為冷卻件，則它的形狀和結(jié)構(gòu)最好與彈性傳動(dòng)件的類型和形狀協(xié)調(diào)一致，所以在它變形時(shí)主要產(chǎn)生板的彎曲應(yīng)力。鑒于這些考慮，有利的是，在軸向承扭件處的冷卻板相對(duì)于聯(lián)軸器軸處于一個(gè)軸向平面內(nèi)，也就是說基本上有一個(gè)扁平環(huán)形盤的形狀。反之，冷卻板裝在承剪件處時(shí)，它位于一個(gè)與聯(lián)軸器軸線同軸的圓柱面上，亦即是圓柱形彎曲的。
按本發(fā)明的思想無論是使用于那些具有唯一的一個(gè)整體式傳動(dòng)件的彈性聯(lián)軸器，還是使用于那些安置有多個(gè)沿周向彼此相繼的分別為整體式扇形塊狀傳動(dòng)件的彈性聯(lián)軸器，都同樣可以是有利的。按本發(fā)明的冷卻件，例如冷卻板在這種情況下同樣是徑向分段的。
為了從彈性傳動(dòng)件最佳地散熱，有利的是，附加地設(shè)貫通的冷卻孔口，它們既穿過連接件又穿過在連接件之間的彈性件。采用這種組合獲得一種特別有利的冷卻效果的協(xié)同增強(qiáng)。
按本發(fā)明的一項(xiàng)有利的尤其在工作可靠性方面帶來優(yōu)點(diǎn)的發(fā)展規(guī)定，傳動(dòng)件有保險(xiǎn)裝置，它們不接觸地箍住冷卻件。這些保險(xiǎn)裝置可涉及錨固件或夾頭，它們或固定在傳動(dòng)件的體內(nèi)，或箍住它的連接件并沿徑向圍繞冷卻件。因此，在例如基于極度地過負(fù)荷使傳動(dòng)件與彈性傳動(dòng)件的材料脫開和基于離心力而面臨向外飛出的危險(xiǎn)的情況下，可以得到附加的保險(xiǎn)。在這種緊急情況下，傳動(dòng)件被保險(xiǎn)裝置沿徑向攔截，并由此防止向外從傳動(dòng)件逸出并造成損壞或傷害。
保險(xiǎn)裝置的一種有利的設(shè)計(jì)規(guī)定它有一些止動(dòng)件，止動(dòng)件穿過冷卻件。在這種情況下例如是銷子，它們布置在冷卻孔口內(nèi)。
下面借助于


本發(fā)明的實(shí)施例。附圖具體表示圖1具有分段式傳動(dòng)件的聯(lián)軸器局部軸向視圖；圖2沿圖1剖切線1-1的剖視圖。
圖1表示半個(gè)聯(lián)軸器1的軸向視圖，它由1/4扇形塊2組成。
各扇形塊2在主動(dòng)和從動(dòng)側(cè)有作為連接件的連接法蘭3，它們通常用鋼制造以及沿其周邊制有許多法蘭孔。
在連接法蘭3之間沿軸向硫化有作為彈性傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)為橡膠件4的承扭件，它們同樣是分段的。一個(gè)這樣的橡膠件4的尺寸，在圖1中用畫在左邊的扇形塊2通過虛線畫的邊界表示。
無論連接法蘭3還是橡膠件4都設(shè)有沿軸向貫通的冷卻孔口5。
畫在左邊的扇形塊2通過陰影線表示按本發(fā)明的冷卻板6。冷卻板用例如2-3mm厚的高強(qiáng)度彈簧鋼板制成并硫化在橡膠件4內(nèi)。它基本上平地或略呈錐筒形拱起地位于橡膠件4內(nèi)的一個(gè)軸向平面中，按本發(fā)明的規(guī)定其結(jié)構(gòu)選擇為，冷卻板與在冷卻孔口和外部區(qū)之間形成的最熱點(diǎn)相交。
冷卻板6的尺寸這樣確定，即它的內(nèi)邊緣沿徑向在與橡膠件4內(nèi)表面有一定距離處開始，也就是完全埋入橡膠內(nèi)。冷卻板6以其外邊緣與橡膠件4的外表面齊平地結(jié)束。與橡膠件一樣，它同樣被冷卻孔口5貫穿。
由圖2可非常清楚地看出各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，圖2表示沿圖1中的線1-1通過聯(lián)軸器1的一個(gè)徑向剖面，其中采用與圖1相同的標(biāo)號(hào)。由此圖可見，在此類聯(lián)軸器中，通常按扭矩流亦即沿軸向用法蘭前后連接兩個(gè)由同樣的扇形塊構(gòu)成的聯(lián)軸器部分。
由此圖可以特別清楚地看出，截面大體為V形的橡膠件4和硫化在兩側(cè)的連接法蘭3的結(jié)構(gòu)。此外，由此圖還可看出硫化在橡膠件4內(nèi)按本發(fā)明的冷卻板6的浮動(dòng)式支承。在這里，“浮動(dòng)式支承(schwimmendeLagerung)”的含意是，冷卻板6在橡膠件4內(nèi)只是通過硫化造成的附著力固定。
在此圖中，冷卻板6的外邊緣與橡膠件4的外表面齊平地結(jié)束；但同樣也可以的是，冷卻板6從橡膠件的周邊向外和/或向內(nèi)伸出，為的是必要時(shí)能更好地散熱。
原則上按本發(fā)明的冷卻板6的形狀總是與橡膠件4的形狀相匹配，使它們?cè)谟捎谂ぞ夭▌?dòng)而受扭轉(zhuǎn)負(fù)荷時(shí)僅僅產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，例如用高強(qiáng)度彈簧鋼板制的冷卻板完全可以承受這種彎曲應(yīng)力。盡管如此，板的厚度應(yīng)選擇為使冷卻板6保持有彈性以及不會(huì)導(dǎo)致橡膠件4不希望地變硬。否則尤其會(huì)在冷卻板與橡膠的界面處產(chǎn)生很大的力，這種力會(huì)促使它們分離。
圖2中還表示了保險(xiǎn)銷7，作為防止冷卻板6萬一從橡膠件4脫出的保險(xiǎn)裝置，在正常情況下它們無接觸地穿過冷卻孔口5并與連接法蘭固定連接。在冷卻板6脫開并面臨在離心力作用下沿徑向向外飛出的危險(xiǎn)時(shí)，冷卻板被保險(xiǎn)銷7沿徑向擋住。
用良好導(dǎo)熱材料制的按本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的冷卻板6或纖維狀冷卻指或冷卻片，原則上不限于硫化在圖中所表示的設(shè)計(jì)為承扭件的橡膠件4內(nèi)。它們同樣可以硫化在承剪件內(nèi)，在那里扭矩通過內(nèi)或外表面?zhèn)魅牖驅(qū)С觥?br> 按照本發(fā)明的理論，在有關(guān)冷卻板6的形狀、尺寸及其在橡膠件4內(nèi)的結(jié)構(gòu)方面對(duì)冷卻板6進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只需考慮此冷卻件應(yīng)穿過生熱量最大的區(qū)域，亦即所謂的最熱點(diǎn)，并構(gòu)成一個(gè)熱橋，用于將損耗熱導(dǎo)向較冷的區(qū)域或散給外界空氣。
基于按本發(fā)明的設(shè)計(jì)，在橡膠件4的內(nèi)部達(dá)到較低的溫度或平緩的溫度梯度，從而相應(yīng)地延長了橡膠件4的使用壽命。
權(quán)利要求
1.彈性聯(lián)軸器有至少一個(gè)整體式彈性的用于傳遞扭矩的傳動(dòng)件，在傳動(dòng)件的主動(dòng)側(cè)和從動(dòng)側(cè)固定安裝有連接件，其特征為在傳動(dòng)件(4)內(nèi)不可拆地埋入至少一個(gè)用良好導(dǎo)熱的材料制的冷卻件(6)，此冷卻件(6)通過傳動(dòng)件(4)的一個(gè)生熱量最大的芯部和比芯部冷的外部區(qū)延伸。
2.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為傳動(dòng)件由硫化的橡膠件(4)構(gòu)成，金屬的連接件(3)硫化在橡膠件上以及冷卻件(6)硫化在橡膠件內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻件(6)是一塊彎曲彈性的冷卻板。
4.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻件(6)有許多導(dǎo)熱纖維。
5.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻件(6)的一個(gè)側(cè)邊與傳動(dòng)件(4)的表面齊平地結(jié)束。
6.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻件(6)從傳動(dòng)件(4)的表面伸出。
7.按照權(quán)利要求3所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻板(6)由高強(qiáng)度彈簧鋼制造。
8.按照權(quán)利要求3所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻板(6)制有至少一個(gè)通孔(5)。
9.按照權(quán)利要求3所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻板(6)相對(duì)于聯(lián)軸器軸線在一個(gè)軸向平面內(nèi)。
10.按照權(quán)利要求3所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻板(6)位于一個(gè)與聯(lián)軸器軸線同軸的圓柱面上。
11.按照權(quán)利要求9或10所述的聯(lián)軸器，其特征為冷卻板(6)沿徑向分段。
12.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為傳動(dòng)件(4)是一個(gè)承扭件。
13.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為傳動(dòng)件(4)是一個(gè)承剪件。
14.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為它有多個(gè)整體扇形塊狀傳動(dòng)件(4)。
15.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為傳動(dòng)件(4)有一個(gè)貫通的孔口(5)。
16.按照權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器，其特征為傳動(dòng)件(4)有保險(xiǎn)裝置(7)，它們不接觸地箍住冷卻件(6)。
17.按照權(quán)利要求16所述的聯(lián)軸器，其特征為保險(xiǎn)裝置有止動(dòng)件(7)，它們穿過冷卻件(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彈性聯(lián)軸器(1),它有至少一個(gè)整體式彈性的用于傳遞扭矩的傳動(dòng)件(4),在傳動(dòng)件的主動(dòng)側(cè)和從動(dòng)側(cè)固定安裝連接件(3)。為了提高彈性傳動(dòng)件(4)受熱負(fù)荷時(shí)的承載能力,以及由此保證在結(jié)構(gòu)體積較小時(shí)有更高的功率密度,本發(fā)明建議,在傳動(dòng)件(4)內(nèi)不可拆地至少埋入一個(gè)用良好導(dǎo)熱材料制的冷卻件(6),此冷卻件(6)通過傳動(dòng)件(4)的一個(gè)生熱量最大的芯部與比芯部冷的外部區(qū)延伸。
文檔編號(hào)F16D3/58GK1249805SQ98803196
公開日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1998年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月4日
發(fā)明者于爾根·瓦爾特, 烏爾里希·法爾茲 申請(qǐng)人:哈克福斯有限及兩合公司