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DE102011008622B4 - Use of an annular elastomeric body for a highly flexible shaft coupling and highly flexible shaft coupling - Google Patents

Use of an annular elastomeric body for a highly flexible shaft coupling and highly flexible shaft coupling Download PDF

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Abstract

Verwendung eines ringförmigen Elastomerkörpers für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit zwei aus Metall bestehenden Kupplungsteilen (1, 2, 1a, 2a), wobei das Elastomermaterial des Elastomerkörpers (3, 3a) eine Zusammensetzung mit folgenden Komponenten aufweist: – EPDM mit einem Anteil aus einem Bereich von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% und – Ruß mit einem Anteil aus einem Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung, und wobei der Elastomerkörper (3, 3a) durch Anvulkanisieren mit den beiden Kupplungsteilen (1, 2) verbunden ist.Use of an annular elastomer body for a highly flexible shaft coupling for torque transmission with two coupling parts (1, 2, 1a, 2a) made of metal, wherein the elastomer material of the elastomer body (3, 3a) has a composition comprising the following components: EPDM with a proportion of one Range from 50% to 70% by weight; and carbon black containing from 25% to 40% by weight, based in each case on the total weight of the composition, and wherein the elastomer body (3, 3a) is connected by vulcanization with the two coupling parts (1, 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines ringförmigen Elastomerkörpers für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit zwei aus Metall bestehenden Kupplungsteilen. Die Erfindung betrifft zudem eine derartige hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit zwei aus Metall bestehenden Kupplungsteilen, an denen ein ringförmiger Elastomerkörper anvulkanisiert ist.The invention relates to a use of an annular elastomeric body for a highly flexible shaft coupling for torque transmission with two coupling parts made of metal. The invention also relates to such a highly elastic shaft coupling for transmitting torque with two coupling parts made of metal, to which an annular elastomeric body is vulcanized.

Eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung ist aus der DE 10 2005 055 605 A1 bekannt. Die hochelastische Wellenkupplung weist einen ringförmigen Elastomerkörper auf, der axial zwischen zwei aus Metall bestehenden Kupplungsteilen angeordnet und durch Anvulkanisieren mit diesen Kupplungsteilen verbunden ist.A highly elastic shaft coupling for torque transmission is from the DE 10 2005 055 605 A1 known. The highly flexible shaft coupling has an annular elastomer body which is arranged axially between two coupling parts made of metal and connected by vulcanization with these coupling parts.

Aus der DE 10 2005 059 774 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines vulkanisierten Formteils einer Kautschukzusammensetzung bekannt, das für Kraftfahrzeugteile eingesetzt werden kann.From the DE 10 2005 059 774 A1 For example, a method for producing a vulcanized molding of a rubber composition which can be used for automotive parts is known.

Eine Zusammensetzung für einen Elastomerkörper einer hochelastischen Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung ist bekannt. Derartige Zusammensetzungen betreffen entweder Naturkautschukmischungen oder Silikon.A composition for an elastomeric body of a high-elastic shaft coupling for transmitting torque is known. Such compositions relate to either natural rubber blends or silicone.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hochelastische Wellenkupplung sowie eine Verwendung eines ringförmigen Elastomerkörpers der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen Einsatz zur Drehmomentübertragung von Antriebskomponenten in einem Dauereinsatztemperaturbereich von 110°C bis 130°C ermöglichen.The object of the invention is to provide a highly elastic shaft coupling and a use of an annular elastomer body of the type mentioned, which allow use for torque transmission of drive components in a continuous use temperature range of 110 ° C to 130 ° C.

Diese Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 sowie durch den Patentanspruch 7 gelöst.This object is achieved by the patent claim 1 and by the patent claim 7.

EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) weist eine gute Hitzebeständigkeit sowie eine Beständigkeit gegenüber Wasser, Laugen, verdünnten Säuren und Alkoholen auf. Die gute Hitzebeständigkeit ermöglicht den Einsatz der Zusammensetzung für einen Elastomerkörper einer hochelastischen Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung bei Antriebskomponenten, die in einem Dauereinsatztemperaturbereich zwischen 110°C und 130°C betreibbar ist. Der Rußanteil gewährleistet eine ausreichende Härte und Reißfestigkeit, um die Zusammensetzung bei einem entsprechenden Elastomerkörper für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung einzusetzen. Die Erfindung ist vorteilhaft im Maschinen- oder Anlagenbau oder im Fahrzeug- und Schiffsbau, jeweils für entsprechende Antriebskomponenten einsetzbar.EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) has good heat resistance and resistance to water, alkalis, dilute acids and alcohols. The good heat resistance allows the use of the elastomeric body composition of a highly flexible shaft coupling for torque transmission in drive components which is operable in a continuous service temperature range between 110 ° C and 130 ° C. The carbon black content provides sufficient hardness and tear strength to utilize the composition in a corresponding elastomeric body for a high-elastic torque-transmitting shaft coupling. The invention is advantageously used in mechanical or plant engineering or in vehicle and shipbuilding, in each case for corresponding drive components.

Besonders vorteilhaft weist EPDM einen Anteil zwischen 55 Gew.-% und 65 Gew.-% auf. Vorzugsweise ist Ruß mit einem Anteil zwischen 30 Gew.-% und 38 Gew.-% vorgesehen. Diese Zusammensetzung ist besonders vorteilhaft für die Einsatztemperatur hochelastischer Wellenkupplungen oberhalb von 90°C bei gleichzeitig hohen dynamischen Festigkeiten und Weiterreißfestigkeiten.Particularly advantageously, EPDM has a proportion of between 55% by weight and 65% by weight. Preferably, carbon black is provided at a level of between 30% and 38% by weight. This composition is particularly advantageous for the operating temperature of highly flexible shaft couplings above 90 ° C with high dynamic strength and tear propagation.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Zusammensetzung als weitere Komponenten Metalloxid und Stearinsäure. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Hitzebeständigkeit, eine Verbesserung des elastischen Verhaltens sowie eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Vernetzung bei der Verarbeitung der Zusammensetzung erzielt. Besonders vorteilhaft ist als Metalloxid Zinkoxid vorgesehen, und Zinkoxid ist mit Stearinsäure mit einem Anteil zwischen 1,35 Gew.-% und 4 Gew.-% enthalten. Die Anteilsangabe beziehen sich auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung.In a further embodiment of the invention, the composition comprises, as further components, metal oxide and stearic acid. This achieves a further improvement of the heat resistance, an improvement of the elastic behavior as well as an increase of the speed of crosslinking in the processing of the composition. Zinc oxide is particularly advantageously provided as the metal oxide, and zinc oxide is contained with stearic acid in an amount of between 1.35% by weight and 4% by weight. The shares are based on a total weight of the composition.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als weitere Komponente Schwefel mit einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% vorgesehen, auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung bezogen. Durch ein derartiges schwefelvernetztes System werden die elastischen Eigenschaften der Zusammensetzung weiter verbessert.In a further embodiment of the invention is provided as a further component sulfur in a proportion of 0.1 wt .-% to 1 wt .-%, based on a total weight of the composition. Such a sulfur crosslinked system further improves the elastic properties of the composition.

Die erfindungsgemäße, hochelastische Wellenkupplung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für drehschubbelastete Wellenkupplungen, bei denen die Elastomerkörper im Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% ausgesetzt sind.The inventive, highly elastic shaft coupling is suitable in a particularly advantageous manner for drehschubbelastete shaft couplings in which the elastomeric body in the coupling operation material expansions of more than 20% are exposed.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description of preferred embodiments of the invention, which are illustrated by the drawings.

1 zeigt in einer Längsschnittdarstellung eine obere Hälfte einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elastomerkörpers und 1 shows in a longitudinal sectional view of an upper half of an embodiment of a shaft coupling according to the invention with an embodiment of an elastomeric body according to the invention and

2 eine weitere Ausführungsform einer hochelastischen Wellenkupplung mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elastomerkörpers. 2 a further embodiment of a highly elastic shaft coupling with a further embodiment of an elastomeric body according to the invention.

Eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung weist gemäß 1 einen ersten, aus Metall bestehenden Kupplungsteil 1 sowie einen zweiten, ebenfalls aus Metall bestehenden Kupplungsteil 2 auf. Beide Kupplungsteile 1, 2 sind koaxial zu einer Kupplungsdrehachse D angeordnet. Der Kupplungsteil 1 stellt eine Kupplungsnabe dar. Der zweite Kupplungsteil 2 bildet einen Kupplungsflansch, der in radialem Abstand zu der Kupplungsnabe 1 angeordnet ist. Die Kupplungsnabe 1 ist mit einem rotatorischen Teil einer ersten Kupplungsseite und der Kupplungsflansch 2 mit einem rotatorischen Teil einer zweiten Kupplungssystem verbindbar. Radial zwischen den beiden, vorzugsweise aus Stahl bestehenden Kupplungsteilen 1, 2 erstreckt sich ein ringförmiger Elastomerkörper 3, der radial innenseitig mit der Kupplungsnabe 1 und radial außenseitig mit dem Kupplungsflansch 2 verbunden ist. Der Elastomerkörper 3 ist durch Anvulkanisieren stoffschlüssig mit einem Außenmantel des Kupplungsflansches 1 verbunden. Mit dem Kupplungsflansch 2 ist der Elastomerkörper 3 in Umfangsrichtung formschlüssig durch eine axiale Steckverbindung drehschlüssig in Kontakt. Hierzu sind an beiden Bauteilen zueinander komplementäre Steckprofilierungen nach Art von Innen- und Außenverzahnungen vorgesehen.A highly elastic shaft coupling for torque transmission has according to 1 a first, made of metal coupling part 1 and a second, also made of metal coupling part 2 on. Both coupling parts 1 . 2 are arranged coaxially to a coupling axis of rotation D. The coupling part 1 represents a clutch hub. The second coupling part 2 forms a coupling flange which is radially spaced from the clutch hub 1 is arranged. The clutch hub 1 is with a rotary part of a first coupling side and the coupling flange 2 connectable to a rotary part of a second coupling system. Radial between the two, preferably made of steel coupling parts 1 . 2 extends an annular elastomeric body 3 , the radially inwardly with the clutch hub 1 and radially on the outside with the coupling flange 2 connected is. The elastomer body 3 By vulcanization cohesively with an outer jacket of the coupling flange 1 connected. With the coupling flange 2 is the elastomeric body 3 in the circumferential direction positively by an axial plug connection rotationally in contact. For this purpose, mutually complementary plug profiles on the type of internal and external teeth are provided on both components.

Der Elastomerkörper 3 besteht aus einem Elastomermaterial mit EPDM als Basismaterial, das einen Anteil aus einem Bereich von 55 Gew.-% bis 65 Gew.-% enthält. Als weitere Komponente ist Ruß mit einem Anteil aus einem Bereich von 30 Gew.-% bis 48 Gew.-% vorgesehen. Die Zusammensetzung des Elastomermaterials enthält weitere Additive. So ist Zinkoxid mit Stearinsäure mit einem Anteil zwischen 1,35 Gew.-% und 4 Gew.-% vorgesehen. Zudem ist Schwefel mit einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% vorgesehen.The elastomer body 3 consists of an elastomeric material with EPDM as the base material, which contains a proportion from a range of 55 wt .-% to 65 wt .-%. As a further component carbon black is provided in a proportion of a range from 30 wt .-% to 48 wt .-%. The composition of the elastomeric material contains further additives. Thus, zinc oxide is provided with stearic acid in a proportion of between 1.35% by weight and 4% by weight. In addition, sulfur is provided in a proportion of 0.1 wt .-% to 1 wt .-%.

Die gleiche Materialzusammensetzung wie der Elastomerkörper 3 nach 1 weist ein Elastomerkörper 3a einer hochelastischen Wellenkupplung nach 2 auf. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich der Zusammensetzung des Elastomermaterials des Elastomerkörpers 3a auf die Ausführungsform nach 1 verwiesen. Der Elastomerkörper 3a ist ebenfalls ringförmig und einteilig ausgeführt. Der Elastomerkörper 3a ist mit einer ersten und einer zweiten Kupplungsseite jedoch nicht radial, sondern vielmehr axial verbunden. Hierzu ist ein der ersten Kupplungsseite zugeordneter Kupplungsflansch 1a vorgesehen. Axial gegenüberliegend ist ein zweiter Kupplungsflansch 2a vorgesehen. Der erste Kupplungsflansch 1a weist einen stoffschlüssig durch Anvulkanisieren mit dem Elastomerkörper 3a verbundenen und radial erstreckten Scheibenring auf, der über Schraubverbindungen mit dem Kupplungsflansch 1a verbunden ist. Axial gegenüberliegend ist der Elastomerkörper 3a an den ebenfalls scheibenringförmig gestalteten Kupplungsflansch 2a anvulkanisiert. Der Kupplungsflansch 2a ist über einen Trägerring 4 mit einer Scheibenmembran 5 verbunden, die mit Hilfe von Schraubverbindungen an einem Kupplungsflansch 6 drehfest gehalten ist. Der Elastomerkörper 3a ist rotationssymmetrisch zu der Kupplungsdrehachse D gestaltet. Die der ersten und der zweiten Kupplungsseite zugeordneten Kupplungsteile wie der Kupplungsflansch 6, die Scheibenmembran 5, der Trägerring 4, der Kupplungsflansch 2a und der Kupplungsflansch 1a zusammen mit dem zugeordneten Scheibenring sind formstabil aus Metall, vorliegend aus Stahl, hergestellt. Der Elastomerkörper 3a besteht aus einem Elastomermaterial, das aus den Komponenten EPDM und Ruß in Verbindung mit Additiven wie Zinkoxid mit Stearinsäure und Schwefel mit den Anteilen versetzt ist, die bei der Ausführungsform nach 1 bereits beschrieben wurden.The same material composition as the elastomer body 3 to 1 has an elastomeric body 3a a highly elastic shaft coupling after 2 on. To avoid repetition, with respect to the composition of the elastomeric material of the elastomeric body 3a to the embodiment according to 1 directed. The elastomer body 3a is also ring-shaped and made in one piece. The elastomer body 3a is connected to a first and a second coupling side but not radially, but rather axially. For this purpose, one of the first coupling side associated coupling flange 1a intended. Axially opposite is a second coupling flange 2a intended. The first coupling flange 1a has a material fit by vulcanization with the elastomeric body 3a connected and radially extended disc ring, via screw connections with the coupling flange 1a connected is. Axially opposite is the elastomeric body 3a to the likewise disc-shaped coupling flange 2a vulcanized. The coupling flange 2a is via a carrier ring 4 with a disc membrane 5 connected by means of screw connections on a coupling flange 6 is held against rotation. The elastomer body 3a is designed rotationally symmetrical to the coupling axis of rotation D. The coupling parts associated with the first and second coupling sides, such as the coupling flange 6 , the disc membrane 5 , the carrier ring 4 , the coupling flange 2a and the coupling flange 1a together with the associated disc ring are dimensionally stable made of metal, in this case made of steel. The elastomer body 3a consists of an elastomeric material, which is mixed with the components of the components EPDM and carbon black in conjunction with additives such as zinc oxide with stearic acid and sulfur, which in the embodiment of 1 already described.

Beide hochelastischen Wellenkupplungen nach den 1 und 2 sind zur Drehmomentübertragung von einer rotatorischen Kupplungsseite zur zweiten rotatorischen Kupplungsseite vorgesehen. Die Wellenkupplungen nach den 1 und 2 werden zumindest im Wesentlichen auf Drehschub belastet.Both highly elastic shaft couplings after the 1 and 2 are provided for torque transmission from a rotary clutch side to the second rotary clutch side. The shaft couplings after the 1 and 2 are at least essentially charged to rotary thrust.

Claims (7)

Verwendung eines ringförmigen Elastomerkörpers für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit zwei aus Metall bestehenden Kupplungsteilen (1, 2, 1a, 2a), wobei das Elastomermaterial des Elastomerkörpers (3, 3a) eine Zusammensetzung mit folgenden Komponenten aufweist: – EPDM mit einem Anteil aus einem Bereich von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% und – Ruß mit einem Anteil aus einem Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung, und wobei der Elastomerkörper (3, 3a) durch Anvulkanisieren mit den beiden Kupplungsteilen (1, 2) verbunden ist.Use of an annular elastomer body for a highly elastic shaft coupling for torque transmission with two coupling parts made of metal ( 1 . 2 . 1a . 2a ), wherein the elastomeric material of the elastomeric body ( 3 . 3a ) has a composition comprising the following components: EPDM in a proportion of from 50% to 70% by weight and carbon black in a proportion of from 25% to 40% by weight, each based on a total weight of the composition, and wherein the elastomeric body ( 3 . 3a ) by vulcanizing with the two coupling parts ( 1 . 2 ) connected is. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial EPDM mit einem Anteil zwischen 55 Gew.-% und 65 Gew.-% aufweist.Use according to claim 1, characterized in that the elastomeric material comprises EPDM in a proportion of between 55% and 65% by weight. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ruß mit einem Anteil zwischen 30 Gew.-% und 38 Gew.-% vorgesehen ist.Use according to claim 1 or 2, characterized in that carbon black is provided in a proportion between 30 wt .-% and 38 wt .-%. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial als weitere Komponenten Metalloxid und Stearinsäure umfasst.Use according to one of claims 1 to 3, characterized in that the elastomeric material comprises as further components metal oxide and stearic acid. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Metalloxid Zinkoxid vorgesehen ist, und dass Zinkoxid mit Stearinsäure mit einem Anteil zwischen 1,35 Gew.-% und 4 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung.Use according to claim 4, characterized in that zinc oxide is provided as the metal oxide, and that zinc oxide is present with stearic acid in an amount of between 1.35% by weight and 4% by weight, based on a total weight of the composition. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial als weitere Komponente Schwefel mit einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung des Elastomermaterials, umfasst. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomeric material comprises as further component sulfur in a proportion of 0.1 wt .-% to 1 wt .-%, based on a total weight of the composition of the elastomeric material. Hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit zwei aus Metall bestehenden Kupplungsteilen (1, 2, 1a, 2a), an denen ein ringförmiger Elastomerkörper (3, 3a) anvulkanisiert ist, dessen Elastomermaterial eine Zusammensetzung mit folgenden Komponenten aufweist: – EPDM mit einem Anteil aus einem Bereich von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% und – Ruß mit einem Anteil aus einem Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf eine Gesamteinwaage der Zusammensetzung,Highly elastic shaft coupling for torque transmission with two coupling parts made of metal ( 1 . 2 . 1a . 2a ), on which an annular elastomeric body ( 3 . 3a vulcanized, whose elastomeric material has a composition with the following components: EPDM in a proportion of a range of 50 wt .-% to 70 wt .-% and - carbon black in a proportion of a range of 25 wt .-% to 40 Wt .-%, each based on a total weight of the composition,
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