NL8501392A - Homokinetische koppeling. - Google Patents

Description

.........

* ' ' Ν033211 1 HOMOKINETISCHE KOPPELING.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op homokinetische koppelingen en meer in het bijzonder op een verbeterde vorm van homokine-tische koppelingen die elastomere materialen gebruiken.

Grendelende buigzame koppelingen zijn algemeen bekend en zijn van 5 verschillend soort, omvattende homokinetische koppelingen. Voorbeelden van grendelende koppelingen voor een paar in lijn liggende assen blijken uit de Amerikaanse octrooi schriften 3.545.585 en 3.724.239. Homoki-netische koppelingen zijn een bijzondere vorm van grendelende koppelingen en zijn bijvoorbeeld bekend uit de Amerikaanse octrooischriften 10 1.022.909, 1.394.701, 1.522.351, 2.010.899, 3.066.502 en 4.368.050 alsmede de daarin genoemde literatuur.

Eenvoudige elastomere koppelingen zijn bekend die omvatten twee stijve platen (of cilinders) met een laag elastomeer daartussen. Dergelijke koppelingen zijn niet moment-stijf noch is het juist om deze aan 15 te geven als homokinetische koppelingen. Sommige verder ontwikkelde vormen elastomere koppelingen omvatten stijve elementen in het elastomeer teneinde als moment-overbrengende organen te dienen. Dergelijke koppelingen neigen een aanzienlijker vermogen voor het uit lijn liggen te hebben dan eenvoudige koppelingen van het dwarskrachtsoort, en som-20 rnige daarvan hebben homokinetische eigenschappen. Dergelijke koppelingen zijn echter typisch niet moment-stijf. Andere vormen van elasto-mere koppelingen maken gebruik van niet gebonden elastomere elementen geklemd tussen stijve naven met vingers die in het elastomeer steken.

Dat soort koppeling heeft een verhoudingsgewijs hoge torsiestijfheid, 25 en heeft normaliter geen homokinetische karakteristiek en neemt beweging in hoofdzaak door het glijden van het elastomeer langs de koppe-lingsvingers op.

Het is het hoofddoeleinde van de uitvinding om in een gebonden koppeling te voorzien, die in een homokinetisch gedrag zal voorzien, 30 torsiestijf zal zijn, en bewegingen door afschuiven van het elastomeer zal opnemen. De gewenste combinatie wordt verwezenlijkt door de bijzondere plaatsing van de koppelingselementen.

Het is meer in het bijzonder het doeleinde van de uitvinding om in een torsiestijve elastomere koppeling te voorzien, die gebruikt kan 35 worden om koppel op te brengen, terwijl het onder een hoek, axiaal en evenwijdig niet in lijn staan van de as opgenomen wordt.

Het is bovendien een ander bijzonder doeleinde van de uitvinding om in een koppeling te voorzien die yekenmerkt wordt door een unieke 8501392

V

2 inrichting van verbonden stijve (kunststof) en buigzame (elastomere) organen die samengaan om een homokinetische inrichting te vormen die moment-stijf is en die een verbeterde levensduur heeft (in vergelijking met elastomere koppelingen volgens de stand der techniek) door het ge-5 lijkmaken van elastomere spanningen.

Het is bovendien een verder doeleinde van de uitvinding om in een verbeterde elastomere koppeling te voorzien waarbij gelijke mannetjes en vrouwtjes helften gevormd kunnen worden en vervolgens samengevoegd kunnen worden om een gerede koppeling voort te brengen.

10 Andere doeleinden van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de onderstaande gedetailleerde beschrijving van de uitvinding die beschouwd moet worden samen met de tekeningen.

Deze en andere doeleinden van de uitvinding worden verwezenlijkt door het voorzien in een homokinetische koppeling, die omvat een manne-15 tjes helft en een vrouwtjes helft elk gekenmerkt door een naaf vervaardigd van een stijf materiaal, een veelheid van moment-overbrengende elementen vervaardigd van een stijf materiaal, en elastomere delen die de naaf en moment-overbrengende elementen verbinden. De koppeling heeft het voordeel dat de twee helften in een enkele vorm gevormd kunnen wor-20 den, waarbij de parende delen van de mannetjes helft toegevoegd worden nadat het vormen voltooid is.

In de tekeningen is:

Fig. 1 een opengewerkt perspectivisch aanzicht van een koppeling omvattende een voorkeursvorm van de onderhavige uitvinding; 25 Fig. 2 een zijaanzicht van dezelfde koppeling;

Fig. 3 een dwarsdoorsnede-aanzicht genomen langs de lijn III-III uit fig. 2; en

Fig. 4 een zijaanzicht van dezelfde koppeling waarbij de twee ' helften elk omhuld zijn in een elastomeer.

30 In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers be trekking op dezelfde delen.

De voorgaande doeleinden worden verwezenlijkt door het voorzien in een koppeling van het elastomere type, die omvat een gevormde mannetjes helft en een gevormde vrouwtjes helft die samengevoegd worden. Elk kop-35 pelingshelft omvat een stijf naafsamenstel omvattende een in het midden liggende naaf met een veelheid van stijve radiaal uitstekende spaken, een elastomeer gevormd aan de naaf en de radiaal uitstekende spaken, en een veelheid van stijve moment-overbrengende elementen, die ingebed zijn in het elastomeer tussen de radiaal uitstekende spaken. Het elas-40 tomeer vult het gebied tussen de naaf en de moment-overbrengende ele- 8501392 .· 3 inenten en bevestigt deze mechanisch aan elkaar. Bij een voorkeursuitvoering zijn de moment-overbrengende organen zo gevormd dat de elasto-mere lagen tussen de moment-overbrengende organen en de naafspaken een gelijke dikte hebben om in het gelijk worden van afschuiving een com-5 pressiespanning te voorzien. Een verder kenmerk van de uitvinding is het "het uit de kern nemen" van het elastomeer tussen de naaf en de moment-overbrengende elementen teinde de mate van stijfheid van de koppeling in te stellen. De twee koppelingshelften kunnen gelijk zijn met uitzondering van de parende delen.

10 Als wijziging van de uitvinding kan een elastomeer materiaal eveneens gebruikt worden om elk van de twee parende helften mechanisch te omhullen, in het bijzonder het gehele naafsamenstel en delen van de moment-overbrengende elementen voor verbeterde verbindingssterkte en levensduur.

15 Andere kenmerken van de uitvinding zullen in de onderstaande gedetailleerde beschrijving van een voorkeursuitvoering en een alternatieve uitvoering van de uitvinding uiteengezet worden.

Uit fig. 1-3 blijkt dat de koppeling omvat een vrouwtjes helft of onderdeel 2A en een mannetjes helft of onderdeel 2B, die gescheiden ge-20 vormd zijn en op de hierna beschreven wijze aaneen bevestigd zijn.

De vrouwtjes helft 2A van de koppeling omvat een naafeenheid omvattende een cilindrisch naafdeel 4 en drie zich radiaal uitstrekkende spaken 6 gevormd als een geheel vormende verlengingen van de naaf. Bij deze voorkeursuitvoering hebben de spaken 6 divergerende zijden 7 en 8 25 (in feite is zoals afgebeeld in fig. 3 elk van de spaken in dwarsdoorsnede in hoofdzaak gelijk in gedaante aan een trapezofde). De naafeenheid is gevormd van een stijf materiaal, bij voorkeur een kunststof-materiaal zoals acrylonitriIbutadiëenstyreen ("ABS").

Drie stijve moment-overbrengende elementen 9 liggen op gelijke af-30 stand en zijn aangebracht tussen de drie uitstekende spaken 6 en zijn vervaardigd van hetzelfde materiaal als naaf 4 en spaken 6. Bij voorkeur heeft, zoals getoond in fig. 3, elk van de moment-overbrengende elementen in dwarsdoorsnede een in hoofdzaak trapezoide vorm. Deze moment-overbrengende elementen zijn gevormd en gehecht aan en worden 35 gedragen door elastomere verbindingselementen 12, die op hun beurt gevormd zijn en gehecht zijn aan en gedragen worden door de naaf en de spaken van het naafsamenstel. Zoals afgebeeld in fig. 3 zijn de elastomere verbindingselementen 12 in hoofdzaak U-vormig in dwarsdoorsnede, omvattende divergerende zich radiaal uitstrekkende beende!en 14 en 16 40 en een zijdelings verbindingsdeel 18, dat zich om delen van de naaf 4 β ^ fj Ί ü 9 VVV * V w 4 uitstrekt. Voor het compenseren van spanningen wordt de dikte van de delen 12, 14 en 16 geregeld in overeenstemming met de stijfheid van hèt elastomeer waarvan de elementen 12 vervaardigd zijn. De elastomere 'verbindingselementen 12 hebben voor- en achteroppervlakken 20 en 21 die in 5 lijn liggen met de overeenkomstige voor- en achteroppervlakken 22 en 23 van de spaken 8.

Naaf 4 is voorzien van een axiaal blind gat of boring 28 voor het ontvangen van een as (niet afgebeeld) die een aangedreven of aandrijvende as kan zijn. Een van schroefdraad voorzien gat 30 dat zich 10 radiaal in de naaf uitstrekt, is aanwezig om een (niet afgebeelde) instel schroef op te nemen voor het bevestigen van de naaf aan een aangedreven of aandrijvende as. Een alternatieve methode is het vormen van een "D"-vormig axiaal blind gat in de naaf om een as op te nemen met daaraan een vlak geslepen.

15 Zoals blijkt uit fig. 1 steken de moment-overbrengende elementen 9 naar voren van de vooroppervlakken van de elastomere elementen, zodat een voorste deel 32 van de moment-overbrengende elementen beschikbaar is voor het koppelen aan een overeenkomstig moment-overbrengend element van het mannetjes onderdeel. Elk van de moment-overbrengende elementen 20 van het vrouwtjes koppelingsdeel is voorzien van een blind gat 34 bij het voorste einde daarvan. De gaten 34 strekken zich evenwijdig aan de as van de naaf uit.

De mannetjes helft 2B van de koppeling is gelijk aan de vrouwtjes helft behalve dat deze een veelheid als een geheel gevormde verbin-25 dingspinnen of stijlen 38 heeft, die naar voren van de voorste einden van de moment-overbrengende elementen 9 daarvan uitsteken. De stijlen 38 zijn zodanig bemeten dat deze in de blinde gaten 34 van de moment-overbrengende elementen van de vrouwtjes helft van de koppeling passen. De verbindingstijlen zijn bij voorkeur bevestigd aan de moment-over-30 brengende elementen van het vrouwtjes deel van de kopppeling met een kleefmiddel. Als alternatieve maatregel kunnen deze aan de vrouwtjes onderdelen bevestigd worden door ultrasoon hechten, een perspassing, of met andere passende methoden.

Indien de twee koppelingshelften samengevoegd worden, grijpen de 35 voorste eindoppervlakken 40 van de moment-overbrengende elementen van de twee helften bij voorkeur elkaar op de in fig. 2 afgebeelde wijze aan.

Indien de koppeling aangebracht is op en tussen een aandrijfas en een aangedreven as, zal de koppeling in een homokinetische verbinding 40 tussen de twee assen voorzien. In deze samenhang moet opgemerkt worden 8501392 5 dat de koppeling torsiestijf is. Anderzijds neemt deze eveneens bewegingen door een deformatie van het dwarskrachttype'van de elastomere verbindingselementen 12 af. Meer in het bijzonder zullen in het geval van het met een hoek, axiaal of evenwijdig met in lijn zijn van de as-5 sen, de elastomere delen 12 onderworpen worden aan een vervorming met dwarskrachten door de moment-overbrengende elementen. De elastomere delen zullen onder de krachten van het niet in lijn zijn op een afschuivende wijze vloeien. Anderzijds zullen wanneer de aandrijfas moment opbrengt op de koppeling, de elastomere elementen collectief werken als 10 een in hoofdzaak torsiestijve verbinding tussen enerzijds naaf 4 en spaken 6 en anderzijds de moment-overbrengende elementen 9. De elastomere elementen ondergaan de afschuiving gelijkmatig om de zwevende organen, teneinde in een homogene koppeling te voorzien. In deze samenhang moet opgemerkt worden dat de koppelingshelften gelijke stijfheid 15 hebben, zodat de afschuifwerking gelijkmatig verdeeld wordt tussen de twee helften van de koppeling.

Een wezenlijk kenmerk van de uitvinding is de wijze waarop op de moment-overbrengende elementen en de verbindende elastomere delen gevormd zijn. De trapezöde vorm afgebeeld in fig. 3 is van belang, om-20 dat deze de delen 14 en 16 van de elastomere verbindingselementen 12 in staat stelt gelijke dikte te hebben in de radiale uitbreiding daarvan, waardoor het compenseren van spanningen vergemakkelijkt wordt.

Begrepen moet worden dat de koppelingsorganen bij voorkeur vervaardigd worden met het gebruik van gebruikelijke vormwerkwijzen. Als 25 voorbeeld en niet als beperking kunnen het naafsamenstel en de moment-overbrengende elementen 10 voorgevormd worden door compressie of in-spuitvormtechnieken. Vervolgens worden het naafsamenstel en het juiste aantal moment-overbrengende elementen geplaatst in een passende compres-sievorm en worden de elastomere delen 12 ter plaatse gevormd teneinde 30 aan het naafsamenstel alsmede de moment-overbrengende elementen gehecht te worden.

Verschillende materialen kunnen gebruikt worden om de naafeenheid en de moment-overbrengende elementen te vervaardigen. Bij voorkeur zijn die onderdelen vervaardigd van een thermoplastisch harsmateriaal ten-35 einde het vormen daarvan met gebruikelijke vormtoerusting te vergemakkelijken. Als voorbeeld kunnen die onderdelen vervaardigd worden van propeen of een polymethylmethacrylaatsamenstelling met de vereiste stijfheid. Dienovereenkomstig kunnen de elastomere delen 12 vervaardigd worden van verschillende materialen bekend voor degene bekwaam in de 40 stand der techniek met de vereiste veerkracht. Zo kunnen bijvoorbeeld 8501392 6 de elastomere delen 12 vervaardigd worden van een thermoplastisch elas-tomeermateriaal. In deze samenhang moét opgemerkt worden dat de uitdrukking “thermoplastisch elastomeer" reeds bekend is bij degene bekwaam in de stand der techniek, zoals duidelijk blijkt uit Tobol sky 5 c.s., Polymer Science and Materials, biz. 277, Wiley-Interscience (1971); en dat een veelheid van dergelijke materialen bestaat zoals bekend uit B.A. Walker, Handbook of Thermoplastic Elastomers (1979). Nog andere toepasbare elastomeren, bijv. synthetische of natuurlijke elastomeren zoals butadieen, polysiloxan en neopreenelastomeren kunnen ge-10 bruikt worden bij het uitvoeren van de onderhavige uitvinding.

Zoals blijkt uit fig. 3 wordt beoogd om in een boogvormig gat of holte 44 te voorzien in het verbindingsdeel 18 van de elastomere verbindingselementen. Deze uit de kern genomen delen of gaten 44 zijn aanwezig om de stijfheid in te stellen en eveneens het compenseren van 15 spanningen te vergemakkelijken., De afmetingen van de gaten 44 worden ingesteld in overeenstemming met de vereisten aan stijfheid en spanning. Deze gaten kunnen gevormd worden door middel van een passend kernorgaan aanyebracht in de vorm, die gebruikt wordt om het onderhavige halve koppelingsdeel te vormen.

20 Een andere wijziging is in fig. 4 afgebeeld. Bij deze wijziging zijn de twee koppelingshelften omhuld in een elastomeer vel 50 (met streeplijnen aangegeven) voor het verlengen van het nuttige leven van de koppeling . Er wordt de voorkeur aangegeven dat het elastomere vel 50 zo opgebracht wordt dat dit slechts de spaken 6, verbindingsdelen 12 25 en delen van de moment-overbrengende elementen 9 bedekt. De voorste uitstekende delen 32 van de moment-overbrengende elementen en de stijlen worden echter niet bedekt door het omhullende elastomeer. De dikte van het omhullende elastomeer is beperkt in dikte uit kostenoverwegingen en eveneens om het bedrijf van de koppeling niet te verstoren.

30 Bij voorkeur heeft het elastomere vel een dikte van ongeveer 0,25 mm.

Het elastomere vel of omhulling kan gevormd worden door het plaatsen van een koppelingshelft in een tweede passende vorm en het met samendrukken vormen van het elastomere vel om de koppeling. Dit kan gevormd zijn van een elastomeer dat hetzelfde of anders is als het elas-35 tomere materiaal van de verbindingselementen 12.

De uitvinding heeft een aantal voordelen. Enerzijds is de uitvinding eenvoudig uit te voeren, kan vervaardigd worden met gebruik van eenvoudige en algemeen bekende vormtechnieken, vereist geen gecompliceerde vormmatrijzen, en maakt het mogelijk de koppeling te ontwerpen 40 teneinde compensatie van de spanning te verzekeren terwijl moment- 8501332 .....""11 7 stijve overbrengeigenschappen gehandhaafd blijven. Een verder voordeel Is dat de twee helften van de koppeling geheel Identiek zijn, afgeziën van het feit dat de vrouwtjes koppeling voorzien is van de gaten 34 voor het ontvangen van stijlen 38 van de mannetjes koppeling. Indien 5 gewenst hoeven de stijlen 38 niet gevormd te zijn als een geheel gevormde verlengingen van de moment-overbrengende elementen van de mannetjes helft van de koppeling. In plaats daarvan kan het mannetjes deel gevormd zijn als een vrouwtjes deel en kunnen de stijlen 38 (afzonderlijk gevormd) vervolgens ingebracht worden in de gaten 34 van dat 10 vrouwtjes deel en daaraan bevestigd worden (bijvoorbeeld met een lijmsoort, perspassing of ultrasoon hechten), teneinde een mannetjes deel te vormen dat met de koppelingshel ft 2B overeenkomt. Opgemerkt moet worden dat de uitvinding op verschillende andere wijzen gewijzigd kan worden. Bijgevolg kan net aantal spaken en moment-overbrengende elemen-15 ten bijvoorbeeld gevarieerd worden, elke koppelingshelft kan bijvoorbeeld vier of vijf spaken en moment-overbrengende elementen hebben. Het naafsamenstel en de moment-overbrengende elementen hoeven eveneens niet vervaardigd te worden van hetzelfde materiaal (het naafsamenstel en moment-overbrengende elementen moeten echter van een verhoudingsgewijs 20 stijf materiaal vervaardigd worden). Dienovereenkomstig hoeven de voorvlakken van de moment-overbrengende elementen niet vlak te zijn en hoeven elkaar niet direkt aan te grijpen. De vorm van de moment-overbrengende elementen kan eveneens gavariëerd worden. Bijgevolg hoeven de zich langs de buitenomtrek uitstrekkende oppervlakken van de 25 moment-overbrengende elementen niet hetzelfde gekromd te zijn of in lijn te zijn met de uitwendige zich langs de omtrek uitstrekkende oppervlakken van de spaken en/of de elastomere delen 12.

Het is duidelijk dat andere vervaardigingstechnieken gebruikt kunnen worden bij het vervaardigen van de koppelingen volgens onderhavige 30 uitvinding. Zo kunnen bijv. de twee koppelingshelften vervaardigd worden door een gelijktijdig inspuitvormproces overeenkomstig aan dat beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.385.025 en betrekking hebbende op tril lingsisolatoren en vervaardiging daarvan.

Andere voordelen en wijzigingen van de uitvinding zullen duidelijk 35 woraen voor degene bekwaam in de stand der technieken bij het lezen van bovenstaande beschrijving en de conclusies en deze vallen in het kader daarvan.

8501392

Claims (10)

1. 2. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 1, met 20 het kenmerk, dat de uitsteeksels met stijlen gehecht zijn aan de moment-overbrengende elementen van het andere parende orgaan.
2. 3. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spaken een omtreksafmeting hebben die toeneemt met toenemende afstand van het midden van de naaf.
3. 4. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de moment-overbrengende elementen een omtreksafmeting hebben, die toeneemt met toenemende afstand van het midden van het naafdeel.
4. 5. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 1, met 30 het kenmerk, dat de uitsteeksels als een geheel gevormd zijn met het andere parende orgaan.
5. 6. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de moment-overbrengende elementen vervaardigd zijn van een stijf materiaal.
6. 7. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de moment-overbrengende elementen vervaardigd zijn van een synthetisch kunststofharsmateriaal.
7. 8. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de naaf en de spaken van een stijf materiaal vervaar-40 digd zijn. 85 013 § 2
8. 9. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het naafdeel en de spaken vervaardigd zijn van een synthetisch kunststofharsmateriaal.
9. 10. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 1, met 5 het kenmerk, dat de naaf en spaken van hetzelfde materiaal als de moment-overbrengende elementen vervaardigd zijn.
10. 11. In hoofdzaak homokinetische koppeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en tweede parende organen door een vormhan-deling vervaardigd zijn. 10 ===== 8501392