PL195904B1

PL195904B1 - Elastyczny element do elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów, elastyczne urządzenie do sprzęgania wałów zawierające elastyczny element oraz sposób tworzenia elastycznego elementu do elastycznegourządzenia do sprzęgania wałów

Info

Publication number: PL195904B1
Application number: PL99347578A
Authority: PL
Inventors: Arthur Jack Clarke; Kevin John Francis Whitfield
Original assignee: Gates Corp
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2007-11-30
Also published as: JP3539925B2; ATE293761T1; CN1309749A; KR100397009B1; CZ302334B6; JP2002518643A; ZA200007453B; US6283868B1; DE69924844T2; AU4573699A; HUP0103723A2; CZ20004742A3; EP1086317A2; TW410254B; WO1999066223A2; EP1086317B1; NZ508813A; EG22260A; WO1999066223A3; HUP0103723A3

Abstract

1. Elastyczny element do elastycznego urzadzenia do sprzegania walów, posiadajacy tulejowy korpus (44) i ufor- mowany z materialu elastomerowego, przy czym tulejowy korpus (44) posiada przynajmniej dwie przeciwlegle czesci koncowe tulei wyznaczajacych czesci sprzegajace (48), pierscieniowa czesc (46) pomiedzy czesciami sprzegaja- cymi (48, 50), wewnetrzne obrzeze (54) i zewnetrzne obrzeze, a ponadto kazda z czesci sprzegajacych (48, 50) zawiera osiowo ulozone zeby (56) rozmieszczone wzdluz przynajmniej czesci wewnetrznego obrzeza (52), a kazdy z zebów (56) kazdej z czesci sprzegajacej (48, 50) posiada obwodowa szerokosc pokrywajaca czesc wewnetrznego obrzeza (52), a pierscieniowa czesc ma maksymalna od- pornosc na scinanie skretne przed uszkodzeniem, a ponad- to kazdy z zebów (56) kazdej z czesci sprzegajacych (48, 50) posiada aktywna osiowa dlugosc, która w polaczeniu z ob- wodowa szerokoscia wyznacza obszar scinania zeba, a suma tych obszarów scinania zebów okresla skumulowany obszar scinania zebów, który posiada skumulowana maksymalna odpornosc na scinanie skretne przed uszkodzeniem, zna- mienny tym, ze elastomerowy material zawiera wlókna (60), a skumulowana maksymalna odpornosc na scinanie skret- ne przed uszkodzeniem jest wieksza od odpornosci czesci pierscieniowej na scinanie skretne przed uszkodzeniem. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest elastyczny element do elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów, elastyczne urządzenie do sprzęgania wałów zawierające elastyczny element oraz sposób tworzenia elastycznego elementu do elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów.

Elastyczny element do sprzęgania wałów ma postać elastycznego korpusu o kształcie tulejowym, posiadającego pierścieniową część i dwie części sprzęgające znajdujące się po przeciwległych końcach tulei przy każdym z końców części środkowej. Każda z części sprzęgających zawiera liczne żebra lub zęby osiowo rozciągające się wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża korpusu tulejowego, których zadaniem jest ślizgowe zazębianie się z rowkami znajdującymi się w umieszczonych naprzeciw nich piastach lub elementach końcowych. Takie sprzęgła są stosowane do łączenia dwóch obrotowych wałów, które mogą być sprzęgnięte z końcowymi częściami. Elastyczne sprzęgło wałów według niniejszego wynalazku jest odpowiednie do dostosowywania się do niewspółosiowości dwóch sprzęganych wałów, oraz do zapewniania cicho pracującego połączenia napędowego pomiędzy wałami dzięki jego elastycznej pierścieniowej części lub opasce oraz dzięki sprężystości żeber lub zębów.

W dotychczasowych rozwiązaniach, elastyczne sprzęgła wałów zawierające elastyczną przenoszącą obciążenia opaskę lub pierścieniową część oraz części sprzęgające, posiadające osiowo rozciągające się żebra przeznaczone do współpracy ze znajdującymi się naprzeciw nich rowkami piast lub elementów końcowych, charakteryzowały się tym, że wspomniane żebra typowo posiadały profil lub obrys trapezoidalny, oraz wpasowywały się w odpowiadające im otwory o takim samym profilu w zasadniczo sztywnych elementach końcowych. Wspomniane żebra są z reguły wykonane z elastomeru, a części końcowe, z którymi zazębiają się żebra, są z reguły wykonane z metalu, co powoduje nieproporcjonalną wielkość odkształcenia elastomerowych żeber w rowkach części końcowej.

Ulepszenia powyższego rozwiązania elementów sprzęgających z reguły były nakierowane na wzmacnianie przenoszącej obciążenia opaski, tak by wytrzymywała większe obciążenia skręcające. Ponieważ zdolność przenoszenia obciążeń przez wspomniane opaski stale się zwiększa w wyniku wspomnianych ulepszeń, wymagane jest, by żebra elastomerowe wytrzymywały coraz większe naprężenia skrętne.

Elastyczne sprzęgła wałów według stanu techniki cechował charakterystyczny rodzaj uszkodzenia, które było powodowane przez rozdarcie lub ścięcie jednego lub wielu zębów na wewnętrznym obrzeżu korpusu tulejowego w wyniku naprężenia skrętnego lub przyłożonego obciążenia. Zazwyczaj nie jeden z zębów lecz cały profil jest ścinany w zdolnym do zębów lecz cały profil jest ścinany w zdolnym do wytrzymywania znacznie większych obciążeń elemencie sprzęgającym, w wyniku czego pozostaje gładka, pusta tulejowa skorupa w obszarze jednej lub obu części sprzęgających. Tak więc, pomimo zwiększenia wytrzymałości korpusów tulejowych elementów sprzęgających według stanu techniki, elementy takie charakteryzują się przedwczesnym powstawaniem uszkodzeń z powodu obciążenia skrętnego przykładanego do zębów.

Ten rodzaj uszkodzeń jest szczególnie kłopotliwy, ponieważ wspomniane zdarcie zębów nie jest widoczne z powierzchni zewnętrznej sprzęgła. Nie jest możliwa ocena wielkości przenoszonego momentu obrotowego ani pozostałego czasu użytkowania sprzęgła bez wcześniejszego zatrzymania napędu, wyjęcia elastomerowej tulei i wykonania wzrokowego badania części zębowych elementu sprzęgającego. W najlepszym przypadku prowadzi to jedynie do zmniejszenia wydajności i wzrostu kosztów inżynieryjnych. W gorszym przypadku, pierwszym objawem uszkodzenia może być całkowite zniszczenie elementu sprzęgającego.

Elastyczny element do elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów, posiadający tulejowy korpus i uformowany z materiału elastomerowego, przy czym tulejowy korpus posiada przynajmniej dwie przeciwległe części końcowe tulei wyznaczających części sprzęgające, pierścieniową część pomiędzy częściami sprzęgającymi, wewnętrzne obrzeże i zewnętrzne obrzeże. Ponadto każda z części sprzęgających zawiera osiowo ułożone zęby rozmieszczone wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża, a każdy z zębów każdej z części sprzęgającej posiada obwodową szerokość pokrywającą część wewnętrznego obrzeża, a pierścieniowa część ma maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem. Każdy z zębów każdej z części sprzęgających posiada aktywną osiową długość, która w połączeniu z obwodową szerokością wyznacza obszar ścinania zęba, a suma tych obszarów ścinania zębów określa skumulowany obszar ścinania zębów, który posiada skumulowaną maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem. Element według wynalazku charakteryzuje się tym, że elastomerowy materiał zawiera włókna, a skumulowana maksymalna odporność na ścinanie

PL 195 904 B1 skrętne przed uszkodzeniem jest większa od odporności części pierścieniowej na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem.

Korzystnie przynajmniej część zębów posiada krzywoliniowy profil przekroju poprzecznego.

Zęby są w sposób przemienny rozmieszczone z rowkami, przy czym każdy z tych rowków ma szerokość pokrywającą część obwodu wewnętrznego obrzeża korpusu tulei, a stosunek sumy szerokości rowków do sumy szerokości zębów jest mniejszy niż 0,65:1

Stosunek sumy szerokości rowków do sumy szerokości zębów jest z zakresu od 0,50:1 do 0,10:1.

Korzystnie stosunek sumy szerokości rowków do sumy szerokości zębów jest z zakresu od 0,45:1 do 0,15:1.

Element zawiera element wzmacniający z tkaniny tekstylnej przytwierdzonej na przynajmniej części wewnętrznego obrzeża korpusu tulejowego i osadzony rozciągliwy kord.

Materiał elastomerowy zawiera od 1do 30 phr włókien, a przynajmniej część włókien jest ułożona obwodowo wokół korpusu tulejowego.

Element korzystnie zawiera przynajmniej jeden zespół do wskazywania poziomu momentu obrotowego znajdujący się na zewnętrznym obrzeżu korpusu tulejowego.

Zespół do wskazywania poziomu momentu obrotowego ma postać elementów graficznych tworzących pierwszy wzór na zewnętrznym obrzeżu korpusu tulejowego w warunkach spoczynku, oraz drugi wzór na zewnętrznym obrzeżu korpusu tulejowego w warunkach odkształcenia powierzchni.

Elastyczne urządzenie do sprzęgania wałów zawierające elastyczny element i przynajmniej dwie sztywne części końcowe sprzęgnięte z tym elastycznym elementem, gdzie elastyczny element posiada tulejowy korpus i jest uformowany z materiału elastomerowego, a tulejowy korpus posiada przynajmniej dwie przeciwległe części końcowe tulei wyznaczające części sprzęgające, pierścieniową część pomiędzy częściami sprzęgającymi, wewnętrzne obrzeże i zewnętrzne obrzeże. Ponadto każda z części sprzęgających zawiera osiowo ułożone zęby rozmieszczone wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża, a każdy z zębów każdej części sprzęgającej posiada obwodową szerokość pokrywającą część wewnętrznego obrzeża. Pierścieniowa część ma maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem, i każdy z zębów każdej z części sprzęgających posiada aktywną osiową długość, która w połączeniu z obwodową szerokością wyznacza obszar ścinania zęba, a suma tych obszarów ścinania zębów określa skumulowany obszar ścinania zębów, który posiada skumulowaną maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem. Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że elastomerowy materiał zawiera włókna, a skumulowana maksymalna odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem jest większa od odporności części pierścieniowej na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem.

Sztywne części końcowe zawierają szereg osiowo ułożonych rowków o kształcie komplementarnym do kształtu zębów elementów sprzęgających, do współpracy części końcowych z elementami sprzęgającymi.

Sposób tworzenia elastycznego elementu do elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów, według wynalazku charakteryzuje tym, że wybiera się formę posiadającą wewnętrzne obrzeże i osiowo ułożone w sposób naprzemienny zęby i obszary między zębami wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża, przy czym zęby i obszary między zębami posiadają krzywoliniowy profil przekroju poprzecznego, umieszcza się tuleję tkaninową w formie oraz spiralnie nawija się wzmacniający kord wokół tulei tkaninowej, nakłada się na zewnętrzną powierzchnię tkaniny niewulkanizowany materiał, zawierający włókna materiału elastomerowego zawierającego od1do 30 phr włókien, umieszcza się formę w prasie wulkanizacyjnej, dostarcza się ciepło i ciśnienie do prasy wulkanizacyjnej do przepchnięcia elastomeru przez wzmacniające kordy tkaniny do zębów formy, wulkanizuje się elastomer do uformowania elastycznego elementu sprzęgającego, przez co przynajmniej część tych włókien jest ułożona obwodowo wokół elastycznego elementu sprzęgającego oraz pozostawia się elastyczny element sprzęgający do schłodzenia i wyjmuje się elastyczny element sprzęgający z formy.

Rozwiązanie według wynalazku ma zwiększoną wytrzymałością na obciążenia w porównaniu z rozwiązaniami według stanu techniki. Zasadniczo nie występują w nim przedwczesne uszkodzenia żeber powodowane przez obciążenia skrętne.

Urządzenie według wynalazku posiada zwiększoną odporność na ślizganie się w warunkach pracy.

Urządzenie według wynalazku dostarcza odpowiednio wczesne wskazanie o stanie sprzęgła bez konieczności zatrzymywania operacji sprzęgania lub rozmontowywania sprzęgła oraz oględzin sprzęgła.

PL 195 904 B1

W wynalazku termin „odporność na ścinanie” odpowiada wytrzymałości danego materiału na połączenie efektów takich jak przyłożone obciążenie (zarówno skrętne jak i innego typu), częstotliwość i amplituda wibracji, wysoka i niska temperatura oraz upływ czasu, zgodnie ze specyfikacją dotyczącą zdolności materiału do zachowywania strukturalnej integralności wystarczającej do dobrego funkcjonowania w przeznaczonym mu zastosowaniu. Zgodnie z powyższym, przy porównaniu odporności na ścinanie dwóch materiałów poddawanych podobnym obciążeniom skrętnym, wibracjom, itp., materiał o mniejszej odporności na ścinanie zasadniczo wcześniej ulegnie uszkodzeniu niż materiał o większej odporności na ścieranie. Cecha ta jest bardziej szczegółowo opisana w dalszej części tekstu.

Dzięki posiadaniu skumulowanej odporności zębów na ścieranie większej od odporności na ścinanie skrętne części pierścieniowej, elastyczne elementy sprzęgające według niniejszego wynalazku przezwyciężają wady rozwiązań zgodnych ze stanem techniki; w praktyce unika się przedwczesnego uszkodzenia zębów. Elastyczne elementy sprzęgające charakteryzują się z reguły zwiększoną odpornością na obciążenia w porównaniu ze sprzęgłami według stanu techniki. Termin „odporność na obciążenia” w tym kontekście określa zdolność urządzenia do wytrzymywania lub opierania się sumie sił, które są przykładane w warunkach pracy. Odporność na obciążenia w tym kontekście dotyczy również przenoszenia składowych momentu obrotowego, amplitudy i częstotliwości.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów zgodnego ze stanem techniki, fig. 2 - widok perspektywiczny z rozłożonymi elementami urządzenia do sprzęgania wałów zgodnego ze stanem techniki, pokazanym na fig. 1, fig. 3 - perspektywiczny widok jednego przykładu realizacji niniejszego wynalazku w postaci elastycznego urządzenia sprzęgającego, fig.4 - widok z rozłożonymi elementami przykładu realizacji niniejszego wynalazku pokazanego na fig. 3, fig. 5 - częściowy widok przekroju poprzecznego wzdłuż linii A-A części zębowej elastycznego elementu sprzęgającego zgodnego ze stanem techniki, pokazanego na fig. 1, fig. 6 - częściowy widok przekroju poprzecznego wzdłuż linii B-B części zębowej elastycznego elementu sprzęgającego według niniejszego wynalazku, pokazanego na fig. 3, fig. 7 - widok z boku jednego przykładu realizacji wynalazku mającego postać elastycznego elementu sprzęgającego posiadającego zespół wskaźnikowy na swej zewnętrznej powierzchni, przy czym w tym widoku element jest pokazany z przyłożonym obciążeniem, fig.8 - widok z boku elastycznego elementu sprzęgającego z fig. 7, przy czym w tym widoku element jest pokazany bez przyłożonego obciążenia skrętnego.

Zgodne ze stanem techniki, elastyczne urządzenie do sprzęgania wałów, pokazane na fig. 1 oraz w rozrzuconym widoku na fig. 2, charakteryzuje się tym, że zestaw sprzęgający 10 zawiera przeciwlegle rozmieszczone części końcowe 12, 14, z którymi za pomocą odpowiednich zespołów wchodzą we współpracę przeciwlegle rozmieszczone wały 16, 18. Końcowe części 12, 14 są sprzęgnięte z częściami sprzęgającymi 20, 22 elastycznego elementu sprzęgającego 24. Części sprzęgające 20, 22 posiadają równomiernie rozstawione, rozciągające się osiowo, trapezoidalne żebra lub zęby 26 na wewnętrznym obrzeżu 28, które są uformowane i przystosowane do zazębiania się z odpowiadającymi im rowkami 30 na zewnętrznej powierzchni 32 końcowych części 12, 14.

Elastyczny element sprzęgający 24 zawiera ponadto odporną na zużycie tkaninę okrywową 25 rozmieszczoną wzdłuż jego wewnętrznego obrzeża 28, która jest przytwierdzona do przynajmniej części zębów 26.

Nawiązując do fig. 3 i 4, przedstawiono perspektywiczny widok jednego z przykładów realizacji w postaci elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów 40. Urządzenie zawiera elastyczny element sprzęgający 42 posiadający zasadniczo elastyczny tulejowy korpus 44, jak również dwie przeciwlegle rozmieszczone końcowe części 41, 43, z którymi przy pomocy odpowiednich zespołów mogą wchodzić we współpracę przeciwlegle rozmieszczone wały (nie pokazane). Korpus 44 zawiera pierścieniową część 46, oraz przynajmniej dwie przeciwległe zakończenia tulei po każdej ze stron pierścieniowej części 46 wyznaczające odpowiednie części sprzęgające 48, 50, przeznaczone do współpracy z częściami końcowymi 41, 43. Tulejowy korpus 44 posiada wewnętrzne obrzeże 52 lub powierzchnię oraz zewnętrzne obrzeże 54 lub powierzchnię. Części sprzęgające 48, 50 zawierają liczne osiowo rozciągające się żebra lub zęby 56 rozmieszczone wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża 52 korpusu tulejowego 44. Każdy ząb 56 posiada obwodową szerokość zajmującą część łuku wewnętrznego obrzeża 52. Końcowe części 41, 43 posiadają osiowo rozciągające się rowki 45 wzdłuż ich wewnętrznych obrzeży, które to rowki są tak uformowane, by pasowały do zębów 56 części sprzęgających 48, 50.

PL 195 904 B1

Korpus tulejowy 44 może ponadto zawierać odporną na zużycie tkaninę okrywową 58 wzdłuż swego wewnętrznego obrzeża 52, która może być przytwierdzona do przynajmniej części zębów 56 w celu zwiększenia ich odporności na zużycie. Wewnętrzna powierzchnia 52 korpusu tulejowego może ponadto zawierać kord wzmacniający 62 spiralnie nawinięty, lub w inny sposób nałożony, na powierzchnię elastomeru. Kord 62 może być utworzony z dowolnego odpowiedniego materiału, wliczając w to szkło, poliamid aromatyczny i nylon, a z korzyścią jest uformowany z włókna szklanego.

Każdy z zębów 56 rozciąga się wzdłuż przynajmniej części wewnętrznej powierzchni korpusu tulejowego 52, przy czym nie musi rozciągać się na całej jej długości, oraz posiada obszar ograniczony przez swą obwodową szerokość i aktywną długość osiową. Suma obszarów zębowych, lub skumulowany obszar ścinania zębów, charakteryzuje się skumulowaną odpornością na ścieranie zębów. Pierścieniowa część 46 posiada odporność na ścinanie typu skrętnego. Wynalazek charakteryzuje się tym, że skumulowana odporność na ścinanie zębów przekracza odporność na skrętne ścinanie części pierścieniowej.

W niniejszym kontekście termin „odporność na ścinanie” odpowiada wytrzymałości danego korpusu na połączenie efektów takich jak przyłożone obciążenie (zarówno skrętne jak i innego typu), częstotliwość i amplituda wibracji, wysoka i niska temperatura oraz upływ czasu. Maksymalna odporność na ścinanie takiego korpusu mówi o naprężeniu ścinającym prowadzącym do awarii lub deformacji i następującemu w jej efekcie uszkodzeniu korpusu w wyniku progresywnego względnego przemieszczenia jednej lub dwóch sąsiednich warstw lub części korpusu, powodowanego przez siłę wywieraną w kierunku zasadniczo równoległym do płaszczyzny styku tych warstw.

Osiowe długości zębów są nazywane „aktywnymi” w kontekście niniejszego wynalazku z różnych powodów. Po pierwsze, zakończenia zębów mogą opcjonalnie być, i z korzyścią są, zaokrąglone lub zakrzywione w celu wyznaczenia obszarów przejściowych pomiędzy zębami części sprzęgających i sztywnymi częściami końcowymi rowków, z którymi wchodzą we współpracę zęby, dzięki czemu zapewniona jest pewna tolerancja dla odkształcania się i wibracji pomiędzy częściami komponentów w tych obszarach. Po drugie, ponieważ zgodnie z niniejszym wynalazkiem odporność na ścinanie całego obszaru zębów przekracza odporność na ścinanie części pierścieniowej, z pewnym zaskoczeniem stwierdzono, że w niektórych zastosowaniach zęby elastycznego elementu sprzęgającego nie muszą rozciągać się na całej długości pierścieniowej części. To znaczy, zwiększona odporność zębów na ścinanie w porównaniu z odpornością na ścinanie pierścieniowej części umożliwia projektowanie i wytwarzanie bardzo odpornych na zużycie elementów sprzęgających, w których zęby części sprzęgających w pełni współpracują z rowkami sztywnych części końcowych, chociaż nie koniecznie pokrywają długość wewnętrznej powierzchni pierścieniowej części. Oczywiście, w takich przypadkach długość zęba musi być wystarczająca dla przyjmowania obciążeń związanych z konkretnym zastosowaniem.

Elastyczne elementy sprzęgające według niniejszego wynalazku, jak również ich człony zębowe, mogą być uformowane z dowolnego odpowiedniego materiału elastycznego, a z korzyścią są uformowane z materiału elastomerowego, wliczając w to utwardzone związki polichloroprenowe, naturalną gumę, polibutadien, kopolimery styrenu i butadienu, kopolimery izobutylenu i izoprenu, uretany poliestru lub polieteru, elastomery akrylowe, polimery chloro-sulfonowane, polimery i kopolimery etylenu, jak również odpowiednie mieszanki wymienionych składników. W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, elastyczny element sprzęgający jest uformowany ze związku polichloroprenu. Dowolny z takich związków elastomerowych przeznaczonych do zastosowania w niniejszym wynalazku może ponadto opcjonalnie zawierać inne składniki, które są dobrze znane w dziedzinie techniki, takie jak wypełniacze, środki wzmacniające, środki utwardzające, przyspieszacze, substancje wspomagające obróbkę, oleje rozcieńczalnikowe, i tym podobne, w proporcjach odpowiednich do konkretnego zastosowania. Wypełniacze i środki wzmacniające to na przykład, choć nie wyłącznie, sadza, krzemionka, talk i węglany wapniowe, które mogą być użyte w ilościach od około 0 do około 500 lub więcej części na sto części wagi elastomeru („phr”). Środki utwardzające to na przykład, lecz nie wyłącznie, siarkowe i tworzące wolne rodniki środki, które mogą być zastosowane w ilości około 0,01 do około 10 phr.

Elastyczne elementy mogą zawierać odporną na zużycie tkaninę okrywającą 58, który może być uformowana z dowolnego odpowiedniego materiału, wliczając w to nylon, aramid, poliester lub mieszanki tych substancji, przy czym z korzyścią jest to nylon 6,6. Tkanina może być wykonana z dowolnego odpowiedniego splotu, wliczając w to sploty proste, diagonalne i satynę jedwabną, w postaci rozpostartej lub nierozpostartej. W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, odporny na zużycie element okrywający jest tkaniną ze splotem diagonalnym z 40% do 100% rozpostarcia w kierunku wątku. Tkanina z korzyścią posiada gramaturę pomiędzy około 25 i około 500 g/m², a z korzyścią między

PL 195 904 B1 ₂ około 50 i około 300 g/m², oraz jest z korzyścią poddana obróbce klejem na bazie gumy, zgodnym z podstawowym związkiem elastomerowym, albo odpowiednim lepiszczem na bazie lateksu formaldehydu rezorcynowego, w celu uzyskania gotowej przetworzonej tkaniny o gramaturze od około 50 do około 1000 g/m², a z korzyścią pomiędzy około 100 i 700 g/m².

Elastyczny element sprzęgający może opcjonalnie zawierać rozciągliwy człon lub element 64. Taki rozciągliwy element może być formowany z dowolnego odpowiedniego materiału, takiego jak włókna aramidowe, wliczając w to meta i paraaramidy, włókna poliestrowe, włókna poliamidowe, włókna celulozowe (na przykład sztuczny jedwab), włókna węglowe, włókna akrylowe, włókna poliuretanowe, włókna bawełniane i włókna szklane, jak również mieszaniny wymienionych materiałów, przy czym z korzyścią jest uformowany z włókna szklanego. Liczba i średnica takich rozciągliwych członów zależy od rozmiaru sprzęgła oraz przeznaczonego zastosowania. Rozciągliwy człon może ponadto mieć dowolną tradycyjną postać, choć z korzyścią ma on postać odpornych na naprężenia kordów. Włókna mogą być przygotowane w taki sposób, by uzyskać konstrukcję w postaci od około 2 do około 100 żył na cal (0,8 do 38 żył na cm), w korzystniejszym przypadku od około 5 do około 80 żył na cal (2 do 32 żył na cm), a w najkorzystniejszym przypadku od około 8 do około 56 żył na cal (3 do 22 żył na cm).

Elastyczny element może opcjonalnie być, i z korzyścią jest, wypełniony włóknami. Z pewnym zaskoczeniem stwierdzono, że zdolność wytrzymywania obciążeń oraz czas użytkowy sprzęgła, jak również jego sztywność przy skręcaniu, mogą być znacznie zwiększone poprzez dodanie włókien do tulei elastomerowej w taki sposób, że zasadnicza ilość włókien 60 jest ustawiona obwodowo wokół tulei oraz może zasadniczo dopasowywać się do konturu żeber lub zębów 56. Ta cecha pokazana jest na przykład na fig. 4. W nie ograniczającym przykładzie, wspomniane włókna mogą być układane w procesie kalandrowania gumy; gdy pas gumy jest przetwarzany przez urządzenia kalandrujące, przynajmniej zasadnicza część włókien obecnych w związku zostaje ułożona lub przyjmuje kierunek, w którym guma jest kalandrowana. Może być więc odpowiednio wybrany prawidłowy kierunek kalandrowania dla danego elementu sprzęgającego, to znaczy taki, dzięki któremu duża ilość włókien zostaje ułożona w układzie obwodowym wokół elastycznego elementu sprzęgającego.

Alternatywnie, włókna mogą być ułożone zgodnie z płaszczyzną maksymalnego nacisku ścinającego w sprzęgle. W niektórych przypadkach dodanie takich włókien eliminuje potrzebę stosowania tekstylnej tkaniny wzmacniającej na wewnętrznej powierzchni korpusu tulejowego i/lub kordu wzmacniającego. Ma to miejsce zwłaszcza w przypadku zasadniczo mniejszych urządzeń sprzęgających stosowanych w przypadkach względnie małych obciążeń, na przykład przy obciążeniach mniejszych niż 5 Nm, przy czym można zauważyć, że wspomniana korzyść może występować również w przypadku większych urządzeń stosowanych przy większych obciążeniach.

Typowe włókna, które mogą być zastosowane do wspomnianego celu to włókna aramidowe, wliczając w to meta i paraaramidy, włókna celulozowe (na przykład sztuczny jedwab), włókna węglowe, włókna akrylowe, włókna poliuretanowe, włókna bawełniane i włókna szklane, jak również mieszaniny wymienionych materiałów. W korzystnym przykładzie realizacji, włóknami są włókna paraaramidowe. Włókna mogą mieć dowolną odpowiednią długość, która z korzyścią wynosi od 0,1 do 10 mm, oraz mogą być z korzyścią roztarte w miazgę w celu zwiększenia obszaru ich powierzchni. Bardziej korzystna długość włókien mieści się w zakresie około 0,2 do około 7,5, a najbardziej korzystna - do około 0,5 do około 3 mm. Włókna mogą być ponadto poddane innym obróbkom znanym w dziedzinie techniki w celu polepszenia ich przylegania do elastomeru. W korzystnym przykładzie realizacji, włókna są mechanicznie fibulowane i mogą być łączone z innym odpowiednim lateksem formaldehydu rezorcynowego i/lub innymi lepiszczami, które są zgodne ze związkiem elastomerowym zastosowanym do utworzenia elastycznego elementu sprzęgającego. Wspomniane lepiszcza i sposoby obróbki włókien są dobrze znane w dziedzinie techniki. Wypełnienie włóknami może mieć dowolną odpowiednią do zastosowania wielkość, oraz materiał wypełniający również jest wybierany zależnie od zastosowania, przy czym wielkość wypełnienia włóknami wynosi z korzyścią od około 0 do około 50 części na 100 części elastomeru („phr”), w korzystniejszym przypadku od około 1 do około 30 phr, zależnie od typu zastosowanego włókna, w jeszcze korzystniejszym przypadku od około 1 do około 10 phr, a w najkorzystniejszym przypadku od około 2 do 5 phr, dla typu włókien wykorzystywanych do realizacji niniejszego wynalazku.

Jako nie ograniczającą ilustrację korzyści płynących ze stosowania włókien został wykonany test porównawczy w celu oceny wpływu dodawania włókien na czas pracy elastycznego elementu sprzęgającego na podstawie analizy impulsowej. Dla celów testu, zestaw trzech elastycznych elementów sprzęgających (próbka A, B i C), przy czym każdy element posiadał zęby o tradycyjnym trapezoidalnym

PL 195 904 B1 profilu (zgodnie zDIN 7721 odp. DIN/ISO 6296), oraz zewnętrzną średnicę o wielkości 60 mm i grubość korpusu równą 7 mm, został uformowany ze związku elastomerowego o składzie przedstawionym w tabeli 1, oraz zawierał poliamidową warstwę wzmacniającą i szklany wzmacniający kord na swej wewnętrznej powierzchni. Materiał elastomerowy dla próbek A, B i C zawierał ponadto około 3 phr włókien para-amidowych, zasadnicza ilość których był ułożona obwodowo wokół tulei. Każdy element sprzęgający zawierał 12 zębów w każdej części sprzęgającej, a każdy ząb miał szerokość podstawy równą 5 mm i wysokość równą około 2,5 mm. Dodatkowy zestaw zasadniczo podobnych elastycznych elementów sprzęgających (próbki porównawcze 1, 2 i 3) był uformowany z zasadniczo podobnego związku, z tym że nie miał dodanych włókien. Próbki porównawcze 1, 2 i 3 zawierały dodatkowo kord oponowy wzdłuż ich wewnętrznych powierzchni. Wszystkie elementy sprzęgające były poddane testowi oscylacyjnych momentów skręcających zgodnie z DIN 740, z całkowitą amplitudą międzyszczytową z zakresu od 90 do 130 Nm przy częstotliwości 9 Hz. Tabela 2 przedstawia warunki i wyniki testu.

Tabela 1

Skład związku elastomerowego elastycznego elementu sprzęgającego Próbki A, B, C i próbki porównawcze 1, 2 i 3

Materiał	Ilość części na 100 części gumy
Elastomer polichloroprenowy	100
Jednosiarczek tiuramu tetrametylowego	0,25
Siarczan dwubenzotiazolowy	1,5
Wytrącona krzemionka	10
Sadza	54
Kwas stearynowy	2
Dwufenyloamina styrenowa	2
N,N'-Diaryl-p.-fenylenodwuamina	1
Wosk parafinowy	2
Tlenek cynku	5
Tlenek magnezu	4

Tabela 2

Analiza impulsowa elastycznego elementu sprzęgającego

	Próbka „A”	Porównawcza próbka „1”	Próbka „B”	Porównawcza próbka „2”	Próbka „C”	Porównawcza próbka „3”
Przyłożone obciążenie testowe (Nm)	128,0	128,0	117,5	117,5	95,4	95,4
Czas po którym wystąpiło uszkodzenie (w godzinach)	8,8	0,5	103,0	4,3	336,8	38,0

Zgodnie z wynikami przedstawionymi w tabeli 2, elementy sprzęgające z dodanymi włóknami próbki A, B i C - prezentują w przybliżeniu 10 do 20 razy większy czas bezawaryjnej pracy w porównaniu z porównawczymi elementami sprzęgającymi -1, 2 i 3 -przy porównywalnych obciążeniach testowych. Ponadto, przy 9% przemieszczeniu, sztywność na skręcanie zawierających włókna elementów sprzęgających jest większa o około 40% w porównaniu z nie zawierającymi włókien elementami sprzęgającymi. Zasadniczo, przy równym czasie bezawaryjnej pracy i przy zachowaniu takich samych wartości pozostałych parametrów, stwierdzono, że odporność na skręcanie danego elastycznego elementu sprzęgającego

PL 195 904 B1 może być zwiększona o około 30 lub więcej procent poprzez dodanie włókien do elastomerowego produktu zgodnie z niniejszym wynalazkiem.

Elastyczne elementy sprzęgające i urządzenia sprzęgające według niniejszego wynalazku mogą być wytwarzane dowolnymi odpowiednimi sposobami, które są powszechnie znane w dziedzinie techniki. Sposoby takie mogą obejmować sposób opisany w patencie US 2 859 599, którego zawartość jest dołączona do niniejszego opisu przez referencję. Elastyczne elementy sprzęgające mogą być również formowane standardowymi sposobami dobrze znanymi w dziedzinie techniki, zgodnie z którymi tuleja z tkaniny o odpowiedniej odporności na zużycie jest umieszczana w zębatej formie, wzmacniający kord jest opcjonalnie spiralnie nawijany na tkaninę, niewulkanizowany materiał elastomerowy jest nakładany na zewnętrzną powierzchnię tkaniny, forma jest umieszczana w odpowiedniej prasie wulkanizacyjnej oraz przykładane są odpowiednie ciśnienie i temperatura do zmuszenia elastomeru do przepłynięcia pomiędzy rozciągliwy kord zabierając tkaninę do rowków formy, po czym następuje wulkanizacja materiału, po której wykończony elastyczny element sprzęgający jest ochładzany i wyjmowany z formy.

Tradycyjny trapezoidalny profil żebra lub zęba pokazany na fig. 1, 2 i 5 charakteryzuje się tym, że żebra lub zęby 26 posiadają proste lecz pochyłe boki 31, o kącie zawartym między bokami równym około 40 stopni. Taki układ posiada trzy czynniki ograniczające zdolność przenoszenia momentu obrotowego przez żebra. Po pierwsze, transfer obciążenia z zasadniczo sztywnych rowków części końcowej 30 do odpowiadających im części zębów zasadniczo elastomerowych części sprzęgających 26 powoduje koncentrację naprężeń przy podstawie elastomerowego zęba przy jego połączeniu z przenoszącym obciążenia pasem 25 elementu sprzęgającego 24. Powoduje to powstanie wzoru nadmiernych naprężeń przy podstawie zęba i może prowadzić do pęknięć, które propagują obwodowo wzdłuż styku pomiędzy zębami i korpusem tulejowym, co kończy się opisanym wcześniej przedwczesnym uszkodzeniem tulei.

Po drugie, nachylone lub ukośne boki 32 tradycyjnego profilu zęba wyznaczają pochyłości, które przenoszą składową przenoszonego obciążenia w kierunku promieniowym. Ta składowa promieniowa dąży do zwiększenia średnicy tulei, zwiększając w związku z tym tendencję korpusu tulejowego do poślizgu w wyniku powstania działania zębatkowego.

Po trzecie, stosunek pomiędzy szerokościami zębów w końcowych częściach i szerokościami komplementarnych zębów w części sprzęgającej nie mieści się w proporcji odpowiedniej dla względnych wytrzymałości i sztywności odkształceniowych materiałów powszechnie stosowanych w odpowiednich częściach. Znacznie sztywniejsze zęby części końcowej, zazwyczaj uformowane z metalu, są typowo dużo szersze w zestawie sprzęgającym z przekrojem poprzecznym typu trapezoidalnego niż mniej sztywne, typowo elastomerowe zęby elastycznego elementu sprzęgającego. Problem ten narasta z czasem, zwłaszcza przy występowaniu skrajnie wysokich lub skrajnie niskich temperatur, ponieważ dużo większa masa i wytrzymałość zębów końcowej części powodują przedwczesne zużycie mniejszych, słabszych zębów elastomerowych, przy czym, jak wspomniano powyżej, pierścieniowa część ma względnie dużą wytrzymałość.

Przykład realizacji niniejszego wynalazku pokazany na fig. 3, 4 i 6 zawiera zęby 56 posiadające krzywoliniowy profil lub obrys, oznaczony ogólnie jako 57. Z pewnym zaskoczeniem stwierdzono, że taka modyfikacja konturu zębów w porównaniu z tradycyjnym trapezoidalnym układem, w wyniku której kontur części zębowej jest wyznaczony przez szereg połączonych łuków 59 i stycznych 61, daje możliwość znacznego zwiększenia zdolności przenoszenia momentu obrotowego, to znaczy zdolności do wytrzymywania obciążeń w takich elementach sprzęgających. W przedstawionym korzystnym przykładzie realizacji, większość wewnętrznego profilu części sprzęgającej jest wypukła i dopasowuje się do głównie wklęsłego profilu części końcowej.

Krzywoliniowy profil zęba preferowany przez niniejszy wynalazek, który to profil wraz z odpowiednio zaprojektowanym profilem części końcowej posiadają zasadniczo uzupełniające się kształty, zapewnia bardziej równomierną dystrybucję naprężeń na dopasowanych do siebie powierzchniach w porównaniu z wcześniejszymi rozwiązaniami. Prowadzi to do znacznej redukcji lokalnych naprężeń przy podstawie zęba i umożliwia bardziej efektywne wykorzystanie stosowanych materiałów. Ponadto, zaokrąglony kształt zębów posiadających promieniową orientację znacznie zmniejsza składową promieniową zewnętrznego obciążenia, zmniejszając skłonność elementu sprzęgającego do działania zapadkowego, co wpływa na zmniejszenie poślizgu sprzęgła.

W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, stosunek sumy szerokości rowków 63 do sumy szerokości zębów 65 dla danej części sprzęgającej elastycznego elementu sprzęgającego jest mniejszy

PL 195 904 B1 niż 0,65:1, z korzyścią wynosi około 0,50:1 do 0,10:1, a w najkorzystniejszym przypadku od około 0,45:1 do 0,15:1. Stosunek ten jest w dalszej części opisu określany jako „stosunek rowków do zębów”. Jak pokazano na fig. 6, szerokość rowków elastycznego elementu 63, które są ułożone na przemian z zębami 56 elastycznego elementu, jest mierzona od punktu, w którym promień rowka staje się styczny 61 do promienia zęba.

W celu zilustrowania czasu bezawaryjnej pracy, którego można oczekiwać od elastycznego sprzęgła według niniejszego wynalazku, w porównaniu z rozwiązaniami według stanu techniki, została wykonana analiza zdolności do przyjmowania obciążeń na testowych elastycznych urządzeniach sprzęgających według wynalazku i testowych urządzeniach sprzęgających według stanu techniki. Wyniki testu są zaprezentowane w tabeli 3, w której dane otrzymane dla próbek reprezentujących przykład realizacji niniejszego wynalazku są umieszczone w kolumnie zatytułowanej „sprzęgła testowe”, a dane otrzymane dla próbek porównawczych reprezentujących sprzęgła według stanu techniki są umieszczone w kolumnie zatytułowanej „porównawcze sprzęgła testowe”. Analiza zdolności wytrzymywania obciążeń polegała na zmierzeniu bezawaryjnego czasu pracy w liczbie cykli do powstania uszkodzenia dla danej szczytowej wartości momentu obrotowego (Nm), zgodnie z Niemiecką Normą Przemysłową („DIN”) 740. Zostały uformowane cztery elastyczne elementy sprzęgające („sprzęgła testowe”), zasadniczo pokazane na fig. 3, posiadające zewnętrzną średnicę równą 65 mm i grubość korpusu równą 6 mm, w których korpusy tulejowe zawierające części pierścieniowe oraz części sprzęgające i zęby zostały uformowane z wulkanizatu polichloroprenowego, w który wbudowane zostały spiralnie nawinięte włókna szklane. Skład elastomeru dla tych próbek był zasadniczo taki sam jak w przedstawionej wcześniej tabeli l, przy czym zawierał ponadto około 3 phr włókien paraamidowych, zasadnicza ilość których jest ułożona obwodowe wokół tulei elastomerowej. Wewnętrzna powierzchnia każdego korpusu została pokryta odporną na zużycie tkaniną nylonową. Każdy z elementów sprzęgających posiadał zęby o krzywoliniowym profilu, takim jak opisano powyżej, dla których stosunek rowki/zęby wynosiły około 0,406. Każda część sprzęgająca posiadała 18 zębów, z których każdy miał podstawę o szerokości około 5 mm i był wysoki na 3 mm. Cztery porównawcze elastyczne elementy sprzęgające („porównawcze sprzęgła testowe”), posiadające zewnętrzną średnicę równą około 60 mm i grubość korpusu równą około 7 mm, zostały uformowane z materiałów zasadniczo identycznych z materiałami zastosowanymi do wcześniej wspomnianych czterech sprzęgieł testowych. Porównawcze sprzęgła testowe posiadały jednak tradycyjny trapezoidalny kształt przekroju poprzecznego zębów (to znaczy zgodnie z DIN 7721 (system metryczny) odp. DIN/ISO 5296 (system anglosaski)), taki jak pokazano na fig. 1, oraz posiadał stosunek rowków do zębów równy około 0,65. Każda porównawcza część sprzęgająca posiadała 12 zębów, z których każdy miał szerokość podstawy równą około 5 mm i wysokość równą około 2,5 mm. Test został przeprowadzony przy zastosowaniu pulsacyjnego testera do obciążeń skrętnych, który stosował międzyszczytową wartość oscylacji momentu obrotowego z zakresu pomiędzy 90 do około 130 Nm z częstotliwością 9 Hz.

Tabela 3

Czas bezawaryjnej pracy w liczbie cykli do wystąpienia uszkodzenia

Cykle do wystąpienia uszkodzenia	Testowe sprzęgła porównawcze. Wartość szczytowa momentu obrotowego (Nm)	Sprzęgła testowe. Wartość szczytowa momentu obrotowego (Nm)
1	120	300
10²	84	180
10⁴	55	120
10⁶	38	80

Z danych przedstawionych w tabeli 3 wynika, że testowanie w pewnym zakresie warunków oscylacyjnego momentu obrotowego wykazało znaczne zwiększenie czasu bezawaryjnej pracy dla elastycznych elementów sprzęgających według niniejszego wynalazku w porównaniu z porównawczymi sprzęgłami testowymi zgodnymi ze stanem techniki. Przy zakresie od 80 do 84 Nm, elastyczny element sprzęgający według niniejszego wynalazku charakteryzował się 10⁶ cyklami pracy w porównaniu z wartością dla elementu sprzęgającego zgodnego stanu techniki rzędu 10². Porównując cykle

PL 195 904 B1 pracy przy 120 Nm, wzrost czasu bezawaryjnej pracy pomiędzy rozwiązaniami według wynalazku i według stanu techniki staje się bardzo wyraźny. Ponadto, we wszystkich przypadkach uszkodzenie elastycznych elementów sprzęgających według wynalazku następowało z powodu pęknięcia w wyniku ścinania głównego korpusu tulei, a nie w wyniku ścięcia żeber, co było z kolei typową przyczyną powstawania uszkodzenia w trapezoidalnych elementach żebrowych.

Nawiązując do testu opisanego w tabeli 2, która przedstawia korzyści z dodawania włókien do elastycznych elementów sprzęgających posiadających zęby o tradycyjnym trapezoidalnym profilu, gdy zawierające włókna elastyczne elementy sprzęgające posiadające zęby o krzywoliniowym profilu, które były zasadniczo takie same jak w sprzęgłach testowych opisanych w tabeli 3, zostały porównane z wypełnionymi włóknami elastycznymi elementami sprzęgającymi z zębami o trapezoidalnym profilu (próbki A, B i C), odkryto jeszcze większe korzyści płynące z zastosowanego rozwiązania. Na przykład, w czasie testu przy 128 Nm, zawierające włókna elastyczne elementy sprzęgające posiadające krzywoliniowy profil zęba pracowały prawidłowo przez 1050 godzin, w porównaniu z 8,8 godzin dla podobnie wypełnionej włóknami próbki A z trapezoidalnym profilem zęba. Poza tym, przy 170 Nm, zawierające włókna elastyczne elementy sprzęgające o krzywoliniowym profilu zębów według wynalazku pracowały przez 25 godzin.

Ponieważ odporność na ścinanie zbiorczego obszaru zębów przekracza odporność na ścinanie części pierścieniowej elastycznego elementu sprzęgającego według niniejszego wynalazku, niniejszy wynalazek umożliwia użycie zespołu wskazującego poziom momentu obrotowego na zewnętrznym korpusie elastomerowej tulei, którego zadaniem jest ilustrowanie bieżącego stanu elementu, jak również dawanie możliwości oszacowania pozostałego czasu bezawaryjnej pracy w zestawie sprzęgającym. To znaczy, ponieważ typowym uszkodzeniem występującym w elastycznych elementach sprzęgających nie jest już ścięcie zębów, tak jak to miało miejsce w przypadku rozwiązań według stanu techniki, lecz zniekształcenie lub rozerwanie samego korpusu tulejowego, zespół wskaźnikowy może być użyty na zewnętrznej powierzchni korpusu tulejowego do pokazywania poziomu momentu skręcającego przenoszonego przez sprzęgło w danym czasie. Dodatkowo umożliwia to oszacowanie długości pozostałego czasu bezawaryjnej pracy bez konieczności zatrzymywania pracy, wyjmowania z zestawu napędowego i oględzin wzrokowych elementu sprzęgającego.

Odpowiedni zespół wskaźnikowy może zawierać pewien wzór lub element graficzny na powierzchni korpusu tulejowego, który może być widziany przez oko ludzkie lub odpowiednie przyrządy, oraz który zmienia się w sposób przewidywalny i powtarzalny gdy element sprzęgający przechodzi ze stanu spoczynkowego do różnych poziomów przenoszonego momentu obrotowego.

W korzystnym przykładzie realizacji pokazanym na fig. 7 i 8, wspomniany zespół wskaźnikowy posiada pewien element graficzny na zewnętrznej powierzchni 54 lub obrzeżu tulei elastomerowego, który jest tak zaprojektowany, by wykorzystywał odkształcenia zewnętrznej powierzchni tulei elastomerowej w warunkach zmiennego momentu obrotowego. Rozwiązanie to polega na tym, że w założonych warunkach momentu obrotowego, elementy w symbolu graficznym układają się liniowo wzdłuż odkształceń powierzchni, dzięki czemu powstaje rozpoznawalne wizualnie wskazanie poziomu danego momentu obrotowego. Element graficzny może być oglądany w czasie pracy sprzęgła, opcjonalnie z pomocą stroboskopu lub innego odpowiedniego instrumentu do zatrzymywania obrazu z obracającej się tulei. Typowa postać odpowiedniego elementu graficznego jest pokazana na fig. 7 i 8, zgodnie z którą szereg złożonych linii krzywych 73a, b, c, d, e, f i 73a', b', c', d', e', f' jest uformowany na zewnętrznej powierzchni 54 tulei elastomerowej. Każda kolejna linia krzywa charakteryzuje się coraz większym odchyleniem od linii prostej, co odzwierciedla zwiększające się odkształcenie powierzchni tulei elastomerowej wraz ze wzrostem poziomów przenoszonego momentu obrotowego. Fig. 8 przedstawia elastyczny element sprzęgający taki sam jak na fig. 7, lecz w przypadku fig.7 elastyczny element jest pokazany przy obciążeniu skrętnym, podczas gdy fig. 8 ukazuje stan spoczynkowy, to znaczy bez przyłożonego obciążenia. Obciążenie skrętne odbierane przez elastyczny element w danym momencie znajduje swe odzwierciedlenie w konfiguracji elementu graficznego w tym momencie.

Elementy graficzne z liniami krzywymi stosowane w przykładzie realizacji z fig. 7 i 8 są tak zaprojektowane, że przy każdym określonym poziomie momentu obrotowego, odpowiadająca mu linia będzie przekształcana w linię prostą. Ponieważ dla każdego danego poziomu momentu obrotowego tylko jedna linia będzie prosta, możliwe jest łatwe rozpoznanie i wywnioskowanie poziomu roboczego momentu obrotowego. Poza tym, linie w elemencie graficznym mogą być tak zaprojektowane, by wskazywały bezpieczną pracę, warunki przeciążenia i warunki przedwczesnego uszkodzenia. Warunki te mogą być dodatkowo uwypuklone poprzez zastosowanie na przykład kodu kolorowego. Zgodnie

PL 195 904 B1 z nie ograniczającym przykładem, linia czerwona w układzie prostym może oznaczać przeciążenie, a linia zielona - bezpieczne warunki pracy.

Zewnętrzny element graficzny jest również w stanie wskazywać stopniowe psucie się tulei elastomerowej. Dotychczas, ponieważ uszkodzenia występowały wewnątrz, to znaczy w obszarze zębów tulei, nie powodując uszkodzenia zewnętrznego elementu tulejowego, taki zespół wskaźnikowy nie był praktyczny ani użyteczny. Jednakże w obecnym przypadku, ponieważ struktura elastomerowej tulei psuje się wraz z jej używaniem, odkształcenie powierzchni zwiększa się, w wyniku czego powstają stopniowe zmiany graficzne. Zmiany takie mogą być wykorzystane do planowania wymiany danego elementu sprzęgającego w najbardziej odpowiednim momencie z ekonomicznego punktu widzenia, a w związku z tym pozwalają na zmniejszenie lub wyeliminowanie występowania nieplanowanych przerw w produkcji.

Zespół wskaźnikowy może mieć dowolny styl lub postać, przy czym może posiadać cechy nie wcześniej nie przedstawione, wliczając w nie liczby lub inne symbole wskazujące poziomy momentu obrotowego, oraz/lub komunikaty ostrzegawcze, które mogą być tak zaplanowane, by stawały się coraz bardziej czytelne wraz z osiąganiem określonego poziomu momentu obrotowego. Poza tym, zespół wskaźnikowy może być umieszczony na powierzchni elementu tulejowego na liczne sposoby, w tym, oprócz sposobu wcześniej opisanego, może być on formowany bezpośrednio w tulei w czasie jej wytwarzania, nadrukowywany na tulei po jej uformowaniu, oraz dołączany w postaci wstępnie zadrukowanego lub wstępnie uformowanego elementu do powierzchni tulei.

Unikalne rozwiązanie elastycznych urządzeń do sprzęgania wałów według niniejszego wynalazku, zgodnie z którym elastyczny element sprzęgający został tak uformowany i dostosowany, że odporność na ścinanie skumulowanego obszaru zębów przekracza odporność na ścinanie elementu pierścieniowego, daje w efekcie sprzęgło, które charakteryzuje się ulepszoną sztywnością skrętną i zdolnością do wytrzymywania obciążeń, oraz zwiększonym czasem bezawaryjnej pracy w porównaniu z rozwiązaniami według stanu techniki. Unikalna własność opisywanego rozwiązania pozwala na zastosowanie zespołu wskazującego poziom obciążenia skrętnego, jak to opisano powyżej, umożliwiającego oszacowanie poziomów obciążenia w danym momencie, jak równie predykcję przyszłego funkcjonowania sprzęgieł. W korzystnym przykładzie realizacji, dodanie w opisany powyżej sposób włókien do zastosowanego elastomeru tworzącego części elastomerowe sprzęgła dodatkowo poprawa własności sprzęgieł według wynalazku. Unikalny krzywoliniowy profil zębów oraz stosunek rowków do zębów zapewniają zgodnie z jednym przykładem realizacji dalsze ulepszenie właściwości sprzęgieł w niespodziewanie dużym stopniu.

Niniejszy wynalazek został szczegółowo opisany w celach ilustracyjnych, tym niemniej dla specjalistów oczywiste jest, że możliwe są liczne zmiany nie wykraczające poza ideę lub zakres wynalazku, ograniczone załączonymi zastrzeżeniami. Opisany wynalazek może być zrealizowany bez każdego z elementów, który nie został opisany w niniejszym opisie.

Claims

1. Elastyczny element do elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów, posiadający tulejowy korpus (44) i uformowany z materiału elastomerowego, przy czym tulejowy korpus (44) posiada przynajmniej dwie przeciwległe części końcowe tulei wyznaczających części sprzęgające (48), pierścieniową część (46) pomiędzy częściami sprzęgającymi (48, 50), wewnętrzne obrzeże (54) i zewnętrzne obrzeże, a ponadto każda z części sprzęgających (48, 50) zawiera osiowo ułożone zęby (56) rozmieszczone wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża (52), a każdy z zębów (56) każdej z części sprzęgającej (48, 50) posiada obwodową szerokość pokrywającą część wewnętrznego obrzeża (52), a pierścieniowa część ma maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem, a ponadto każdy z zębów (56) każdej z części sprzęgających (48, 50) posiada aktywną osiową długość, która w połączeniu z obwodową szerokością wyznacza obszar ścinania zęba, a suma tych obszarów ścinania zębów określa skumulowany obszar ścinania zębów, który posiada skumulowaną maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem, znamienny tym, że elastomerowy materiał zawiera włókna (60), a skumulowana maksymalna odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem jest większa od odporności części pierścieniowej na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem.

2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej część zębów (56) posiada krzywoliniowy profil przekroju poprzecznego.

PL 195 904 B1

3. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zęby (56) są w sposób przemienny rozmieszczone z rowkami, przy czym każdy z tych rowków ma szerokość pokrywającą część obwodu wewnętrznego obrzeża (52) korpusu tulei, a stosunek sumy szerokości rowków do sumy szerokości zębów jest mniejszy niż 0,65:1

4. Element według zastrz. 3, znamienny tym, że stosunek sumy szerokości rowków do sumy szerokości zębów jest z zakresu od 0,50:1 do 0,10:1.

5. Element według zastrz. 3, znamienny tym, że stosunek sumy szerokości rowków do sumy szerokości zębów jest z zakresu od 0,45:1 do 0,15:1.

6. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera element wzmacniający z tkaniny tekstylnej przytwierdzonej na przynajmniej części wewnętrznego obrzeża (52) korpusu tulejowego (44) i osadzony rozciągliwy kord.

7. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał elastomerowy zawiera od 1 do 30 phr włókien (60).

8. Element według zastrz. 7, znamienny tym, że przynajmniej część włókien (60) jest ułożona obwodowo wokół korpusu tulejowego.

9. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera przynajmniej jeden zespół do wskazywania poziomu momentu obrotowego znajdujący sięna zewnętrznym obrzeżu (54) korpusu tulejowego.

10. Element według zastrz. 9, znamienny tym, że zespół do wskazywania poziomu momentu obrotowego ma postać elementów graficznych tworzących pierwszy wzór na zewnętrznym obrzeżu (54) korpusu tulejowego (44) w warunkach spoczynku, oraz drugi wzór na zewnętrznym obrzeżu (54) korpusu tulejowego (44) w warunkach odkształcenia powierzchni.

11. Elastyczne urządzenie do sprzęgania wałów zawierające elastyczny element i przynajmniej dwie sztywne części końcowe sprzęgnięte z tym elastycznym elementem (42), przy czym elastyczny element (42) posiada tulejowy korpus (44) i jest uformowany z materiału elastomerowego, a tulejowy korpus (44) posiada przynajmniej dwie przeciwległe części końcowe tulei wyznaczające części sprzęgające (48, 50), pierścieniową część pomiędzy częściami sprzęgającymi (48, 50), wewnętrzne obrzeże (52) i zewnętrzne obrzeże (54), a ponadto każda z części sprzęgających (48, 50) zawiera osiowo ułożone zęby (56) rozmieszczone wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża (52), a każdy z zębów (56) każdej części sprzęgającej (48, 50) posiada obwodową szerokość pokrywającą część wewnętrznego obrzeża (52), a pierścieniowa część ma maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem, i każdy z zębów (56) każdej z części sprzęgających (48, 50) posiada aktywną osiową długość, która w połączeniu z obwodową szerokością wyznacza obszar ścinania zęba, a suma tych obszarów ścinania zębów określa skumulowany obszar ścinania zębów, który posiada skumulowaną maksymalną odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem, znamienne tym, że elastomerowy materiał zawiera włókna (60), a skumulowana maksymalna odporność na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem jest większa od odporności części pierścieniowej na ścinanie skrętne przed uszkodzeniem.

12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że sztywne części końcowe zawierają szereg osiowo ułożonych rowków o kształcie komplementarnym do kształtu zębów (56) elementów sprzęgających (48, 50), do współpracy części końcowych z elementami sprzęgającymi (48, 50).

13. Sposób tworzenia elastycznego elementu do elastycznego urządzenia do sprzęgania wałów, znamienny tym, że wybiera się formę posiadającą wewnętrzne obrzeże i osiowo ułożone w sposób naprzemienny zęby i obszary między zębami wzdłuż przynajmniej części wewnętrznego obrzeża, przy czym zęby i obszary między zębami posiadają krzywoliniowy profil przekroju poprzecznego, umieszcza się tuleję tkaninową (58) w formie oraz spiralnie nawija się wzmacniający kord (64) wokół tulei tkaninowej, nakłada się na zewnętrzną powierzchnię tkaniny niewulkanizowany materiał, zawierający włókna materiału elastomerowego zawierającego od 1 do 30 phr włókien, umieszcza się formę w prasie wulkanizacyjnej, dostarcza się ciepło i ciśnienie do prasy wulkanizacyjnej do przepchnięcia elastomeru przez wzmacniające kordy tkaniny do zębów formy, wulkanizuje się elastomer do uformowania elastycznego elementu sprzęgającego, przez co przynajmniej część tych włókien jest ułożona obwodowo wokół elastycznego elementu sprzęgającego oraz pozostawia się elastyczny element sprzęgający do schłodzenia i wyjmuje się elastyczny element sprzęgający z formy.