專利名稱：帶冷卻件的聯軸器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種至少有一個整體式彈性的用于傳遞扭矩的傳動件的聯軸器，在傳動件的主動和從動側固定安裝連接件。
此類布置在發動機與傳動裝置之間的驅動軸內典型地用于傳遞扭矩的聯軸器，在先有技術中已知有各種實施形式。有時按它們具體的技術設計彼此有明顯差別的結構形式，其共同點是，在主動和從動之間的扭矩僅僅通過可彈性變形的傳動件例如橡膠件傳遞。為了在聯軸器兩半之間進行裝配，它們通常在兩側設金屬的連接件，如連接法蘭等。
除了傳遞平均的驅動扭矩外，這種彈性聯軸器的重要任務之一在于，使驅動軸遭遇驅動裝置有害的扭矩峰值時脫開。這種扭矩的波動例如由扭轉振動引起，尤其在飛輪質量不足的大型柴油機的曲軸內會引發這種扭轉振動。彈性傳動件的彈性和減振效果按這樣的要求設計，即，它能吸收掉這種動態干擾的大部分，并因而使從動側的扭矩具有一種均勻的過程。
由于上述動態負荷在彈性體縮合時轉變成熱，因而產生了一個基本問題，即由此導致局部過熱，因為所采用的彈性體材料例如橡膠只有非常低的熱導率。若由于此熱負荷而超過了彈性材料允許的極限溫度，則會出現導致聯軸器提前磨損的傷害。
在扭矩變得更大時存在的發熱問題，隨著彈性傳動件尺寸越來越大，使承熱負荷能力與承機械負荷能力相比越來越低而變得更加嚴重。尤其在芯部存在局部熱過載的危險并由此造成損傷。
為了達到能承更大的熱負荷，在DE 3710390C2已經建議，彈性橡膠件包括連接板設貫通的孔口。這些孔口通過原先受最大熱負荷的芯部延伸。通過空氣經這些孔口循環，橡膠件得到附加的冷卻，所以聯軸器總體上可承更大的負荷。
雖然與整體式實心的橡膠件相比上述方案具有明顯的優點，但同樣受取決于基本原理的極限值的限制。也就是說，孔口的橫截面不能設計得任意地大，因為要不然會按孔口相同的尺寸減小承受全部動載荷的彈性體橫截面。所以進一步增大孔口至超過最佳值，會重新導致降低負荷能力。
然而就是在最合理地設計孔口時也已表明留有一些小的芯區，所謂最熱點。盡管與實心的結構形式相比這些區域空間位置被轉移并只在高負荷時才出現，但仍然存在一個極限值，超過這個極限值還是會導致損傷。
一個根本性的問題來自于存在著一種在結構體積盡可能小的情況下功率密度越來越大的趨勢，然而采取按先有技術已知的措施解決不了這個問題，由于彈性傳動件的熱負荷，因而不可能提高聯軸器的負荷能力。
為了解決此問題，本發明針對前言所述類型的聯軸器建議，在傳動件內埋入至少一個用良好導熱的材料制的冷卻件，此冷卻件通過傳動件的一個生熱量最大的芯部和比芯部冷的外部區延伸。
按本發明的冷卻件涉及一種可彈性變形的構件，這種構件用導熱良好的材料制造，也就是說這種材料至少具有比彈性傳動件的材料例如橡膠更好的熱導率。按本發明此冷卻件這樣設置在傳動件內，即，它在傳動件芯部與外部區之間構成一個熱橋，在芯部由于高的動載荷產生了最大的熱負荷，也就是最熱點，而外部區合乎自然規律地通過向外散熱而比較冷。
本發明突出的優點在于，通過冷卻件或熱導體的布設，有目的地將熱量從危險區導入較冷的區。在這種情況下，冷卻件的機械性質和熱力學性質與傳動件的彈性材料相匹配，使聯軸器彈性的傳動特性不發生顯著的變化，也就是說不出現不希望的變弱或變硬。可以采取下列措施達到這一點，即，使此冷卻件能彈性變形到能跟隨著傳動件變形的程度。
通過冷卻件在總體上保證彈性件內部有較均勻的溫度分布，亦即產生較小的溫度梯度，顯著減少隨溫度的上升超比例地增加的熱磨損，并因而明顯延長了傳動件的使用壽命。
按本發明設計的傳動件原則上可以是用任何彈性材料制的構件，然而按先有技術已知了一些工作能力特別強的傳動件，它們用硫化橡膠件構成，金屬連接件硫化在橡膠件上。例如由已引用的DE 3710390C2已知這種橡膠件，以及一般而言其特點是工作非常可靠。按本發明，冷卻件最好一起硫化在橡膠內，因而獲得可靠的固定以及從最熱點實現良好傳熱。
一種有利的實施形式規定，冷卻件是一塊彎曲彈性的冷卻板。它最好是一塊薄的良好導熱的金屬板，以及由于其機械性能和尺寸可以良好地組合在傳動件內成為一體。
另一種可供選擇的實施形式規定，冷卻件有多根導熱纖維。其中冷卻件可以是一個平行排列的導熱纖維或導熱指例如金屬絲、帶、扁型材、桿等的平面束或立體束，也可以是梳狀排齊的薄片以及席、編織物等。這種設計的優點是，它們在機械上有特別好的柔性。
本發明有利的發展規定，冷卻件的側邊與傳動件表面齊平，也就是在此表面齊平地結束，或從表面向外伸出。由此達到被冷卻件從芯部傳出的熱量直接散發給周圍環境，所以產生一種特別有效的冷卻效果。
若使用冷卻板作為冷卻件，那么冷卻板最好用高強度彈簧鋼制造。也就是說，是一種彎曲彈性特別好并有良好導熱能力的薄的彈簧鋼板。與此同時，在材料厚度較小時便已有足夠高的強度，以便能經受住有時在傳動件中比較大的內力。
本發明的一種有利的發展規定，冷卻板制有至少一個通孔。通過使冷卻板例如打有多個孔，導致例如在硫化到橡膠件內時與彈性件的材料有特別緊密的連接。通孔的另一個功能是設置作為彈性傳動件貫通的冷卻孔口，在這種情況下冷卻孔口在形狀和大小方面與傳動件相對應，并因而熱量也可散發給經孔口流動的空氣。
原則上所有已知的彈性傳動件的結構形式均可按本發明設計以體現上述優點。在這種情況下，傳動件同樣可以是一個承扭件，扭矩通過軸向連接板或連接法蘭傳入，或也可設計為承剪件，它基本上有圓柱環的形狀，并通過內和外徑向面加扭矩。
若使用冷卻板作為冷卻件，則它的形狀和結構最好與彈性傳動件的類型和形狀協調一致，所以在它變形時主要產生板的彎曲應力。鑒于這些考慮，有利的是，在軸向承扭件處的冷卻板相對于聯軸器軸處于一個軸向平面內，也就是說基本上有一個扁平環形盤的形狀。反之，冷卻板裝在承剪件處時，它位于一個與聯軸器軸線同軸的圓柱面上，亦即是圓柱形彎曲的。
按本發明的思想無論是使用于那些具有唯一的一個整體式傳動件的彈性聯軸器，還是使用于那些安置有多個沿周向彼此相繼的分別為整體式扇形塊狀傳動件的彈性聯軸器，都同樣可以是有利的。按本發明的冷卻件，例如冷卻板在這種情況下同樣是徑向分段的。
為了從彈性傳動件最佳地散熱，有利的是，附加地設貫通的冷卻孔口，它們既穿過連接件又穿過在連接件之間的彈性件。采用這種組合獲得一種特別有利的冷卻效果的協同增強。
按本發明的一項有利的尤其在工作可靠性方面帶來優點的發展規定，傳動件有保險裝置，它們不接觸地箍住冷卻件。這些保險裝置可涉及錨固件或夾頭，它們或固定在傳動件的體內，或箍住它的連接件并沿徑向圍繞冷卻件。因此，在例如基于極度地過負荷使傳動件與彈性傳動件的材料脫開和基于離心力而面臨向外飛出的危險的情況下，可以得到附加的保險。在這種緊急情況下，傳動件被保險裝置沿徑向攔截，并由此防止向外從傳動件逸出并造成損壞或傷害。
保險裝置的一種有利的設計規定它有一些止動件，止動件穿過冷卻件。在這種情況下例如是銷子，它們布置在冷卻孔口內。
下面借助于
本發明的實施例。附圖具體表示圖1具有分段式傳動件的聯軸器局部軸向視圖；圖2沿圖1剖切線1-1的剖視圖。
圖1表示半個聯軸器1的軸向視圖，它由1/4扇形塊2組成。
各扇形塊2在主動和從動側有作為連接件的連接法蘭3，它們通常用鋼制造以及沿其周邊制有許多法蘭孔。
在連接法蘭3之間沿軸向硫化有作為彈性傳動件的設計為橡膠件4的承扭件，它們同樣是分段的。一個這樣的橡膠件4的尺寸，在圖1中用畫在左邊的扇形塊2通過虛線畫的邊界表示。
無論連接法蘭3還是橡膠件4都設有沿軸向貫通的冷卻孔口5。
畫在左邊的扇形塊2通過陰影線表示按本發明的冷卻板6。冷卻板用例如2-3mm厚的高強度彈簧鋼板制成并硫化在橡膠件4內。它基本上平地或略呈錐筒形拱起地位于橡膠件4內的一個軸向平面中，按本發明的規定其結構選擇為，冷卻板與在冷卻孔口和外部區之間形成的最熱點相交。
冷卻板6的尺寸這樣確定，即它的內邊緣沿徑向在與橡膠件4內表面有一定距離處開始，也就是完全埋入橡膠內。冷卻板6以其外邊緣與橡膠件4的外表面齊平地結束。與橡膠件一樣，它同樣被冷卻孔口5貫穿。
由圖2可非常清楚地看出各構件的結構，圖2表示沿圖1中的線1-1通過聯軸器1的一個徑向剖面，其中采用與圖1相同的標號。由此圖可見，在此類聯軸器中，通常按扭矩流亦即沿軸向用法蘭前后連接兩個由同樣的扇形塊構成的聯軸器部分。
由此圖可以特別清楚地看出，截面大體為V形的橡膠件4和硫化在兩側的連接法蘭3的結構。此外，由此圖還可看出硫化在橡膠件4內按本發明的冷卻板6的浮動式支承。在這里，“浮動式支承(schwimmendeLagerung)”的含意是，冷卻板6在橡膠件4內只是通過硫化造成的附著力固定。
在此圖中，冷卻板6的外邊緣與橡膠件4的外表面齊平地結束；但同樣也可以的是，冷卻板6從橡膠件的周邊向外和/或向內伸出，為的是必要時能更好地散熱。
原則上按本發明的冷卻板6的形狀總是與橡膠件4的形狀相匹配，使它們在由于扭矩波動而受扭轉負荷時僅僅產生彎曲應力，例如用高強度彈簧鋼板制的冷卻板完全可以承受這種彎曲應力。盡管如此，板的厚度應選擇為使冷卻板6保持有彈性以及不會導致橡膠件4不希望地變硬。否則尤其會在冷卻板與橡膠的界面處產生很大的力，這種力會促使它們分離。
圖2中還表示了保險銷7，作為防止冷卻板6萬一從橡膠件4脫出的保險裝置，在正常情況下它們無接觸地穿過冷卻孔口5并與連接法蘭固定連接。在冷卻板6脫開并面臨在離心力作用下沿徑向向外飛出的危險時，冷卻板被保險銷7沿徑向擋住。
用良好導熱材料制的按本發明的結構的冷卻板6或纖維狀冷卻指或冷卻片，原則上不限于硫化在圖中所表示的設計為承扭件的橡膠件4內。它們同樣可以硫化在承剪件內，在那里扭矩通過內或外表面傳入或導出。
按照本發明的理論，在有關冷卻板6的形狀、尺寸及其在橡膠件4內的結構方面對冷卻板6進行設計時，只需考慮此冷卻件應穿過生熱量最大的區域，亦即所謂的最熱點，并構成一個熱橋，用于將損耗熱導向較冷的區域或散給外界空氣。
基于按本發明的設計，在橡膠件4的內部達到較低的溫度或平緩的溫度梯度，從而相應地延長了橡膠件4的使用壽命。
權利要求
1.彈性聯軸器有至少一個整體式彈性的用于傳遞扭矩的傳動件，在傳動件的主動側和從動側固定安裝有連接件，其特征為在傳動件(4)內不可拆地埋入至少一個用良好導熱的材料制的冷卻件(6)，此冷卻件(6)通過傳動件(4)的一個生熱量最大的芯部和比芯部冷的外部區延伸。
2.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為傳動件由硫化的橡膠件(4)構成，金屬的連接件(3)硫化在橡膠件上以及冷卻件(6)硫化在橡膠件內。
3.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為冷卻件(6)是一塊彎曲彈性的冷卻板。
4.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為冷卻件(6)有許多導熱纖維。
5.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為冷卻件(6)的一個側邊與傳動件(4)的表面齊平地結束。
6.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為冷卻件(6)從傳動件(4)的表面伸出。
7.按照權利要求3所述的聯軸器，其特征為冷卻板(6)由高強度彈簧鋼制造。
8.按照權利要求3所述的聯軸器，其特征為冷卻板(6)制有至少一個通孔(5)。
9.按照權利要求3所述的聯軸器，其特征為冷卻板(6)相對于聯軸器軸線在一個軸向平面內。
10.按照權利要求3所述的聯軸器，其特征為冷卻板(6)位于一個與聯軸器軸線同軸的圓柱面上。
11.按照權利要求9或10所述的聯軸器，其特征為冷卻板(6)沿徑向分段。
12.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為傳動件(4)是一個承扭件。
13.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為傳動件(4)是一個承剪件。
14.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為它有多個整體扇形塊狀傳動件(4)。
15.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為傳動件(4)有一個貫通的孔口(5)。
16.按照權利要求1所述的聯軸器，其特征為傳動件(4)有保險裝置(7)，它們不接觸地箍住冷卻件(6)。
17.按照權利要求16所述的聯軸器，其特征為保險裝置有止動件(7)，它們穿過冷卻件(6)。
全文摘要
本發明涉及一種彈性聯軸器(1),它有至少一個整體式彈性的用于傳遞扭矩的傳動件(4),在傳動件的主動側和從動側固定安裝連接件(3)。為了提高彈性傳動件(4)受熱負荷時的承載能力,以及由此保證在結構體積較小時有更高的功率密度,本發明建議,在傳動件(4)內不可拆地至少埋入一個用良好導熱材料制的冷卻件(6),此冷卻件(6)通過傳動件(4)的一個生熱量最大的芯部與比芯部冷的外部區延伸。
文檔編號F16D3/58GK1249805SQ98803196
公開日2000年4月5日 申請日期1998年1月29日 優先權日1997年2月4日
發明者于爾根·瓦爾特, 烏爾里希·法爾茲 申請人:哈克福斯有限及兩合公司