[发明专利]带冷却件的联轴器

说明书

本发明涉及一种至少有一个整体式弹性的用于传递扭矩的传动件的联轴器，在传动件的主动和从动侧固定安装连接件。

此类布置在发动机与传动装置之间的驱动轴内典型地用于传递扭矩的联轴器，在先有技术中已知有各种实施形式。有时按它们具体的技术设计彼此有明显差别的结构形式，其共同点是，在主动和从动之间的扭矩仅仅通过可弹性变形的传动件例如橡胶件传递。为了在联轴器两半之间进行装配，它们通常在两侧设金属的连接件，如连接法兰等。

除了传递平均的驱动扭矩外，这种弹性联轴器的重要任务之一在于，使驱动轴遭遇驱动装置有害的扭矩峰值时脱开。这种扭矩的波动例如由扭转振动引起，尤其在飞轮质量不足的大型柴油机的曲轴内会引发这种扭转振动。弹性传动件的弹性和减振效果按这样的要求设计，即，它能吸收掉这种动态干扰的大部分，并因而使从动侧的扭矩具有一种均匀的过程。

由于上述动态负荷在弹性体缩合时转变成热，因而产生了一个基本问题，即由此导致局部过热，因为所采用的弹性体材料例如橡胶只有非常低的热导率。若由于此热负荷而超过了弹性材料允许的极限温度，则会出现导致联轴器提前磨损的伤害。

在扭矩变得更大时存在的发热问题，随着弹性传动件尺寸越来越大，使承热负荷能力与承机械负荷能力相比越来越低而变得更加严重。尤其在芯部存在局部热过载的危险并由此造成损伤。

为了达到能承更大的热负荷，在DE 3710390C2已经建议，弹性橡胶件包括连接板设贯通的孔口。这些孔口通过原先受最大热负荷的芯部延伸。通过空气经这些孔口循环，橡胶件得到附加的冷却，所以联轴器总体上可承更大的负荷。

虽然与整体式实心的橡胶件相比上述方案具有明显的优点，但同样受取决于基本原理的极限值的限制。也就是说，孔口的横截面不能设计得任意地大，因为要不然会按孔口相同的尺寸减小承受全部动载荷的弹性体横截面。所以进一步增大孔口至超过最佳值，会重新导致降低负荷能力。

然而就是在最合理地设计孔口时也已表明留有一些小的芯区，所谓最热点。尽管与实心的结构形式相比这些区域空间位置被转移并只在高负荷时才出现，但仍然存在一个极限值，超过这个极限值还是会导致损伤。

一个根本性的问题来自于存在着一种在结构体积尽可能小的情况下功率密度越来越大的趋势，然而采取按先有技术已知的措施解决不了这个问题，由于弹性传动件的热负荷，因而不可能提高联轴器的负荷能力。

为了解决此问题，本发明针对前言所述类型的联轴器建议，在传动件内埋入至少一个用良好导热的材料制的冷却件，此冷却件通过传动件的一个生热量最大的芯部和比芯部冷的外部区延伸。

按本发明的冷却件涉及一种可弹性变形的构件，这种构件用导热良好的材料制造，也就是说这种材料至少具有比弹性传动件的材料例如橡胶更好的热导率。按本发明此冷却件这样设置在传动件内，即，它在传动件芯部与外部区之间构成一个热桥，在芯部由于高的动载荷产生了最大的热负荷，也就是最热点，而外部区合乎自然规律地通过向外散热而比较冷。

本发明突出的优点在于，通过冷却件或热导体的布设，有目的地将热量从危险区导入较冷的区。在这种情况下，冷却件的机械性质和热力学性质与传动件的弹性材料相匹配，使联轴器弹性的传动特性不发生显著的变化，也就是说不出现不希望的变弱或变硬。可以采取下列措施达到这一点，即，使此冷却件能弹性变形到能跟随着传动件变形的程度。

通过冷却件在总体上保证弹性件内部有较均匀的温度分布，亦即产生较小的温度梯度，显著减少随温度的上升超比例地增加的热磨损，并因而明显延长了传动件的使用寿命。

按本发明设计的传动件原则上可以是用任何弹性材料制的构件，然而按先有技术已知了一些工作能力特别强的传动件，它们用硫化橡胶件构成，金属连接件硫化在橡胶件上。例如由已引用的DE 3710390C2已知这种橡胶件，以及一般而言其特点是工作非常可靠。按本发明，冷却件最好一起硫化在橡胶内，因而获得可靠的固定以及从最热点实现良好传热。

一种有利的实施形式规定，冷却件是一块弯曲弹性的冷却板。它最好是一块薄的良好导热的金属板，以及由于其机械性能和尺寸可以良好地组合在传动件内成为一体。

另一种可供选择的实施形式规定，冷却件有多根导热纤维。其中冷却件可以是一个平行排列的导热纤维或导热指例如金属丝、带、扁型材、杆等的平面束或立体束，也可以是梳状排齐的薄片以及席、编织物等。这种设计的优点是，它们在机械上有特别好的柔性。