DE19600511C2

DE19600511C2 - Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus elastomerem Material

Info

Publication number: DE19600511C2
Application number: DE19600511A
Authority: DE
Inventors: Bernd Tenfelde; Helmut Dipl Ing Scherner; Manfred Sendker
Original assignee: KTR Kupplungstechnik GmbH
Current assignee: KTR Kupplungstechnik GmbH
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: DE19600511A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgießformteils aus elastomerem Material mit hochgenauen Abmessungen für eine elastische Klauenkupplung zur schwin gungsdämpfenden, spielfreien Kraftübertragung zwischen An- und Abtriebswellen, bestehend aus zwei kongruenten Kupplungs naben mit ineinanderfassenden Klauen zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, zwischen welche sich das Formteil er streckt, gekennzeichnet durch die Arbeitsschritte

a) Einlegen des Formteils mit Preßsitz in ein kalibriertes Werkzeug,
b) Erwärmung des Werkzeugs mit dem eingelegten Formteil auf eine Grenztemperatur,
c) Halten der Grenztemperatur über einen vorbestimmten Zeit abschnitt und
d) Abkühlung des Formteils.

Elastische Klauenkupplungen zur schwingungsdämpfenden Dreh momentübertragung sind in der Lage, Radial- und Winkelver lagerungen zwischen den An- und Abtriebswellen auszugleichen.

Das Formteil, beispielsweise ein Zahnkranz, besteht aus ver schleißfesten, hochelastischen Werkstoffen, deren hohe innere Dämpfung den Antrieb vor dynamischer Überbeanspruchung schützt. Das Formteil wird üblicherweise durch Spritzgießen hergestellt. Die Herstellungstoleranzen sind spritztechnisch bedingt deut lich größer als Maschinenbautoleranzen für Metallbauteile, insbesondere im Bereich von Materialanhäufungen. Es ergeben sich teilweise große Serienschwankungen. Bei höheren Be triebstemperaturen stellen sich unter Belastung zusätzlich unerwünschte Spiele ein, die für Präzisionsantriebe nicht hinnehmbar sind.

Für verschiedene Anwendungsfälle wird jedoch eine völlig spielfreie Kraftübertragung gefordert. Hierzu gehören Ein richtungen der Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik, mit welchen Drehzahlen, Geschwindigkeiten, Winkel, Längen, Wege, Vorschübe, Höhen und dergleichen angezeigt, geregelt, gemessen und erfaßt werden. Es war bisher nicht möglich, mit den be kannten drehelastischen Kupplungen eine absolut spielfreie Kraftübertragung zu erreichen.

Um eine weitgehende Spielfreiheit zu ermöglichen, wurde nach dem deutschen Gebrauchsmuster DE 85 08 805 U1 vorgeschlagen, den Dämpfungszahnkranz zur Abstützung gegen radiale Kräfte mit einem Innensteg zu versehen und vorzugsweise zur Verbindung der Zähne des Zahnkranzes als vollständig verschließende, mittig angeordnete Scheibe auszubilden. Dieser Zahnkranz wur de unter elastischer Vorspannung zwischen den Klauen ange ordnet. Durch die Anordnung des stützenden Steges unterhalb der Zähne wurden diese gegen radiale Kräfte hinreichend ab gestützt, so daß sie durch die Vorspannung keine unerwünschten radial gerichteten Verformungen zeigten. Erst die Vorspann kräfte konnten eine spielfreie Kraftübertragung im Bereich der elastischen Federvorspannung gewährleisten. Ohne eine Vor spannung des elastomeren Materials in der montierten Kupplung ist eine Spielfreiheit infolge der bei einem Spritzgießver fahren unvermeidlichen Herstellungsungenauigkeiten nicht möglich. Durch DE 38 33 976 A1 ist zwar ein Verfahren zur Oberflächenmodifizierung von Formteilen aus Kunststoff bekannt, bei welchen unter Einschmelzung und Einebnung der mikrosko pischen Oberflächen eine Glättung erreicht werden soll, um die Nacharbeitungs- und Nachlackierungsquote bei der Serien fertigung auf ein Minimum zu reduzieren, dieses Verfahren ist aber für das Bearbeiten von elastischen Maschinenbauteilen zur spielfreien Kraftübertragung weder vorgesehen noch geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines mit hochgenauen Abmessungen versehenen Spritzformteils aus elastomerem Material für eine eingangs ge nannte Kupplung zu schaffen, wodurch es möglich ist, die her stellungsbedingten, Ungenauigkeiten zu beseitigen und eine Spielfreiheit des Formteils ohne Materialvorspannung zu er zielen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich durch folgende Arbeitsschritte aus:

Spritztechnisch bedingte Herstellungsungenauigkeiten können durch die erfindungsgemäße Nachbehandlung beseitigt werden. Bei höheren Betriebstemperaturen unter Belastungen zeigt die Kupplungskennlinie infolge präziser dauerhafter Anpassungen des Formteils an die Kupplungsteile aus Metall Spielfreiheit. Der Traganteil des zahnkranzförmigen Formteils wird ver bessert. Es werden somit Herstellergebnisse erzielt, deren dauerhafte Präzision mit der von Maschinenbauteilen aus Metall vergleichbar ist. Ein Kupplungszahnkranz, der erfindungsgemäß kalibriert wurde, eignet sich besonders für den Einsatz bei Servomotoren, in Werkzeugmaschinen, Robotern und Automatisie rungseinrichtungen, ohne daß es notwendig ist, für eine ständige Vorspannung zu sorgen.

Besonders hohe Maßgenauigkeiten für ein elastomeres Formteil werden dann erzielt, wenn die Nachbehandlung in den für einen Einsatz vorgesehenen Kupplungsteilen durchgeführt wird und das Formteil mit diesen Kupplungsteilen zum Einsatz gelangt. Es ist dann individuell an die Kupplungsteile aus Metall an gepaßt und eliminiert die Herstellungstoleranzen der Kupp lungsteile aus Metall.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung können die Erwärmungs- und Abkühlungsvorgänge für ein Formteil mehrmals wiederholt werden, und zwar auch mit unterschiedlichen Werten für die Grenztemperatur und/oder für die Haltezeiten. Dadurch werden die Behandlungsergebnisse für unterschiedliche Form teilmaterialien optimierbar.

Weitere den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Ansprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer dreh elastischen Kupplung mit einem eingelegten Formteil aus elastomerem Material dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht der Kupplung, z. T. im radialen Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kupplung nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit der Fig. 2.

Die Kupplung besteht aus den beiden Kupplungsnaben 1 und 2 mit sich jeweils axial erstreckenden Kupplungsklauen 1a und 2a. Die Kupplungsklauen berühren sich nicht unmittelbar. In die Zwischenräume greifen die Zähne 3a eines zahnkranzähn lichen Formteils 3 aus elastomerem Material. Das Formteil hat einen Preßsitz, wie die mit 4 gekennzeichneten, radial ge richteten Kraftpfeile (Fig. 3) andeuten. Alle drei zusammen gefügten Teile können der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung unterworfen werden. Durch die sich bei der Grenztemperatur einstellende plastische Verformung des elastomeren Materials, die sich vor allem in dem mit 5 bezeichneten oberflächen nahen Bereich in ausreichendem Maß erzielen läßt, wird eine genaue Kalibrierung der Formteilabmessungen und damit eine genaueste Anpassung an die Form und Abmessungen einschließlich geringster Fehler und herstellungsbedingter Toleranzen der Metallteile erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Spritzgießformteils aus elastomerem Material mit hochgenauen Abmessungen für eine elastische Klauenkupplung zur schwingungsdämpfenden spiel freien Kraftübertragung zwischen An- und Abtriebswellen, be stehend aus zwei kongruenten Kupplungsnaben mit ineinander fassenden Klauen zur formschlüssigen Drehmomentübertragung, zwischen welche sich das Formteil erstreckt, gekennzeichnet durch die Arbeitsschritte

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil innerhalb des Werkzeugs abkühlt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil mehreren aufeinanderfolgenden Erwärmungs- und Abkühlungsprozessen ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenztemperaturen der Wärmebehandlungen unterschiedlich sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeiten zwischen den aufeinanderfolgenden Wärmebe handlungen unterschiedlich sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Grenztemperatur dem Kriterium einer ausreichenden plastischen Verformung des elastomeren Materials entspricht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß als Verformungswerkzeug die für den be stimmungsmäßigen Einsatz vorgesehenen Kupplungsteile einge setzt sind.

8. Formteil aus elastomerem Material zur schwingungs dämpfenden Kraftübertragung einer elastischen Klauenkupplung, hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine plastische Verformung des Formteil- Materials unter Druck und Temperatur.