AT402544B - Vorrichtung zum dämpfen von torsionsschwingungen bzw. kupplungsvorrichtung - Google Patents

Description

AT 402 544 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen bzw. Kupplungsvorrichtung, umfassend innere und äußere Teile, die durch radial in Federkammern angeordnete Federn verbunden sind, wobei die Federkammern Dämpfungsfluid enthalten und so ausgebildet sind, daß beim Biegen der Federn bei einer Relativverdrehung der Teile zueinander ein Dämpfungseffekt erreicht wird.

Eine solche Wellenkupplung, auch Geislinger Wellenkupplung genannt, ist aus der FR-OS 2 420 689 bekannt. Diese Druckschrift zeigt die Grundform der vorbekannten Wellenkupplung mit Rollen- oder Flüssigkeitsdämpfung: Auf einer Nabe sind längs Erzeugender der Mantelfläche der Nabe Nuten vorgesehen, in die radial verlaufende Federn eingelegt sind. Über ihren größten radialen Bereich liegen die Federn in Spalten eines Klemmringes, in dem ihre äußeren Enden festgeklemmt sind. Die Spalten erweitern sich in Umfangsrichtung nach innen, so daß je nach der relativen Verdrehung zwischen Nabe und Klemmring die Federn mehr oder weniger von der radialen Ruherichtung abweichen.

Wie aus der Fig. 2 dieser Druckschrift hervorgeht, ist sowohl die Nabe als auch der Klemmring geteilt aufgebaut, um ein Einlegen bzw. Überprüfen der Federpakete zu erlauben.

In der FR-OS 2 420 689 erfolgt die Schwingungsdämpfung elastisch durch eingelegte Rollen, doch sind derartige Drehkupplungen auch mit hydraulischer Dämpfung bekannt:

Die DE-OS 28 10 885, die der Erfindung am nächsten kommt, ist, wie ihre Fig. 2 zeigt, ganz analog zur FR-OS aufgebaut, nur daß entsprechende Kanäle und Dichtungen vorhanden sind, da die Dämpfung hier, wie bei der Erfindung, hydraulisch erfolgt.

Wie aus Fig. 2 der DE-OS zu entnehmen ist, ist der Zusammenbau dieser Wellenkupplung, der mit höchster Präzision erfolgen muß, um ein zuverlässiges Arbeiten zu garantieren und die Lebensdauer der einzelnen Elemente nicht unzulässig zu verkürzen, äußerst kompliziert und schwierig.

Das oben zur DE-OS 28 10 885 Gesagte gilt in gleichem Maße auch für die DE-OS 29 50 255, die eine drehsteifere Ausbildung der vorgenannten Wellenkupplung schaffen möchte und daher die Federpakete mit zusätzlichen Torsionsfedersystemen versieht. Dadurch ändert sich naturgemäß nichts am geteilten asymmetrischen Aufbau der Nabe und des Außenringes und der Komplexität und der notwendigen extrem hohen Exaktheit der einzelnen Teile und ihres Zusammenbaues.

In der GB-PS 1 441 504 von Geislinger ist ebenfalls eine gattungsgemäße Wellenkupplung definiert. Die Vorrichtung weist eine Nabe auf, in die eine Eingangs-Ausgangsweile integriert ist und einen zur Nabe konzentrischen Klemmring mit einem Flansch, der mit einer Ausgangs/Eingangswelle verbunden ist. Die Nabe und der Klemmring definieren zwischen sich eine ringförmige Dämpfungskammer, die an einem Ende durch den Kupplungsflansch und am anderen Ende durch eine Abdeckplatte begrenzt ist. In Umfangsrichtung Abstand voneinander aufweisende Gruppen flexibler Blattfedern sind in dieser Kammer angeordnet und erstrecken sich radial zwischen der Nabe und dem Klemmring, die die Blattfedern in ihrer Position fixieren. Die Blattfedern sind radial nach innen zugehend und dazwischenliegende keilförhnige Elemente sind zwischen entsprechenden Gruppen von Blattfedern angeordnet. Die Blattfedergruppen und die keilförmigen Elemente werden durch Aufbringen des Klemmringes unter Spannung zusammengefügt. Die Geislin-ger-Kupplung ist teuer, da sie einen komplexen Zusammenbau vieler präzis hergestellter Teile benötigt. Im speziellen müssen die Federgruppen, die keilförmigen Elemente und der Klemmring alle exakt zueinander und zur Zentralnabe positioniert sein.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteil zu vermeiden oder zumindest zu verringern und eine gattungsgemäße Wellenkupplung anzugeben, die einfacher aufgebaut und billiger herzustellen ist.

Erfindungsgemäß ist eine eingangs definierte Wellenkupplung dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil entlang einer radial verlaufenden Ebene in zwei zusammenpassende Ringe geteilt ist, daß die beiden Ringe einander gegenüberstehende Ausnehmungen aufweisen, daß die Ausnehmungen gemeinsam Schlitze definieren, die die Federkammern bilden und daß an den äußeren Enden der Schlitze die Federn einzeln befestigt sind.

Dadurch wird die Anzahl der Bauteile verringert und der Zusammenbau wesentlich vereinfacht, da die Federn in die eine Ringhälfte eingelegt und justiert werden können, solange noch alle Schlitze offen und zugänglich sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß jede Federkammer an ihrer radial äußeren Seite ein Paar Abstand voneinander aufweisenden Auslässen zum kontrollierten Ablassen von Dämpfungsfluid mit suspendiertem Sediment aufweist. Dadurch wird die Servicearbeit wesentlich vereinfacht.

In einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, daß eine Leitfläche zwischen den Auslässen vorgesehen ist, um nach außen fließendes Fluid zu den Auslässen zu richten. Dies fördert das Ausbringen des Dämpfungsfluides.

In einer bevorzugten Variante der Grundidee ist vorgesehen, daß die Federn durch Keile in den äußeren Endbereichen der Federkammer gehalten werden. Dadurch wird der Zusammenbau weiter vereinfacht. 2

AT 402 544 B

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß jede Feder aus einem Paket einer Vielzahl flacher Federelemente gleichmäßiger Dicke besteht, daß die beiden äußeren Federlemente rechteckige Form aufweisen, daß das eine oder die mehreren dazwischenliegenden Federelemente eine Form aufweisen, die zur Nabe hin zulaufend verjüngt ausgebildet ist, und daß die größte radiale Erstreckung der dazwischenliegenden Federelemente kleiner ist als die der beiden äußeren Federelemente. Durch diese Maßnahmen erreicht man eine besonders stbile und auf Einbautoleranzen unempfindliche Wellenkupplung, die auch für unterschiedliche Kupplungen den Einsatz vereinheitlichter Federn ermöglicht, was die Herstellungskosten merklich reduziert.

Die Erfindung wird im folgenden an hand eines Beispieles unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei:

Fig. 1 ein Radialschnitt entlang der Linie AA der Fig. 2 einer ersten Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers ist;

Fig. 2 im oberen Teil ein Schnitt entlang der Linie CC der Fig. 1 und im unteren Teil eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles B der Fig. 1 ist;

Fig. 3 ein Radialschnitt entlang der Linie AA der Fig. 4 einer zweiten Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers gemäß der Erfindung ist;

Fig. 4 im oberen Teil ein Schnitt entlang der Linie CC der Fig. 3 und im unteren Teil eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles B der Fig. 3 ist, wobei der herausgeführte Teil eine vergrößerte Ansicht der angegebenen Stelle ist;

Fig. 5 ein Radialschnitt entsprechend den Fig. 1 und 3 einer dritten Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers gemäß der Erfindung ist, die herausgezeichnete Stelle zeigt eine alternative Ausbildung der angegebenen Stelle;

Fig. 6 im oberen Teil ein Schnitt entlang der Linie CC der Fig. 5 und im unteren Teil eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles B der Fig. 5 ist und

Fig. 7 und 8 Ansichten alternativer Federnkonstruktionen sind.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines Torsionsschwingungsdämpfers dargestellt, der eine Nabe 1 umfaßt, die auf einer (nicht dargestellten) Welle, die in der Bohrung 2 liegt, befestigt ist. Die Nabe 1 wird von einem ringförmigen Außenteil 3 umgeben, der aus zwei Ringen 4, 5 besteht, die durch Bolzen 6 mit Köpfen 7 zusammengehalten werden, die durch in gleichmäßigem Winkelabstand angeordnete Löcher sich erstrecken und mit Muttern 8 Zusammenwirken, die Schraubenköpfe 7 und die Muttern 8 sind in Ausnehmungen 9, 10 der Ringe 4, 5 untergebracht. Die exponierte Seite des Ringes 5 springt radial nach innen als Flansch 11 über die Nabe 1 vor und eine Dichtung 12 ist zwischen dem Flansch 11 und der Nabe 1 angeordnet. An der gegenüberliegenden Seite der Nabe 1 wird die Funktion des Flansches 11 von einer abnehmbaren Ringseitenplatte 11 übernommen, die durch in gleichem Winkelabstand angeordnete Schrauben 14 in ihrer Lage gehalten wird, eine Dichtung 15 ist zwischen der Seitenplatte 13 und der Nabe 1 vorgesehen und eine weitere Dichtung 15a zwischen der Seitenplatte 13 und dem Ring 4.

Die Nabe 1 weist eine Vielzahl radialer Bohrungen 16 zur Leitung von Maschinenschmieröl auf, das als Dämpfungsfluid dient und von einem (nicht dargestellten) zentralem Reservoir zu Federkammern 17 im Ringteil 3 geleitet wird. Jede Federkammer 17 weist ursprünglich einen Schlitz mit gleichem Querschnitt und parallelen Seiten auf, der teilweise durch eine Ausnehmung im Ring 4 und teilweise durch eine entsprechende Ausnehmung auf der gegenüberstehenden Seite des Ringes 5 definiert wird. Wenn die beiden Ringe 4, 5 so, wie in Fig. 1 gezeigt, zusammengesetzt sind, erweitert sich die Federkammer 17 an ihrem radial äußeren Ende und erstreckt sich axial über die gesamte Breite des Ringteiles 3, um einen verbreiterten Schlitzteil 18 zu bilden, der die Federteile 19 aufnimmt, um die Federn 20, die sich radial nach innen verjüngen und ihre inneren Enden in Schlitzen 21 der Nabe 1 angeordnet haben, zu fixieren. Jede Feder 20 kann ein einzelnes Blatt sein oder aus einem Paket aus zwei oder mehr, durch Einlagen 34 getrennte, Blättern bestehen. Gezeigt werden Federn, die aus einem Paar Blättern 32 und 33 bestehen, die durch eine Einlage 34 getrennt sind. Die Einlagen 34 sind angeordnet, um die Abnutzung gegenüberstehender Seiten der Federn während des Biegens zu reduzieren.

Die Federn 20 werden durch Halteklammern 22, die mittels Schrauben 23 mit dem Kreisteil 3 verbunden sind, gehalten.

Der Zusammenbau wird durchgeführt, indem die passenden Einlagen (nicht dargestellt) zwischen den Federkeilen 19 und den verbreiterten Schlitzseiten eingefügt werden, um die richtige Lage der radial inneren Enden der Federn 20 in den Nabentaschen 21 zu erreichen. Die Einlagen haben solche Größe, daß dann, wenn die Federn 20 radial nach innen geschoben werden, die Neigung ihrer Außenseiten einen festen Paßsitz der Federn, Federkeile und Einlagen in den Schlitzen bewirkt. Der kleine Winkel dieser Neigung, gemeinsam mit der Längsanordnung, die an den Federsitzen durch die Klemmen 22 geliefert wird, gibt eine verbesserte Kontrollmöglichkeit der Federposition beim Zusammenbau und jedes Federpaar wird individuell 3

AT 402 544 B eingebaut. Dies macht den Zusammenbau wesentlich leichter als beim komplexen simultanen Zusammenbau früherer Konstruktionen, die einen gemeinsam Klemmring zum Einbringen der Federn in ihre Sitze verwendeten.

Im Betrieb bewirkt die Relativverdrehung des Ringteiles 3 gegenüber der Nabe 1 eine Biegung der Federn 20 in ihren Kammern 17. Als ein Resultat fließt Dämpfungsflüssigkeit durch die Schlitze zwischen den Längsseiten der Federn 20 und den benachbarten Wänden der Kammern 17 und bewirkt so einen dämpfenden Effekt. Alternativ dazu kann die Dämpfungsflüssigkeit durch die radiale Öffnung zwischen den Innen- und Außenteilen 1, 3 von einer Seite einer Federkammer 17 zur anderen Seite der nächsten benachbarten Federkammer 17 zum Fließen gebracht werden.

Die inneren Oberflächen der Federkeile 19 haben konvex gekrümmte Oberflächen 19a, um radial nach außen fließendes Dämpfungsfluid zu den Wänden der Kammern 17 zu leiten, in Ausnehmungen 19b am Ende der Keile 19 und so durch schmale Auslaßöffnungen 22a nach außen. Um die so bewirkten geringen Fluidverluste zu kompensieren, wird Fluid von einem zentralen Reservoir zugeführt. Da das ausgestoßene Dämpfungsfluid relativ warm ist, als eine Folge der beim Dämpfen erzeugten Wärme und da das zugeführte Fluid relativ kühl ist, hat das Durchfließen des Fluids den Effekt, das Dämpfungsfluid im Dämpfer zu kühlen. Die außen liegende Anordnung der Auslaßlöffnung 22a und die Krümmung der Keile 19, wie beschrieben, sichert einen befriedigenden Durchfluß an Fluid, wobei jegliches Sediment nach außen geführt wird und nicht im Dämpfer abgelagert wird.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform weist sich verjüngende Federsitze 31 auf, die in die peripheren Schlitze eingearbeitet sind, wodurch die Keile überflüssig werden und was es erlaubt, die Federn durch einen einzelnen Außenring 30 zu halten. Der Ring 4 erstreckt sich nach innen zu einem Flansch 11a, ähnlich dem Flansch 11 des Ringes 5, d.h. es gibt keine Seitenplatte 13, wie bei der ersten Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist dazu bestimmt, in Situationen/Anwendungen verwendet zu werden, bei der die Dämpfungs/Kupplungsvorrichtung mit dämpfenden Fluid gefüllt und versiegelt wird, wobei keine Vorkehrung für einen kontinuierlichen Durchfluß von Dämpfungsfluid getroffen wurde. In den meisten anderen Aspekten der Konstruktion ist sie ähnlich und gleiche Teile wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 sind die Teile, die den ersten beiden Ausführungsformen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht weiter beschrieben. Wie bei der zweiten Ausführungsform sind sich axial erstreckende, sich verjüngende Federsitze 31 am peripheren Ende jeder Federkammer 17 im Kreisteil 3 vorgesehen, wodurch die Keile überflüssig werden. Der Zusammenbau wird durchgeführt, indem passende Einlagen 35, 36 zwischen die sich verjüngenden seitlichen Seiten der Federn 20 und die geneigten seitlichen Seiten der Federsitze 31 eingebracht werden. Die Einlagen sind so bemessen, daß sie einen festen Paßsitz der Federn in den Federsitzen liefern. Ein einziger Haltering 28 ist so wie bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen. Ringförmige Seitenplatten 25, 26 und 27, 28 sind an den gegenüberliegenden Seiten des Ringteiles 3 vorgesehen und schließen so die Federkammern 17 seitlich ab. Die Ringe 25, 26, 27 und 28 werden durch entsprechende Schrauben 25a, 26a, 27a und 28a in ihrer Lage gehalten. Gegenüberliegende Paare von Schrauben 26a und 28a können in Paßstiften 29, die die Ringe 4 und 5 verbinden, münden. Die inneren Kanten 37 der Einlagen 35 und 36 sind konvex ausgebildet, um Dämpfungsfluid zu den Schlitzen 38 zu leiten, die dadurch gebildet sind, daß die axiale Länge der Einlagen etwas kleiner ist als die axiale Länge der Federn 20. Das Dämpfungsfluid fließt von der Federkammer 17 durch Schlitze 38a, 38b zu seitlichen Öffnungen 39, wodurch das Fluid im Dämpfer gekühlt wird und die Federkammern frei vom Sediment gehalten werden, wie dies bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Als eine Alternative zu den seitlichen Öffnungen 39 kann der Kreisring 30 eine ähnliche axiale Länge wie die Einlagen 35, 36 haben, wodurch radiale Auslässe 40 für das Dämpfungsfluid geschaffen werden (siehe Vergrößerung in Fig. 5).

Obwohl die obige Beschreibung sich auf Torsionsschwingungsdämpfer bezogen hat, ist es klar, daß derartige Konstruktionen als drehmomentübertragende Kupplungsmechanismen verwendet werden können. Beim Dämpfungsmechanismus wird eine Welle, beispielsweise eine Kurbelwelle an einem Ende mit der Nabe 1 durch Einführen in die Bohrung 2 verbunden. Im Falle eines Kupplungsmechanismus wird der Außenteil 3 als Flansch mit einer Welle verbunden, die zum oder vom Antrieb führt, der durch den Mechanismus mit einer Eingangs-/Ausgangswelle, die in der Bohrung 2 fixiert ist, verbunden wird.

Das Kennzeichen, Dämpfungsfiuid zum Kühlen durchfließen zu lassen um die Vorrichtung frei von Sediment zu halten (siehe Fig. 1 und 2 und Fig. 5 und 6), wurde im Zusammenhang mit der neuen Vorrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen bzw. Kupplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist jedoch klar ersichtlich, daß dieses Kennzeichen auch in anderen Konstruktionen, beispielsweise bei der Vorrichtung von Geislinger, beschrieben im U.K.Patent mit der Nr. 1 441 504 nützlich angewendet werden kann. 4

Claims (5)

1. AT 402 544 B Es ist weiters klar ersichtlich, daß verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne aus dem Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, zu kommen. So können beispielsweise die Federn gleichmäßige Dicke haben, statt sich nach innen zu verjüngen. Es kann jede Feder aus einer Vielzahl rechteckiger Blätter gleicher oder unterschiedlicher Dicke hergestellt sein. In einer Variante sind die beiden äußeren Blätter rechteckig, während das eine oder die mehreren (bevorzugt zwei) Zwischenblätter mit gleicher oder zur Dicke der Außenblätter unterschiedlicher Dicke eine sich radial nach innen reduzierende Breite und eine reduzierte Länge aufweisen, sodaß ihre Innenkanten außerhalb der Innenkanten der äußeren Blätter liegen. Eine solche Federpackung ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt, die Draufsichten (mit einem Außenblatt entfernt) und Seitenansichten einer Vierelementeblattfeder zeigen mit sich reduzierender Breite der Innenblätter 50, die zwischen rechteckigen Außenblättern 51 angeordnet sind und über den abgeschnittenen Dreiecksbereich des inneren Endteiles 50a der Innenblätter 50 vorstehen, um einen Rücksprung 52 zu bilden. Die jeweiligen Dimensionen der Komponenten sind in Zeichnungen als Bruchteile von L (Länge) und Breite (W) angegeben, die Dicke ist mit t für die Außenblätter und r x t (wobei r ein beliebiges Verhältnis ist) für die inneren Blätter angegeben. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen bzw. Kupplungsvorrichtung, umfassend innere und äußere Teile, die durch radial in Federkammern angeordnete Federn verbunden sind, wobei die Federkammern Dämpfungsfluid enthalten und so ausgebildet sind, daß beim Biegen der Federn bei einer Relativverdrehung der Teile zueinander ein Dämpfungseffekt erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil entlang einer radial verlaufenden Ebene in zwei zusammenpassende Ringe (4,5) geteilt ist, daß die beiden Ringe einander gegenüberstehende Ausnehmungen aufweisen, daß die Ausnehmungen gemeinsam Schlitze definieren, die die Federkammern (17) bilden und daß an den äußeren Enden der Schlitze die Federn (20) einzeln befestigt sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Federkammer (17) an ihrer radial äußeren Seite ein Paar Abstand voneinander aufweisenden Auslässen (22a, 39, 40) zum kontrollierten Ablassen von Dämpfungsfluid mit suspendiertem Sediment aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitfläche (19a, 37) zwischen den Auslässen (22a, 39, 40) vorgesehen ist, um nach außen fließendes Fluid zu den Auslässen zu richten.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn durch Keile (19) in den äußeren Endbereichen (18) der Federkammer (17) gehalten werden.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (20) aus einem Paket einer Vielzahl flacher Federelemente (50, 51) gleichmäßiger Dicke (t, r*t) besteht, daß die beiden äußeren Federlemente (51) rechteckige Form aufweisen, daß das eine oder die mehreren dazwischenliegenden Federelemente (50) eine Form aufweisen, die zur Nabe (1) hin zulaufend verjüngt ausgebildet ist, und daß die größte größte radiale Erstreckung der dazwischenliegenden Federelemente (50) kleiner ist als die der beiden äußeren Federelemente (51). Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 5