CN102401017B - 旋转联结器以及设有该旋转联结器的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋转联结器和设有其的驱动装置，其中，旋转联结器具有：第一承载体，其具有第一基础区段以及多个第一联结臂，其中，第一联结臂分别具有第一联结区段，并且其中，第一联结区段共同地限定第一平面；第二承载体，其具有第二基础区段以及多个第二联结臂，其中，第二联结臂分别具有第二联结区段，并且其中，第二联结区段共同地限定第二平面，其中，如此布置第一和第二承载体，即，使得第一和第二平面相合，其中，第一和第二联结臂布置成彼此相对地交替地彼此接合地周向上间隔开，并且，第一和第二基础区段沿着旋转轴线相反地取向，其中，第一和第二联结区段中的每一个通过弹性的夹板元件与相应两侧地邻近的联结区段相联结。

Description

旋转联结器以及设有该旋转联结器的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种设有夹板元件(Laschenelement)的旋转联结器(Rotationskupplung)以及一种配备有这种旋转联结器的驱动装置。
背景技术
例如，从文件EP 0 167 654 A1、文件DE 195 15 101 C1及文件DE 1 040 854 B中已知设有夹板元件的旋转联结器。
发明内容
本发明的目的为，提供一种设有夹板元件的旋转联结器，在该旋转联结器中，即使在所有夹板元件失效时也提供旋转联结器的可靠的转动保护(Durchdrehschutz)。此外，本发明的目的为，提供一种用于大型内燃机的配备有这种旋转联结器的驱动装置。
以上提及的目的利用根据权利要求1的旋转联结器以及根据权利要求10的驱动装置实现。在从属的权利要求中定义了本发明的改进方案。
根据本发明的第一方面，旋转联结器具有：第一承载体其具有待与旋转地起驱动作用的(antreibend)元件相连接的第一基础区段以及多个第一联结臂，该第一联结臂以从第一基础区段起延伸的方式布置成在旋转联结器的周缘方向上彼此带有周向的间距，其中，第一联结臂分别具有第一联结区段，并且其中，第一联结区段共同地限定同心地(zentrisch)且垂直于旋转联结器的旋转轴线伸延的第一平面；第二承载体，其具有待与待旋转地被驱动的(anzutreibend)元件相连接的第二基础区段以及多个第二联结臂，该第二联结臂以从第二基础区段起延伸的方式布置成在周缘方向上彼此带有周向的间距，其中，第二联结臂分别具有第二联结区段，并且其中，第二联结区段共同地限定同心地且垂直于旋转轴线伸延的第二平面，其中，如此布置第一和第二承载体，即，使得第一和第二平面相合(koinzidieren)，其中，第一和第二联结臂布置成彼此相对地交替地彼此接合且彼此带有周向的间距，并且，第一和第二基础区段沿着旋转轴线相反地取向(ausrichten)，并且其中，第一和第二联结区段中的每一个通过相应弹性的夹板元件与相应两侧地邻近的联结区段相联结(kuppeln)。
优选地，参考旋转轴线，夹板元件轴向上在两侧对称地设置在联结区段处。也就是说，每个连接区段通过两个平行的夹板元件与相应周向地邻近的联结区段相连接。
通过第一和第二联结臂的根据本发明的类似齿轮的彼此接合，即使在所有夹板元件失效时也保证用于旋转联结器的可靠的转动保护。同样，单个夹板元件的失效仅仅对旋转联结器的整体功能产生很小的影响。
通过根据本发明的旋转联结器的模块化的结构，该旋转联结器为简单的且成本适宜的，并且允许简单地通过改变相同的夹板元件的数量在可传递的扭矩方面进行匹配。
由此，在根据本发明的用于旋转联结器的解决方案中，相同的磨损件可应用在广范不同的功率类型/结构尺寸上。
通过旋转联结器的根据本发明的设计方案，在存在轴向的、侧向的以及与角度相关的偏差时，不仅在旋转地起驱动作用的元件处而且在待旋转地被驱动的元件(例如两个轴端部)处出现小的回位力。此外，根据本发明的旋转联结器具有可在宽的范围内“调整的”或匹配的力-路程性能以及缓冲性能。
通过旋转联结器的根据本发明的敞开的设计方案，以简单的方式，该旋转联结器在其功能安全性方面是可检验的(例如通过视觉的或光学的控制)，并且可在不拆卸联结器且使用标准工具的情况下快速且简单地更换磨损的单个部件(例如牵拉夹板(Zuglasche))或同样整个旋转联结器。不需要附加的器械或起重机构以用于装配或拆卸旋转联结器。
按照根据本发明的旋转联结器的实施形式，第一联结臂分别具有U形的横截面，其中，每个第一联结臂的一个支腿(Schenkel)与第一基础区段相连接，并且其中，每个第一联结臂的通过桥接部与该支腿相连接的另一支腿形成第一联结臂的第一联结区段。
利用本发明的该设计方案，可通过第一联结臂的弯曲弹性的性能提供附加的载荷分布。此外，通过大的表面和小的体积，如此设计的第一联结臂提供了很小的损耗热量产生，这导致明显改进的热导出，该热导出本身导致弹性的夹板元件的非常小的热的负载，并且由此导致高的使用寿命和联结器可用性。
按照根据本发明的旋转联结器的另一实施形式，第二联结臂分别具有稍微地伸长的Z形的横截面，其中，每个第二联结臂的一个支腿与第二基础区段相连接，并且其中，每个第二联结臂的通过桥接部与该支腿相连接的另一支腿形成第二联结臂的第二联结区段。
利用本发明的该设计方案，同样可通过第二联结臂的弯曲弹性的性能提供附加的载荷分布。此外，通过大的表面和小的体积，如此设计的第二联结臂提供了很小的损耗热量产生，这导致明显改进的热导出，该热导出本身导致弹性的夹板元件的非常小的热的负载，并且由此导致高的使用寿命和联结器可用性。
按照根据本发明的旋转联结器的再另一实施形式，第一基础区段构造成环，其中，第一联结臂从参考旋转轴线轴向上布置在第一平面之外的第一基础区段的内周缘起径向地向内在朝向旋转轴线的方向上延伸。
通过第一基础区段的环形的设计方案，明显地减小了旋转联结器的总重量。通过第一联结臂的径向地向内的延伸，明显地减小了根据本发明的旋转联结器的径向的尺寸。
按照根据本发明的旋转联结器的再一实施形式，第二基础区段构造成环，其中，第二联结臂从参考旋转轴线轴向上布置在第二平面之外的第二基础区段的外周缘起径向地向外在远离旋转轴线的方向上延伸。
同样，通过第二基础区段的环形的设计方案，明显地减小了旋转联结器的总重量。通过第二联结臂的径向地向外的延伸，第二联结臂可以节省空间且优化的方式与第一联结臂共同作用。
通过在旋转地起驱动作用的和被驱动的元件的例如联接法兰之间的侧向的插入件，根据本发明的解决方案提供了简单的装配。此外，可作为完全地预装的装配单元(居中的(zentriert)系统)提供和装配根据本发明的联结器。
按照根据本发明的旋转联结器的另一实施形式，第一和第二基础区段分别构造成环板(Ringblech)。附加地，这节省了运动的质量和材料成本。
按照根据本发明的旋转联结器的再另一实施形式，第一联结臂以单件的方式模制(anformen)到第一基础区段处，其中，第二联结臂以单件的方式模制到第二基础区段处。
优选地，由热成型或冷成型的扁平材料(Flachmaterial)或板材制造第一和第二承载体，其中，如此设计联结臂，即，在已取向的状态中第一和第二承载体在相同的轴向的和径向的位置上(也就是说，以相合的第一和第二平面)运转。
按照根据本发明的旋转联结器的再一实施形式，分别由利用高强度的(hochfest)纤维填充物(Fadeneinlage)贯穿的弹性体形成夹板元件。由此，提供了极其横向弹性的夹板元件，其中，通过纤维填充物进行力传递，并且弹性体基本上用作缓冲件和承载系统。
按照根据本发明的旋转联结器的再另一实施形式，在每个夹板元件的相反的端部处，分别将管套(Rohrhülse)引入(einlassen)弹性体中，其中，第一和第二联结区段中的每一个具有两个联结孔，其中，在每个联结孔中插入连接螺栓，其在相关联的夹板元件的一个端部处延伸穿过管套，从而夹板元件与相关的联结区段相联结，并且其中，相关的夹板元件的另一端部通过延伸穿过夹板元件的管套且穿过周向地邻近的联结区段的联结孔的连接螺栓与邻近的联结区段相联结。
根据本发明的第二方面，驱动装置具有：带有曲轴的大型内燃机，在曲轴处设置有旋转地起驱动作用的元件；消耗器单元，其设有待旋转地被驱动的元件；以及根据本发明的一个、多个或全部以上描述的实施形式的在每个可设想的组合中的旋转联结器，其中，第一承载元件的第一基础区段与大型内燃机的旋转地起驱动作用的元件以驱动的方式相连接，并且其中，第二承载元件的第二基础区段与消耗器单元的待旋转地被驱动的元件以驱动的方式相连接。
按照根据本发明的驱动装置的实施形式，旋转地起驱动作用的元件构造成飞轮。
按照根据本发明的驱动装置的另一实施形式，待旋转地被驱动的元件构造成例如发电机(Elektrogenerator)、压缩机或同样脉动机构(Pulsationsorgan)的联结法兰(Kupplungsflansch)。
按照根据本发明的驱动装置的再另一实施形式，大型内燃机构造成用于发电站、压缩设备或船舶动力的大型柴油发动机和/或大型燃气发动机(Groβgasmotor)。
其它相似的工业的大型内燃机的形式也应视作包含在本发明的范围中。
附图说明
下面根据优选的实施形式并参考附图更详细地描述本发明。
图1以在轴向方向上观看的方式显示了根据本发明的实施形式的旋转联结器的俯视图，
图2显示了根据本发明的实施形式的配备有根据图1的旋转联结器的驱动装置的示意性的侧向的视图，
图3显示了在图2中的X区域的放大的视图，
图4以在轴向方向上观看的方式显示了图1和图2的旋转联结器的第一承载体的俯视图，
图5显示了图4的第一承载体的侧向的视图，
图6显示了在图5中的V和W区域的放大的视图，
图7以在轴向方向上观看的方式显示了图1和图2的旋转联结器的第二承载体的俯视图，
图8显示了图7的第二承载体的侧向的视图，
图9显示了在图8中的区域Z的放大的视图。
参考标号列表
1 旋转联结器
2 大型内燃机
2a 发动机缸体
2b 曲轴
2c 旋转地起驱动作用的元件
3 消耗器单元
3a 发电机体
3b 驱动轴
4 螺栓连接(Schraubverbindung)
5 待旋转地被驱动的元件
6 螺栓连接
10 第一承载体
11 第一基础区段
11a 孔
11b 内周缘
12 第一联结臂
12a 第一联结区段
12b 桥接部
12c 支腿
12d 联结孔
20 第二基础区段
21a 螺纹孔
21b 外周缘
22 第二联结臂
22a 第二联结区段
22b 桥接部
22c 支腿
22d 联结孔
30 夹板元件
31 管套
32 连接螺栓
UR 周缘方向
AR 轴向
RA 旋转轴线
E1 第一平面
E2 第二平面
R 半径
具体实施方式
如图2显示的那样，根据本发明的实施形式的驱动装置具有以大型柴油发动机的形式的大型内燃机2，以发电机的形式的消耗器单元3以及旋转联结器1，大型内燃机2和消耗器单元3通过旋转联结器1以旋转驱动的方式相联结。
大型内燃机2具有发动机缸体2a、曲轴2b以及作为大型内燃机2的旋转地起驱动作用的元件2c的飞轮。
大型内燃机2的旋转地起驱动作用的元件2c通过螺栓连接4与旋转联结器1的第一承载体10以旋转驱动的方式相联结。
消耗器单元3具有：发电机体3a，消耗器单元3的定子和转子(未显示)布置在发电机体3a中；以及与转子相连接的驱动轴3b，驱动轴3b通过轴啮合(Wellenverzahnung)与以内啮合的(innenverzahnt)联结器法兰体的形式的待旋转地被驱动的元件5以旋转驱动的方式相联结。待旋转地被驱动的元件5通过螺栓连接6与旋转联结器1的第二承载体20以旋转驱动的方式相联结。
附加地参考图1，3，4，5，7和8，旋转联结器1的第一承载体10具有：第一基础区段11，该第一基础区段11通过螺栓连接4与大型内燃机2的旋转地起驱动作用的元件2c相连接；以及多个第一联结臂12，其以从第一基础区段11起延伸的方式布置成在旋转联结器1的周缘方向UR上彼此带有周向的间距。
第一联结臂12分别具有第一联结区段12a，其中，第一联结区段12a共同地限定同心地且垂直于旋转联结器1的旋转轴线RA伸延的第一平面E1。
第一基础区段11具有多个周向地均匀分布的孔11a，通过该孔11a，第一基础区段11借助于穿过的螺栓(未单独地绘出)与大型内燃机2的具有螺纹孔(未绘出)的旋转地起驱动作用的元件2c相连接以用于建立螺栓连接4。
第一基础区段11构造成环板，其中，第一联结臂12从参考旋转轴线RA轴向上布置在第一平面E1之外的第一基础区段11的内周缘11b起径向地向内在朝向旋转轴线RA的方向上延伸。
第一联结臂12分别具有U形的横截面，其桥接部12b(见图3)例如可具有R＝50mm的半径，其中，每个第一联结臂12的一个支腿12c以单件的形式与第一基础区段11相连接或模制到第一基础区段11处，并且其中，每个第一联结臂12的另一支腿形成第一联结臂12的第一联结区段12a。
第二承载体20具有：第二基础区段21，该第二基础区段21通过螺栓连接6与待旋转地被驱动的元件5相连接；以及多个第二联结臂22，其以从第二基础区段21起延伸的方式布置成在周缘方向UR上彼此带有周向的间距。
第二联结臂22分别具有第二联结区段22a，其中，第二联结区段22a共同地限定同心地且垂直于旋转轴线RA伸延的第二平面E2。
第二基础区段21具有多个周向地均匀分布的螺纹孔21a，通过该螺纹孔21a，第二基础区段21借助于穿过的或拧入的螺栓(未单独地绘出)与消耗器单元3的具有孔(未绘出)的待旋转地被驱动的元件5相连接以用于建立螺栓连接6。
第二基础区段21构造成环板，其中，第二联结臂22从参考旋转轴线RA轴向上布置在第二平面E2之外的第二基础区段21的外周缘21b起径向地向外在远离旋转轴线RA的方向上延伸。
第二联结臂22分别具有稍微地伸长的Z形的横截面(最好在图8中整体从上方可看出)，其中，每个第二联结臂22的一个支腿22c以单件的形式与第二基础区段21相连接或模制到第二基础区段21处，并且其中，每个第二联结臂22的通过桥接部22b联接的另一支腿形成第二联结臂22的第二联结区段22a。
优选地，由热成型的或冷成型的扁平材料或板材制造第一承载体10和第二承载体20，从扁平材料或板材中通过压弯(Biegepressen)成型出(herausformen)相应的第一或第二联结臂12，22。
如可从图2中看出的那样，如此布置第一承载体10和第二承载体20，即，使得第一平面E1和第二平面E2相合或重合(也就是说，在旋转联结器1的轴向AR上布置在相同的位置上)，其中，第一联结臂12和第二联结臂22布置成彼此相对地交替地指状地或类似啮合地彼此接合且彼此带有周向的间距。
此外，如此布置第一承载体10和第二承载体20，即，第一基础区段11和第二基础区段21沿着旋转轴线RA相反地取向。
此外，如可从图1至图3中看出的那样，第一联结区段12a和第二联结区段22a中的每一个通过相应弹性的夹板元件30与相应两侧地邻近的联结区段22a或12a相联结。
换句话说，如尤其地可从图2和图3中看出的那样，夹板元件30参考旋转轴线RA轴向上在两侧对称地设置在第一联结区段12a和第二联结区段22a处。也就是说，每个联结区段12a，22a通过两个彼此平行的夹板元件30，30与相应周向邻近的联结区段22a或12a相连接。
夹板元件30分别由利用高强度的纤维填充物穿过的弹性体形成。在每个夹板元件30的相反的端部处，将管套31分别引入相应夹板元件30的弹性体中。
第一联结区段12a中的每一个具有两个以贯穿孔的形式的在周缘方向UR上周向地彼此间隔开的联结孔12d。以相同的方式，第二联结区段22a中的每一个具有两个在周缘方向UR上周向地彼此间隔开的联结孔22d。
在每个联结孔12d和22d中，插入以设有螺母(未单独地绘出)的螺栓的形式的连接螺栓32，连接螺栓32延伸穿过在相关联的夹板元件30的一个端部处的管套31，从而，夹板元件30与相关的联结区段12a或22a相联结，其中，相关的夹板元件30的另一端部通过延伸穿过夹板元件30的管套31且穿过周向地邻近的联结区段22a或12a的联结孔22d或12d的连接螺栓32与邻近的联结区段22a或12a相联结。
最终，参考图6和9可看出，不仅第一联结臂12而且第二联结臂22设有所谓的出口半径(Auslaufradius)(例如R＝20mm、R＝30mm或R＝50mm)，从而避免了锋利的棱边并由此避免潜在的断裂部位。

Claims (10)

1. 一种旋转联结器(1)，具有：
第一承载体(10)，其具有待与旋转地起驱动作用的元件(2c)相连接的第一基础区段(11)以及多个第一联结臂(12)，所述第一联结臂(12)以从所述第一基础区段(11)起延伸的方式布置成在所述旋转联结器(1)的周缘方向(UR)上彼此带有周向的间距，其中，所述第一联结臂(12)分别具有第一联结区段(12a)，并且其中，所述第一联结区段(12a)共同地限定同心地且垂直于所述旋转联结器(1)的旋转轴线(RA)伸延的第一平面(E1)；
第二承载体(20)，其具有待与待旋转地被驱动的元件(5)相连接的第二基础区段(21)以及多个第二联结臂(22)，所述第二联结臂(22)以从所述第二基础区段(21)起延伸的方式布置成在周缘方向(UR)上彼此带有周向的间距，其中，所述第二联结臂(22)分别具有第二联结区段(22a)，并且其中，所述第二联结区段(22a)共同地限定同心地且垂直于所述旋转轴线(RA)伸延的第二平面(E2)，
其中，如此布置所述第一和第二承载体(10,20)，即，使得所述第一和第二平面(E1,E2)相合，其中，所述第一和第二联结臂(12,22)布置成彼此相对地交替地彼此接合且彼此带有周向的间距，并且，所述第一和第二基础区段(11,21)沿着所述旋转轴线(RA)相反地取向，并且
其中，所述第一和第二联结区段(12a,22a)中的每一个通过相应弹性的夹板元件(30)与相应两侧地邻近的联结区段(22a,12a)相联结。
2. 根据权利要求1所述的旋转联结器(1)，其特征在于，所述第一联结臂(12)分别具有U形的横截面，其中，每个第一联结臂(12)的一个支腿(12c)与所述第一基础区段(11)相连接，并且其中，每个第一联结臂(12)的另一支腿形成所述第一联结臂(12)的第一联结区段(12a)。
3. 根据权利要求1或2所述的旋转联结器(1)，其特征在于，所述第二联结臂(22)分别具有Z形的横截面，其中，每个第二联结臂(22)的一个支腿(22c)与所述第二基础区段(21)相连接，并且其中，每个第二联结臂(22)的另一支腿形成所述第二联结臂(22)的第二联结区段(22a)。
4. 根据权利要求1或2所述的旋转联结器(1)，其特征在于，所述第一基础区段(11)构造成环，并且其中，所述第一联结臂(12)从参考所述旋转轴线(RA)轴向上布置在所述第一平面(E1)之外的第一基础区段(11)的内周缘(11b)起径向地向内在朝向所述旋转轴线(RA)的方向上延伸。
5. 根据权利要求1或2所述的旋转联结器(1)，其特征在于，所述第二基础区段(21)构造成环，并且其中，所述第二联结臂(22)从参考所述旋转轴线(RA)轴向上布置在所述第二平面(E2)之外的第二基础区段(21)的外周缘(21b)起径向地向外在远离所述旋转轴线(RA)的方向上延伸。
6. 根据权利要求1或2所述的旋转联结器(1)，其特征在于，所述第一和第二基础区段(11,21)分别构造成环板。
7. 根据权利要求6所述的旋转联结器(1)，其特征在于，所述第一联结臂(12)以单件的方式模制到所述第一基础区段(11)处，并且其中，所述第二联结臂(22)以单件的方式模制到所述第二基础区段(21)处。
8. 根据权利要求1或2所述的旋转联结器(1)，其特征在于，分别由利用高强度的纤维填充物贯穿的弹性体形成所述夹板元件(30)。
9. 根据权利要求8所述的旋转联结器(1)，其特征在于，在每个夹板元件(30)的相反的端部处，分别将管套(31)引入所述弹性体中，其中，所述第一和第二联结区段(12a,22a)中的每一个具有两个联结孔(12d,12d,22d,22d)，其中，在每个联结孔(12d,22d)中插入连接螺栓(32)，所述连接螺栓(32)在相关联的夹板元件(30)的一个端部处延伸穿过所述管套(31)，从而所述夹板元件(30)与相关的联结区段(12a,22a)相联结，并且其中，相关的夹板元件(30)的另一端部通过延伸穿过所述夹板元件(30)的管套(31)且穿过周向地邻近的联结区段(22a,12a)的联结孔(22d,12d)的连接螺栓(32)与邻近的联结区段(22a,12a)相联结。
10. 一种驱动装置，具有：
带有曲轴(2b)的大型内燃机(2)，在所述曲轴(2b)处设置有旋转地起驱动作用的元件(2c)；
消耗器单元(3)，所述消耗器单元(3)设有待旋转地被驱动的元件(5)；以及
根据权利要求1至9中任一项所述的旋转联结器(1)，其中，所述第一承载体(10)的第一基础区段(11)与所述大型内燃机(2)的旋转地起驱动作用的元件(2c)以驱动的方式相连接，并且其中，所述第二承载体(20)的第二基础区段(21)与所述消耗器单元(3)的待旋转地被驱动的元件(5)以驱动的方式相连接。
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