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Die
Erfindung betrifft eine Membrankupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung, wie üblicherweise
kurz unter dem Begriff „Membrankupplung" angesprochen, und
spezieller ein entsprechendes, für
eine Eingliederung in eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehenes
bzw. darin eingegliedertes Membrankupplungselement, umfassend wenigstens
eine biegeelastische Membranscheibe, die einen radial äußeren und
einen radial inneren Umfangsbereich aufweist und über die
ein Drehmomentübertragungspfad
zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite des Membrankupplungselements
(bzw. der Drehmomentübertragungseinrichtung)
verläuft
sowie speziell auch ein entsprechendes, für eine Eingliederung in eine
derartige Drehmomentübertragungseinrichtung
vorgesehenes bzw. darin eingegliedertes Membrankupplungselement,
umfassend eine Gruppe aus wenigstens zwei biegeelastischen Membranscheiben,
die jeweils einen radial äußeren und
einen radial inneren Umfangsbereich aufweisen und an paarweise einander
zugeordneten ihrer Umfangsbereiche miteinander in Drehmomentübertragungsverbindung
stehen und über
die ein Drehmomentübertragungspfad
zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite des Membrankupplungselements
(bzw. der Drehmomentübertragungseinrichtung
verläuft.
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Derartige
Membrankupplungen bzw. Membrankupplungselemente und Verfahren zur
Herstellung derartiger Membrankupplungen bzw. Membrankupplungselemente
sind beispielsweise aus der
EP
0 211 090 B1 und der
EP 0 462 901 B1 bekannt. Sie sind herkömmlich vorgesehen
für die
drehstarre Übertragung
von Drehmomenten und Drehzahlen bei gleichzeitigem Ausgleich von
axialem oder/und radialem oder/und winkligem Versatz von zu verbindenden
Wellenenden oder sonstigen Anschlüssen, insbesondere Maschinenanschlüssen. Membrankupplungen
sind in der Tat im Fach gebiet als ein Untertyp so genannter „Drehstarrer
Ausgleichskupplungen" bekannt,
wie sich beispielsweise aus „Dubbel-Taschenbuch
für den
Maschinenbau", 19.
Auflage, Kapitel G „Mechanische
Konstruktionselemente",
Abschnitt 3 „Kupplungen
und Bremsen", Unterabschnitt 3.2
(Seiten G64 bis G66), ergibt. Hiervon werden so genannte „Elastische,
nicht schaltbare Kupplungen" mit
den Untertypen „Metallelastische
Kupplungen" und „Elastomerkupplungen" unterschieden, die
sich unter Kraft- oder Momentenbelastung elastisch verformen und
zur bis auf durch die integrierte Drehelastizität gegebenes elastisches Drehbewegungsspiel schlupffreien Übertragung
von Drehbewegungen und vermittels ihrer Drehelastizität zur Verringerung
von Drehmomentschwankungen sowie Drehmomentstößen dienen und häufig ebenfalls
axiale oder/und radiale oder/und winklige Fluchtungsfehler ausgleichen. Es
wird auf Unterabschnitt 3.3 im angesprochenen Abschnitt und Kapitel
von Dubbel verwiesen (Seiten G66 bis G69).
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Membranen
von Membrankupplungen sind in der Regel von dünnen biegeweichen Blechen gebildet,
die in Vollscheiben- oder Segmentstruktur ausgebildet sein können, je
nach den gewünschten Eigenschaften.
Eine Membrankupplung besteht in der Regel aus zwei Naben, wenigstens
einer, in der Regel wenigstens zwei Membranen (Membranscheiben)
und Verbindungselementen. Neben einer nur eine Membrane aufweisende
Einfachanordnung ist besonders zweckmäßig eine Doppelanordnung, bei der
zwei Membranscheiben hintereinander geschaltet sind. Es können auch
mehr Membranscheiben hintereinander geschaltet sein, beispielsweise
vier Membranscheiben, zur Bildung einer Vierfach-Anordnung. Es können mehrere,
beispielsweise zwei derartige Membranscheibenanordnungen (Membrankupplungselemente)
mittels einer Zwischenhülse oder
Verbindungswelle zusammengekoppelt sein, insbesondere um Radialversatz
gut ausgleichen zu können.
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Entsprechend
dem Paradigma, dass Membrankupplungen zur im Wesentlichen spielfreien
drehstarren Übertragung
von Drehmomenten dienen, wurden Rest-Torsionselastizitäten in einer
Membrankupplung herkömmlich
als durch Optimierung der Membrankupplung so weit wie möglich zu
unterdrückendes
Stör-Phänomen behandelt,
wobei man auch schon daran gedacht hat, dass ein in einer Membrankupplung
integrierter Schwingungsdämpfer
zur Unterdrückung
von axialen Schwingungen und zur Erhöhung einer Steifigkeit in der
Axialrichtung auch Rest-Torsionsschwingungen
mit unterdrücken
wird (vgl.
EP 0 627
571 B1 bzw. die korrespondierende
DE 694 23 386 T2 ). Ferner
hat der Autor der schon angesprochenen
EP 0 211 090 B1 an die Möglichkeit gedacht,
dass eine Verbindungswelle zwischen zwei jeweils von einem Membranscheibenpaar
gebildeten Membrankupplungselementen (in der
EP 0 211 090 B1 als biegeelastische
Kupplungselemente angesprochen) selbst torsionselastisch oder/und
biegeelastisch sein könnte.
Auch die
EP 0 462 991
B1 erwägt
eine spezielle drehelastische Bauform einer Membrankupplung, bei
der eine Torsionswelle als Zwischenhülse oder Verbindungswelle zwischen zwei
von jeweils zwei Membranscheiben gebildeten Membrankupplungselementen
(in der
EP 0 462 991 B1 als
biegeelastische Kupplungselemente angesprochen) vorgesehen ist.
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Die
DE 199 12 797 C2 zeigt
eine elastische Wellenkupplung zum Ausgleich radialer, axialer und winkliger
Verlagerungen zweier miteinander zu verbindenden Wellenenden, die
aus zwei axial nacheinander geschalteten Kupplungsanordnungen besteht, von
denen die eine auf Grundlage eines Elastomerkörpers axial-, torsions- und
winkelverlagerungsfähig,
aber im Wesentlichen radialverlagerungssteif ist und die andere
auf Grundlage eines nicht elastomeren Federmittels axial- und winkelverlagerungsfähig, aber
weitgehend torsionsstarr ist. Als nicht-elastomeres Federmittel
dienen Stahlfederlaschen oder ein korbförmiger Federstahlkörper.
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Die
DE 43 04 611 C2 zeigt
eine ebenfalls von zwei axial nacheinander geschalteten Kupplungsanordnungen
gebildete Wellenkupplung, von denen die eine als torsionssteife
Membrankupplung und die andere als so genannte Gummiring-Kupplung
ausgebildet ist, die alleine der Wellenkupplung eine Drehelastizität verleiht.
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Verschiedene
Membrankupplungskonstruktionen sind ferner aus der
DE 27 41 652 A1 , der
DE 203 06 231 U1 und
der
DE 20 2004
006 442 U1 bekannt. Diese Druckschriften stellen ebenfalls
mehr oder weniger deutlich heraus, dass die betreffende Membrankupplung
zur drehsteifen bzw. winkelgetreuen Drehmomentübertragung zwischen Maschinenelementen
dienen. Auch die
DE
102 31 995 A1 zeigt eine Art Membrankupplung als ein Beispiel
einer drehsteifen, verdrehspielfreien elastischen Kupplung.
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Demgegenüber zeigen
die
DD 287 565 A5 , die
DE-PS 534 955, die DE-PS 682 665 und die
US 1,403,272 verschiedene Arten von
drehelastischen bzw. in Drehrichtung nachgiebigen Wellenkupplungen.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, dass Membrankupplungen im Fachgebiet grundsätzlich für die drehstarre Übertragung
von insbesondere sehr hohen Drehmomenten bei hohen und sehr hohen
Drehzahlen und gleichzeitigem Ausgleich von axialem, radialem und
winkligem Wellenversatz vorgesehen sind, wohingegen für den Ausgleich
von Wellenschwingungen und stoßartigen
Belastungen verschiedene Arten von drehelastischen Kupplungen üblich sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Membrankupplung bzw. ein Membrankupplungselement
der angesprochenen Art bereitzustellen, das die angesprochenen Wellenversatzarten
ausgleichen kann und zugleich den Verzicht auf eine zusätzliche
drehelastische Kupplung im Drehmomentübertragungspfad ermöglicht,
wenn Wellendrehschwingungen oder/und stoßartige Drehmomentbelastungen
aufzunehmen bzw. zu mildern sind. Zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite
sollen dabei nur vergleichsweise geringe Rückstellkräfte auftreten. Zur Lösung wenigstens
einer dieser Aufgaben schlägt
die Erfindung – abweichend
vom grundsätzlich
bestehenden Paradigma der Drehsteifigkeit einer Membrankupplung – vor, dass
das Membrankupplungselement mit einer hierin integrierten Drehelastikanordnung
ausgeführt
ist, die dem Membrankupplungselement selbst eine Drehelastizität verleiht.
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Bereitgestellt
wird nach der Erfindung ein Membrankupplungselement einer Drehmomentübertragungseinrichtung,
umfassend eine Gruppe aus wenigstens zwei biegeelastischen Membranscheiben,
die jeweils einen radial äußeren und
einen radial inneren Umfangsbereich aufweisen und an paarweise einander
zugeordneten ihrer Umfangsbereiche miteinander in Drehmomentübertragungsverbindung stehen
und über
die ein Drehmomentübertragungspfad
zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite des Membrankupplungselements
verläuft.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass wenigstens eine die Drehmomentübertragungsverbindung zwischen
zwei der Membranscheiben herstellende und damit im Drehmomentübertragungspfad
liegende, dem Membrankupplungselement eine Drehelastizität verleihende
Drehelastikanordnung vorhanden ist, die an den paarweise einander
zugeordneten Umfangsbereichen dieser beiden Membranscheiben zugfest
angebunden ist und sich in Umfangsrichtung entlang diesen verteilt
erstreckt.
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Ferner
bereitgestellt wird nach der Erfindung ein Membrankupplungselement
einer Drehmomentübertragungseinrichtung,
umfassend wenigstens eine biegeelastische Membranscheibe, die einen
radial äußeren und
einen radial inneren Umfangsbereich aufweist und über die
ein Drehmomentübertragungspfad
zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite des Membrankupplungselements
verläuft.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass wenigstens eine im Drehmomentübertragungspfad liegende, dem
Membrankupplungselement eine Drehelastizität verleihende Drehelastikanordnung
vorhanden ist, die an paarweise einander zugeordneten Umfangsbereichen
des Membrankupplungselements zugfest angebunden ist und sich in
Umfangsrichtung entlang diesen verteilt erstreckt, von denen wenigstens
ein Umfangsbereich ein radial äußerer oder
radial innerer Umfangsbereich der bzw. einer jeweiligen Membranscheibe
ist. Der oder ein anderer Umfangsbereich könnte der Umfangsbereich eines
vorzugsweise scheibenartigen oder hülsenartigen oder flanschartigen
Momentenübertragungsteils
des Membrankupplungselements sein, ggf. auch eines Anschlussteils,
etwa Wellenaschlussflansch, zur Ankopplung an externe Komponenten,
wenn dieses in das Membrankupplungselement integriert ist.
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Betreffend
beide Erfindungsvorschläge
wird vor allem daran gedacht, dass es sich bei den paarweise einander
zugeordneten Umfangsbereichen um die radial äußeren Umfangsbereiche der betreffenden
Membranscheiben handelt bzw. dass wenigstens einer dieser Umfangsbereiche
der radial äußere Umfangsbereich
der Membranscheibe bzw. ein radial äußerer Umfangsbereich einer
jeweiligen Membranscheibe ist.
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Wesentlicher
Gesichtspunkt der Erfindungsvorschläge ist, dass die die Drehelastizität verleihende
Drehelastikanordnung im Drehmomentübertragungspfad nicht einfach
als gegenüber
der Membranscheibe bzw. den Membranscheiben zusätzliches Kupplungselement dieser
bzw. diesen nachgeschaltet ist, was darauf hinauslaufen würde, dass
die Funktion des Wellenversatzausgleichs und die Funktion der Aufnahme
und Minderung von Torsionsschwingungen und Drehmomentstößen gewissermaßen von
gesonderten, nur zusammengekoppelten Elementen erfüllt wird.
Erfindungsgemäß ist die
Drehelastikanordnung vielmehr als integraler Bestandteil des Membrankupplungselements
vorgesehen, derart, dass die Membranscheibe bzw. die Membranscheiben
einerseits und die Drehelastikanordnung andererseits in ihrer Funktion
sich aufeinander beziehen und unmittelbar zusammenwirken. Hierzu
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Drehelastikanordnung an den Umfangsbereichen zugfest angebunden
ist und sich in Umfangsrichtung entlang diesen verteilt erstreckt.
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Durch
die Erfindungslösungen
wird erreicht, dass von der Drehelastikanordnung in Folge einer Relativverdrehung
zwischen den Umfangsbereichen, also in Folge des Drehwinkelausgleichs
der Drehelastikanordnung ausgeübte
axiale Rückstellkräfte von
der Membranscheibe bzw. den Membran scheiben aufgenommen und ausgeglichen
werden, so dass an dem Membrankupplungselement bzw. der Membrankupplung
angekoppelte Maschinenelemente diese Rückstellkräfte nicht oder nur noch in
einem geringen Maße
aufnehmen und axial abstützen
müssen.
Die Maschinen werden deswegen nicht schädlich oder störend durch
axiale Rückstellkräfte in Folge der
Drehelastizität
im Drehmomentübertragungspfad belastet.
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Durch
die Verteilung der Drehelastikanordnung in Umfangsrichtung wird überdies
erreicht, dass auf Grundlage des Erfindungsvorschlags Membrankupplungselemente
bereitgestellt werden können, die
für höchste Drehzahlen
und sehr hohe Drehmomente tauglich sind, da einerseits Unwuchten
vermieden werden können,
insbesondere auch auf Drehspiel zurückzuführende Unwuchten, und andererseits
durch die Verteilung der über
die Drehelastikanordnung zu übertragenden
Drehmomente in Umfangsrichtung die lokale Drehmomentbelastung entsprechend
reduziert werden kann, besonders wirkungsvoll in dem Falle, dass
die Drehelastikanordnung radial außen an der Membranscheibe bzw.
den Membranscheiben vorgesehen ist. Neben der bevorzugt realisierten
Unwuchtvermeidung durch Spielfreiheit kann aus der Spielfreiheit
vorteilhaft eine hohe Laufpräzision
folgen.
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Die
Drehelastikanordnung kann direkt, unmittelbar an den einander paarweise
zugeordneten Umfangsbereichen angebunden sein, oder auch indirekt
oder mittelbar, je nach Zweckmäßigkeit.
Es ist auch nicht ausgeschlossen, dass die Drehelastikanordnung
an dem einen Umfangsbereich unmittelbar und an dem anderen Umfangsbereich
mittelbar angebunden ist, was in der Regel aber nicht besonders zweckmäßig sein
wird.
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Für eine mittelbare
Anbindung wird als besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass die Drehelastikanordnung
vermittels eines gesonderten, die Drehelastikanordnung haltenden
Ringteils am Umfangsbereich angebunden ist. Das Ringteil ist bevorzugt
ein im Wesentlichen drehstarres und zug- und kompressionsstarres
Ringteil, beispielsweise aus Kunststoffmaterial oder – bevorzugt – Metallmaterial, um
eine definierte Anbindung an den ebenfalls im Wesentlichen drehstarren
und in der Regel zug- und kompressionssteifen Umfangsbereichen zu
ermöglichen,
die vorzugsweise – ebenso
wie die Membranscheibe bzw. die Membranscheiben selbst – aus Metallmaterial
gefertigt sind.
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Es
kommt durchaus in Betracht, die Drehelastikanordnung aus einem Elastomermaterial
herzustellen, beispielsweise eine Drehelastikanordnung in Form eines
Elastomerrings oder einer Reihe von sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Elastomersegmenten vorzusehen. Demgegenüber ist eine Ausführung der
Drehelastikanordnung als drehelastische Federanordnung auf Basis
elastischer, nicht-elastomerer Federabschnitte oder Federelemente,
beispielsweise biegeelastischer oder zug- oder druckelastischer
Federelemente oder Federabschnitte bevorzugt. Allgemein wird daran
gedacht, dass die Drehelastikanordnung als drehelastische Federanordnung
ausgeführt
ist, vorzugsweise auf Grundlage von metallelastischen oder kunststoffelastischen
Federelementen oder Federabschnitten.
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Unabhängig von
der Ausführung
der Drehelastikanordnung bzw. der drehelastischen Federanordnung
im Einzelnen ist es besonders bevorzugt, dass die Federanordnung
oder/und das Ringteil (wenn vorgesehen) einen am Umfangsbereich
der Membranscheibe bzw. wenigstens einer der Membranscheiben angeordneten
Umfang des Membrankupplungselements bildet. Die Federanordnung bzw. das
Ringteil kann sich hierzu beispielsweise im Radialbereich des Umfangsbereichs
an diesen in axialer Richtung, ggf. auch in radialer Richtung, anschließen.
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Anknüpfend an
den Erfindungsgedanken, dass durch die Membranscheibe bzw. Membranscheiben
axiale Rückstellkräfte in Folge
der Relativverdrehung zwischen den Umfangsbereichen unter der Wirkung
der Drehelastikanordnung aufgenommen und zumindest teilweise ausgeglichen
werden und dass die Membranscheibe bzw. die Membranscheiben dabei
einen entspre chenden axialen Hub aufnehmen und ausgleichen können, wird
als besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass die Drehelastikanordnung,
insbesondere die Federanordnung, in Bezug auf axial wirkende Kräfte steifer,
vorzugsweise wesentlich steifer als die Membranscheibe bzw. die Membranscheiben
ausgeführt
ist. Die Federanordnung kann in Bezug auf axial zwischen den Umfangsbereichen
wirkende Kräfte
im Wesentlichen unelastisch und unnachgiebig sein, zumindest in
einem relaxierten Zustand der Federanordnung. Ferner wird daran
gedacht, dass die Drehelastikanordnung, insbesondere die Federanordnung,
in Bezug auf radial wirkende Kräfte
steifer, vorzugsweise wesentlich steifer als die Membranscheibe
bzw. die Membranscheiben ausgeführt
ist. Die Federanordnung kann in Bezug auf in radialer Richtung zwischen
den Umfangsbereichen wirkende Kräfte
im Wesentlichen unelastisch und unnachgiebig ausgeführt sein.
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Die
Federanordnung kann zweckmäßig Federabschnitte
aufweisen, die in Umfangsrichtung entlang wenigstens einem der Umfangsbereiche
verteilt angeordnet sind. Dabei kann die Federanordnung vorteilhaft
wenigstens eine Gruppe von entlang dem Umfangsbereich verteilt angeordneten,
jeweils wenigstens zwei in Umfangsrichtung benachbarte Federabschnitte
miteinander verbindenden Verbindungsabschnitten oder wenigstens
einen alle Federabschnitte miteinander verbindenden Verbindungsringabschnitt
aufweisen. Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Federanordnung
an ihrem Verbindungsringabschnitt bzw. an ihren Verbindungsabschnitten
am Umfangsbereich angebunden ist, ggf. vermittels des Ringteils.
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Eine
vorteilhafte Ausführung
der Federanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Federanordnung
in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, in Umfangsrichtung biegeelastische
Federelemente aufweist. Diese Federelemente können zweckmäßig beispielsweise als Federstege,
Federstäbe
oder Federblätter
ausgeführt
sein. Die Federelemente können
die schon angesprochenen Federabschnitte bilden. Man kann aber auch
vorsehen, dass die Federelemente voneinander gesonderte Federelemente sind.
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Man
kann vorteilhaft vorsehen, dass die Federelemente zumindest teilweise
einen axialen Abstand zwischen den einander paarweise zugeordneten
Umfangsbereichen überbrücken. Eine
Anordnung der Umfangsbereiche in axialem Abstand voneinander wird
in der Regel besonders zweckmäßig sein.
An der axialen Überbrückung kann
wenigstens ein Ringteil mitwirken, wenn vorgesehen, sowie – im Falle,
dass die Federelemente die angesprochenen Federabschnitte bilden – wenigstens
eine Gruppe von Verbindungsabschnitten oder wenigstens ein Verbindungsringabschnitt
der Federanordnung. Insbesondere können diese Komponenten eine
nur teilweise axiale Überbrückung durch
die Federelemente selbst vervollständigen, so dass der radiale
Abstand zwischen den Umfangsbereichen überbrückt und die Drehmomentübertragungsverbindung
zwischen diesen erreicht ist. Ferner kann an der Überbrückung wenigstens
ein Zwischenring der Federanordnung mitwirken, wie im Folgenden
angesprochen.
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Insbesondere
für die
Bereitstellung eines vergleichsweise großen Relativ-Drehwinkelbereichs, der eine Relativverdrehung
zwischen den Umfangsbereichen unter der Wirkung der Federanordnung
ermöglicht,
wird weiterbildend oder als Alternative vorgeschlagen, dass Federelemente
einer ersten Gruppe zumindest teilweise einen axialen Abstand zwischen
dem einen der einander paarweise zugeordneten Umfangsbereichen und
einem Zwischenring der Federanordnung überbrücken und dass Federelemente
einer zweiten Gruppe zumindest teilweise einen axialen Abstand zwischen
dem anderen der einander paarweise zugeordneten Umfangsbereichen
und dem oder einem weiteren Zwischenring der Federanordnung überbrücken. An
diese Überbrückung kann
ebenfalls wenigstens ein Ringteil sowie ggf. wenigstens eine Gruppe
von Verbindungsabschnitten oder wenigstens ein Verbindungsringabschnitt
der Federanordnung mitwirken. Insbesondere können diese Komponenten eine
nur teilweise axiale Überbrückung durch
die Federelemente selbst vervollständigen. Eine entsprechende Überbrückung mittels
wenigstens einer weiteren Gruppe von Federelementen kann zwischen
zwei axial im Abstand angeordneten Zwischenringen vorgesehen sein.
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Ferner
kann es sehr zweckmäßig sein,
wenn die Federelemente zumindest teilweise einen radialen Abstand
zwischen den einander paarweise zugeordneten Umfangsbereichen überbrücken oder/und dass
die Federelemente zumindest teilweise einen radialen Abstand zwischen
dem einen der einander paarweise zugeordneten Umfangsbereichen und
einem Zwischenring der Federanordnung sowie zumindest teilweise
einen radialen Abstand zwischen dem anderen der einander paarweise
zugeordneten Umfangsbereichen und dem Zwischenring überbrücken. An
dieser radialen Überbrückung kann
ferner wenigstens ein Ringteil sowie ggf. wenigstens eine Gruppe
von Verbindungsabschnitten oder wenigstens ein Verbindungsringabschnitt
der Federanordnung mitwirken. Insbesondere können diese Komponenten eine
nur teilweise radiale Überbrückung durch
die Federelemente selbst vervollständigen, so dass der radiale
Abstand zwischen den Umfangsbereichen überbrückt und die Drehmomentübertragungsverbindung
zwischen diesen erreicht ist. Man kann vorteilhaft alternativ oder
zusätzlich
vorsehen, dass Federelemente einer ersten Gruppe zumindest teilweise
einen radialen Abstand zwischen dem einen der einander paarweise
zugeordneten Umfangsbereichen und einem Zwischenring der Federanordnung überbrücken und
dass Federelemente einer zweiten Gruppe zumindest teilweise einen
radialen Abstand zwischen dem anderen der einander paarweise zugeordneten
Umfangsbereichen und dem oder einem weiteren Zwischenring der Federanordnung überbrücken. An
dieser Überbrückung kann ebenfalls
wenigstens ein Ringteil sowie ggf. wenigstens eine Gruppe von Verbindungsabschnitten
oder wenigstens ein Verbindungsringabschnitt der Federanordnung
mitwirken bzw. diese Überbrückung kann hierdurch
vervollständigt
sein. Eine entsprechende Überbrückung vermittels
wenigstens einer weiteren Gruppe von Federelementen kann zwischen
zwei radial im Abstand angeordneten Zwischenringen vorgesehen sein.
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Unabhängig davon,
ob die Federelemente axial überbrücken bzw.
an einer axialen Überbrückung mitwirken
oder radial überbrücken oder
an einer radialen Überbrückung mitwirken,
wird weiterbildend vorgeschlagen, dass die Federelemente eine in Richtung
ihrer Erstreckung zwischen den Umfangsbereichen bzw. zwischen dem
Umfangsbereich und dem/einen Zwischenring variierende wirksame Querschnittsfläche aufweisen.
Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass die
Querschnittsfläche
in Richtung der Erstreckung der Federelemente derart variiert, dass
die Federelemente in einem mittleren Bereich ihrer Erstreckungslänge weniger
biegesteif als in den Endbereichen ihrer Erstreckungslänge sind
oder/und dass die Federelemente in den Endbereichen ihrer Erstreckungslängen verschiedene
Biegesteifigkeiten aufweisen. Die Variation der wirksamen Querschnittsfläche entlang
der Erstreckungsrichtung der Federelemente ist bevorzugt derart,
dass Biegespannungsüberhöhungen entlang ihrer
Erstreckungslänge
weitgehend vermieden werden. Als besonders bevorzugt wird in diesem
Zusammenhang insbesondere daran gedacht, dass die wirksame Querschnittsfläche derart
entlang der jeweiligen Erstreckungslänge der Federelemente variiert,
dass bei einer Biegeauslenkung in Folge einer Relativverdrehung
zwischen den Umfangsbereichen entlang der Erstreckungslänge im Wesentlichen
eine konstante Biegespannung im Federelement auftritt. In der Regel
wird es zweckmäßig sein,
wenn im Falle von sich in axialer Richtung erstreckenden, also zumindest
teilweise einen axialen Abstand überbrückenden
Federelementen die Federelemente in einem Bereich geringerer Biegesteifigkeit
eine größere Ausdehnung
in Radialrichtung als in Umfangsrichtung aufweisen, um eine gewünschte Biegeelastizität zu erreichen
und Spannungen im Material so weit wie möglich zu vermeiden. Für den Fall
von zumindest teilweise einen radialen Abstand überbrückenden Federelementen wird
entsprechend vorgeschlagen, dass die Federelemente in einem Bereich
geringerer Biegesteifigkeit eine größere Ausdehnung in Axialrichtung
als in Umfangsrichtung aufweisen.
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Bezug
nehmend auf die Ausführung
der Federanordnung mit miteinander verbundenen Federabschnitten
wird als besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass Federanordnung
in einem jeweiligen Übergangsbereich
zwischen den die Federabschnitte bildenden Federelementen und den
Ver bindungsabschnitten bzw. dem Verbindungsringabschnitt abgerundet
ausgeführt
ist, um Biegespannungsüberhöhung in
Folge von Kerbwirkung zu vermeiden.
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Insgesamt
wird durch die Ausführung
der Federanordnung zur Vermeidung von Biegespannungsüberhöhungen erreicht,
dass Materialermüdungen und
Beschädigungen
der Federanordnung in Folge des laufenden Betriebs vorgebeugt wird
und dass eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit
erreicht wird.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Federanordnung der schon allgemein
angesprochenen Art mit miteinander verbundenen Federabschnitten zeichnet
sich dadurch aus, dass die Federanordnung zwei axial im Abstand
voneinander angeordnete Gruppen von Verbindungsabschnitten oder
zwei Verbindungsringabschnitte aufweist, die jeweils an einem zugeordneten
der Umfangsbereiche angebunden sind. Nach einer Ausführungsform
weist die Federanordnung wenigstens einen einteilig ausgeführten, von
den sich mäanderförmig in
Umfangsrichtung und axialer Richtung erstreckenden Federabschnitten
und Verbindungsabschnitten gebildeten Federring auf. Nach einer
anderen Ausführungsform
weist die Federanordnung wenigstens einen einteilig ausgeführten, von
den beiden Verbindungsringabschnitten und den sich axial zwischen
diesen erstreckenden Federabschnitten gebildeten Federring auf,
der zweckmäßig in Umfangsrichtung
verteilt Durchbrüche
aufweisen kann, die von den Verbindungsringabschnitten und jeweils
zwei benachbarten Federabschnitten begrenzt sind.
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Nach
einer anderen Ausführungsmöglichkeit bilden
die voneinander gesonderten Federelemente zusammen mit zwei axial
im Abstand voneinander angeordneten, die Federelemente haltenden
Ringteilen einen Federring, der in Umfangsrichtung verteilt Durchbrüche aufweisen
kann, die von den Ringteilen und jeweils zwei benachbarten Federelementen
begrenzt sind.
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Nach
einer anderen Ausführungsmöglichkeit ist
vorgesehen, dass die Federelemente, ggf. Blattfederelemente, einen
am Zwischenring zugfest angebundenen Basisabschnitt und zwei einteilig über den Basisabschnitt
zusammenhängende,
axial gegeneinander versetzte Überbrückungsabschnitte
aufweisen, die jeweils an einem zugeordneten der Umfangsbereiche
zugfest angebunden sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein,
dass die Federelemente, ggf. Blattfederelemente, der ersten Gruppe
und die Federelemente, ggf. Blattfederelemente, der zweiten Gruppe
axial gegeneinander versetzt sind oder/und in Umfangsrichtung sich
abwechselnd vorgesehen sind und jeweils einerseits am Zwischenring
zugfest angebunden und andererseits an einem zugeordneten der Umfangsbereiche
zugfest angebunden sind.
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In
der Regel wird der Zwischenring radial innerhalb des Radialbereichs
der Umfangsbereiche angeordnet sein. Dies ermöglicht eine gute Ausnutzung
des in radialer Richtung zur Verfügung stehenden Bauraums. Man
kann durchaus aber auch vorsehen, dass der Zwischenring radial außerhalb
des Radialbereichs der Umfangsbereiche angeordnet ist.
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Die
schon angesprochene Anbindung der Federanordnung mittels eines Ringteils
am Umfangsbereich ist speziell auch für die hier zuletzt angesprochenen
Ausführungsformen
vorteilhaft. Es wird in diesem Zusammenhang daran gedacht, dass die
Federelemente mittels eines jeweiligen Ringteils am betreffenden
Umfangsbereich angebunden sind, wobei wenigstens eines der Ringteile
von einer Ringbasis axial vorstehende Federabschnitte aufweist, die
radial elastisch auslenkbar sind und an denen die Federelemente
angebunden sind. Dies ermöglicht die
Aufnahme von bei einer Relativverdrehung der Umfangsbereiche unter
der Wirkung der Federanordnung auftretender Rückstellkräfte sowie einen entsprechenden
Radialausgleich, unter Entlastung der Membranscheibe bzw. der Membranscheiben.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsmöglichkeit
ist vorgesehen, dass die Federanordnung mit dem jeweiligen Umfangsbereich
oder Ringteil einteilig zusammenhängt oder – vorzugsweise – unter
Anwendung einer stoffschlüssigen
Verbindungstechnik stoffschlüssig
an dem jeweiligen Umfangsbereich oder Ringteil angebunden ist. Es
können
so Drehmomente, insbesondere auch hohe Drehmomente, bei sehr hohen
Drehzahlen zuverlässig über das
Membrankupplungselement übertragen werden.
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Ist
wenigstens ein Ringteil vorgesehen, so wird daran gedacht, dass
dieses zumindest in Bezug auf in Axialrichtung wirkende Kräfte formschlüssig oder/und
unter Anwendung einer stoffschlüssigen Verbindungstechnik
stoffschlüssig
an dem jeweiligen Umfangsbereich angebunden ist. Eine formschlüssige Anbindung
kann beispielsweise mittels Schraubbolzen oder dergleichen erreicht
werden. Demgegenüber
ist aber eine stoffschlüssige
Verbindungstechnik bevorzugt, die durchaus aber mit einem formschlüssigen Drehmitnahmeeingriff
zwischen dem Ringteil und dem jeweiligen Umfangsbereich kombiniert
sein kann. Beispielsweise können
das Ringteil und der Umfangsbereich mit Drehmitnahmeformationen
ausgeführt
sein, die formschlüssig
ineinander greifen.
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Weist
die Federanordnung wenigstens einen Zwischenring auf, so ist es
bevorzugt, dass Federelemente der Federanordnung, insbesondere die schon
angesprochenen Federelemente, unter Anwendung einer stoffschlüssigen Verbindungstechnik stoffschlüssig an
dem Zwischenring angebunden sind.
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Als
stoffschlüssige
Verbindungstechnik ist eine Schweißtechnik bevorzugt. Besonders
zweckmäßig, insbesondere
für eine
Auslegung des Membrankupplungselements für hohe Drehzahlen und hohe
Drehmomente, ist eine Elektronenstrahl-Schweißtechnik.
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Betreffend
die Ausführungsvariante
der Federanordnung mit miteinander verbundenen Federelementen ist
es bevorzugt, dass die Federelemente und die Verbindungsabschnitte
bzw. der Verbindungsringabschnitt durch eine Materialentfernungstechnik
aus einem Federringrohling herausgearbeitet sind. Im Falle einer
besonders bevorzugten Ausführung
der Federanordnung aus Metallmaterial wird als besonders bevorzugt
an eine Funkerosionstechnik gedacht. Es kommt durchaus aber auch
in Betracht, die Federanordnung aus Kunststoffmaterial, beispielsweise
Polyurethan, auszuführen.
In diesem Falle können
andere einen präzisen
Materialabtrag ermöglichende
Materialentfernungstechniken zweckmäßig angewendet werden, soweit
von einem entsprechenden Federringrohling ausgegangen wird.
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Das
Membrankupplungselement kann mit einer darin integrierten Drehschwingungsdämpfungsanordnung
ausgeführt
sein, die auf Relatiwerdrehbewegungen zwischen den Umfangsbereichen
anspricht. Es kann so beispielsweise einem Aufschaukeln von Drehschwingungen,
etwa in einem Antriebsstrang, entgegengewirkt werden und ein gewünschtes
dynamisches Verhalten des Membrankupplungselements erreicht werden.
Die Drehschwingungsdämpfungsanordnung
kann vorteilhaft wenigstens einen Reibungsdämpfer umfassen, der wenigstens zwei
jeweils mit einem der Umfangsbereiche drehgekoppelte Reibflächen aufweist,
die miteinander reiben. Hierzu wird weiterbildend vorgeschlagen,
dass ein direkt oder indirekt an einem ersten der Umfangsbereiche
angebundenes Dämpfungsringteil
axial in Richtung zum anderen Umfangsbereich vorstehende, radial
elastisch auslenkbare, erste Reibflächen aufweisende Federabschnitte
umfasst, die mit einer ringförmigen
zweiten Reibfläche
im Bereich des zweiten Umfangsbereichs oder eines Gegen-Dämpfungsringteils,
welches am zweiten Umfangsbereich angebunden ist, reiben. Zweckmäßig kann
man eine dem Reibungsdämpfer
zugeordnete, vorzugsweise zumindest teilweise in diesen integrierte
Schmiermittelzufuhr vorsehen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Drehschwingungsdämpfungsanordnung alternativ
oder zusätzlich
wenigstens einen Flüssigkeitsverdrängungsdämpfer umfasst,
der wenigstens eine Flüssigkeitsaufnahmekammer
aufweist, deren Flüssigkeitsaufnahmevolumen
in Abhängigkeit
von einem Relativdrehwinkel zwischen den Umfangsbereichen variabel
ist. Hierzu wird weiterbildend vorgeschlagen, dass der Flüssigkeitsverdrängungsdämpfer wenigstens
einen durch ein Unterteilungselement in zwei Flüssigkeitsauf nahmekammern unterteilten
Aufnahmeraum umfasst, wobei das Unterteilungselement mit dem einen
Umfangsbereich drehgekoppelt ist und den Aufnahmeraum begrenzende
Wandungsflächen
mit dem anderen Umfangsbereich drehgekoppelt sind. In der Regel
wird man wenigstens eine vorzugsweise im Unterteilungselement ausgebildete Drosselverbindung
zwischen den Flüssigkeitsaufnahmekammern
vorsehen. Der Flüssigkeitsverdrängungsdämpfer kann
vorteilhaft einen darin integrierten Reibungsdämpfer wie vorangehend vorgeschlagen,
umfassen. Es kann eine dem Flüssigkeitsverdrängungsdämpfer zugeordnete,
vorzugsweise zumindest teilweise in diesen integrierte Dämpfungsflüssigkeitszufuhr
vorgesehen sein, zur Zufuhr von Dämpfungsflüssigkeit (ggf. Schmieröl) in die
Flüssigkeitsaufnahmekammer
oder Flüssigkeitsaufnahmekammern.
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Betreffend
die Anbindung der Drehelastikanordnung, insbesondere Federanordnung
an der Membranscheibe bzw. den Membranscheiben wird, wie schon erwähnt, als
besonders bevorzugt daran gedacht, dass die paarweise einander zugeordneten Umfangsbereiche
radial äußere Umfangsbereiche sind
bzw. dass wenigstens einer dieser Umfangsbereiche ein radial äußerer Umfangsrandbereich
der bzw. einer jeweiligen Membranscheibe ist. Diese Ausgestaltung
ist insbesondere für
paarweise oder in einer gradzahligen Anzahl vorgesehene Membranscheiben
zweckmäßig. Es
soll aber nicht ausgeschlossen sein, dass die betreffenden Umfangsbereiche
radial innere Umfangsbereiche sind, beispielsweise wenn das Membrankupplungselement
nur eine einzige Membranscheibe oder eine ungradzahlige Anzahl benachbarter
Membranscheiben aufweist.
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Die
Erfindung stellt ferner bereit eine Membrankupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung,
umfassend wenigstens ein erfindungsgemäßes Membrankupplungselement,
welches axial zwischen einem eine Eingangsseite der Drehmomentübertragungseinrichtung
bildenden Anschlussteil und einem eine Ausgangsseite der Drehmomentübertragungseinrichtung
bildenden Anschlussteil angeordnet ist und mit diesen in Drehmomentübertragungsverbindung
steht, oder dessen wenigstens eine Membranscheibe axial zwischen
einem eine Eingangsseite der Drehmomentübertragungseinrichtung bildenden
Anschlussteil und einem eine Ausgangsseite der Drehmomentübertragungseinrichtung
bildenden Anschlussteil angeordnet ist und mit diesen in Drehmomentübertragungsverbindung
steht. Die Anschlussteile können
beispielsweise als übliche
Wellenanschlussflansche ausgeführt
sein. Die Membrankupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung kann zweckmäßig mehrere
im axialen Abstand voneinander angeordnete, miteinander drehgekoppelte
Membrankupplugnselemente nach der Erfindung aufweisen. Beispielsweise
kann eine entsprechende Membrankupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung
wenigstens eine Verbindungswelle oder Verbindungshülse umfassen,
die wenigstens ein dem einen Anschlussteil näheres Membrankupplungselement mit
wenigstens einem den anderen Anschlussteil näheren Membrankupplungselement
verbindet.
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Die
Anschlussteile und – wenn
vorgesehen – die
Verbindungswelle können
an einem Umfangsbereich, insbesondere an einem radial inneren Umfangsbereich,
einer jeweiligen Membranscheibe angebunden sein, vorzugsweise unter
Anwendung einer stoffflüssigen
Verbindungstechnik, zweckmäßig einer
Schweißtechnik,
besonders zweckmäßig einer Elektronenstrahl-Schweißtechnik.
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Das
erfindungsgemäße Membrankupplungselement
kann eine Teilkomponente einer so genannten Membrankupplung sein,
die als erfindungsgemäße Membrankupplungs-Drehmomentübertragungseinrichtung
zu identifizieren ist. Auf Grundlage vorgehaltener Membrankupplungselemente
nach der Erfindung kann ein Herstellerbetrieb bedarfs- und anforderungsgerecht
jeweiligen Spezifikationen entsprechende Membrankupplungen bereitstellen,
indem eines oder mehrere Membrankupplungselemente mit zugehörigen Komponenten,
insbesondere den Anschlussteilen und ggf. wenigstens einer Verbindungswelle,
zusammengefügt
wird bzw. werden. So kann man ein Standard-Membrankupplungselement unverändert verwenden
bei angewachsenen Wellenflanschen, bei Wellennaben, die seitlich
oder innerhalb des Kupplungselements angeordnet sind, bei Wellennaben
mit anderen vorkommenden Welle/Nabe-Verbindungsarten und bei Zwischenwellen von
unterschiedlicher Funktion und Abmessung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit näher
erläutert.
Es stellen dar:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Membrankupplungselements
mit zwei Membranscheiben als Teil einer das Membrankupplungselement
aufweisenden, fachsprachlich als Membrankupplung bezeichenbaren
Drehmomentübertragungseinrichtung,
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2 einen
Längsschnitt
durch eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Membrankupplungselements
mit einer Membranscheibe bzw. der entsprechenden Membrankupplung;
-
3 einen
Querschnitt entsprechend der in den 1 und 2 dargestellten
Linie III-III durch eine erste Ausführungsvariante einer Federanordnung,
welche bei den Ausführungsformen
gemäß 1 und 2 vorgesehen
ist;
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4a und 4b eine
Draufsicht auf die erste Ausführungsvariante
der Federanordnung, wobei 4b einen
ausgelenkten Zustand dieser Federanordnung zeigt;
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5a und 5b eine
zweite und eine dritte Variante der Federanordnung in Draufsicht;
-
6a bis 6c eine
vierte Variante der Federanordnung, wobei 6a einen
Längsschnitt, 6b eine
Draufsicht und 6c einen Querschnitt darstellen;
-
7a und 7b eine
fünfte
und eine sechste Variante der Federanordnung im Längsschnitt;
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8 einen
Längsschnitt
durch den Verbindungsbereich zwischen Membranscheiben und zugeordneten
Ringteilen in zwei Varianten;
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9a bis 9c eine
dritte Ausführungsform
des Membrankupplungselements mit zwei Membranscheiben mit einer
siebten und achten Ausführungsvariante
der Federanordnung, wobei 9a einen
Längsschnitt, 9b einen
Querschnitt entsprechend der Linie IX-IX der 9a und 9c eine
Draufsicht entsprechend dem mit Y bezeichneten Pfeil der 9a darstellen;
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10a bis 10c eine
vierte Ausführungsform
des Membrankupplungselements mit zwei Membranscheiben mit einer
neunten Ausführungsvariante
der Federanordnung, wobei 10a einen Längsschnitt, 10b einen Querschnitt entsprechend der Linie X-X
der 10a und 10c eine Draufsicht
entsprechend dem mit Z bezeichneten Pfeil der 10a darstellen;
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11a und 11b eine
vierte Ausführungsform
des Membrankupplungselements mit einer darin integrierten Drehschwingungsdämpfungsanordnung
eines ersten Funktionsprinzips, wobei 11a einen
Längsschnitt
darstellt und 11b eine Draufsicht eines Dämpfungsringteils
der Drehschwingungsdämpfungs anordnung
ist;
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12 eine
fünfte
Ausführungsform
des Membrankupplungselements auf Grundlage der 9a bis 9c,
mit einer darin integrierten Drehschwingungsdämpfungsanordnung des ersten
Funktionsprinzips;
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13a bis 13c eine
sechste Ausführungsform
des Membrankupplungselements mit darin integrierter Drehschwingungsdämpfungsanordnung
nach einem zweiten Funktionsprinzip, wobei 13a einen
Querschnitt, 13b einen Längsschnitt entsprechend der
Linie XIIIb-XIIIb und 13 einen Längsschnitt
gemäß der Linie
XIIIc-XIIIc der 13a darstellen;
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14 eine
Drehmomentübertragungseinrichtung
mit zwei erfindungsgemäßen Membrankupplungselementen
der ersten Ausführungsform.
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Ein
in der 1 dargestelltes Membrankupplungselement 10 einer
Drehmomentübertragungseinrichtung 1 weist
zwei Membranscheiben 12 und 14 auf, zwischen denen
in jeweiligen äußeren Umfangsbereichen 7, 7' eine Federanordnung 16 angeordnet
ist. Die Membranscheibe 12 ist an einem inneren Umfangsbereich 8 mit
einem Flansch 18 verbunden, welcher beispielsweise mit
einer eingangsseitigen Antriebseinheit verbunden sein kann. Am inneren
Umfangsbereich 8' der
Membranscheibe 14 ist eine Welle 20 angeordnet,
die beispielsweise mit einer ausgangsseitigen angetriebenen Einheit
(Generator oder dergleichen) verbindbar ist. Durch die Anordnung
eines Membrankupplungselements mit zwei Membranscheiben 12, 14,
das nachfolgend auch als Doppelmembranelement bezeichnet wird, können bis
auf den radialen Wellenversatz mit parallelen Wellen alle anderen
Wellenversatzarten (axialer und winkliger Wellenversatz) ausgeglichen
werden. Um den radialen Wellenversatz mit parallelen Wellen ausgleichen zu
können,
kann beispielsweise an der Welle 20 ein weiteres Doppelmembranelement 10 befestigt
werden, welches dann mit der angetriebenen Einheit verbunden wird,
so dass zwischen Antriebseinheit und angetriebener Einheit zwei
Doppelmembranelemente vorhanden sind, welche alle Wellenversatzarten
ausgleichen können.
Es wird auf 14 verwiesen.
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Die
Federanordnung 16 ist vermittels Ringteilen 22, 24 an
den äußeren Umfangsbereichen 7, 7' der jeweiligen
Membranscheibe 12, 14 angebunden. Sowohl die Membranscheiben 12 und 14,
als auch die Ringteile 22 und 24 sind jeweils
identisch ausgebildet. Das Doppelmembranelement 10 ist
am Flansch 18 bzw. an der Welle 20 vermittels
Elektronenstrahlschweißung
verbunden, was durch die Pfeile 9 und 11 angedeutet
ist. Die Federanordnung 16 ist mit den Ringteilen 22 und 24 an
den Stellen 13 und 15 elektronenstrahlverschweißt und die
Ringteile 22 und 24 sind mit der jeweiligen Membranscheibe 12 bzw. 14 an
den Stellen 17 und 19 vermittels Elektronenstrahlschweißung verbunden.
Durch die Elektronenstrahlschweißung, welche als qualitativ
sehr hochwertige stoffschlüssige
Verbindungstechnik bekannt ist, wird ein hohes Maß an Betriebssicherheit erreicht.
Es ist denkbar, die jeweiligen Membranscheiben 12 bzw. 14 mit
dem Flansch 18 bzw. der Welle 20 einstückig herzustellen.
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Die
in 2 dargestellte zweite Ausführungsform eines Membrankupplungselements 110 einer
Drehmomentübertragungseinrichtung 101 unterscheidet
sich vom Membrankupplungselement 10 der ersten Ausführungsform
(1) dadurch, dass das Ringteil 22 mit
einem im Wesentlichen starren Flanschabschnitt 26 verbunden
ist. Das Membrankupplungselement 110 weist also nur eine
Membranscheibe 14 auf, wobei die Federanordnung 16 zwischen
dieser Membranscheibe 14 und dem Flanschabschnitt 26 angeordnet
ist. Das Ringteil 22 ist in diesem Fall an der Stelle 21 vermittels
Elektronenstrahlschweißung
mit dem Flanschabschnitt 26 verbunden.
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Eine
erste Ausführungsvariante
der Federanordnung 16 ist in den 3, 4a und 4b dargestellt.
In der Querschnittsansicht der 3 sind strebenartige
Federabschnitte 28 ersichtlich, die in radialer Richtung
eine Höhe
aufweisen, welche größer ist
als ihre Tiefe in Umfangsrichtung. Zwischen den in Umfangsrichtung
verteilten Federabschnitten 28 sind schlitzartige Durchbrüche 30 vorgesehen. Zwei
in Umfangsrichtung benachbarte Federabschnitte 28 sind
jeweils über
einen Verbindungsabschnitt 32 miteinander verbunden, wobei
eine Gruppe von Verbindungsabschnitten 32 mit dem Ringteil 22 und
eine andere Gruppe von Verbindungsabschnitten 32 mit dem
Ringteil 24 verbunden sind. In den Ringteilen 22, 24 sind
Nuten 34 vorgesehen, in die die Federanordnung 16 mit
ihren Verbindungsabschnitten 32 eingesetzt ist. Es wird
hierdurch eine formschlüssige
Drehmitnahmekopplung zwischen den Ringteilen 22, 24 einerseits
und der Federanordnung 16 andererseits auch unabhängig von
der Verschweißung
erreicht, so dass die Schweißnähte im Betrieb
weniger belastet werden. Man kann eine U-förmige Schweißnaht entsprechend
den Nuten 34 zwischen den Verbindungsabschnitten 32 und
den Ringteilen 22, 24 vorsehen, oder auch nur
eine Verschweißung
an den Nutböden,
wobei ggf. der Einfachheit halber eine durchgehende Schweißnaht in Umfangsrichtung
vorliegen kann. Die Federabschnitte 28 und die Verbindungsabschnitte 32 bilden
bei dieser Ausführungsform
der Federanordnung einen mäanderförmigen Federring,
der sich entlang des äußeren Umfangsbereichs 7 zwischen
den mit den Membranscheiben 12, 14 verbundenen
Ringteilen 22 und 24 erstreckt. Bei der Übertragung
des Drehmoments ergibt die elastische Biegeverformung der Federabschnitte 28 die
zur Schwingungsminderung erforderliche Drehelastizität der Federanordnung 16.
In einem Übergangsbereich
zwischen den Federabschnitten 28 und den Verbindungsabschnitten 32 sind
jeweilige Durchbrüche 30 abgerundet
ausgeführt,
beispielsweise durch eine radiale Bohrung 38, um Biegespannungsüberhöhungen in
Folge von Kerbwirkung zu vermeiden. Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der Biegespannung über
die Länge
der stegartigen Federabschnitte 28 zu erreichen, weisen
die radialen inneren und äußeren Oberflächen der
Federabschnitte 28 speziell geformte Ausdrehungen 40 (Taillierung)
auf, wie dies beispielsweise in den 1 und 2 klar
ersichtlich ist. Solche Ausdrehungen 40 weisen den Vorteil
auf, dass sie neben einer gleichmäßigen Biegespannungsverteilung
auch das Gewicht und das Massenträgheitsmoment des Membrankupplungselements bzw.
der Membrankupplungsvorrichtung verringern.
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In 4b ist
die Federanordnung 16 unter der Belastung durch die Umfangskräfte eines
vermittels des Membrankupplungselements zu übertragenden Drehmoments dargestellt.
Im Vergleich mit 4a (unbelasteter Zustand) ergibt
die elastische Verformung der stegartigen Federabschnitte 28 eine Verkleinerung
der Länge
von L1 auf L2. Durch
diese Verkleinerung ΔI
wird jede der beiden Membranen 12, 14 (1)
in ihrem äußeren Umfangsbereich
mit den Ringteilen 22, 24 um den halben Betrag ΔI in Richtung
der Federanordnung 16 (nach innen) gezogen. Die hochelastische
Ausbildung der Membranscheiben 12, 14 führt dazu,
dass bei deren Biegeverformung in vorteilhafter Weise sehr kleine
Rückstellkräfte entstehen,
welche die angebauten Maschinen (Antriebseinheit, angetriebene Einheit)
nur unbedeutend belasten.
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In
den 5a und 5b sind
eine zweite und dritte Ausführungsvariante
der Federanordnung 16 dargestellt, bei denen die stegartigen
Federabschnitte 28 auf beiden Seiten mit Verbindungsringabschnitten 41 verbunden
sind, welche jeweils alle Federabschnitte 28 miteinander
verbinden. Benachbarte Federabschnitte 28 und die beiden
Verbindungsringabschnitte 41 begrenzen jeweils einen Durchbruch 30,
bei dem wie bereits in 4a erläutert, zur gleichmäßigen Verteilung
der Biegespannungen Abrundungen bzw. Bohrungen 38 vorgesehen
sind. In der dritten Ausführungsvariante
(5b) weisen die Federabschnitte 28 eine
Taillierung 43 in Umfangsrichtung auf, so dass die jeweiligen
Federabschnitte 28 in einem axial mittleren Bereich am
schmalsten ausgeführt
sind. Die derart durch die Federabschnitte 28 und die Verbindungsringabschnitte 41 gebildeten Durchbrüche 30 der
Federanordnung 16 stellen eine Form dar, mit der eine mögliche größte Einfederung bei
kleinstem Gewicht erreicht werden kann. Die Bestimmung einer solchen
Form erfolgt unter der Rechenbedingung, dass die Biegespannungen
entlang der Länge
der Durchbrüche 30 gleich
groß sind.
Es ist anzumerken, dass durch die Variation der radialen Höhe bzw.
der Tiefe in Umfangsrichtung der Federabschnitte 28 generell
die Flexibilität
der Federanordnung 16 beeinflussbar ist. Selbstverständlich ist
es auch denkbar, dass eine Taillierung 43 in Umfangsrichtung
gemäß 5b und
eine Taillierung 40 in Radialrichtung gemäß 1 und 2 ggf.
kombiniert werden können.
Die in den 4a, 5a und 5b dargestellten
Federanordnungen 16 sind jeweils als Federring ausgebildet,
bei dem die Durchbrüche 30 aus
einem Federringrohling beispielsweise durch Fräsen, vorzugsweise durch Funkenerosion,
herausgearbeitet sind. Die Federanordnungen der 5a und 5b könnten an
Stelle der Federanordnung gemäß 3, 4a und 4b bei
einem Membrankupplungselement bzw. einer Membrankupplung entsprechend 1 oder
entsprechend 2 vorgesehen sein.
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In
den 6a bis 6c ist
eine vierte Variante der Federanordnung 16 dargestellt,
wobei die Federanordnung 16 durch voneinander gesonderte Federelemente 42 gebildet
wird. Solche Federelemente 42 können als Federstege, Federstäbe oder als
Federblätter
ausgeführt
sein. Um die Montage zu vereinfachen, sind radial innen an den äußeren Umfangsbereichen 7, 7' der Membranscheiben 12, 14 Zwischenringe 44 angeordnet.
Die Federelemente 42, welche beispielsweise als rechteckige
Bleche aus hochfestem Stahl ausgebildet sind, sind in radiale Nuten
der Ringteile 22, 24 eingefügt und mittels Elektronenstrahlschweißungstellen 23, 25, 27, 29 befestigt.
Anstelle von massiven Blechen für
die Federelemente 42 können
auch mehrschichtige Bleche verwendet werden. Für die gleichmäßige Biegespannungsverteilung
sind auch die Federelemente 42 mit radialen Taillierungen 40 ausgebildet.
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In
den 7a und 7b sind
eine fünfte und
sechste Ausführungsvariante
der Federanordnung 16 dargestellt, welche sich zusammen
mit den Ringteilen 22, 24 vom äußeren Umfangsbereich der Membranscheiben 12, 14 radial
weiter nach außen erstrecken.
Diese Art der Anflanschung der Ringteile 22, 24 und
der Federanordnung 16 ermöglichen eine Vergrößerung der
Federanordnung 16 in radialer Richtung beispielsweise um
das Maß r.
Durch eine solche Vergrößerung der
Federanordnung 16 sind an dieser bezogen auf eine gegebene
Federspannung größere Drehverformungen
möglich.
Um die Drehverformbarkeit weiter zu vergrößern, wird gemäß der sechsten
Ausführungsvariante
(7b) eine Federanordnung 16 verwendet,
bei der zwei Gruppen von Federabschnitten 28 unter Abstützung an
einem Zwischenring 46 in axialer Richtung hintereinander
angeordnet sind. Der Zwischenring 46 ist mit den beiden
Federabschnitten 28 an den Stellen 31 und 33 elektronenstrahlverschweißt.
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In 8 ist
eine mögliche
lösbare
Befestigung der Ringteile 22, 24 bzw. der Federanordnung an
den Membranen 12, 14 mittels Schraubbolzen 48 dargestellt.
Selbstverständlich
kann auch hier die Anflanschung ähnlich
zu den 1 und 7a wahlweise innerhalb des Membrandurchmessers
DM oder außerhalb des Membrandurchmessers
DM erfolgen. Der gesamte Durchmesser DD eines Membrankupplungselements ergibt sich
gemäß 8 aus
der Addition des Membrandurchmessers DM mit
dem Vergrößerungsmaß r der
Federanordnung.
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In
den 9a, 9b und 9c ist
eine dritte Ausführungsform
des Membrankupplungselements mit einer Federanordnung 116 (siebte
Ausführungsvariante)
dargestellt, welche zwischen den Membranscheiben 12 und 14 des
Membrankupplungselements 10 angeordnet ist. Das Membrankupplungselement 10 weist
in dieser Ausführungsform
in Analogie zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen zwei Ringteile 122, 124 auf,
an denen die Federanordnung 116 vermittels Elektronenstrahlschweißung angebracht
ist. Ferner umfasst das Membrankupplungselement 10 einen
konzentrisch zu den Ringteilen 122, 124 radial
innen angeordneten Zwischenring 144. Die Federanordnung 116 weist
eine Vielzahl mit ihren radial äußeren und
radial inneren Enden mit den Ringteilen 122 bzw. 124 und dem
Zwischenring 144 axial und radial starr verbundene Blattfedern 127 auf,
die von einem Basisabschnitt 129 und zwei einteilig damit
zusammenhängenden Blattfederabschnitten 128, 128' gebildet sind. Die
Federabschnitte 128 sind mit einem axial durchgehenden
Basisabschnitt 129 an dem Zwischenring 144 angebracht,
nämlich
festgeschweißt,
wobei sich der Basisabschnitt 129 in eine jeweilige Axialnut 62 des
Zwischenrings 144 erstrecken kann, wie in 9b zu
erkennen. An den Basisabschnitt 129 schließen sich
zwei axial gegeneinander versetzte Blattfederabschnitte 128, 128' an, die am
Ringteil 122 bzw. am Ringteil 124 angebracht,
nämlich
elektronenstrahlverschweißt,
sind und sich dabei ausweislich 9b ebenfalls
in eine jeweilige Axialnut 60 des betreffenden Ringteils 122, 124 erstrecken können. Die
Drehmomentübertragungsverbindung zwischen
den Membranscheiben 12 und 14 verläuft also über das
Ringteil 122, den einen Blattfederabschnitt 128,
den Basisabschnitt 129 der Blattfeder 127, den
anderen Blattfederabschnitt 128', und das andere Ringteil 124.
Bei Übertragung
des Drehmoments ergibt die elastische Biegeverformung in Umfangsrichtung
der Federabschnitte 128, 128' die zur Schwingungsminderung erforderliche
Drehelastizität.
Die Drehelastizität
des gesamten Doppelmembranelements 10 ergibt sich aus der
Anordnung der Federabschnitte 128, 128' durch Addition
der in den beiden Radialebenen vorhandenen Drehelastizitäten (Verdoppelung).
Die beiden Ringteile 122 und 124 sind mittels
Elektronenstrahl-Schweißung
mit den Membranscheiben 12, 14 starr verbunden.
Am Innenumfang der Ringteile 122 und 124 und am
Außenumfang
des Zwischenrings 144 sind, wie schon angesprochen, eine
den Federabschnitten 128, 128' entsprechende Anzahl von Axial-
oder Längsnuten 60, 62 für eine formschlüssige Kopplung
vorgesehen (9b). Für die axial und radial starre
Befestigung der Federabschnitte 128, 128' an den Ringteilen 122 und 124 und
dem Zwischenring 144 sind zusätzlich an deren axial äußeren und
inneren Endbereichen Elektronenstrahl-Schweißungen 51 vorgesehen.
An den Ringteilen 122 und 124 sind außerdem jeweils mittig
zwischen den Federabschnitten 128 radiale Bohrungen 64 und
Längsschlitze 66 angebracht. Hierdurch
ergeben sich radialelastische Zungen- bzw. Ringabschnitte 68.
Das mögliche
radiale Nachgeben der Ringabschnitte 68 reduziert an den
Federabschnitten 128 und an den Schweißnähten die in Folge der bogenförmigen Biegung
der Federabschnitte 128 und deren dabei entstehenden Verkürzung ihrer
radialen Länge
auftretenden Zugbeanspruchungen. Hierdurch werden örtliche Überlastungen
vermieden und es können
höhere
Drehmomente übertragen
werden.
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In
der unteren Hälfte
der 9a ist eine Ausführungsvariante angedeutet,
bei der an Stelle der zwei einteilig zusammenhängende Blattfederabschnitte 128 aufweisenden
Blattfedern zwei axial gegeneinander versetzte Blattfedern 142 und 143 vorgesehen
sind, die jeweils einerseits mit dem Zwischenring 144 durch
Elektronenstrahlschweißen stoffschlüssig verbunden
sind und andererseits mit einem jeweiligen der Ringteile 122 und 124 durch Elektronenstrahlschweißen stoffschlüssig verbunden sind.
Die Drehmomentübertragungsverbindung
zwischen den Membranscheiben 12 und 14 verläuft also über das
eine Ringteil 122, die Blattfedern 142, den Zwischenring 144,
die anderen Blattfedern 143 und das andere Ringteil 124.
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Eine
vierte Ausführungsform
des Membrankupplungselements mit einer neunten Ausführungsvariante
der Federanordnung 216 ist in den 10a, 10b und 10c dargestellt.
Die Federanordnung 216 weist hintereinander angeordnete
gesonderte Blattfederelemente 242 und 243 auf.
Diese sind hintereinander in einer gemeinsamen Radialebene wechselseitig
an zwei identische Außenringe 222, 224 und
einen hierzu konzentrischen Zwischenring 244 mit ihren
radial äußeren und
radial inneren Enden formschlüssig über Längsnuten 70, 72 sowie
zusätzlich
mittels Elektronenstrahl-Schweißung (Pfeile 51)
axial und radial starr verbunden. Der Anschluss der Federanordnung 216 an
die Membranscheiben 12, 14 erfolgt in aus den
vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bekannter Weise mittels Elektronenstrahl-Schweißung zwischen den Ringteilen 222 bzw. 224 und
den Membranscheiben 12 bzw. 14, wie durch die
Pfeile 17 und 19 angezeigt. Die Federelemente 142 und 143 unterscheiden
sich voneinander vor allem dadurch, dass die Federelemente 142 mit dem
Ringteil 122 und die Federelemente 143 mit dem
Ringteil 224 verbunden sind, wobei sich in Umfangsrichtung
die Blattfederelemente 242 und Blattfederelemente 243 gegenseitig
abwechseln. Zur Verbindung mit den Federelementen 242 weist das
Ringteil 222 axial vorstehende Zungenabschnitte 268 auf, die
zwischen entsprechenden axial vorstehende Zungenabschnitte 268 des
Ringteils 242 eingreifen. Die auch als Ringabschnitte 268 angesprochenen Zungenabschnitte
greifen also jeweils in eine Aussparung oder Ausnehmung 274 zwischen
zwei Zungenabschnitten bzw. Ringabschnitten 268 des jeweils
anderen Ringteils ein. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Federelemente 242 und 243 in einer
gemeinsamen Radialebene angeordnet sind. Durch das verzahnungsartige
Ineinandergreifen der beiden Ringteile 222, 224 mit
ihren Zungenabschnitten 268 und dazwischen gebildeten Ausnehmungen 274 oder
Aussparungen mit durch die Ausdehnung der angesprochenen Komponenten
in Umfangsrichtung definiertem Drehspiel kann überdies eine definierte Begrenzung
des Relativdrehwinkels zwischen den beiden Membranscheiben 12 und 14 erreicht werden.
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Durch
die radiale Elastizität
der Ringabschnitte 268 wird ein Radialausgleich bereitgestellt, der
die Verkürzung
der Radialerstreckung der Blattfederelemente 242 und 243 bei
deren elastischen Biegeverformung und entsprechender Relativverdrehung
zwischen den Membranscheiben 12, 14 durch das
wirkende Drehmoment bzw. den wirkenden Drehmomentstoß ausgleicht,
mit entsprechender Reduzierung der in den Federelementen 242, 243 und in
den durch Elektronikverschweißung
ausgebildeten Schweißnähten auftretenden
Zugspannungen. Die Ringabschnitte 268 haben also die gleiche
Funktion wie die zungenartigen Ringabschnitte 68 beim Ausführungsbeispiel
der 9a bis 9c. Die
Höhe der
Gesamtdrehelastizität
des Membrankupplungselements 10 mit einer Federanordnung
gemäß Ausführungsform
der 10a bis 10c ergibt
sich durch Addition der jeweiligen Drehelastizität der Federerlemente 242 und 243.
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Alle
bis hier in den 1 bis 10 vorgestellten,
eine Federanordnung aufweisenden erfindungsgemäßen Membrankupplungselemente
sind dazu in der Lage, axiale und/oder radiale und/oder winklige Wellenversätze auszugleichen
und insbesondere Wellendrehschwingungen sowie stoßartige Belastungen
stark zu reduzieren bzw. zu dämpfen,
ohne dass Rückstellkräfte die
angebauten Antriebseinheiten bzw. angetriebenen Einheiten wesentlich
belasten. Solche Membrankupplungselemente mit Federanordnung eignen
sich für
unterschiedliche Drehzahlbereiche, insbesondere auch für relativ
hohe Drehzahlen mit einer Umfangsgeschwindigkeit beispielsweise
bis etwa 300 m/s.
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In
den 11a und 11b ist
eine vierte Ausführungsform
des Membrankupplungselements mit einer darin integrierten Drehschwingungsdämpfungsanordnung 78 eines
ersten Funktionsprinzips dargestellt, welche eine Dämpfungswirkung
durch äußere Reibung
bewirkt. In das Membrankupplungselement 10 sind eingebaut
ein äußeres Dämpfungsringteil 80 sowie
ein inneres Dämpfungsringteil 82 mit Bohrungen 84 für die Zuführung von
Schmiermittel. Außerdem
weist das innere Dämpfungsringteil 82 mehrere
durch axiale Schlitze 86 gebildete, radialelastische Ringabschnitte 88 auf,
die sich unter Fliehkraft stärker
aufweiten als das äußere Dämpfungsringteil 80.
Die Dämpfungswirkung
beruht auf dem Prinzip, Schwingungsenergie durch Bewegungsreibung
zu entziehen. Letztere wird erzeugt durch die Relativbewegungen
zwischen dem äußeren Dämpfungsringteil 80,
welches mit dem Ringteil 24 bzw. der Membranscheibe 14 drehfest
verbunden ist und dem inneren Dämpfungsringteil 82,
welches mit dem Ringteil 22 bzw. der Membranscheibe 12 verbunden ist,
in Folge der elastischen Biegeverformungen der Federeinheit 16 bei
einem. anliegenden Drehmoment bzw. Drehmomentstoß. Die erforderliche radiale
Anpresskraft der radialelastischen Ringabschnitte 88 bzw.
einer Reibfläche 87 derselben
ergibt sich aus den Fliehkräften,
wobei die Größe der Kräfte unter anderem
durch die jeweilige Drehzahl mitbestimmt wird. Durch die größere Aufweitung
der Ringabschnitte 88 unter Fliehkrafteinfluss wird sichergestellt,
dass diese sich ständig,
d. h. auch bei Verschleiß,
am äußeren Dämpfungsringteil 88 anpressen.
Die Entstehung von Verschleiß kann
unter anderem durch Härten
der Reibflächen,
Schmiermittel oder eine Schutzschicht (Chrom, Keramik) verhindert bzw.
reduziert werden.
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In 12 ist
eine fünfte
Ausführungsform des
Membrankupplungselements 10 mit der Federanordnung 116 gemäß 9a bis 9c und
einer Drehschwingungsdämpungsanordnung
des ersten Funktionsprinzips illustriert. Auch hier sind das äußere Dämpfungsringteil 80 und
das innere Dämpfungsringteil 82 an
die Membranscheibe 12 bzw. 14 angeschweißt bei 53.
Die Schmiermittelzuführung
an Reibflächen
der Dämpfungsringteile 80, 82 erfolgt durch
mehrere Öltaschen 90.
Eine Erhöhung
der Fliehkraft der axial geschlitzten Ringabschnitte 88, und
damit auch der Reibung, kann durch eine Zusatzmasse 92 erreicht
werden, welche am inneren Dämpfungsringteil 82 angeordnet
bzw. Teil des inneren Dämpfungsringteils 82 ist.
Mit 84 ist eine Schmiermittelzuführung bezeichnet, durch welche Schmiermittel
in die Öltaschen 90 zugeführt wird.
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In
den 13a, 13b und 13c ist als Alternative zur allein auf Reibung
(erstes Funktionsprinzip) beruhenden Drehschwingungsdämpfungsanordnung
der 11a, 11b und 12 ein
Flüssigkeitsdämpfer 178 einer
sechsten Ausführungsform
des Membrankupplungselements 10 dargestellt. Am Ringteil 22 ist
ein äußeres Dämpfungsringteil 180 angebracht,
und ein Ringteil 24 ist mittels eines Zwischenflansches 194 mit
einem inneren Dämpfungsringteil 182 verbunden.
Auf der radial innen liegenden Seite des äußeren Dämpfungsringteils 180 befinden
sich eine wählbare
Anzahl (im Beispiel vierundzwanzig) von Längsnuten 194, die
als Kammern dienen, für
das von innen über
eine Flüssigkeits-
bzw. Öleinspritzung 196,
Bohrungen 198 und einen Ringkanal 200 (13c) zufließende Öl. Die an
der radialen Außenseite
des äußeren Dämfpungsringteils 180 vorgesehenen
Längsnuten 202 dienen ausschließlich zur
Gewichtsminimierung. An der Außenseite
des inneren Dämpfungsringteils 182 sind mittig
zu den Längsnuten 194,
ebenfalls in Längsnuten
als Unterteilungselement wirkende Ölverdränger 204 angeordnet.
Ihre Befestigung in den Nuten kann radial beweglich oder starr,
beispielsweise durch Schrauben, erfolgen. Die bewegliche Anordnung
der Ölverdränger 204 ermöglicht durch
die Fliehkraft der Ölverdränger 204 vorteilhaft
deren selbsttätige, öldichte
Anpressung an die demgegenüber
radial außen
liegenden Bodenflächen
der Längsnuten 194. Durch
Auswahl des Gewichts der Ölverdränger 204 kann
die bezogen auf eine gegebene Antriebsdrehzahl resultierende Fliehkraft
eingestellt werden. Die den Längsnuten 194 zugewandte
Außenfläche 206 der
Verdränger 204 ist
vorzugsweise bogenförmig,
z. B. mit dem Radius R, ausgebildet (13a).
Der Radius R kann gleich oder kleiner als der Abstand der Außenfläche 206 zur
Kupplungsachse sein. An der Außenfläche 206 befinden
sich ferner eine wählbare Anzahl
in Umfangsrichtung weisende und tangential zum Radius R angeordnete
Schlitze 208, die als Drosselwege bei der Ölverdrängung fungieren.
Die Querschnittsgröße und die
Länge der
Schlitze 208 sind abhängig
von der gewünschten
Dämpfer-Kennung,
wie etwa lineare oder progressive Dämpfung. Die Abstände der Ölverdränger 204 in
Umfangsrichtung zu den Seitenflächen
der Längsnuten 194 können gleich
oder größer als
die in eine jeweilige Drehrichtung zu erwartenden maximal zulässigen Einfederungen
der Federeinheit 16, und damit auch der Ölverdränger 204,
ausgeführt
werden. Wählt
man den Abstand gleich groß,
wirken die Ölverdränger 204 als
Anschlag für
die Wegbegrenzung. Hierdurch werden einerseits Überbelastungen der Federanordnung 16 vermieden
und andererseits wird die drehstarre Übertragung noch größerer Drehmomente
ermöglicht.
An den axialen Enden des äußeren und
des inneren Dämpfungsringteils 180, 182 befinden
sich zu deren Abdichtung an das äußere Dämpfungsringteil 180 angeschweißte Abschlussdeckel 201, 203 mit
O-Ringen als Dichtung.
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Das
Funktionsprinzip des Flüssigkeitsdämpfers 178 wird
im Folgenden erläutert.
Zwei konzentrisch angeordnete Dämpfungsringteile 180, 182 sind mit
der Federanordnung 16 an je einer Seite (Ringteil 22 bzw.
Ringteil 24) starr verbunden. Die Belastung durch das Drehmoment
bzw. Drehmomentstöße erzeugt
an der Federanordnung 16 Dreheinfederungen, welche die
beiden Dämpfungsringteile 180, 182 relativ
zueinander oszillationsartig verdrehen. Die von innen vorgesehene Öleinspritzung 196 bewirkt, dass
beiderseits der Ölverdränger 204 mit
den Längsnuten 194 gebildete
Kammern 205, 207 vollständig mit Öl gefüllt werden. Verstärkt wird
die radiale Ölzufuhr
durch die im Öl
entstehenden Fliehkräfte.
Mit größer werdender
Drehzahl erhöht
sich der Öldruck
in den Kammern 205 207, so dass diese ständig gefüllt sind.
Für den
Ablauf des nachfließenden Öls dienen
im äußeren Bereich
der Federanordnung 16 an den Durchbrüchen 30 angebrachte
Ablaufbohrungen 209. Bei den Relativbewegungen von äußerem und
innerem Dämpfungsringteil 180, 182 erfolgt durch
die Ölverdränger 204,
je nach Drehrichtung, eine Verkleinerung bzw. Vergrößerung der Ölkammern 205, 207.
Bei der sich verkleinernden Kammer (z. B. 214) ergibt sich
durch Ölquetschung
gegenüber dem
statischen Druck ein Überdruck,
der zur Folge hat, dass über
die Drosselschlitze 208 eine Ölverdrängung in die sich vergrößernde Kammer
(z. B. 216) stattfindet. Diese gedrosselt stattfindende Ölverdrängung bremst
die Relativbewegung des äußeren und
des inneren Dämpfungsringteils 180, 182 und
dämpft
dadurch die Drehschwingungen. Eine weitere Dämpfung entsteht durch Reibung,
die sich durch das Anpressen der Ölverdränger 204 an die Längsnut 194 aufgrund
der wirkenden Fliehkräfte
ergibt.
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Die
Anordnung von Drehschwingungsdämpfern
im Innenraum des Membrankupplungselements mit einer Federanordnung
und die kompakte Konstruktion führen
dazu, dass trotz integriertem Drehschwingungsdämpfer die Kupplungsgröße, wie
etwa Durchmesser und axiale Länge,
sich nicht verändert im
Vergleich mit einem Membrankupplungselement ohne Drehschwingungsdämpfer.
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In 14 ist
eine Drehmomentübertragungseinrichtung 1 mit
zwei erfindungsgemäßen Membrankupplungselementen 10, 10' der ersten Ausführungsform
dargestellt. Hierbei sind die beiden Membrankupplungselemente 10, 10' über eine
Anschlusswelle 20 miteinander vebunden. Die Drehmomentübertragungseinrichtung
wird eingangsseitig beispielsweise am Flansch 18 und ausgangsseitig beispielsweise
am Flansch 18' an
entsprechenden Antriebseinheiten bzw. angetriebenen Einheiten angeschlossen.
Wie bereits erwähnt,
ist eine solche Drehmomentübertragungseinheit 1 mit
zwei erfindungsgemäßen Membrankupplungselementen 10, 10' in der Lage,
alle Wellenversatzarten (axial, radial und winklig) auszugleichen
und insbesondere Wellendrehschwingungen sowie stoßartige
Belastungen stark zu reduzieren bzw. zu dämpfen, ohne dass Rückstellkräfte die
angebauten Antriebseinheiten bzw. angetriebenen Einheiten wesentlich
belasten. Es ist auch denkbar, dass eine Drehmomentübertragungseinrichtung
zwei Membrankupplungselemente nach einer der anderen Ausführungsformen
(vgl. 2 bis 13c)
umfasst oder dass mehr als zwei Membrankupplungselemente in die
Drehmomentübertragungseinrichtung
integriert sind.