DE102010044452A1

DE102010044452A1 - Drehelastische Kupplung

Info

Publication number: DE102010044452A1
Application number: DE201010044452
Authority: DE
Inventors: Dr. Becker Markus K.; Markus Schmeink
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine drehelastische Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes – mit einem treibenden Kupplungselement; – mit einem angetriebenen Kupplungselement; – mit einem in Umfangsrichtung der Kupplung drehelastischen Element, das das treibende und das angetriebene Kupplungselement drehmomentübertragend verbindet; wobei – das drehelastische Element wenigstens eine in Umfangsrichtung elastisch verformbare, über dem Umfang geschlossene oder offene ringförmige Feder mit in Radialrichtung nach innen oder außen vorstehenden Vorsprüngen aufweist, an welchen das treibende Kupplungselement an wenigstens einem ersten Vorsprung und das angetriebene Kupplungselement an wenigstens einem zweiten Vorsprung angeschlossen sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung jeweils eine Bohrung mit einer eingesetzten Gleitbuchse aufweisen, in welcher jeweils wenigstens ein Bolzen des treibenden oder angetriebenen Kupplungselementes, über den die Feder drehmomentübertragend am treibenden oder angetriebenen Kupplungselement angeschlossen ist, drehbar gleitend getragen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehelastische Kupplung, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang mit einer solchen drehelastischen Kupplung.
Bekannte drehelastische Kupplungen weisen in der Regel eine lineare Kennlinie auf, das heißt, der Verlauf des Drehmomentes (Rückstellmomentes) der drehelastischen Kupplung aufgetragen über dem Verdrehwinkel zwischen dem treibenden Kupplungselement, auch als erste Kupplungshälfte bezeichnet, und dem angetriebenen Kupplungselement, auch als zweite Kupplungshälfte bezeichnet, folgt einer Geraden, die in der Regel durch den Nullpunkt verläuft. Die Steigung einer solchen Kennlinie, auch als Steifigkeit bezeichnet, ist demnach konstant.
In vielen Anwendungsfällen solcher drehelastischen Kupplungen hat sich die lineare Kennlinie als günstig erwiesen, beispielsweise beim Einsatz in Antriebssträngen, in welchen ein Aggregat über eine solche drehelastische Kupplung mittels eines Verbrennungsmotors angetrieben wird. Wichtige Randbedingungen sind dabei die Eigenfrequenzen des Antriebsstranges, welche so liegen sollten, dass die Resonanz mit der drehzahlabhängigen Erregerfrequenz der Antriebsmaschine außerhalb des genutzten Drehzahlbereiches der Antriebsmaschine liegt.
Bei anderen Anwendungsfällen hingegen hat sich die lineare Kennlinie der bekannten drehelastischen Kupplungen als nicht optimal erwiesen. Wenn beispielsweise ein Propeller oder eine Strömungsmaschine, beispielsweise Strömungsturbine, Strömungsverdichter oder hydrodynamische Maschine über eine drehelastische Kupplung von einer Antriebsmaschine angetrieben wird oder eine solche drehelastische Kupplung in Richtung des Antriebsleistungsflusses hinter der Strömungsmaschine angeordnet ist, so ist es aufgrund der Kennlinie des Propellers beziehungsweise der Strömungsmaschine günstig, wenn die Kupplung im unteren Drehzahlbereich beziehungsweise Drehmomentbereich, das heißt bei kleinen Verdrehwinkeln, vergleichsweise weich ist. Durch die niedrige Steifigkeit liegt die Eigenfrequenz sehr niedrig, womit auch bei niedrigen Drehzahlen bereits eine starke Reduktion der Drehschwingungserregung erzielt wird. Insbesondere bei niedriger Belastung bleiben die Schwingungsamplituden des Drehmoments so unterhalb des statischen Nutz- oder Mittelmomentes. Auf diese Art werden in diesen Betriebspunkten unerwünschte, weil möglicherweise schädliche Klappergeräusche (zum Beispiel Getrieberasseln) zuverlässig verhindert.
Insbesondere bei solchen Antriebssträngen ist eine drehelastische Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes wünschenswert, die bei kleinen Drehmomenten eine besonders niedrige Steifigkeit aufweist. Dies schließt natürlich nicht aus, dass eine solche drehelastische Kupplung auch zur Übertragung eines Drehmomentes in anderen Antriebssträngen, beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor als Antriebsmaschine, eingesetzt wird.
Aus dem rumänischen Patent RO 91520 ist eine elastische Kupplung bekannt, die eine nicht lineare progressive elastische Kennlinie aufweist, relative Verdrehwinkel der Kupplungshälften von 30° bis 35° zulässt, langlebig ist und als elastische metallische Zwischenelemente drei Ringfedern umfasst, die im Inneren mit je zwei in Bezug auf den Ringmittelpunkt symmetrisch angeordnete Halteösen versehen sind. In die Halteösen sind Bolzen eingesetzt, von denen eine erste hälftige Anzahl auf einer ersten Seite der Ringfedern mit der ersten Kupplungshälfte und die übrigen Bolzen (zweite Hälfte) auf der entgegengesetzten axialen Seite der Ringfedern mit der zweiten Kupplungshälfte verschraubt sind. Die Bolzen sind dabei derart reibend in die Bohrungen der Halteösen eingebracht, dass infolge der radialen Verspannung und der relativen Pendelbewegung zwischen den Bolzen und den Bohrungsoberflächen der Halteösen Reibungskräfte auftreten, wodurch gezielt eine Dämpfung der Drehmomentschwingungen erreicht werden soll.
Untersuchungen haben ergeben, dass die bekannte drehelastische Kupplung mit nicht linearer progressiver Kennlinie zwar eine geringe Steifigkeit bei kleinen Drehmomenten erreicht, jedoch zugleich eine besonders große Hysteres im Kennlinienverlauf zwischen dem Verlauf bei zunehmendem Drehmoment und abnehmendem Drehmoment aufweist. Die Ursache hierfür war zunächst unklar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehelastische Kupplung der eingangs beschriebenen Art, insbesondere mit nicht linearer progressiver Kennlinie derart weiterzuentwickeln, dass die Hysterese im Kennlinienverlauf minimiert wird. Zugleich soll sich die drehelastische Kupplung durch Zuverlässigkeit und eine kostengünstige Herstellbarkeit sowie möglichst große relative Verdrehwinkel, günstigerweise von mehr als 15, 20, 25 oder 30°, zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungselement auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine drehelastische Kupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Anspruch 12 gibt einen besonders günstigen Antriebsstrang mit einer solchen drehelastischen Kupplung an. In den weiteren abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die erfindungsgemäße drehelastische Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes weist ein (erstes) treibendes Kupplungselement sowie ein (zweites) angetriebenes Kupplungselement auf. Die Kupplungselemente könnten auch als Kupplungshälften bezeichnet werden, was nicht voraussetzt, dass diese gleich groß sind beziehungsweise jeweils genau eine Hälfte der Kupplung ausbilden.
Ferner ist ein in Umfangsrichtung der Kupplung drehelastisches Element vorgesehen, dass das treibende und das angetriebene Kupplungselement drehmomentübertragend verbindet, wobei das drehelastische Element wenigstens eine in Umfangsrichtung der Kupplung elastisch verformbare, über dem Umfang geschlossene oder offene ringförmige Feder mit in Radialrichtung nach innen oder außen vorstehenden Vorsprüngen aufweist, an welchen das treibende Kupplungselement an wenigstens einem ersten Vorsprung und das angetriebene Kupplungselement an wenigstens einem zweiten Vorsprung angeschlossen sind. Gemäß einer Ausführungsform ragen beide Vorsprünge nach innen oder nach außen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ragt ein Vorsprung nach innen und der andere nach außen.
Erfindungsgemäß weisen der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung jeweils eine Bohrung mit jeweils einer in die Bohrung eingesetzten Gleitbuchse auf, in welcher jeweils ein Bolzen des treibenden oder angetriebenen Kupplungselementes, über den die Feder drehmomentübertragend am treibenden oder angetriebenen Kupplungselement angeschlossen ist, drehbar gleitend getragen wird.
Um die zwischen der Gleitbuchse und dem Bolzen auftretende Reibung zusätzlich zu minimieren, ist es günstig, wenn die Gleitbuchse geschmiert, insbesondere fettgeschmiert, zur Ausbildung eines Schmierfilms zwischen der Gleitbuchse und dem Bolzen ausgeführt ist. Hierzu kann die Gleitbuchse in ihrer inneren, dem Bolzen zugewandten Oberfläche wenigstens eine, insbesondere eine Vielzahl von schmierstoffgefüllten, insbesondere fettgefüllten, Schmiertaschen aufweisen. Eine solche Ausführungsform zeichnet sich neben der minimalen Reibung besonders dadurch aus, dass der Reibwert eines solchen Gleitlagers mit zunehmender Normalkraft abnimmt, da durch die Wirkung der zunehmenden Normalkraft der Schmierstoff aus der wenigstens einen, insbesondere der Vielzahl von schmierstoffgefüllten Schmiertaschen herausgedrückt und zu einem reibungshemmenden Schmierfilm zwischen der inneren Oberfläche der Gleitbuchse und der äußeren Oberfläche des Bolzens verdrängt wird. Dies führt wiederum dazu, dass die Hysterese in der Kennlinie der drehelastischen Kupplung noch weiter verringert wird, das heißt die Differenz zwischen dem Verlauf des Drehmomentes beziehungsweise Rückstellmomentes aufgetragen über dem Verdrehwinkel zwischen dem treibenden Kupplungselement und dem angetriebenen Kupplungselement bei zunehmendem Drehmoment gegenüber diesem Verlauf bei abnehmendem Drehmoment reduziert wird Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die innere Oberfläche der Gleitbuchse mit einer Gleitschicht, vorteilhaft Gleitbeschichtung, insbesondere festen Gleitbeschichtung, beispielsweise aus PTFE, versehen. Grundsätzlich kommt in Betracht, den Grundkörper der Gleitbuchse aus einem anderen Werkstoff als die Gleitbeschichtung, die vorteilhaft stoffschlüssig auf dem Grundkörper aufgebracht ist, herzustellen, beispielsweise aus Metall, insbesondere Stahl. Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die wenigstens eine Schmiertasche nur in der Gleitbeschichtung, nicht jedoch im Grundkörper.
Eine hinsichtlich der Herstellungskosten und des Übertragungsverhaltens besonders günstige drehelastische Kupplung kann erreicht werden, wenn der Bolzen des treibenden und/oder angetriebenen Kupplungselementes zylindrisch oder hohlzylindrisch ausgeführt ist und an seiner Stirnseite oder seinen beiden Stirnseiten zusammen mit wenigstens einem Verriegelungselement, insbesondere einem Verriegelungselement pro Stirnseite, einen plattenförmigen Bereich des treibenden und/oder angetriebenen Kupplungselementes einspannt. Das wenigstens eine Verriegelungselement ist beispielsweise als Schraube, die in den Bolzen eingeschraubt ist, oder als Mutter, die auf den Bolzen aufgeschraubt ist, ausgeführt.
Von Vorteil ist es, wenn das drehelastische Element eine Vielzahl, insbesondere drei oder mehr über dem Umfang geschlossene oder offene ringförmige Federn aufweist, die in Axialrichtung der drehelastischen Kupplung hintereinander angeordnet sind, und das treibende Kupplungselement an wenigstens einem ersten Vorsprung jeder Feder und das angetriebene Kupplungselement an wenigstens einem zweiten Vorsprung jeder Feder angeschlossen sind, wobei die ersten Vorsprünge der verschiedenen Federn insbesondere in Umfangsrichtung versetzt und die zweiten Vorsprünge der verschiedenen Federn insbesondere in Umfangsrichtung versetzt zueinander positioniert sind. Die ersten und die zweiten Vorsprünge können dabei jeweils gleichmäßig über dem Umfang verteilt angeordnet sein, hinsichtlich der Anordnung der ersten und/oder der zweiten Vorsprünge untereinander oder auch zusätzlich hinsichtlich der Anordnung der ersten Vorsprünge gegenüber den zweiten Vorsprüngen. Günstig ist es, wenn die Anschlussbereiche, insbesondere die Bolzen und/oder Gleitbuchsen der ersten Vorsprünge und/oder zweiten Vorsprünge auf demselben Durchmesser positioniert sind, hinsichtlich der Anordnung der ersten und/oder zweiten Vorsprünge untereinander, oder es können sich auch die entsprechenden Anordnungsdurchmesser der ersten Vorsprünge und der zweiten Vorsprünge entsprechen.
Gemäß einer Ausführungsform weisen das treibende Kupplungselement und das angetriebene Kupplungselement jeweils sich in Axialrichtung der Kupplung gegenüberstehende drehstarr aneinander angeschlossene, insbesondere aneinander verschraubte, Gehäuseplatten auf, welche die wenigstens eine Feder oder die Vielzahl von Federn sandwichartig zwischen sich einschließen. Dabei können die Bolzen die wenigstens eine Feder durchdringen und die sich gegenüberstehenden Gehäuseplatten miteinander verbinden, beispielsweise durch die genannte stirnseitige Verschraubung. Besonders vorteilhaft ist dabei pro Stirnseite jedes Bolzens eine Schraube oder eine Mutter vorgesehen, wobei auf der ersten Seite die erste Gehäuseplatte mit dem Bolzen verschraubt wird und auf der zweiten Stirnseite die gegenüberstehende zweite Gehäuseplatte mit dem Bolzen verschraubt wird.
Um trotz minimierter Reibung in dem durch die Gleitbuchse und den Bolzen gebildeten Gleitlager eine zusätzliche Dämpfung in der drehelastischen Kupplung zu erzeugen, kann außerhalb der Lagerung des Bolzens in der Gleitbuchse die Kupplung mit einer Reibdämpfung und/oder mit einer Hydrodämpfung versehen sein, welche die Relativverdrehung zwischen dem treibenden Kupplungselement und dem angetriebenen Kupplungselement dämpft. Die Reibdämpfung kann durch aufeinander gleitende, insbesondere mit einem Reibbelag versehene Reibflächen gebildet werden. Die Hydrodämpfung kann beispielsweise durch eine oder mehrere mit einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit gefüllte Dämpfungskammern zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Kupplungselement, insbesondere radial außerhalb der wenigstens einen Feder zur Verfügung gestellt werden, wobei das dämpfende Fluid durch die Relativdrehung zwischen dem treibenden Kupplungselement und dem angetriebenen Kupplungselement verdrängt wird. Wenn beispielsweise die Feder oder die Vielzahl von Federn auf ihrem äußeren Umfang einen oder mehrere Vorsprünge aufweisen oder einen von der Kreisform abweichenden, insbesondere vieleckigen äußeren Umfang aufweisen, so kann die Verdrängung durch den wenigstens einen Vorsprung beziehungsweise die Vielzahl von Vorsprüngen oder die Ecken bewirkt werden. Das treibende Kupplungselement und/oder das angetriebene Kupplungselement kann in einem solchen Fall vorteilhaft die Dämpfungskammer radial außerhalb des oder der Federn begrenzen.
Reibflächen können beispielsweise in Axialrichtung zwischen aufeinander gleitenden Flächen zwischen dem treibenden Kupplungselement und dem angetriebenen Kupplungselement und/oder aufeinander gleitenden Flächen zwischen der wenigstens einen Feder und dem treibenden Kupplungselement und/oder angetriebenen Kupplungselement und/oder auf aneinander gleitenden Flächen zwischen sich relativ zueinander verdrehenden Federn vorgesehen sein. Mit zunehmender Anzahl in Axialrichtung solcher aufeinander gleitenden Flächen kann entweder die Reibdämpfung erhöht oder die notwendige Größe der einzelnen Fläche vermindert werden.
Bei einem Antriebsstrang mit einer Antriebsmaschine und einer von der Antriebsmaschine angetriebenen Strömungsmaschine oder einem von der Antriebsmaschine angetriebenen Propeller ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die drehelastische Kupplung die Antriebsleistung übertragend in der Triebverbindung zwischen der Antriebsmaschine und der Strömungsmaschine oder dem Propeller oder hinsichtlich des Antriebsleistungsflusses hinter der Strömungsmaschine angeordnet. Im letzteren Fall dient die drehelastische Kupplung dazu, Antriebsleistung von der Strömungsmaschine auf ein nachgeordnetes Aggregat zu übertragen.
Die wenigstens eine Feder ist gemäß einer Ausführungsform aus Metall, insbesondere Stahl hergestellt. Andere Werkstoffe sind möglich, besonders Titan, Kunststoff, faserverstärkter Kunststoff, vorteilhaft kohlefaserversteckter Kunststoff (CFK).
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren näher exemplarisch beschrieben werden.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht in Axialrichtung auf eine erfindungsgemäß ausgeführte drehelastische Kupplung;
2 einen Axialschnitt durch die drehelastische Kupplung aus der 1;
3 in Ansichten a bis c eine besonders günstige Ausgestaltung einer Gleitbuchse, wie sie in einer erfindungsgemäßen drehelastischen Kupplung zum Einsatz gelangen kann.
In der 1 erkennt man eine axiale Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgeführte drehelastische Kupplung mit einem treibenden Kupplungselement 1 und einem angetriebenen Kupplungselement 2. Ohne weiteres könnten die Funktionen des treibenden Kupplungselementes 1 und des angetriebenen Kupplungselementes 2 auch untereinander ausgetauscht werden.
Das treibende Kupplungselement 1 dient zum Anschluss, beispielsweise mittels Verschraubung, einer Antriebsmaschine in wenigstens mittelbarer drehmomentübertragender Verbindung. Das angetriebene Kupplungselement 2 wird vom treibenden Kupplungselement 1 über das zwischengeschaltete drehelastische Element 3 angetrieben und dient zum wenigstens mittelbaren Anschluss eines mittels der Antriebsmaschine anzutreibenden Aggregates.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das angetriebene Kupplungselement 2 eine Nabe 4 auf, um die Triebverbindung mit dem im Leistungsfluss nachfolgenden Bereich des Antriebsstranges herzustellen. Eingangsseitig kann das treibende Kupplungselement 1 beispielsweise mittels einer Verschraubung im Bereich des äußeren Umfangs angeschlossen werden.
Der Anschluss des treibenden Kupplungselementes 1 und des angetriebenen Kupplungselementes 2 an das drehelastische Element 3, welches eine Vielzahl von ringförmigen Federn umfasst, die nachfolgend mit Bezug auf die 2 noch beschrieben werden, erfolgt über Schrauben 5, die stirnseitig in zylinderförmige Bolzen 6 (2) eingeschraubt sind und Gehäuseplatten 7 des treibenden Kupplungselementes 1 sowie Gehäuseplatten 8 des angetriebenen Kupplungselementes 2 gegen die Bolzen 6 verspannen.
Die Verschraubung 9 dient dem Anschluss der Nabe 4 an die Gehäuseplatten 8 des angetriebenen Kupplungselementes 2.
In der 1 erkennt man ferner dämpfende Anschläge 10, die getragen vom treibenden Kupplungselement 1 und/oder vom angetriebenen Kupplungselement 2 (vorliegend werden die dämpfenden Anschläge 10 vom treibenden Kupplungselement 1 getragen) derart im Bereich der Endlage der Verdrehung zwischen dem treibenden Kupplungselement 1 und dem angetriebenen Kupplungselement 2 angeordnet sind, dass sie ein mechanisches Anschlagen des treibenden Kupplungselementes 1 am angetrieben Kupplungselement 2 dämpfen. Die dämpfenden Anschläge 10 können beispielsweise aus einem Elastomer beziehungsweise Gummi hergestellt sein. Andere Werkstoffe sind möglich.
Die dämpfenden Anschläge 10 werden erst wirksam, wenn der maximale Verdrehwinkel zwischen dem treibenden Kupplungselement 1 und dem angetriebenen Kupplungselement 2 erreicht ist, somit bei sehr großen Drehmomenten. Die Dämpfungskennlinie der dämpfenden Anschläge 10 schließt sich somit mit zunehmendem Verdrehwinkel hinten an die Kennlinie des drehelastischen Elementes 3 an. Auch bei einem Ausfall beziehungsweise Bruch des drehelastischen Elementes 3 beziehungsweise der Verbindung des drehelastischen Elementes 3 zum treibenden Kupplungselement 1 oder angetriebenen Kupplungselement 2 werden die dämpfenden Anschläge 10 wirksam, indem sie ermöglichen, dass die drehelastische Kupplung weiterhin Drehmoment gedämpft übertragen kann und so ein Fahrzeug, in dessen Antriebsstrang die drehelastische Kupplung eingesetzt werden kann, zumindest in einem Notprogramm weiterbetrieben werden kann, beispielsweise um aus eigener Kraft die nächste Werkstatt anzusteuern oder den Schaden erst beim nächsten routinemäßigen Werkstattbesuch zu beheben. Anstelle von dämpfenden Anschlägen können zwischen dem treibenden Kupplungselement 1 und dem angetriebenen Kupplungselement 2 und/oder zwischen dem drehelastischen Element 3 beziehungsweise der wenigstens einen Feder und dem treibenden Kupplungselement 1 und/oder dem angetriebenen Kupplungselement 2 auch einer oder mehrere ungedämpfte Anschläge vorgesehen sein, um die Kupplung in einem Schadensfall des drehelastischen Elementes 3 weiterbetreiben zu können.
Ferner erkennt man in der Ansicht der 1 Reibscheiben 11, welche in Axialrichtung der drehelastischen Kupplung zwischen dem treibenden Kupplungselement 1 und dem drehelastischen Element 3 positioniert sind und bei einer relativen Verdrehung des drehelastischen Elementes 3 gegenüber dem treibenden Kupplungselement 1 eine Reibdämpfung erzeugen.
In der 2 erkennt man in dem dargestellten Axialschnitt ebenfalls das treibende Kupplungselement 1 mit seinen Gehäuseplatten 7 sowie das angetriebene Kupplungselement 2 mit seinen Gehäuseplatten 8 und der Nabe 4. Die den Elementen der 1 entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen beziffert.
Besonders erkennt man hier die Anordnung von drei ringförmigen Federn 12, 13, 14 in Axialrichtung der Kupplung hintereinander. Jede Feder 12, 13, 14 ist mehrschichtig ausgeführt, vorliegend aus zwei unmittelbar aufeinander aufgesetzten Schichten. Jede Feder 12, 13, 14 ist mit einem ersten in Radialrichtung nach innen vorstehenden Vorsprung 15 (siehe auch die 1) am treibenden Kupplungselement 1 angeschlossen, und zwar über jeweils eine in den ersten Vorsprung 15 eingesetzte Gleitbuchse 17, in welcher der Bolzen 6, der mit den Gehäuseplatten 7 des treibenden Kupplungselementes 1 verschraubt ist, ein Gleitlager mit der Gleitbuchse 17 ausbildend gleitet. Ferner ist jede Feder 12, 13, 14 mit einem zweiten Vorsprung 16, der ebenfalls in Radialrichtung nach innen vorsteht, am angetriebenen Kupplungselement 2 angeschlossen, und zwar über jeweils eine in jeden zweiten Vorsprung 16 eingesetzte Gleitbuchse 17, in welcher der Bolzen 6, der mit den Gehäuseplatten 8 des angetriebenen Kupplungselementes 2 verschraubt ist, ein Gleitlager mit der Gleitbuchse 17 ausbildend gleitet.
Die Gleitbuchsen 17 ragen, wie man sieht, beidseitig in Axialrichtung der Kupplung über den jeweiligen Vorsprung 15, 16 der Feder 12, 13, 14 hinaus, was günstig bezüglich der auftretenden Kantenpressung ist. Die Erstreckung der Gleitbuchse 17 in Axialrichtung der Kupplung kann jener der Bolzen 6 entsprechen oder länger sein. Günstig ist es jedoch, wenn die Gleitbuchse 17 in Axialrichtung eine geringere Erstreckung als die Bolzen 6 aufweisen, da dann keine Kollisionsgefahr mit den Gehäuseplatten 7, 8 besteht und die Gehäuseplatten 7, 8, wie gezeigt, über die Schrauben 5 leicht mit den Bolzen 6 an deren Stirnseiten verspannt werden können, vorteilhaft, wie dargestellt, mit jeweils einer Gehäuseplatte 7, 8 an jeweils einer Stirnseite jedes Bolzens 6, die Federn 12, 13, 14 sandwichartig zwischen sich einschließend.
Vorliegend sind die Reibscheiben 11 innen auf den Gehäuseplatten 7 des treibenden Kupplungselementes 1 aufgebracht, und zwar beidseitig des drehelastischen Elementes 3, gebildet aus den Federn 12, 13, 14. Zusätzlich oder alternativ könnte eine oder eine Vielzahl von entsprechenden Reibscheiben 11 auch zwischen dem drehelastischen Element 3 und dem angetriebenen Kupplungselement 2 beziehungsweise dessen Gehäuseplatten 8 vorgesehen sein. Auch zwischen den sich relativ zueinander verdrehenden Federn 12, 13, 14 könnte zusätzlich oder alternativ eine oder eine Vielzahl von entsprechenden Reibscheiben 11 vorgesehen sein. Wenn die doppellagigen Federn 12, 13, 14 nicht, wie dargestellt, mit ihren beiden Lagen unmittelbar aneinander fest verbunden wären, sondern jeweils zwei Lagen eine andere Feder beziehungsweise eine Lage einer anderen Feder beidseitig zwischen sich einschlössen, so könnte entsprechend eine doppelte Anzahl von Reibscheiben 11 zwischen den Federn 12, 13, 14 vorgesehen werden, da entsprechend mehr relativ aufeinander gleitende Flächen zwischen den Federn 12, 13, 14 erreicht würden.
Im Detail a der 2 ist schematisch eine mögliche Form der Federn 12, 13, 14 dargestellt, welche jeweils genau einen ersten Vorsprung 15 und einen zweiten Vorsprung 16 aufweist. Neben den Bohrungen zur Aufnahme der Gleitbuchse 17 beziehungsweise der Bolzen 6 (2) weist jeder Vorsprung 15, 16 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Öffnung zur Materialeinsparung und Reduzierung der Federsteifigkeit auf. Selbstverständlich könnten diese Öffnungen entfallen oder mehrere Öffnungen, insbesondere ein Fachwerk bildend, ausgeführt sein.
In der 3 ist nun eine mögliche Gestaltung der Gleitbuchsen 17 im Detail dargestellt, und zwar in drei Ansichten, einer dreidimensionalen Ansicht a, einem Axialschnitt b und einem Radialschnitt c. Die Gleitbuchse 17 ist zylinderförmig und fettgeschmiert. Zur Fettschmierung sind in der dem Bolzen (nicht dargestellt) zugewandten inneren Oberfläche eine Vielzahl von fettgefüllten Schmiertaschen 18, hier in Form von kreisrunden Bohrungen, als Sacklöcher ausgeführt, vorgesehen.
In der gezeigten Ausführungsform weist die Gleitbuchse 17 einen Grundkörper 20 aus Metall und eine innen auf dem Grundkörper 20 aufgebrachte Gleitbeschichtung 19, beispielsweise aus PTFE, auf. Die Schmiertaschen 18 sind ausschließlich in der Gleitbeschichtung 19 vorgesehen. Beispielsweise kann die Gleitbeschichtung 19 getrennt vom Grundkörper 20 hergestellt werden, mit entsprechenden Durchgangsbohrungen versehen werden und dann in den Grundkörper 20 eingesetzt werden. Dies erleichtert die Herstellung.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in die Gleitbuchse 17 eine Durchgangsbohrung 21 eingebracht, um eine Nachschmierung zu ermöglichen. Auf diese Nachschmierungsmöglichkeit beziehungsweise die Durchgangsbohrung 21 kann aber auch verzichtet werden, je nach Anwendungsfall.
Ferner ist die hier gezeigte Gleitbuchse 17 mit einer Trennfuge 22 versehen, welche die sonst über dem Umfang geschlossene Gleitbuchse 17 unterbricht. Dies dient der leichteren Montierbarkeit. Auch auf diese Trennfuge 22 kann jedoch verzichtet werden.
Bezugszeichenliste

1: treibendes Kupplungselement
2: angetriebenes Kupplungselement
3: drehelastisches Element
4: Nabe
5: Schraube
6: Bolzen
7: Gehäuseplatten des treibenden Kupplungselementes
8: Gehäuseplatten des angetriebenen Kupplungselementes
9: Verschraubung
10: dämpfender Anschlag
11: Reibscheibe
12, 13, 14: Feder
15: erster Vorsprung
16: zweiter Vorsprung
17: Gleitbuchse
18: Schmiertasche
19: Gleitbeschichtung
20: Grundkörper
21: Durchgangsbohrung
22: Trennfuge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

RO 91520 [0006]

Claims

Drehelastische Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes 1.1 mit einem treibenden Kupplungselement (1); 1.2 mit einem angetriebenen Kupplungselement (2); 1.3 mit einem in Umfangsrichtung der Kupplung drehelastischen Element (3), das das treibende und das angetriebene Kupplungselement (1, 2) drehmomentübertragend verbindet; wobei 1.4 das drehelastische Element (3) wenigstens eine in Umfangsrichtung elastisch verformbare, über dem Umfang geschlossene oder offene ringförmige Feder (12, 13, 14) mit in Radialrichtung nach innen oder außen vorstehenden Vorsprüngen (15, 16) aufweist, an welchen das treibende Kupplungselement (1) an wenigstens einem ersten Vorsprung (15) und das angetriebene Kupplungselement (2) an wenigstens einem zweiten Vorsprung (16) angeschlossen sind; dadurch gekennzeichnet, dass 1.5 der erste Vorsprung (15) und der zweite Vorsprung (16) jeweils eine Bohrung mit einer eingesetzten Gleitbuchse (17) aufweisen, in welcher jeweils wenigstens ein Bolzen (6) des treibenden oder angetriebenen Kupplungselementes (1, 2), über den die Feder (12, 13, 14) drehmomentübertragend am treibenden oder angetriebenen Kupplungselement (1, 2) angeschlossen ist, drehbar gleitend getragen wird.
Drehelastische Kupplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl, insbesondere drei oder mehr ringförmige Federn (13, 14) in Axialrichtung der drehelastischen Kupplung hintereinander angeordnet sind, und das treibende Kupplungselement (1) an wenigstens einem ersten Vorsprung (15) jeder Feder (12, 13, 14) und das angetriebene Kupplungselement (2) an wenigstens einem zweiten Vorsprung (16) jeder Feder (12, 13, 14) angeschlossen sind, wobei die ersten Vorsprünge (15) der verschiedenen Federn (12, 13, 14) insbesondere in Umfangsrichtung versetzt und die zweiten Vorsprünge (16) der verschiedenen Federn (12, 13, 14) insbesondere in Umfangsrichtung versetzt zueinander positioniert sind.
Drehelastische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (17) geschmiert, insbesondere fettgeschmiert, zur Ausbildung eines Schmierfilms zwischen der Gleitbuchse (17) und dem Bolzen (6) ausgeführt ist.
Drehelastische Kupplung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (17) in ihrer inneren, dem Bolzen (6) zugewandten Oberfläche wenigstens eine, insbesondere eine Vielzahl von schmierstoffgefüllten, insbesondere fettgefüllten Schmiertaschen (18) aufweist.
Drehelastische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche der Gleitbuchse (17) mit einer Gleitbeschichtung (19) oder Gleitschicht, insbesondere aus PTFE versehen ist.
Drehelastische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (6) des treibenden und/oder angetriebenen Kupplungselementes (1, 2) zylindrisch oder hohlzylindrisch ausgeführt ist und an seiner Stirnseite oder seinen beiden Stirnseiten mit wenigstens einem, insbesondere zwei Verriegelungselementen einen plattenförmigen Bereich des treibenden und/oder angetriebenen Kupplungselementes (1, 2) einspannt.
Drehelastische Kupplung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verriegelungselement als Schraube (5), die in den Bolzen (6) eingeschraubt ist, oder Mutter, die auf den Bolzen (6) aufgeschraubt ist, ausgeführt ist.
Drehelastische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das treibende Kupplungselement (1) und das angetriebene Kupplungselement (2) jeweils sich in Axialrichtung der Kupplung gegenüberstehende, drehstarr aneinander angeschlossene, insbesondere aneinander verschraubte Gehäuseplatten (7, 8) aufweisen, welche die wenigstens eine Feder (12, 13, 14) sandwichartig zwischen sich einschließen.
Drehelastische Kupplung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (6) die wenigstens eine Feder (12, 13, 14) durchdringen und die sich gegenüberstehenden Gehäuseplatten (7, 8) miteinander verbinden.
Drehelastische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Lagerung der Bolzen (6) in der jeweiligen Gleitbuchse (17) die Kupplung mit einer Reibdämpfung durch aufeinander gleitende, insbesondere mit einem Reibbelag versehene Reibflächen und/oder mit einer Hydrodämpfung versehen ist, welche die Relativverdrehung zwischen dem treibenden Kupplungselement (1) und dem angetriebenen Kupplungselement (2) dämpft.
Drehelastische Kupplung gemäß der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibdämpfung und/oder die Hydrodämpfung zwischen wenigstens einer der Gehäuseplatten (7, 8) und der wenigstens einen sich relativ hierzu verdrehenden Feder (12, 13, 14) und/oder zwischen wenigstens zwei sich relativ zueinander verdrehenden Federn (12, 13, 14) vorgesehen ist.
Antriebsstrang mit einer Arbeitsmaschine und einer von der Arbeitsmaschine angetriebenen Strömungsmaschine oder einem von der Antriebsmaschine angetriebenen Propeller, dadurch gekennzeichnet, dass in der Triebverbindung eine drehelastische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist, die Antriebsleistung von der Antriebsmaschine auf die Strömungsmaschine oder den Propeller oder von der Strömungsmaschine auf ein nachgeordnetes Aggregat überträgt.