DE1067644B

DE1067644B - Als Schwingungsdaempfer wirkende elastische Kupplung

Info

Publication number: DE1067644B
Application number: DEC14030A
Authority: DE
Inventors: Louis Paul Croset
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-12-16
Filing date: 1956-11-28
Publication date: 1959-10-22

Description

Als Schwingungsdämpfer wirkende elastische Kupplung Die Erfindung betrifft eine als Schwingungsdämpfer wirkende elastische Wellenkupplung, bestehend aus zwei kreisförmigen, zueinander koaxialen Kupplungsnaben, deren eine radial nach außen ragende, in Axialebene liegende Zähne und deren andere radial nach innen ragende, in Axialebene liegende Zähne trägt, wobei die Zähne mit Abrundungen in die Kupplungsnaben übergehen und jeweils ein Zahn der einen Kupplungshälfte zwischen zwei Zähnen der anderen Kupplungshälfte liegt, derart, daß Kammern für die Aufnahme von in ihrem Querschnitt kreisförmigen elastischen Körpern gebildet sind, deren Durchmesser ebenso groß oder etwas größer ist als die größte radiale Ausdehnung der Kammern.
Es sind bereits elastische Kupplungen bekanntgeworden, welche aus zwei kreisförmigen zueinander koaxialen Kupplungshälften bestehen, deren eine radial nach außen ragende, in axialen Ebenen liegende Zähne und deren andere radial nach innen ragende, in axialen Ebenen liegende Zähne trägt, wobei jeweils ein Zahn der einen Kupplungshälfte zwischen zwei Zähne der anderen Kupplungshälfte liegt. Zwischen jeweils einem Zahn der einen Kupplungshälfte und einem Zahn der anderen Kupplungshälfte sind dabei Kammern ausgebildet, welche elastische Kupplungskörper von kreisförmigem Querschnitt aufnehmen, deren Durchmesser ebenso groß oder etwas größer ist als die größte radiale Ausdehnung der Kammern.
Wenn man diese bisher bekannten elastischen Kupplungen zur Übertragung von großen Leistungen in der Größenordnung von mehreren PS hei variierendem Drehmoment heranziehen sollte, so war der Verschleiß der elastischen Kupplungskörper erheblich, und zwar infolge der durch die Reibung bei Drehmomentübertragung erzeugten Wärme.
Um die Reibung herabzusetzen, hat man auch Kupplungen konstruiert, bei denen elastische Kupplungskörper an den Wänden der sie aufnehmenden Kammern allseitig dicht anliegen. Eine derartige Konstruktion bedingt aber ein beschränktes Winkelspiel der Kupplung.
Hier setzt die Erfindung ein, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Radius der Abrundungen gleich der halben radialen Höhe der Kammern ist und daß in an sich bekannter Weise die diametral einander gegenüberliegenden Oberflächenabschnitte der elastischen Körper bei unbelasteter Kupplung außer Kontakt mit den Zahnflanken der die Kammern bildenden Zähne stehen, um sich bei Eintritt einer Belastung in Form einer Wälzbewegung an diese Flanken anzulegen.
Durch die Erfindung wird gegenüber dem Bekannten der Vorteil erreicht, daß eine elastische Kupplung geschaffen ist, bei der die Reibung und damit die Erhitzung und der Verschleiß der elastischen Kupplungskörper auf ein Minimum reduziert, die Elastizität und das Winkelspiel der Kupplung der Kupplung aber erhalten sind.
Vorzugsweise macht die Bogenlänge der Abrundungen bei den radial nach außen gerichteten Zähnen der einen Kupplungshälfte 80 bis 1200/o der, geradlinigen Flankenlänge dieser Zähne aus; die Bogenlänge der Abrundung bei den radial nach innen gerichteten Zähnen der anderen Kupplungshälfte ist größer als der geradlinige Flankenabschnitt dieser Zähne.
Die Figuren beschreiben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es stellt dar Fig.1 einen Querschnitt durch eine elastische Kupplung gemäß der Erfindung, Fig. 2 den gleichen Schnitt durch .eine Kupplung mit etwas größeren Klötzen als in Fig. 1, Fig. 3 und 4 Schnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 1.
Die Figuren zeigen zylindrische Rollen 10, deren Durchmesser im unbelasteten Zustand ungefähr gleich der radialen Abmessung einer durch einen Zahn 11 des inneren Maschinenteils 12 und einen benachbarten Zahn 30' des äußeren Maschinenteils 15 gebildeten Kammer ist. Die Zähne des äußeren Maschinenteils weisen in den Abschnitten 17-18 kreisförmige Abrundungen auf, während die Zähne des inneren Maschinenteils in den Abschnitten 20-21 kreisförmige Ansatzkrümmungen haben; die Krümmungsradien dieser Abschnitte sind gleich groß und gleich der halben radialen Höhe der Kammer; der Radius der Rolle 10 im unbelasteten Zustand ist gleich oder etwas größer als der Radius der Zahnansatzkrümmungen. Im Anschluß an die gekrümmten Abschnitte haben die Zähne parallel zueinander verlaufende Flanken. Die Abrundungen der dem äußeren Maschinenteil angehörigen Zähne haben eine Länge, die einem Winkel von mehr als 90° entspricht, während die Abrundungen der dem inneren Maschinenteil zugehörigen Zähne eine Bogenlänge haben, die einem Winkel von etwas weniger als 90° entspricht. Bei dieser Anordnung bleiben in jeder Kammer zwei um 180,° gegeneinander versetzte Räume 24 und 25 frei, in welche die Rollen bei Belastung hineingepreßt werden. Wenn eine Gummirolle deformiert wird, tritt sie nahezu rollend in Berührung mit den geradlinigen Teilen der Zahnflanken und den anliegenden peripheren Flächen der Maschinenteile. Wenn die Last verringert wird, setzen sie sich von diesen Flächen rollend wieder ab. Die Rollen können die Kammern in ihrer axialen Ausdehnung vollständig ausfüllen. Die Bogenlängen der Abrundungen 20-21 der dem inneren Maschinenteil zugehörigen Zähne sind ungefähr gleich 80 bis 120% der Länge der geradlinigen Flankenabschnitte 20-26 der Zähne. Die Bogenlänge 17-18 der Abrundung bei dem äußeren Maschinenteil 15 zugehörigen Zähne ist länger, z. B. 110 bis 155%, als die geradlinigen Flankenabschnitte dieser Zähne.
Die Fig. 1 zeigt in ihrem linken Teileine Rolle im unbelasteten Zustand, deren Durchmesser gleich der radialen Höhe der Kammer ist, d. h., ihr Durchmesser ist auch gleich dem Radius der Abrundungen; im unbelasteten Zustand haben die Zähne einen Winkelabstand von 30°. Die Fig. 1 zeigt außerdem zwischen den Zähnen 11 und 30 eine Rolle im Zustand äußerster Deformation, der eine Winkelverdrehung von 4° entspricht. Diese Rolle ist in dem angenommenen Drehmomentübertragungssinn die vordere oder Übertragungsrolle, ihre Kammer die Übertragungskammer. Der Abstand zwischen den Zähnen 30 und 11 ist bei dem herrschenden Drehmomentübertragungssinn 30° - 4° = 26°. In der von den Zähnen 30 und 11' gebildeten hinteren Kammer 24 befindet sich die Rolle in einer mittleren Stellung zwischen den benachbarten Zähnen, die einen Winkelabstand von 30° + 4° = 34° haben. Die Rolle hat in diesem Zustand nur mit den peripheren Flächen des inneren und des äußeren Maschinenteils Berührung.
Fig. 2 zeigt in ihrem rechten Teil eine Rolle 10 in unbelastetem Zustand; ihr Radius ist etwas größer als der der Abrundung und damit etwas größer als die halbe radiale Höhe der Kammer; deshalb wird die Rolle beim Einsetzen in die Kammer bereits deformiert. Der Winkelabstand der Zähne im unbelasteten Zustand beträgt wiederum 30°. Die Antriebsrolle 33 der Fig.2 ist maximal deformiert. Die Winkelverschiebung beträgt 2°. Der Winkelabstand zwischen den Zähnen 11' und 30 ist also 30° - 2° = 28°. Die hinteren unbelasteten Rollen 10 stehen unter einem nur geringen Druck; der Winkel zwischen den Zähnen 11' und 30 und 11 und 30' ist jeweils 30° + 2° = 32°. Ganz gleich, ob die Rollen mit oder ohne Vorspannung in die Kammer eingesetzt werden, d. h. je nachdem, ob ihr Durchmesser gleich oder etwas größer ist als die radiale Höhe der Kammer, steht sie mit der Lücke zwischen den Zahnansätzen voll in Berührung. Für die Aufnahme der deformierten Rollen bei Belastung bleiben Räume 24 und 25 und/oder 38 und 39 (s. Fig. 3) frei. Der Raum 24 (Fig. 2) zwischen der peripheren Fläche des äußeren Maschinenteils und dem geradlinigen Flankenabschnitt an der Spitze eines dem inneren Maschinenteil zugehörigen Zahns ist größer als der Raum 25. Bei der Deformation einer Rolle findet nirgends eine Reibung, sondern überall nur eine Rollbewegung der Rollen- und Kammerflächen gegeneinander statt. Die Auslenkbarkeit und Starrheit der Kupplung kann bei gegebener Zahl von Rollenpaaren, gegebener Rollenhärte und gegebenem Teilkreisdurchmesser durch bloße Veränderung des Rollendurchmessers variiert werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen treibenden Flansch 44, auf dem ein äußerer Ring 15 durch Schrauben befestigt ist. Auf dem freien Ende des Rings 15 ist eine Deckplatte 45 befestigt. Der treibende Flansch 44 und die Deckplatte 45 schließen die Kammern an ihren Enden ab. Die unbelasteten Rollen haben normalerweise von dem treibenden Flansch 44 und der Deckplatte 45 Abstände 38 bzw. 39 und unter Umständen auch Abstände 40, 41 von den Zähnen 11, 30 und 11'. Im Belastungszustand liegen die Rollen an den Teilen 36, 37, 46, 47 an.
Die Kupplung gemäß der Erfindung kann ein größeres Drehmoment übertragen, da die Zähne hohen Biegebeanspruchungen widerstehen.
Da keine Reibung, sondern nur Rollbewegung zwischen der Rolle und den Kammerflächen stattfindet, ist -es möglich, in vielen Fällen unbearbeitete Kammern zu verwenden.
Infolge der beträchtlichen Herabsetzung der Biegespannungen in den Zähnen ist es nicht notwendig, ausschließlich geschmiedete oder Stahlgußteile zu verwenden, man kann vielmehr auch Werkstoffe geringerer Dehnbarkeit, etwa hochwertigen Eisenguß, mit Vorteil heranziehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Als Schwingungsdämpfer wirkende elastische Wellenkupplung, bestehend aus zwei kreisförmigen, zueinander koaxialen Kupplungsnaben, deren eine radial nach außen ragende, in Axialebene liegende Zähne und deren andere radial nach innen ragende, in Axialebene liegende Zähne trägt, wobei die Zähne mit Abrundungen in die Kupplungsnaben übergehen und jeweils ein Zahn der einen Kupplungshälfte zwischen zwei Zähnen der anderen Kupplungshälfte liegt, derart, daß Kammern für die Aufnahme von in ihrem Querschnitt kreisförmigen elastischen Körpern gebildet sind, deren Durchmesser :ebenso groß oder etwas größer ist als die größte radiale Ausdehnung der Kammern, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Abrundungen (20,21) gleich der halben radialen Höhe der Kammern ist und daß in an sich bekannter Weise die diametral einander gegenüberliegenden Oberflächenabschnitte der elastischen Körper bei unbelasteter Kupplung außer Kontakt mit den Zahnflanken der die Kammern bildenden Zähne stehen, um sich bei Eintritt einer Belastung in Form einer Wälzbewegung an diese Flanken anzulegen. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlänge der Abrundungen (20, 21) bei den radial nach außen gerichteten Zähnen der einen Kupplungshälfte 80 bis 120% der geradlinigen Flankenlänge dieser Zähne ausmacht und daß die Bogenlänge der Abrundungen .(17, 18) bei den radial nach innen gerichteten Zähnen der anderen Kupplungshälfte größer ist als der geradlinige Flankenabschnitt dieser Zähne. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 850 099, 879 632; schweizerische Patentschrift Nr. 253 318; französische Patentschriften Nr. 590 707, 963 876_