DE1080359B

DE1080359B - Elastische Wellenkupplung fuer schwingungsempfindliche Antriebe

Info

Publication number: DE1080359B
Application number: DET14118A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Brinkmann
Original assignee: Tacke Maschinenfabrik K G F
Current assignee: Tacke Maschinenfabrik K G F
Priority date: 1957-09-09
Filing date: 1957-09-09
Publication date: 1960-04-21

Description

Elastische Wellenkupplung für schwingungsempfindliche Antriebe Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung für schwingungsempfindliche Antriebe, wie Schiffsantriebe od. dgl., mit zwischen Mitnehmern der beiden Kupplungshälften angeordneten, in sich geschlossenen, mit Preßluft mit regelbarem Druck aufblasbaren, elastischen Teilen. Bei elastischen Wellenkupplungen für schwingungsempfindliche Antriebe, wie Schiffsantriebe u. dgl., ist eine progressive Federkennlinie erwünscht, um in der Nähe der der Eigenschwingungszahl der bewegten Massen entsprechenden kritischen Drehzahl Resonanzerscheinungen mit ihren unerwünschten Folgen zu vermeiden. Wenn man auch bemüht ist, die Betriebsdrehzahl außerhalb der kritischen Drehzahl zu legen, so läßt sich dies bei Schiffsantrieben wegen äußerer Einflüsse, z. B. aus der Verankerung, aus dem Schiffskörper, aus benachbarten Aggregaten usw., nicht immer erreichen. In einem derartigen Falle wäre es wünschenswert, wenn man die Federkennlinie der Kupplung verändern könnte, was aber bisher mit keiner Kupplungsbauart in ausreichendem Maße erreicht werden konnte. Es sind zwar Kupplungen bekannt, deren Federkennlinie durch Auswechseln der elastischen Kupplungsteile gegen solche .aus anderem Werkstoff, von anderer Größe oder Form in gewissem Umfang veränderlich ist, jedoch reicht eine solche Änderung der Federkennlinie bei Schiffsantrieben nicht aus, so daß die Antriebsanlage nur nach Umbau betriebsfähig ist.
Für Schiffsantriebe ist eine elastische Wellenkupplung bekannt, bei der zwischen Mitnehmern der beiden Kupplungshälften ein in sich geschlossener, mit Preßluft aufblasbarer, elastischer Teil angeordnet ist. Dieser ist nach Art eines Fahrzeugluftreifens ausgebildet und weist an seinem äußeren und inneren Umfang klauenartige Ansätze auf, die durch die Preßluftfüllung gegen die Mitnehmer gedrückt werden und dadurch das Drehmoment übertragen.
Es sind auch Luftfederelemente in Form elastischer Luftkammern bekannt, deren Querschnitt von den Unterstützungspunkten nach den frei liegenden Seiten zunimmt, um bei der durch die Zusammenpressung gegebenen fortschreitenden Erhöhung des Luftdruckes den nicht unterstützten Teilen der Kammer eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen Zerstörung zu geben.
Bei einer für Kraftfahrzeuge bestimmten Luftfeder hat man bereits eine regelbare Luftfüllung vorgesehen, um die Federung der jeweiligen Fahrzeugbelastung anzupassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kupplung der in Frage stehenden Art in einfacher Weise eine progressive Federkennlinie zu erreichen und dabei deren Verlagerungsfähigkeit beizubehalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die elastischen Teile in Kammern zwischen sternförmig vorgesehenen Rippen der Kupplungsnaben angeordnet sind.. Diese elastischen Teile werden bei Belastung der Kupplung zusammengepreßt, wodurch die eingeschlossene Luft komprimiert wird. Dadurch erhält die Federkennlinie die Form einer Polytropen, d. h. einer hyperbelartigen Kurve, und verläuft progressiv. Sie kann ohne bauliche Änderung der Kupplung leicht den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden, beispielsweise durch Änderung des Druckes der Preßluft. Bei geringer Verdichtung der Luft hat die Federkennlinie die Form einer flachen Kurve, die zu ihrem Scheitelpunkt stark ansteigt. Durch Änderung des Fülldruckes kann man den Teil der Polytropen aussuchen, .den man für die Federung wünscht. Wird eine weiche Federung verlangt, hält man den Anfangsfülldruck gering und fährt auf dem flachen Ast der Polytropen. Soll die Federung hart sein, so erhöht man den Fülldruck und beginnt gleich auf einem höherliegenden Punkt der Kurve, aus der man somit einen steileren Teil herausschneidet.
Die Änderung der Federkennlinie kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch ermöglicht werden, daß die Teile außer mit Preßluft mit einem inkompressiblen Medium, insbesondere Öl, gefüllt sind und in beiden Drehrichtungen der Kupplung unterschiedliche Füllung haben. Dadurch wird der Luft raum bzw. der Kompressionsraum verkleinert, und die Federung wird härter. Schließt man an die elastischen Teilre einen Ausgleichsdruckraum an, in den die komprimierte Luft ausweichen kann, so wird der Kompressionsraum vergrößert und die Federung weicher.
Von den zwischen. den sternförmig angeordneten Rippen der beiden Kupplungsnaben befindlichen elastischen Teilen ist in einer Drehrichtung jeweils nur die Hälfte der elastischen Teile an der Kraftübertragung beteiligt. Erhalten die für beide Drehrichtungen vorgesehenen beiden Gruppen der elastischen Teile eine unterschiedliche Füllung, indem z. B: die bei »Vorwärts«-Drehung auf der rechten Seite der Mitnehmer der antreibenden Kupplungshälfte liegenden Bälge stärker mit Luft gefüllt werden als die links liegenden Bälge, so ergibt sich für die »Vorwärts«-Drehung eine weichere Federung mit schwach gekrümmter Federkennlinie und für die »Rückwärts«-Drehung eine entsprechend härtere Federung, da zur Erreichung einer bestimmten Verdichtung bei den stärker gefüllten elastischen Teilen ein größerer Verdrehungswinkel erforderlich ist als bei den geringer gefüllten.
Es ist also auf verschiedene Weise eine Einstellung der Federkennlinie nach den jeweiligen Betriebsverhältnissen mit einfachen Mitteln zu erreichen, ohne daß die elastischen Teile ausgewechselt werden müssen oder irgendwelche Änderungen der Kupplung notwendig sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in vereinfachter Form dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Querschnitt, Fig. 2 einen Längsschnitt der Wellenkupplung und Fig. 3 eine Abwicklung des Kupplungsumfangs. Auf den beiden Wellenenden bzw. auf den auf diesen aufgekeilten Naben 1, 1' sind die beiden Kupplungshälften 2, 2' befestigt, die muldenförmig ausgebildet und an ihren einander zugeordneten Seiten mit sternförmigen Rippen 3, 3' versehen sind. Diese ragen abwechselnd in die jeweils gegenüberliegende Kupplungshälfte und begrenzen Kammern 4, in die in sich geschlossene, elastische Teile 5 eingesetzt sind. Diese bestehen aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, Kunststoff od. dgl., und sind mit je einem nicht dargestellten Füllstutzen versehen, die die Kupplungshälften 2, 2' durchsetzen und an eine Preßluftquelle angeschlossen werden, um die Teile 5 mit Preßluft zu füllen.
Bei Belastung der Kupplung werden die elastischen Teile 5 zwischen den Rippen 3, 3' der beiden Kupplungshälften zusammengepreßt, und die in ihnen befindliche Luft wird zusätzlich komprimiert, wodurch die Federkennlinie beeinflußt wird.
Wie die Zeichnung erkennen läßt, hat die nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Kupplung, bei der als Federelemente gespannte Luft benutzt wird, einen einfachen Aufbau, und die Federkennlinie kann ohne irgendwelche bauliche Änderungen leicht geändert werden. Die Kupplung hat den Vorteil, daß sie auch bei hoher Belastung bzw. bei starken Stößen eine Federung gewährleistet und keinen Hartanschlag hat. Wenn die Federung auch infolge der Progressivität der Federkennlinie sehr hart wird, so wird sie doch nicht starr. Die Kupplung hat auch bei Belastung eine Verlagerungsfähigkeit, ohne dabei Kräfte auf die beiderseitigen Lagerungen auszuüben, denn die Rippen 3, 3' haben in dem Ringraum der Kupplungshälften ein ansreichendes Spiel, so daß auch größere Winkelverlagerungen der Wellen aufgenommen werden können. Durch das Walken der elastischen Teile 5 und deren Reibung an den Wandungen der Kammern 4 hat die Kupplung eine gewisse Dämpfung, die in vielen Fällen ausreichend ist. Ferner hat sie eine Notlaufeigenschaft, denn wenn die elastischen Teile infolge starker Überlastung platzen sollten, entweicht zwar die Luft, aber die leeren Teile bleiben zwischen den Ringen liegen, wobei durch die Kompression der elastischen Teile selbst eine Federung vorhanden ist, namentlich wenn die Teile eine große Wandstärke haben und aus Werkstoff von höherer Elastizität, z. B. aus Gummi od. dgl., bestehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elastische Wellenkupplung für schwingungsempfindliche Antriebe, wie Schiffsantriebe od. dgl., mit zwischen Mitnehmern der beiden Kupplungshälften angeordneten, in sich geschlossenen, mit Preßluft mit regelbarem Druck aufblasbaren, elastischen Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Teile (5) in Kammern (4) zwischen sternförmig v=orgesehenen Rippen (3, 3') der Kupplungnaben (2, 2') angeordnet sind.
2. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (5) außer mit Preßluft mit einem inkompressiblen Mittel, insbesondere Öl, gefüllt sind und in beiden Drehrichtungen der Kupplung unterschiedliche Füllung haben. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 545 451, 811893, 870 620; britische Patentschriften Nr. 161698, 616 987, 697 557; USA.-Patentschriften Nr. 1815 639, 2 232 637.