DE1182909B

DE1182909B - Elastic coupling

Info

Publication number: DE1182909B
Application number: DEZ7446A
Authority: DE
Inventors: Artur Kugler
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1959-07-28
Filing date: 1959-07-28
Publication date: 1964-12-03

Description

Elastische Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Kupplung mit mehreren zwischen der treibenden und der getriebenen Kupplungshälfte angeordneten Luftfederelementen, die aus einem schlauchförmigen, mit den offenen Stirnseiten luftdicht an den Kupplungshälften befestigten Gummibalg bestehen.Elastic coupling The invention relates to an elastic coupling Coupling with several between the driving and driven coupling halves arranged air spring elements, which consist of a tubular, with the open There are rubber bellows attached to the coupling halves in an airtight manner.

Das Ziel aller elastischen und schwingungsdämpfenden Kupplungen, die in Maschinenanlagen mit periodisch wechselnden Kräften, z. B. Kolbenmaschinen, eingebaut werden, besteht darin, die Drehschwingungen soweit zu vermindern, daß keine Schäden auftreten können. Gleichzeitig wird angestrebt, die Leistungsverluste in der Kupplung möglichst auf die Dämpfungsleistung zu beschränken.The goal of all elastic and vibration-damping couplings that in machine systems with periodically changing forces, e.g. B. piston engines installed is to reduce the torsional vibrations so far that no damage may occur. At the same time, the aim is to reduce the power losses in the clutch to be limited to the damping performance as much as possible.

Die hydrodynamische Kupplung weist zwar eine ausgezeichnete Dämpfungseigenschaft auf, doch muß immer ein Schlupf und damit ein Leistungsverlust in Kauf genommen werden. Schlupflose Kupplungen, wie z. B. gummielastische Kupplungen, besitzen demgegenüber nicht die geforderten Elastizitäts- und Dämpfungseigenschaften.The hydrodynamic coupling has excellent damping properties on, but a slippage and thus a loss of performance must always be accepted will. Slip-free clutches, such as B. rubber-elastic couplings have on the other hand does not have the required elasticity and damping properties.

Hingegen verspricht die Weiterentwicklung elastischer Kupplungen Erfolg, bei denen als Federelemente Luftkammern benutzt werden. Auf Grund der wesentlich geringeren Dichte und des kleineren Strömungswiderstandes können Schwingungen höherer Frequenzen gut beherrscht werden. Die bekannten, kreisförmig angeordneten, aus Gummibälgen in einfacher wirtschaftlicher Bauweise gebildeten Luftkammern sind jedoch ziehharmonikaartig geformt und fest in der treibenden und getriebenen Kupplungshälfte eingespannt. Dadurch kann die Federkennlinie der bekannten Kupplungen nicht wegabhängig beeinflußt werden. Außerdem sind die bekannten Kupplungen mangels geeigneter Steuereinrichtungen zu elastisch, abgesehen davon, daß ihre Faltenbalgen auch durch Fliehkräfte gefährdet sind.On the other hand, the further development of flexible couplings promises success, where air chambers are used as spring elements. Because of the essential The lower density and the lower flow resistance can cause higher vibrations Frequencies are well controlled. The well-known, circularly arranged, made of rubber bellows Air chambers formed in a simple, economical design are, however, like an accordion shaped and firmly clamped in the driving and driven coupling halves. As a result, the spring characteristic of the known clutches cannot be influenced in a path-dependent manner will. In addition, the known clutches are lacking suitable control devices too elastic, apart from the fact that their bellows are also endangered by centrifugal forces are.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die bekannten Luftfederkupplungen in der Weise zu verbessern, daß sie etwa die gleichen Eigenschaften wie hydrodynamische Kupplungen hinsichtlich der Elastizität und Dämpfung aufweisen, ohne jedoch deren Schlupf in Kauf nehmen zu müssen.The invention is therefore based on the object of the known air spring clutches improve in such a way that they have about the same properties as hydrodynamic Have couplings in terms of elasticity and damping, but without their Having to accept slippage.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Gummibalg einerseits mit der offenen Seite eines in an sich bekannter Weise eine in Umfangsrichtung verlaufende Bohrung aufweisenden Gehäuses der treibenden Kupplungshälfte verbunden und andererseits unter Bildung einer Stulpe auf einem relativ zum Gehäuse beweglichen Stempel befestigt ist, dessen Querschnitt sich in bekannter Weise vom vom Stempelkopf zum -fuß vergrößert, auf dessen Mantel der Gummibalg abrollt und wobei an sich bekannte Regelvorrichtungen angeordnet sind, durch die der Luftdruck in dem aus der Bohrung, dem Gummibalg und dem Stempel gebildeten Raum einstellbar ist. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, daß die in Umfangsrichtung verlaufende, den Stempel aufnehmende Bohrung des vorzugsweise die treibende Kupplungshälfte bildenden Gehäuses und der Raum des hohlen Stempels als zusätzliche Luftkammern ausgebildet sind.The inventive solution to this problem is that the Rubber bellows on the one hand with the open side of one in a known manner circumferential bore having housing of the driving coupling half connected and on the other hand forming a cuff on a relative to the housing movable punch is attached, the cross section of which differs in a known manner from Enlarged from the punch head to the foot, on the jacket of which the rubber bellows rolls off and wherein known control devices are arranged through which the air pressure adjustable in the space formed by the bore, the rubber bellows and the punch is. It proves to be advantageous that the circumferential, the punch receiving bore of the preferably forming the driving coupling half Housing and the space of the hollow punch designed as additional air chambers are.

Mit Hilfe der Anordnung der Gummibälge und' der Abrollstempel gemäß der Erfindung kann die Federcharakteristik so gestaltet werden, daß mit zunehmender Durchfederung keine Laststeigerung mehr eintritt. Ein Drehschwingungssystem wird also getrennt.With the help of the arrangement of the rubber bellows and 'the unwinding die according to the invention, the spring characteristic can be designed so that with increasing Suspension no longer increases in load. A torsional vibration system becomes so separately.

Die günstigste Einstellung zwischen treibender und getriebener Kupplungshälfte (Mittelstellung) würde aber hierbei auf Grund der flachen Federkennlinie bei Laständerung nicht erhalten 'bleiben. Die beiden Kupplungshälften könnten vielmehr bei größerer Laständerung von einer Endstellung in die andere kommen. Zur Stabilisierung wird daher eine automatisch arbeitende Regelvorrichtung angewandt, die den Luftdruck in den Federelementen so einstellt, daß immer die gewünschte Mittelstellung eingenommen wird. Bei Lastminderung muß Luft abgeblasen werden, bei Laststeigerung strömt von einem Vorratsbehälter, der den für das höchste Drehmoment erforderlichen Luftdruck..aufweist, Luft nach. Ein Luftverbrauch erfolgt also nur bei Änderung der Belastung.The best setting between the driving and driven coupling halves (Middle position) would be due to the flat spring characteristic when the load changes not preserved '. The two coupling halves could rather be larger Load change come from one end position to the other. To stabilize therefore an automatically operating control device applied, which regulates the air pressure adjusts in the spring elements so that the desired center position is always taken will. If the load is reduced, air must be blown off; if the load increases, it flows from a reservoir that has the air pressure required for the highest torque, Air for. Air consumption therefore only occurs when the load changes.

Die Regelvorrichtung weist in an sich bekannter Weise zwei bzw. vier gleiche Ventile mit nur einem Ventilsitz auf, und es sind Mitnehmer angeordnet, die die Ventile betätigen, wenn sich die Kupplungshälften über einen bestimmten einstellbaren Winkel hinaus gegeneinander drehen. Im Weiteren ist es zweckmäßig, daß den Ventilen ein einstellbares Druckminderventil vorgeordnet ist, das die durch die Ventile in die Kupplungskammern pro Zeiteinheit einströmende Luftmenge begrenzt. Die Ansprechzeit der Regeleinrichtung wird durch diese Druckminderventile so eingestellt, daß langsame Belastungsänderungen durch Luftzufuhr ausgeglichen werden, während schnelle Laständerungen, wie Drehschwingungen, nicht übertragen werden.The control device has two or four in a manner known per se same valves with only one valve seat, and there are carriers arranged, which operate the valves when the coupling halves are above a certain level Turn the adjustable angle against each other. It is also useful to that an adjustable pressure reducing valve is arranged upstream of the valves, which through the valves limit the amount of air flowing into the coupling chambers per unit of time. The response time of the control device is set by these pressure reducing valves in such a way that that slow changes in load are compensated by air supply, while rapid load changes, such as torsional vibrations, are not transmitted.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt, und es zeigt: F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Kupplung mit Kraftübertragung in nur einer Drehrichtung und F i g. 2 einen Schnitt gemäß F i g. 1 durch eine Kupplung mit Kraftübertragung in beiden Drehrichtungen.The invention is shown schematically in two exemplary embodiments in the drawing and it shows: F i g. 1 with a partial longitudinal section through a coupling Power transmission in only one direction of rotation and F i g. 2 shows a section according to FIG G. 1 through a coupling with power transmission in both directions of rotation.

Die Gummibälge 1 sind am äußeren Durchmesser mittels eines Spannringes 2 an der treibenden Kupplungshälfte 3 luftdicht befestigt. Der Spannring 2 kann gleichzeitig als äußerer Führungsring 2 a für die Gummibälge 1 ausgebildet sein.The rubber bellows 1 are on the outer diameter by means of a clamping ring 2 attached to the driving coupling half 3 airtight. The clamping ring 2 can be designed as an outer guide ring 2 a for the rubber bellows 1 at the same time.

Zur Aufnahme der zur Erzielung einer flachen Federkennlinie erforderlichen Luftvolumen sind Kammern 6 in der treibenden Kupplungshälfte angeordnet. Die Stirnseite 15 dieser Kammern 6 dient gleichzeitig zur Befestigung der Gummibälge 1.To record the necessary to achieve a flat spring characteristic Air volume, chambers 6 are arranged in the driving clutch half. The front side 15 of these chambers 6 also serve to fasten the rubber bellows 1.

Mit der getriebenen Kupplungshälfte 5 werden die Gummibälge 1 durch den Stempel 4 verbunden. Die getriebene Kupplungshälfte 5 besteht aus einer Nabe 16 oder einem Flansch mit sternförmig angeordneten Armen, an denen die Stempel 4 befestigt sind.With the driven coupling half 5, the rubber bellows 1 are through the punch 4 connected. The driven coupling half 5 consists of a hub 16 or a flange with arms arranged in a star shape, on which the punches 4 are attached.

Die Gummibälge 1 rollen bei einer Relativdrehung zwischen der treibenden und der getriebenen Kupplungshälfte auf dem der inneren Führung dienenden Stempel 4 ab.The rubber bellows 1 roll with a relative rotation between the driving and the driven coupling half on the punch serving for the inner guide 4 from.

Die Regelung des Luftdruckes erfolgt in dem gezeigten Beispiel durch den Steuerkolben 7, der über die Kolbenstange 17 mit der treibenden Kupplungshälfte 3 verbunden ist. Bei einer Relativdrehung der Kupplungshälften verschiebt sich der Steuerkolben 7 im Zylinder 8 und stellt je nach der Bewegungsrichtung entweder eine Verbindung der Kammer 6 mit dem Luftzufluß 18 über die Leitung 19 her oder öffnet eine Steuerbohrung 20, so daß Luft ins Freie abströmen kann.The air pressure is regulated in the example shown the control piston 7, which via the piston rod 17 with the driving coupling half 3 is connected. When the coupling halves rotate relative to each other, the Control piston 7 in cylinder 8 and, depending on the direction of movement, either one Connection of the chamber 6 to the air supply 18 via the line 19 or opens a control bore 20 so that air can flow out into the open.

In F i g. 2 ist eine Kupplung für die Kraftübertragung in beiden Drehrichtungen dargestellt. Die Gummibälge 1 sind wiederum am äußeren Durchmesser mit der treibenden Kupplungshälfte 3 verbunden und mittels eines Spannringes 2 gehalten. Für diesen Anwendungsfall sind die Luftkammern durch eine Trennwand 9 in zwei Hälften unterteilt, so daß in den benachbarten Kammern 6 und 6a der Luftdruck verschieden sein kann. Für die Kraftübertragung in der entgegengesetzten Drehrichtung werden die Gummibälge 1 a verwendet.In Fig. 2 is a coupling for power transmission in both directions of rotation shown. The rubber bellows 1 are in turn on the outer diameter with the driving Coupling half 3 connected and held by means of a clamping ring 2. For this Application, the air chambers are divided into two halves by a partition 9, so that the air pressure can be different in the adjacent chambers 6 and 6a. The rubber bellows are used to transmit power in the opposite direction of rotation 1 a used.

Die getriebene Kupplungshälfte 5 trägt beiderseits Stempel 4 und 4 a, die mit den Gummibälgen 1 und 1 a verbunden sind.The driven coupling half 5 carries punches 4 and 4 on both sides a, which are connected to the rubber bellows 1 and 1 a.

Zur Regelung der richtigen gegenseitigen Winkelstellung der Kupplungshälften sind im Beispiel nach F i g. 2 vier gleiche, mit der treibenden Kupplungshälfte 3 verbundene Ventile 10, 11, 10a, 11a mit jeweils nur einem Ventilsitz vorgesehen. Die Ventile 10 und 10a dienen zur Erhöhung des Luftdruckes. Die Absenkung des Luftdruckes oder die völlige Entleerung der Kammern wird durch die Ventile 11 und 11 a vorgenommen. Bei Überschreitung einer bestimmten Relativdrehung der Kupplungshälften öffnet das Füllventil 10 oder 10a je nach der Richtung der Relativdrehung und gibt somit den Luftzufluß aus dem Vorratsbehälter 12 über das Druckminderventil 13 zu den Luftkammern 6 bzw. 6a frei. Der Druck in den beaufschlagten Luftkammern steigt solange an, bis die Mittelstellung der Kupplungshälften wieder erreicht ist. Dann schließen die Ventile 10 bzw. 10a wieder. Zugleich werden bei einer Relativdrehung die Ventile 11a bzw. 11 geöffnet, so daß aus den Luftkammern 6a bzw. 6 die Luft abströmen kann und der Druck fällt. Durch diese Ventilanordnung wird gleichzeitig erreicht, daß bei Änderung der Kraftrichtung die entsprechenden Luftkammern und Gummibälge unter Druck gesetzt werden und die Luft aus den nicht mehr belasteten Gummibälgen abgeblasen wird. Es erfolgt also eine automatische Anpassung der Kupplung an die geänderte Kraftrichtung.To regulate the correct mutual angular position of the coupling halves are in the example according to FIG. 2 four identical, with the driving coupling half 3 connected valves 10, 11, 10a, 11a are provided, each with only one valve seat. The valves 10 and 10a are used to increase the air pressure. The lowering of the air pressure or the complete emptying of the chambers is carried out through the valves 11 and 11 a. The opens when a certain relative rotation of the coupling halves is exceeded Filling valve 10 or 10a depending on the direction of the relative rotation and thus gives the Air inflow from the reservoir 12 via the pressure reducing valve 13 to the air chambers 6 or 6a free. The pressure in the pressurized air chambers increases until the middle position of the coupling halves is reached again. Then they close Valves 10 and 10a again. At the same time, with a relative rotation, the valves 11a or 11 open so that the air can flow out of the air chambers 6a and 6, respectively and the pressure drops. This valve arrangement achieves at the same time that if the direction of force changes, the corresponding air chambers and rubber bellows underneath Pressure is applied and the air is blown out of the rubber bellows that are no longer loaded will. There is therefore an automatic adaptation of the clutch to the changed Direction of force.

Bei außerordentlich raschen Belastungsänderungen, wie sie beim Anlassen und Stillsitzen von Dieselmotoren vorkommen können, übertragen die elastischen Anschläge 14 kurzzeitig das Drehmoment und es wird damit ein hartes Anschlagen der beiden Kupplungshälften vermieden.With extremely rapid changes in load, such as when starting and standstill of diesel engines can occur, transfer the elastic stops 14 briefly the torque and it becomes a hard impact of the two Coupling halves avoided.

Die einzelnen Kammern 6 sind untereinander durch Druckausgleichleitungen 21 verbunden, damit in allen einander entsprechenden Luftkammern der gleiche Druck herrscht (vgl. F i g. 1). Im Falle der F i g. 2 sind für die Luftkammern 6 a separate Druckausgleichleitungen 22 vorgesehen.The individual chambers 6 are interconnected by pressure equalization lines 21 connected so that the same pressure in all corresponding air chambers prevails (see Fig. 1). In the case of FIG. 2 are separate for the air chambers 6 a Pressure equalization lines 22 are provided.

Claims

Claims: 1. Elastic coupling with several between the driving and the driven coupling half arranged air spring elements, which consists of a tubular, with the open end faces airtight on the coupling halves attached rubber bellows exist, d u r c h g e - indicates that the rubber bellows (1) on the one hand with the open side of one in a manner known per se in the circumferential direction running bore having the housing of the driving coupling half (3) connected and on the other hand with the formation of a cuff on a movable relative to the housing Stamp (4) is attached, the cross section of which differs in a known manner from the stamp head Enlarged to the foot, on the jacket of which the rubber bellows unrolls and which is known per se Control devices (7, 8; 10, 11) are arranged through which the air pressure in the from the bore, the rubber bellows and the punch space is adjustable.

2. Elastic coupling according to claim 1, characterized in that the circumferential direction running, the punch (4) receiving bore of the preferably the driving Coupling half (3) forming the housing is also designed as an air chamber (6) is.

3. Elastic coupling according to claim 2, characterized in that the control device in a manner known per se, two or, in the case of power transmission, in both directions of rotation has four identical valves (10, 11 or 10, 11, 10a, 11a) with only one valve set and drivers are arranged that actuate the valves, If the coupling halves against each other beyond a certain adjustable angle turn.

4. Elastic coupling according to claim 1 or 3, characterized in that an adjustable pressure reducing valve (13) is arranged upstream of the valves (10, 11).

5. Elastic coupling according to claim 1 or one of the following, characterized in that that for each direction of rotation several air spring elements in a circle or in two provided axially next to each other, each lying coaxially to the center line of the coupling Circles are arranged.

6. Elastic couplings according to claim 5, characterized in that that in a manner known per se, the valves depending on the present Direction of rotation as a filling valve of one air chamber (6) and as a discharge valve of the other Air chamber (6a) are formed.

7. Elastic coupling according to claim 1 or one of the following, characterized in that to limit the angular deflections in a known manner stops (14) made of elastic material, for. B. rubber, are provided. B. Elastic coupling according to claim 1 or the following, characterized in that the air chambers are connected to one another by pressure equalization lines (21, 22) in a manner known per se. Considered publications: German Patent Specifications No. 525 261, 811893; British Patent No. 202367; U.S. Patent No. 1815,639; "Construction" magazine, 1959, issue 8, p. 304, image 9; Machine Design magazine from March 5, 1959, pp. 117 to 120.