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Als Schwingungsdämpfer wirksame Ein- oder Mehrscheibenüberlastrutschkupplung
Die Erfindung betrifft eine als Schwingungsdämpfer wirksame Ein- oder Mehrscheibenüberlastrutschkupplung,
bei der die an je einer zugeordneten Drehachse drehbar aufgehängten Innen-
und/ oder Außenlamellen aus wenigstens zwei Lamellenteilstücken zusammengesetzt
und der Primärteil und Sekundärteil bei überlast beliebig gegeneinander verdrehbar
sind.
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Um die Drehmomentspitzen, die durch plötzliche Beschleunigung oder
Verzögerung der Triebwerksteile entstehen, in ihrer Wirkung abzubauen, kann man
zwischen Antriebsmaschine und Triebwerk in bekannter Weise elastische Verbindungsglieder
einschalten. Solche elastischen Verbindungsglieder sind beispielsweise eine Gummikupplung,
eine hydrodynamische Kupplung oder eine mechanische Rutschkupplung.
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Die Gummikupplung dämpft ungenügend, weil sie Schwingungsenergie aufspeichert
und in entgegengesetzter Drehrichtung wieder abgibt.
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Am Primärteil auftretende Drehschwingungen werden somit an den Sekundärteil
weitergeleitet. Außerdem ist ihre Dämpfungswirkung temperaturabhängig.
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Hydrodynamische Kupplungen müssen bei Langsamläufern, wie Dieselmaschinen,
im Durchmesser relativ groß angelegt werden, da ihr Antrieb mit Kurbelwellendrehzahl
erfolgt. Außerdem ist zwischen Primär- und Sekundärteil dauernd ein gewisser Schlupf
vorhanden.
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MechanischeRutschkupplungen der üblichenBauart sind für die Zwecke
der Schwingungsdämpfung weitgehend ungeeignet, weil der Unterschied zwischen der
Reibungszahl der Ruhe und der Bewegung sehr groß ist. Solche Kupplungen müssen mit
einem sehr großen Lastmoment, mindestens dem zweifachen Motormoment, eingestellt
werden, damit bei durchrutschender Kupplung das Nennmoment noch mit Sicherheit übertragen
wird. Gummikupplungen und mechanische Rutschkupplungen haben bei wechselnden Relativdrehrichtungen
zwischen Primär- und Sekundärteil die gleiche Funktionscharakteristik und daher
die gleiche Momentenübertragung.
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Zur Schwingungsdämpfung sind ferner elastische Kupplungen bekannt,
bei denen die Dämpfung dadurch erreicht wird, daß die Lamellen bei Bewegungen der
Kupplungshälften gegeneinander reibend aufeinandergleiten und dabei gegen Federkraft
in einem begrenzten Drehwinkel verdrehbar sind. Eine derartige Ausführung ist nicht
als überlastrutschkupplung verwendbar, in der nach überschreiten des überlastmomentes
beide Kupplungsteile beliebig gegeneinander verdrehbar sind, und sie erreicht außerdem
wegen der mit gleicher Charakteristik in beiden Drehrichtungen erfolgenden federelastischen
Abstützung zwischen den Kupplungsteilen keine wirksame Schwingungsdämpfung. Bei
einer vorbekannten Ausführungsform gleiten hammerkopfförmige Blechscheiben des Sekundärteiles
gegenüber kreisringförmigen Innenlamellen am Primärteil. Der Sekundärteil ist dabei
als Armstem zur Befestigung der hammerkopfförmigen Blechscheiben ausgebildet, und
die einzelnen Arme stützen sich gegen Druckfedern ab, welche gehäusefest am Primärteil
gelagert sind. Durch ein gewisses Spiel in den Lagerbolzen der hammerkopfförmigen
Blechscheiben und an den Armen des Sekundärteiles wird eine Anpassungsfähigkeit
bei nicht genau fluchtenden Achsen, jedoch keine Schwenkbarkeit der hammerkopfförmigen
Blechscheiben erreicht. Diese Ausführung besitzt in vollem Umfang die bereits erläuterten
prinzipiellen Nachteile der ungenügenden Schwingungsdämpfung und der Unmöglichkeit
einer Ausbildung als überlastrutschkupplung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine als Schwingungsdämpfer wirksame
Ein- oder Mehrscheibenüberlastrutschkupplung zu schaffen, bei der Primärteil und
Sekundärteil bei überlastmoment beliebig gegeneinander verdrehbar sind, mit aus
wenigstens zwei Lamellenteilstücken zusammengesetzten Innen-und/oder Außenlamellen,
die an je einer zugeordneten Drehachse drehbar aufgehängt sind. Zur Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Drehachse der Lamellenteilstücke in an sich bekannter
Weise radial außerhalb der Reibungskupplung angeordnet und die Schwenkbewegung der
Teilstücke, wie an
Sich bekannt, durch Anschläge, z. B. in Form
von Anschlagbolzen, begrenzt. Diese Drehbarkeit der auf einer Kreislinie angeordneten
Lamellenteilstücke hat zur Folge, daß die Lamellentellstücke eine Drehung um den
Mittelpunkt, den ihre Teilberührungsfläche mit beiderseitigen Gegenlamellen bildet,
insführen, wobei eine Gleitbewegung zusätzlich zu der Drehbewegung um die Mittelachse
der Kupplung eintreten soll. Die Energie der Drehschwingung, welche diese Gleit-
und Drehbewegung der Lamellenteilstücke hervorgerufen hat, wird auf diese Weise,
durch Reibungsarbeit in Wärme umgesetzt und vernichtet. Bekannt sind bereits elastische
Kupplungen mit auf einer Scheibe drehbar angeordneten, federelastisch abgestützten
Zahnsektoren, welche mit einem zentralen Zahnrad kämmen. Die Drehachsen dieser Zahnsektoren
liegen außerhalb des Umfangs des zentralen Zahnrades, und die Schwenkbewegung der
Zahnsektoren wird durch Anschläge begrenzt. Dabei handelt es sich jedoch nicht um
gegeneinander gleitfähige Lamellenteilstücke, so daß die Möglichkeit einer Gleitbewegung
zusätzlich zur durch die Verzahnung zwangläufig hervorgerufenen Drehbewegung entfällt.
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Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Reibungskupplung überträgt in
der einen Relativdrehrichtung zwischen Primär- und Sekundärteil ein bestimmtes eingestelltes
Drehmoment. Dabei ist der Reibungsdurchmesser wirksam, den die nicht geteilte Gegenlamelle
mit der Kupplungsachse bildet. In der dazu entgegengesetzten Relativdrehrichtung
überträgt diese Kupplung aber über einen begrenzten Winkelweg ein anderes, vorzugsweise
ein erheblich geringeres Drehmoment, weil hierbei der Reibungsdurchmesser der Teillamelle
in bezug auf ihren Drehpunkt in ihrem Aufhängebolzen wirksam wird.
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Wenn dieser begrenzte Winkelweg, der durch die freie Schwenkbewegung
der Lamellenteilstücke zwischen ihren Anschlägen gegeben ist, überschritten wird,
ergibt sich auch in der zweiten Relativdrehrichtung eine übertragung des vollen
eingestellten Drehmomentes, wobei dann wieder der Reibungsdurchmesser der nicht
geteilten Gegenlamelle wirksam wird.
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Diese bei aufeinanderfolgenden entgegengesetzten Relativdrehrichtungen
unterschiedliche Drehmomentübertragung bietet den Vorteil, daß von der Antriebsmaschine
kommende Drehschwingungen immer
in die Drehrichtung mit geringer Momentübertragung
ausweichen können. Innerhalb eines bestimmten Verdrehungswinkels bleiben sie unwirksam,
weil durch die Schwenkbewegung der Teillamellen Reibungsarbeit geleistet wird, die
sich in Wärme umsetzt und auf diese Weise die Schwingungsenergie abbaut. Drehschwingungen
können die Teillamellenpakete dauernd in Schwenkbewegung halten, so daß die Reibpaarungen
mit einer nahezu konstanten Reibungszahl der Bewegung arbeiten. Deshalb kann das
Rutschmoment dieser Kupplung auf den sehr niedrigen Wert von 1,1 mal Motordrehmoment
eingestellt werden.
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Ein zusätzlicher Vorteil beim Abbau von Drehmomentschwingungen kann
erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß die Schwenkbewegung der Lamellenteilstücke
elastisch begrenzt ist, daß sie z. B. gegen in an sich bekannter Weise mit elastischem
Werkstoff ausgefütterte Anschlagpolster oder Anschlagbolzen anschlagen. Auch können
die Lagerungsbolzen, an denen die schwenkbaren Lamellenteilstücke aufgehängt sind,
mit einem elastischen Werkstoff ausgefüttert werden. Die Anschläge können gummielastische
Polster sein, welche dachartig abgesehrägte, mit einer Anschlagschiene versehene
Anschlagflächen aufweisen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
schematisch dargestellt; es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine
Reibungs-Kupplung gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Querschnitt durch eine
Reibungskupplung nach F i g. 1,
F i g. 3 einen Teilquerschnitt mit
elastischem Anschlag für die Lamellenteilstücke und elastischer Aufhängung der Lamellenteilstücke,
F i g. 4 eine weitere Ausführung des elastischen Anschlages für die Lamellentellstücke.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Lamellenkupplung besteht
aus äußeren Lamellen 1 und inneren Lamellen 2. Die äußeren Lamellen
1 sind als Primärteil mit dem Antrieb, z. B. einem Schwungrad 4 eines Verbrennungskraftmotors,
verbunden. Die inneren Lamellen 2 greifen in eine Verzahnung der Abtriebwelle
3.
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Die Anpreßkraft der Lamellen wird in bekannter Weise durch eine Ringscheibe
5 mit Druckfeder 6
erzeugt. Dadurch werden die Lamellenpaare aneinandergepreßt,
und es erfolgt zwischen den als Primärteil ausgebildeten äußeren Lamellen
1 und den den Sekundärteil bildenden inneren Lamellen 2 eine Momentenübertragung
durch Reibschluß.
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Wie aus F i g. 2 erkennbar, ist jede äußere Lamelle
1 aus mehreren Lamellenteilstücken 11 zusammengesetzt, welche jeweils
um zugeordnete Lagerungsbolzen 7 eine Schwenkbewegung ausführen können, welche
durch beidseitige Anschlagbolzen 8, 9 begrenzt wird. Bei einer Drehmomentübertragung
in der in F i g. 2 dargestellten Pfeilrichtung liegen die Lamellenteilstücke
11 der Außenlamelle 1 gegen die Anschlagbolzen 9 an und bilden
mit der inneren Lamelle 2 eine Reibpaarung mit dem Reibungsdurchinesser 12, der
konzentrisch zur Hauptdrehachse 13 liegt. Sobald infolge Momentumkehr an
der äußeren Lamelle 1 sich die Lamellenteilstücke 11 von den Anschlagbolzen
9 abheben und um ihre Lagerungsbolzen 7 schwenken, treten andere Reibungsverhältnisse
auf. Es wird ein kleinerer Reibungsdurchmesser 14 wirksam, der nicht mehr konzentrisch
zur Hauptdrehachse 13
liegt. Bei weiterer Relativbewegung der äußeren und
der inneren Lamelle 1, 2 zueinander werden die Lamellenteilstücke
11 der äußeren Lamelle 1
gegen die Anschlagbolzen 8 angeschlagen,
und der ursprünglich beschriebene Reibungszustand mit konzentrisch liegendem größerem
Reibungsdurchmesser 12 ist wiederhergestellt.
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Die Größe der Schwenkbewegung der Lamellenteilstücke 11 kann
dabei den maximalen Schwingungsausschlägen des Motors durch entsprechende Bemessung
und Anordnung der Anschlagbolzen 8,9
angepaßt werden. Die unterschiedliche
Momentenübertragung bei wechselnden Relativdrehrichtungen ergibt eine vorzügliche
Dämpfung der Drehschwingungen.
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F i g. 3 zeigt im Querschnitt ein gummielastisches Element,
das als Anschlag für die Lamellenteilstücke 11 dient. Es besteht aus einer
Hülse 21 und einem
Bolzen 22, zwischen welchen ein gummielastisches
Zwischenstück 23 eingefügt ist. Der Lagerungsbolzen 7 der Lamellentellstücke
11 wurde hier mit einem gummielastischen Füllmaterial 24 dämpfendnachgiebig
gestaltet.
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Die Ausführungsfonn der F i g. 4 läßt als Anschläge gummielastische
Polster 25 erkennen, welche mit einer abgewinkelten Anschlagschiene
26 versehen sind und den Winkelanschlag der Lamellenteilstücke
11 elastisch begrenzen. Da hier das elastische Material auf Biegung beansprucht
wird,'ergibt sich eine besonders gute Ausnutzung seiner Federungseigenschaften.
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Die beschriebene überlastratschkupplung kann mit einer zusätzlichen
gummi- oder federelastischen Kupplung vereinigt werden, um große und kleine Drehmomentschwingungen
nahezu vollkommen zu dämpfen. lEerbei wird z. B. ein elastisches Federelement zwischen
der Nabe der getriebenen Welle und einem die Innenlamelle unverdrehbar tragenden
Ring angeordnet.