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Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Wellenkupplung mit
Drehschwingungsdämpfung, bei der die Drehmomentübertragung über mehrere im Abstand
von der Drehachse auf der getriebenen Kupplungshälfte gleichmäßig über einen Umfang
verteilt angeordnete und mit Mitnehmern auf der treibenden Kupplungshälfte verbundene
elastische Kupplungskörper erfolgt.
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Bei einer bekannten elastischen Kupplung sind Gummikörper von ringförmiger
Gestalt zwischen den beiden Kupplungshälften auf Abstand von der Drehachse angeordnet.
Diese Gummikörper sind mit einer exzentrischen Bohrung versehen, in die ein Mitnehmer
eingreift. Auf diese Weise wird lediglich eine in beiden Drehrichtungen entsprechend
den unterschiedlichen Querschnitten des gummielastischen Werkstoffes zwischen dem
Mitnehmer und der den Gummikörper umgebenden Lagerhülse unterschiedliche Federhärte
erreicht. Eine Dämpfung gegen die Ausbildung von Drehschwingungen wird dabei nur
im Rahmen der Dämpfungsfähigkeit des Pufferwerkstoffes und der einem Gummipuffer
eigenen nichtlinearen Federcharakteristik erreicht. Diese Dämpfung bleibt aber in
vielen Fällen hinter der benötigten Dämpfung zurück.
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Schließlich ist noch eine elastische Kupplung bekannt, bei der zur
Drehmomentübertragung dienende Federn symmetrisch zu den abwechselnd an den Kupplungshälften
gelagerten Mitnehmern vorgespannt sind. Bei der Drehmomentübertragung verformen
sich diese Federn derart, daß bei dem Zusammendrücken einer Feder die andere um
den gleichen Betrag entlastet wird. Die wirksame Federhärte eines Federpaares ist
somit bis zur vollständigen Entspannung einer Feder gleich der Summe beider Federkonstanten.
Von der Entlastung einer Feder ab ist nur noch die Federkonstante der einen Feder
wirksam, so daß die resultierende Kennlinie dann einen Knick aufweist. Abgesehen
von diesem Knick verläuft die Federcharakteristik aber linear, womit die zur wirksamen
Dämpfung von Drehschwingungen erforderliche Verstimmung der Eigenfrequenz des Systems
nicht erreichbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer elastischen Kupplung der eingangs
beschriebenen Art mit Drehschwingungsdämpfung eine wirksame Verstimmung der Eigenfrequenz
des Systems gegenüber Drehschwingungen zu erzielen.
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Zur Lösung dieser -Aufgabe sind gemäß der Erfindung die Mitnehmer
abwechselnd in größeren und kleineren Abständen auf dem Umfang verteilt und die
Kupplungskörper in Drehrichtung entgegengesetzt zueinander vorgespannt.
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Infolge der Vorspannung werden bei einer Drehung der Kupplungshälften
gegeneinander einige der Kupplungskörper weiter gespannt und einige entlastet. Damit
kann die Eigenfrequenz des Schwingungssystems wirkungsvoll gegenüber Drehschwingungen
verstimmt werden. Das Ausmaß der Verstimmung ist dabei einstellbar.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung bestehen die elastischen Kupplungskörper
aus einem gummielastischem Werkstoff und sind ringförmig ausgebildet. Die elastischen
Kupplungskörper bestehen nach einer anderen Ausbildungsform aus Schraubenfedern,
die paarweise den zugehörigen Mitnehmer zwischen sich einschließen.
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Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform
der elastischen Kupplung nach der Erfindung, F i g. 2 einen axialen Schnitt durch
die Ausführungsform nach F i g. 1 längs der Linie H-11, F i g. 3 einen axialen Schnitt
durch eine andere Ausführungsform der elastischen Kupplung nach der Erfindung, F
i g. 4 eine Teilseitenansicht der Kupplung nach F i g. 3 längs der Linie IV-IV.
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Die elastische Kupplung 10 nach F i g. 1 und 2 besteht aus
einer treibenden Kupplungshälfte 11 und einer Scheibe 12, die als getriebene Kupplungshälfte
dient.
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Die beiden Kupplungshälften 11 und 12 sind durch mehrere gleichartige
elastische Kupplungskörper miteinander verbunden. Vier dieser Körper sind bei 13,
14,15 und 16 gezeigt.
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Wie aus F i g. 2 hervorgeht, greift in den Kupplungskörper 13 ein
Stehbolzen 17 ein, der an der treibenden Kupplungshälfte 11 befestigt ist, sich
parallel zur Drehachse der Kupplung erstreckt und eine Abstandshülse 20 mit
einer Bohrung 18 trägt. Die Abstandshülse 20 ist in eine Bohrung 21 eines
gummielastischen Kupplungskörpers 22 eingesetzt.
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Der gummielastische Kupplungskörper 22 liegt teilweise in einer axial
gerichteten Bohrung.23, die auf der Scheibe 12 auf dem gleichen Durchmesser wie
der Stehbolzen 17 angeordnet ist. Eine Deckplatte 24 ist mit Nieten 25 an der der
treibenden Kupplungshälfte zugewandten Seite der Scheibe 12 befestigt. Die Deckplatte
24 ist mit einer Vertiefung 26 versehen, die den Kupplungskörper 22 aufnimmt. Die
Relativbewegung zwischen der treibenden und der getriebenen Kupplungshälfte wird
durch die Bohrung 28 und durch eine Bohrung oder Öffnung 30
ermöglicht.
Ein Flansch 31 der Buchse 20 dient dazu, die treibende und getriebene Kupplungshälfte
axial auf Abstand zu halten, wobei seine Schulter 32 gegenüber dem Bolzenkopf 27
an dem elastischen Kupplungskörper anliegt.
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Aus der F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Stehbolzen 17 nicht
mit gleichem Umfangsabstand um die Drehachse der Kupplung verteilt sind. Die Radien
durch die Mitten der Bolzen 17 zeigen, daß die Zentriwinkel a, ß zwischen zwei benachbarten
Bolzen unterschiedlich sind: Beispielsweise ist a keiner als ß. Durch diese Anordnung
sind die Bolzen 17 in bezug auf den Mittelpunkt der jeweils gegenüberliegenden Bohrung
21 der gleichmäßig über einen Umfang verteilten Kupplungskörper 22 verlagert. Daraus
geht hervor, daß die benachbarten Kupplungskörper 22 immer in der einen oder anderen
Richtung vorgespannt sind, je nach der Größe der Winkel a und ß.
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Zum Zusammenbau der entsprechenden Kupplungsglieder ist es erforderlich,
die Kupplungshälften gegeneinander im Uhrzeigersinn oder entgegen zu drehen, wenn
einige der Stehbolzen in die Bohrungen 18 eingesetzt worden sind, damit die elastischen
Kupplungskörper gedrückt oder verformt werden, so daß der verbleibende Teil der
Bolzen 17 in den entsprechenden Bohrungen 18 aufgenommen werden kann. Wenn alle
Bolzen eingesetzt sind, dann stellt sich in den elastisch verformbaren Kupplungskörpern
eine Vorspannung ein. Der unter erhöhter Spannung stehende Abschnitt ist in F i
g.1 durch die gepunktete
Fläche 33 in dem Kupplungskörper 13 und
34 in den Kupplungskörper 16 dargestellt.
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Hieraus folgt, daß bei einer Drehschwingung, beispielsweise im Uhrzeigersinn,
eine zusätzliche Beanspruchung und eine Reaktion gegenüber dieser Bewegung durch
den elastischen Kupplungskörper 13 erfolgt. Dem Anschlag wird ein Widerstand mit
einer Kraft entgegengesetzt, die der Amplitude der Schwingung und der in dem Kupplungskörper
22 verwendeten Materialart proportional ist. Dabei wird auf den Kupplungskörper
16 nur eine geringe oder gar keine Wirkung ausgeübt. Wenn jedoch die Amplitude der
Schwingung im Uhrzeigersinn zunimmt, so daß die Vorspannung im Abschnitt 34 des
elastischen Kupplungskörpers 16 ausgeglichen und der elastische Kupplungskörper
entgegengesetzt zu seiner ursprünglichen Vorspannung zusammengedrückt wird, dann
addiert sich die Reaktionskraft an dieser Stelle zu der Kraft des elastischen Kupplungskörpers
13. Die Umkehr der in dem Kupplungskörper 16 wirksamen Spannung bei einer Erhöhung
der Amplitude setzt der Amplitudenkraft einen nichtlinearen Widerstand entgegen
und verhindert eine Fortsetzung der Schwingung. In gleicher Weise wird bei einer
Umkehr der Schwingungsrichtung, d. h. entgegen dem Uhrzeigersinne, der Amplitudenkraft
Widerstand entgegengesetzt und die Resonanzlage gestört.
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Genauso wie die elastischen Kupplungskörper 13 und 1.6 wirken die
elastischen Kupplungskörper 14 und 15 bei entsprechender Belastung. Außerdem können
an Stelle von vier auch drei oder mehr elastische Kupplungskörper benutzt werden.
In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2 sind die elastischen Kupplungskörper
13, 15 und 14, 16 diametral versetzt dargestellt. Mit ihrer Verlagerung auf dem
Umfang ist eine weitere Möglichkeit gegeben, die progressive Wirkung der Kupplungskörper
zu ändern.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der die elastischen
Körper Schraubenfedern sind. Die Bezugszeichen sind wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 und 2 bezeichnet und haben den Zusatz a.
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In dieser Kupplung ist die getriebene Kupplungshälfte 12a mit vier
elastischen Kupplungskörpern 13a bis 16a versehen, von denen zur Vereinfachung der
Beschreibung nur einer, 13 a, beschrieben wird. Der elastische Kupplungskörper 13
a besteht aus einer in der Deckplatte 24a gebildeten Tasche 26a, in der als elastisch
verformbares Mittel 22a zwei Federn 40
und 41 eingeschlossen ist. Die Federn
40 und 41 sind einerseits an den Seitenwänden der Tasche 26 a abgestützt und wirken
andererseits gegen einen als radialen Arm ausgebildeten Mitnehmer 17 a der treibenden
Kupplungshälfte 11a. Die Arme 17a sind ebenso wie die Stehbolzen 17 in F i g. 1
und 2 ungleichmäßig über den Umfang verteilt. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, werden
die Federn 40 und 41 infolge der ungleichmäßigen Anordnung der Arme 17a unterschiedlich
vorgespannt und wirken genauso den Drehschwingungen entgegen, wie es bei den gummielastischen
Federn beschrieben ist.