DE1750067C - Drehelastische Kupplung zwischen rotierenden Teilen - Google Patents

Description

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stängeglieder an die Kupplungshälften Hegt und daß Fig. 2 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fi g. 1

an mindestens einem der Gelenkpunkte der Ge- ein Gestänge einer' anderen Ausführungsform der

stängeglieder eine an sich bekannte elastische, der Kupplung, bei der der Schwerpunkt des Gestänges

Verdrehung Widerstand leistende Hülse angeordnet gegenüber dem gemeinsamen Gelenkpunkt der beiist, deren Steifigkeit aber so bemessen ist, daß ab 5 den Gestängeglieder versetzt ist;

einer unter der Nenndrehzahl der Kupplung liegen- Fig. 3 zeigt Kurven, die die Änderung des auf

den Drehzahl ihr Anteil an dem übertragenen Dreh- das angetriebene Element übertragenen Drehmomen-

moment wesentlich kleiner ist als der der auf das tes bei einer Änderung der Verdrehung der antrei-

Gestänge wirkenden Zentrifugalkraft. benden gegenüber der angetriebenen Kupplungshälfte Durch diese Anordnung des Gestängeschwerpunk- io darstellt, und zwar bei hoher und niedriger Drehzahl,

tes radial zwischen den Punkten, an denen die Ge- wobei der Schwerpunkt des Gestänges am gemein-

stängeglieder an die Kupplungshälften angelenkt sind, samen Gelenkpunkt der beiden Gestängeglieder bzw.

wird erreicht, daß mit zunehmender Verdrehung der in seiner Nähe liegt;

Kupplungshälften gegeneinander die am Schwer- Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform

punkt wirksame Zentrifugalkraft in zunehmendem 15 eines Gestänges der Kupplung, wobei der Schwer-

Maße von dem äußeren der beiden Gestängeglieder punkt im gemeinsamen Gelenkpunkt der beiden

aufgefangen und wirkungslos in die eine Kupplungs- Gestängeglieder bzw. in seiner Nähe liegt;

hälfte abgeleitet wird. Hierdurch wird der Vorteil Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des

erzielt, daß die zunehmende Verdrehung der Kupp- Gestänges, bei dem der Schwerpunkt gegenüber dem

lungshälften mit einer immer geringer werdenden 20 gemeinsamen Gelenkpunkt der beiden Gestängeglie-

und schließlich verschwindenden Zunahme des über- der versetzt ist;

tragenen Drehmoments verbunden ist, die Kupplung F i g. 6 zeigt eine Kurve, die die Änderung des also mit sehr geringer Torsionssteifigkeit bei gleich- Drehmomentes auf Grund einer Verdrehung der zeitig hohem übertragenem Drehmoment arbeitet. drehelastischen Hülse am Anlenkpunkt X der An-Da die betreffende geometrische Stellung des Gestän- ag Ordnung in Fig. 1 wiedergibt;
ges allerdings nur bei wirksamer Zentrifugalkraft, Fig. 7 zeigt die der Fig. 6 entsprechende Kurve, d. h. im Nenndrehzahlbereich der Kupplung stabil die sich ergibt, wenn eine elastische Hülse am Geist, muß beim Anfahren dafür gesorgt sein, daß die lenk / anstatt am Anlenkpunkt X angeordnet ist;
betreffende Stellung des Gestänges erreicht wird. F i g. 8 zeigt eine Kurve, die die Überlagerung der Hierzu dient die elastische Hülse in mindestens einer 30 von der Zentrifugalkraft und einer elastischen Hülse der Gelenkverbindungen des Gestänges, die unter- im Anlenkpunkt X erzeugten Drehmomente darstellt halb des Nenndrehzahlbereiches die Drehmoment- und die Wirkung einer derartigen Hülse bei hoher übertragung bewirkt, im Nenndrehzahlbereich aber und niedriger Drehzahl veranschaulicht;
an der Drehmomentübertragung nicht mehr wesent- F i g. 9 zeigt eine Ansicht der antreibenden Kupplich beteiligt ist und deshalb die Torsionssteifigkeit 35 lungshälfte einer bevorzugten Ausführungsform der der Kupplung in diesem Bereich auch nicht nachteilig Kupplung, wobei die angetriebene Kupplungshälfte beeinflussen kann. Es sind zwar drehelastische Kupp- der Deutlichkeit halber weggelassen ist;
lungen bekannt, bei denen die Kupplungsglieder Fig. 10 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A durch Gestänge verbunden sind, an deren Gelenk- von Fig. 9;

verbindungen elastische, der Verdrehung Widerstand 40 F i g. 11 zeigt einen Schnitt längs der Linie B-B

leistende Hülsen angeordnet sind. Bei diesen bekann- von Fi g. 9;

ten Kupplungen wird das Drehmoment jedoch aus- Fig. 12 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 5

schließlich über die elastischen Hülsen übertragen, einen wahlweise vorgesehenen Anschlagmechanismus,

und die Zentrifugalkraft ist nicht wesentlich beteiligt; Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist eine schei-

bei diesen Kupplungen ist deshalb die Übertragung 45 benartige antreibende Kupplungshälfte sdiematisch

großer Drehmomente nur bei großer Torsionssteifig- bei 10 und eine dazu koaxiale, angetriebene Kupp-

keit möglich, was erfindungsgemäß vermieden wer- lungshälfte bei 11 angedeutet. Die beiden Kupp-

den soll. lungshälften sind durch ein oder mehrere Gestänge

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der miteinander verbunden, von denen jedes aus zwei Kupplung ist der gemeinsame Gelenkpunkt der bei- 50 Gestängegliedern 12 und 13 besteht. Ein Ende des den Gestängeglieder gegenüber der Verbindungslinie Gliedes 13 ist bei Y drehbar mit dem angetriebenen der Anlenkpunkte dieser Gestängeglieder an den Element 11 verbunden, das andere Ende des Gliedes Kupplungshälften in Drehrichtung der Kupplung 13 ist bei / drehbar mit dem einen Ende des Gliedes versetzt. Zusätzlich kann auch noch der Schwer- 12 verbunden, und das andere Ende des Gliedes 12 punkt des Gestänges von dem gemeinsamen Gelenk- 55 ist bei X drehbar mit dem antreibenden Element 10 punkt der Gestängeglieder in Drehrichtung der verbunden. Die Kupplung ist für eine Drehung im Kupplung versetzt sein. Durch diese Maßnahmen Uhrzeigersinn (für den Betrachter von Fig. 1) vorkann ein besonders flacher Verlauf der Drehmoment- gesehen, wobei sich der Gelenkpunkt / in Drehrich-Auslenkungskurve in der Nähe ihres Maximums und tung vor dem Anlenkpunkt X (z. B. in der Stellung dadurch eine besonders geringe Torsionssteifigkeit 60 ,γ4) befindet. Man erkennt, daß bei einer Relativerzielt werden. drehung zwischen der antreibenden und der ange-

Tm folgenden werden Ausführungsformen der Er- triebenen Kupplungshälfte 10 und 11 um den Dre-

findung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. hungsmittelpunkt O das Gestänge sich verformt. In

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines der Zeichnung sind fünf verschiedene Stellungen XX,

Gestänges einer einfachen Ausführungsform der 65 Xl, X3, X4 und A^5 des Anlenkpunktes X gegen-

Kupplung gemäß der Erfindung, wobei der Schwer- über dem Anlenkpunkt Y dargestellt,

punkt des Gestänges am gemeinsamen Gelenkpunkt Die in Fig. 1 dargestellten Strecken- und Winkel-

der beiden Gestängeglieder liegt; angaben haben die folgende Bedeutung: θ ist der

Winkelbetrag der relativen Verdrehung zwischen Die Anordnung gemäß F i g. 2 entspricht der nach

dem antreibenden und dem angetriebenen Element; Fig. 1, mit der Ausnahme, daß der Schwerpunkte

W ist Null, wenn O, Y und X in Fig. 1 auf demsel- nicht im Gelenkpunkt/ liegt, sondern gegenüber J

ben Radius liegen (wie in der Stellung X 4). β wird in der Umlauf richtung der Kupplung verschoben ist.

positiv gezählt, wenn der Anlenkpunkt X in Dreh- 5 Wie oben bedeutet χ den senkrechten Abstand des

richtung veschoben ist (wie in den Stellungen X 3 Anlenkpunktes X von dem durch den Schwerpunkt

und XS), und negativ, wenn er in der entgegen- verlaufenden Radius. Das auf die angetriebene Kupp-

gesetzten Richtung verschoben ist (wie in den Stel- , _h„,_{f n übertra Dreh}moment beträgt ^Fxb .

lungenAfl und Xl). Mit χ ist. der senkrechte Ab- ^{6 B 6} d

stand des Anlenkpunktes A* von dem durch den io Die in F i g. 3 dargestellte Kurve zeigt, wie sich

Schwerpunkt des Gestänges (bei J) gezogenen Radius bei einer Änderung der Verdrehung θ das auf die

bezeichnet. Mit y ist der senkrechte Abstand des angetriebene Kupplungshälfte 11 übertragene Dreh-

Anlenkpunktes Y von diesem Radius bezeichnet, d ist moment ändert. Wenn sich die Kupplung in der in

der senkrechte Abstand des Gelenkpunktes A" von Fig. 1 oder 2 gezeigten Stellung Λ" 2 befindet, d.h.,

der durch das Gestängeglied 13 bestimmten Geraden. 15 wenn die beiden üestängeglieder in einer Linie

Mit b ist der senkrechte Abstand dieser Geraden liegen, hat der Winkelbetrag der Verdrehung zwi-

vom Drehungsmittelpunkt O bezeichnet; b wird posi- sehen der antreibenden und der angetriebenen

tiv gezählt, wenn es von der Linie O Y nach links Kupplungshälfte seinen maximalen negativen Wert

weist (wie bei ft_s), und negativ, wenn es rechts von (d. h. den maximalen Wert links von der Linie O Y).

der Linie O Y liegt (wie bei b_t). Die Ausdrücke ft», χ, »ο In diesem Fall strebt das durch die Zentrifugalkraft

y, d und b sind mit Suffixen 1, 2, 3, 4 und 5 versehen, übertragene Drehmoment dem Wert Unendlich zu

um die Werte dieser Größen in den entsprechenden und ist entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet. Wenn

Stellungen von X anzugeben. Zum Beispiel ist fe_s der die gegenseitige Verdrehung in positiver Richtung

Wert von b in der StellungX5. zunimmt, d.h., wenn sich X gegenüber Y im Uhr-

Es sei zunächst angenommen, daß der Schwer- 25 zeigersinn in Richtung auf die Stellung hin verschiebt,

punkt des Gestänges bei / liegt; l· bedeutet die auf in der die Anlenkpunkte X und Y auf einem gemein-

das Gestänge wirkende Zentrifugalkraft. samen Radius liegen, fält das durch die Zentrifugal-

Man sieht, daß die in dem Gestängeglied 12 wirk- kraft verursachte Drehmoment gegen Null ab und

_ , Fy . . .. . . . „ .. · . _ erreicht diesen Wert in einer Stellung, in der das

same Belastung / betragt und daß d.e in dem ^ _{GestangegUed 13 längs dnes Radius} %_{gl Danach} „ .. .. . ,_ . , , „ . , Fx _K„_t»„, ist das durch die Zentrifugalkraft verursachte Dreh-Gestangeghed 13 wirkende Belastung _Ύ betragt. ^^ _{im uhrzeigersini}f _{gerichtet und steig}, _auf

Diese Belastungen können Zug- oder Druckbelastun- einen Maximalwert, den es in einer Stellung erreicht, gen sein, je nachdem, wie die Wirkungslinie der in der die Kupplung gegenüber der Stellung X 4 eine Zentrifugalkraft relativ zu den Gestängegliedern 35 kleine positive Verdrehung aufweist. Danach fällt verläuft. In der Stellung Xl befinden sich beide das durch die Zentrifugalkraft verursachte, im Uhr-Glieder 12 und 13 unter Zug, während in der Stel- zeigersinn gerichtete Drehmoment ab, bis es wieder lung X 4, in welcher X und .V auf einem gemein- den Wert Null erreicht in einer Stellung, in welcher samen Radius liegen, das Glied 12 unter Druck und der durch den Schwerpunkt des Gestänges verdas Glied 13 unter Zug steht. 40 laufende Radius auch durch den Anlenkpunkt X

Wenn in der mit *3 bezeichneten Grenzstellung läuft. Danach ist das Drehmoment wieder entgegen

der positiven Verdrehung die beiden Gestängeglieder dem Uhrzeigersinn gerichtet und strebt gegen Un-

in einer Linie liegen, sind beide Glieder druck- endlich bei Annäherung an die Grenzstellung X 3

belastet; in der negativen Grenzsteiiung X 2 sind des Gestänges,
beide Glieder zugbelastet. 45 Man sieht, daß das von der Zentrifugalkraft ver-

Das auf die angetriebene Kupplungshälftc 11 ursachte Drehmoment von der positiven zur nega-

übertragene Drehmoment ist gleich der in dem tiven Richtung wechselt, wenn der durch den

Gestängeglicd 13 herrschenden Belastung multipli- Schwerpunkt des Gestänges verlaufende Radius von

ziert mit b, also ^Fxb . Wenn sich die antreibende ^der,^im. Umdrehungssinn voreilenden Seite auf die d 50 nacheilende Seite bezüglich des Anlenkpunktes X Kupplungshälftc im Uhrzeigersinn dreht, ist dieses überwechselt. Bei der Anordnung gemäß F i g. 2 Drehmoment in der Stellung X1 entgegen dem Uhr- kann der Schwerpunkt G des Gestänges so angezeigersinn und in der Stellung X 4 mit dem Uhr- ordnet werden, daß der durch den Schwerpunkt zeigersinn gerichtet. Man erkennt ferner, daß das verlaufende Radius stets auf der im Umlaufsinn Drehmoment Null ist, wenn bei einem bestimmten 55 voreilenden Seite bezüglich des Anlenkpunktes X negativen Wert von θ das Gestängeglied 13 längs liegt, auch dann, wenn sich die Kupplung in der eines Radius liegt, da in einer solchen Stellung b extremen Grenzstellung X3 des Gestänges befindet, verschwindet, oder, wenn bei einem bestimmten In diesem Fall ist das durch die Kupplung überpositiven Wert von θ das Gestängeglied 12 längs tragene Drehmoment immer positiv für alle positiven eines Radius liegt, da in dieser Stellung χ ver- 60 Werte der Verdrehung Θ. Durch geeignete Anordschwindet. nimg des Schwerpunktes des Gestänges kann der

Da das Drehmoment durch den Ausdruck ^Fxb ^^tr]af der Drehmomentkurve und die Steifheit der

d Kupplung bei verschiedenen Drehmomenten in

gegeben ist, erkennt man, daß das Drehmoment nach weiten Grenzen geändert werden,
dem Wert Unendlich strebt, wenn das Gestänge sich 65 Die Wirkung der Kupplung beruht da · mf, daß

einer seiner Grenzstcilungen ΑΓ2 oder ΛΓ3 annähert; die auf das Gestänge wirkende Zentrifuge Ik ft einer

da bei Annäherung an eine dieser Stellungen der Verformung des Gestänges entgegenwirki. Dies hat

Abstand d gegen Null strebt. zur Folge, daß die Steifheit der Kupplung abfällt.

wenn die Belastung oder das Drehmoment zuneh- Fig. 1 ist. Somit ist für ein gegebenes Gestänge unc

men, bis bei einem maximalen Drehmoment des einen gegebenen Wert von F das maximale positive

antreibenden Elementes in der Drehrichtung die _, , , Fxb . , .. . .

Steifheit Null beträgt. Dies gilt bei jeder Drehzahl; Drehmoment ~_rf-, das auf die angetriebene Kupp-

allerdings nimmt der Maximalwert des Drehmomen- 5 lungshälfte übertragen wird, größer als bei dei tes für jede gegebene Kupplung mit dem Quadrat Anordnung gemäß Fig. 1. Fig. 5 zeigt eine Aüsder Drehzahl zu, wie in F i g. 3 gezeigt. bildung des Gestänges, die diesen Anforderungen

Die erfindungsgemäße Kupplung ist insbesondere genügt, wobei der größte Teil des Gewichtes des geeignet für den Antrieb bei konstanter Drehzahl, Gestänges in einem Fortsatz 12a des Gestängebeispielsweise für den Antrieb von Generatoren oder io gliedes 12 liegt, und das Gestängeglied 13 in Form Kompressoren, wo bei einer gegebenen Drehzahl das von zwei leichten Gliedern oder einem gegabelten Drehmoment zwischen Null und einem Maximalwert Glied das Glied 12 am Drehpunkt / umgreift,
schwanken kann oder sogar erhebliche negative Die elastische Hülse, die die eingangs erwähnte

Werte annehmen kann, wobei die Kupplung »über- Wirkung in Verbindung mit der Schwerpunktsanordholt« wird, wie es z. B. bei Straßenfahrzeugen vor- »5 nung der Gestängeglieder hat, kann bei jeder der kommt. Die Kupplung kann sich bei einer gegebenen beschriebenen Anordnungen in jedem der Anlenk-Drehzahl jeder Belastungsschwankung und jedem punkte zwischen den Gestängegliedern oder zwischen negativen Belastungszustand anpassen, wobei ihre einem Gestängeglied und einer Kupplungshälfte Steifheit, die bereits bei Fehlen der Belastung niedrig angeordnet sein; sie dient auch dazu, Fluchtfehler ist, bei maximaler Belastung, also dann, wenn *o zwischen den beiden Hälften der Kupplung auszuüblicherweise die zu Schwingungen in der Kupplung gleichen.

führenden Kräfte ebenfalls am größten sind, auf Eine oder mehrere solcher Hülsen können dann

Null abfällt. so angepaßt werden, daß die Form der in Fig. 3

Um den Verformungsbereich des Gestänges zu gezeigten Drehmomentkurve geändert wird, insbebegrenzen, können in der Kupplung feste Anschläge 25 sondere bei niedrigen Drehzahlen oder beim Anvorgesehen sein. In F i g. 3 sind bei 14 und 15 die laufen oder Anhalten, wenn das von der Zentri-Stellungen von festen Anschlägen dargestellt, welche fugalkraft verursachte Drehmoment sehr klein oder den Wirkungsbereich der Kupplung auf den Bereich vernachlässigbar ist. Eine drehelastischc Hülse kann zwischen den Linien 14 und 15 (Fig. 3) begrenzen. an dem AnlenkpunktX so eingepaßt werden, daß Somit liegt der normale Betriebsbereich der Kupp- 30 sie bei einem beliebigen vorbestimmten Wert von H lung zwischen Null und dem maximalen, durch torsionsfrei ist. Wenn die Hülse am Anlenkpunkt X Zentrifugalkraft verursachten Drehmoment bei einer so eingepaßt ist, daß sie in der Stellung, in welcher θ Verdrehung zwischen dem antreibenden und ange- Null ist, torsionsfrei ist und eine Torsion erhält, triebenen Element in Uhrzeigerrichtung; sollte da- wenn die Kupplung aus dieser Stellung nach der gegen die Kupplung »überholt« werden, so daß die 35 einen oder anderen Seite verdreht wird, übt die Verdrehung entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet Hülse auf die angetriebene Kupplungshälfte 11 ein ist, dann steigt das Drehmoment in diese Richtung Drehmoment aus, das etwa entsprechend der in sehr schnell auf einen hohen Wert an. Fig. 6 gezeigten Kurve verläuft. Man erkennt aus

Wie oben erwähnt, ist bei der Anordnung gemäß F i g. 6 einen sehr raschen Anstieg des Drehmomen-Fig. 1 angenommen, daß der Schwerpunkt des 40 tes vom Wert minus Unendlich in der Stellung, in Gestänges in dem Gelenkpunkt J zwischen den welcher θ seinen maximalen negativen Wert (- (-),) beiden Gestängegliedern oder in der Nähe dieses hat. Das Drehmoment steigt rasch auf einen niedrigen Punktes liegt. Fig. 4 zeigt, mit welchen konstruk- positiven Wert und fällt auf Null ab, wenn das tiven Mitteln dies erreicht werden kann. Bei der Gestängeglied 13 in Radialrichtung liegt. Das Dreh-Anordnung nach F i g. 4 sind die Glieder 12 und 13 45 moment fällt dann weiter auf einen kleinen negativen so ausgebildet, daß der überwiegende Teil des Wert und kehrt wieder auf Null zurück in der Gewichtes jedes Gliedes um den Gelenkpunkt / Stellung, in welcher β Null beträgt und die Hülse herum liegt. Die beiden Gestängeglieder können torsionsfrei ist. Das Drehmoment steigt dann rasch identisch ausgebildet sein, wobei eines hinter dem auf einen positiven Wert an, der positiv Unendlich anderen angeordnet ist; es kann auch eines der 50 werden würde, wenn die Verdrehung bis zu dem Gestängeglieder so ausgebildet sein, daß es das positiven Grenzwert von Θ, d. h. bis Θ fortgesetzt andere umgreift. Statt dessen kann auch das Haupt- würde. ³

gewicht sich nuT an dem Ende eines Gestängegliedes, In gleicher Weise kann eine torsionselastische

z. B. 12, befinden, wobei dann das andere links nur Hülse am Gelenkpunkt / vorgesehen werden und aus zwei leichten Gliedern besteht, die das beschwerte 55 zwar wiederum so, daß sie bei einem beliebigen Ende des Gliedes 12 umgreifen. vorbestimmten Wert von θ torsionsfrei ist Fig 7

Das maximale Drehmoment in positiver Richtung, zeigt eine Drehmomentverdrehungskurve für eine ä. h. auf die angetriebene Kupplungshälfte in der Anordnung, bei der die bei J angeordnete Hülse Reichen Richtung wirkend wie auf die antreibende, torsionsfrei ist in der Stellung, in welcher θ Null ist tritt ein bei einer kleinen positiven Verdrehung der 60 Wie man aus Fig. 7 erkennt, ändert sich das durch Kupplung gegenüber der Stellung X4 in Fig. 1 die Hülse auf die angetriebene Kupplungshälfte jnd 2, in welcher θ Null ist Falls der Schwerpunkt G ausgeübte Drehmoment von minus Unendlich beim 3es Gestänges so angeordnet ist, daß er auf der im maximalen negativen Wert von θ (— θ ) bi«. plus Drehsinn voreilenden Seite des Punktes / liegt, wie Unendlich beim maximalen positiven Wen on θ η Fig. 2 gezeigt, dann ist in oder nahe der Stel- «5 (θ₈). Das Drehmoment ist Null, wenn H Null ist ung X4, in der θ Null ist oder einen kleinen posi- und die Anlenkpunkte X und Y auf einem' durch iven Wert hat, der Wert von χ größer als er in der den Drehungsmittelpunkt O bezogenen Radius lieeen intsprechenden Stellung bei der Anordnung gemäß Diese Drehmomentkurve ändert sich entsprechend

dem Wert von (-), bei welchem die Hülse torsionsfrei vorgesehen werden, um den Winkelbetrag der Ver-

ist. Wenn die Hülse so eingesetzt wird, daß sie bei drehung der Kupplungshälften gegeneinander zu

einem negativen Wert von W torsionsfrei ist, steigt begrenzen. Diese Anschläge sind in F i g. 9 als zwei

die Drehniomentkurve von minus Unendlich bei Stifte 28 angedeutet, die aus der Stirnfläche det

-W₂ auf Null bei demjenigen W-Wert, bei dem die 5 antreibenden Kupplungshälfte hervorragen und an

Hülse torsionsfrei ist, steigt dann auf einen positiven den angetriebenen Gestängegliedern 13 bei bestimm-

Wert und fällt wieder auf Null ab, wenn (-) Null wird, ten positiven und negativen Werten von W zui

und wird dann wieder negativ bis zu einem 0-Wert Anlage kommen. Diese Anschläge können starr oder

auf der positiven Seite, wo die Torsion und damit elastisch sein, indem sie beispielsweise Gummiblöcke

das Drehmoment wiederum Null werden. Danach 10 oder Kompressionsfedern aufweisen,

steigt das Drehmoment dann rasch an und erreicht Die in Fig. 9, 10, 11 und 12 gezeigte Konstruk-

plus Unendlich bei W.,. tion ist nur ein Ausführungsbeispiel und kann im

Eine am Punkt Y angeordnete drehelastische Rahmen der Erfindung beträchtlich abgeändert wer-Hülse übt ebenfalls ein Drehmoment auf die Kupp- den. Wie zuvor erwähnt, können die Lager bei Λ\ Υ lung aus, wobei die Form der Drehmomentkurve 15 und J von jedem bekannten Typ sein, und es kann von dem W-Wert abhängt, bei dem die Hülse torsions- jede beliebige Anzahl von Gestängen vorgesehen frei ist. Dieses Drehmoment steigt von minus Un- sein. Die Abstände zwischen den Gelenkachsen dei endlich bei - W., auf einen verhältnismäßig kleinen Gestängeglieder 12 und 13 können gleich odei positiven Wert und fällt dann wiederum auf minus ungleich sein, wobei jedes der Glieder das längere Unendlich bei W₃ ab. Es ist Null bei dem «-Wert, 20 sein kann. Der größere Teil des Gewichtes des bei dem die Hülse torsionsfrei ist, und außerdem Gestänges kann auf dem einen oder anderen Gekurz vor der Stellung, in der die Kupplungs- stängeglied konzentriert sein oder zwischen ihnen Verdrehung den Wert W_:1 erreicht. aufgeteilt sein. Für ein gegebenes Gestänge kann

Jede der Hülsen bei A\ Y oder J kann so ange- der radiale Abstand des Anlenkpunktes X vom

ordnet werden, daß sie bei einem beliebigen Wert 25 Drehlingsmittelpunkt O in einen bestimmten Kon-

von W torsionsfrei ist. struktionsbereich der Kupplung in weiten Grenzer

Fig. 8 zeigt für hohe und niedrige Drehzahlen geändert werden; das gleiche gilt, innerhalb physi-

die Auswirkung einer bei X angeordneten Hülse, die kalischer Grenzen, für den radialen Abstand zwischen

so eingesetzt ist, daß sie in der Stellung, in welcher den Anlenkpunkten X und Y bei W = 0. Je größei

W Null ist, torsionsfrei ist. Man erkennt, daß bei 30 bei einem gegebenen Gestänge dieser Abstand ist

voller Drehzahl und im normalen Betriebsdrehzahl- desto kleiner ist der mögliche Bereich der Verdrehung

bereich der Kupplung der größere Teil des Dreh- der Kupplungs (von — W₂ bis W,,) und desto schnellei

momentes durch Zentrifugalkraft übertragen wird. ändert sich die Steifigkeit der Kupplung mit dei

F i g. 9 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Verdrehung.

Kupplung mit drei Gestängen. Gezeigt ist eine 35 Bei dieser Auslegung der Kupplung liegt dei Draufsicht auf die antreibende (in diesem Fall die Betriebsbereich üblicherweise zwischen einem Wen äußere) Kupplungshälfte, wobei die angetriebene von W, welcher kurz vor dem negativen Grenzweri Kupplungshälfte der Deutlichkeit halber weggelassen — w_s liegt, und einem positiven Wert von W, bei ist. Fig. 10 ist ein Teilschnitt längs der Linie A-A dem das positive Drehmoment seinen maximaler von F i g. 9 und zeigt eine torsionselastische Dreh- 40 Wert hat oder nahe dabei liegt. Dieser positive Wen verbindung zur antreibenden Kupplungshälfte und von W liegt üblicherweise erheblich vor dem Grenzeine Drehverbindung mit Gleitlager zur angetriebe- wert W_:). Bei jeder Drehzahl ist der »Leerlaufwert« nen Kupplungshälfte. F i g. 11 ist ein Teilschnitt von W, d. h. diejenige Verdrehung zwischen der längs der Linie B-B von F i g. 9 und zeigt eine tor- beiden Kupplungshälftcn, bei dnr kein Drehrnorneni sionselastische Drehverbindung zwischen den Enden 45 übertragen wird, für eine gegebene Kupplung konder Gestängeglieder bei J. stant, und zwar ist es derjenige W-Wert, bei derr

Wie in Fig 9 und 10 dargestellt, sind an der die angetriebenen Gestängeglieder 13 in Radial

Stirnfläche der scheibenartigen antreibenden Kupp- richtung verlaufen und b Null ist. Für eine gegebene

lungshälfte 11, die für Drehung im Uhrzeigersinn Kupplung, die ein gegebenes maximales Drehmomen^!

bestimmt ist, in gleichmäßigen Winkelabständen mit 50 überträgt, liegt der »Vollastwert« von W auf dei

drei Schrauben 19 die inneren Metallbuchsen 20 von positiven Seite des »Leerlaufwertes«. Wenn be

torsionselastischen Hülsen befestigt. Die äußeren Vollast (d. h. bei maximalem Drehmoment) da;

Buchsen 21 dieser Hülsen sitzen mit Preßsitz in den maximale Drehmoment über einen gewissen Dreh

Gestängegliedern 12 bei X. Die Gestängeglieder 12 zahlbereich im wesentlichen konstant ist, nimmt die

haben Gewichtsfortsätze 12 α und sind (wie in Fig. 11 55 positive Verdrehung gegenüber der »Leerlauf

gezeigt) mit den angetriebenen Gestängegliedern 13 stellung« bei zunehmender Drehzahl ab, da da!

drehbar verbunden durch weitere torsionselastische maximale Drehmoment, welches die Kupplung über

Hülsen, deren innere Buchsen 22 durch Schrauben tragen kann, mit dem Quadrat der Drehzahl zu-

23 zwischen die Arme der gegabelten Glieder 13 nimmt. Wenn ein weiter Drehzahlbereich zur Ver

eingespannt sind. Die äußeren Buchsen 24 der Hülsen 60 fügung steht, können bei maximaler Drehzahl dei

sitzen mit Preßsitz in den antreibenden Gestänge- Vollastwert und der Leerlaufwert von Θ nahezi

gliedern 12 bei /. Die angetriebenen Gestängeglieder zusammenfallen, so daß der Vollastwert von θ nui

13 sind bei Y mit der angetriebenen Kupplungs- ganz geringfügig auf der positiven Seite der Stelluni

hälfte 11 drehbar verbunden durch Gleitlager 25, die liegt, in der das Gestängeglied 13 Tari.ii verläuft

mit Lagerzapfen 26 zusammenwirken, die an dem 65 Jeder Punkt des Gliedes 12 hat seinen g: iten radia-

Kupplungselement 11 durch Muttern 27 starr be- len Abstand von dem Drehungsmittelpunkt O dann

festigt sind. Anschläge, wie sie bei 28 und 29 · wenn das Glied 13 in Radialrichtung verläuft, d. h

schematisch angedeutet sind, können, falls erwünscht, beim Leerlaufwert von θ. Bei kleinen Verdrehunger

der Kupplung aus dieser Stellung heraus wird der Abstand irgendeines Teiles des Gliedes 12 vom Punkt O gegenüber dem »Leerlaufabstand« kaum geändert, wobei sich der Abstand vom Punkt O um so schneller ändert, je weiter sich das Glied 13 aus seiner radialen Stellung heraus verdreht. Somit bewegt sich der in F i g. 9 mit 30 bezeichnete Teil des Gliedes 12 mehr oder weniger radial nach außen aus der StellungA'4 in Fig. 1 bis zu der Stellung, in der das Glied 13 radial steht, und dann wieder radial nach innen, wenn sich die Kupplung in die Stellung ΑΊ verdreht. Ferner nimmt die Zentrifugal-KraftF und damit auch die Belastung in dem Glied 13 (die ^hx beträgt) mit dem Quadrat der zunehmenden Drehzahl zu, wodurch übermäßige Belastungen in den Drehlagern bei J und Y bei sehr hohen Drehzahlen auftreten können. Da bei derartigen Drehzahlen, bei Antrieben mit veränderlichen Drehzahlen, und zwar bei feder Belastung zwischen Leerlauf und ao Vollast das Glied 13 immer nahe seiner radialen Stellung ist, wird sich der Teil 30 des Gliedes 12 immer bei oder nahe seinem größten Abstand von O befinden. Man kann deshalb an der antreibenden Kupplungshälfte 10 eine Trommel 11 anformen (vgl Fig. 10), die die Gestänge umgibt. Der Innendurchmesser der Trommel wird so bemessen, daß, wenn sich das Gestängeglied 13 nahe seiner radialen Stellung befindet, der Teil 30 des Gestängegliedes 12 die Innenseite der Trommel berührt. Wenn der Teil 30 aus einem nachgiebigen Material besteht und/ oder wenn eine Hülse bei Λ\ J oder Y oder zwei dieser Hülsen oder alle Hülsen nachgiebig sind, ist ein Durchgang des Gestänges 13 durch die Stellung, in der es radial ist, ohne Verklemmen möglich, wobei jedoch ein Teil der Zentrifugalkraft von der Trommel 31 aufgenommen wird, wodurch die Drehlager J und V von einem berechenbaren Teil der von der Zentrifugalkraft verursachten Belastung entlastet werden.

Auf Grund der geringen Steifigkeit dieser Kupplung ist in den meisten Fällen eine Dämpfung nicht erforderlich. Sollte sie jedoch erwünscht sein, so können Reibungsdämpfer oder andere Typen von Dämpfern zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Kupplungselement 10 und 11 angeordnet werden,

Fig. 12 zeigt eine andere Form eines Anschlagmechanismus, bei dem der Teil 12« des Gestängegliedes 12 mit einer runden Bohrung 32 verschen ist in der ein hin- und herbeweglicher Kolben 35 mi einem Kopf 33 angeordnet ist. Eine schrauben förmige Kompressionsfeder 34 umgibt den Kolben 3f und ist zwischen dem Kopf 33 und dem Grund de Bohrung eingespannt. Der Kolben ist so angeordnet daß der Kopf 33 in federnde Berührung mit den Anlenkpunkt Y (Y₂) des jeweils benachbarten Ge stänges kommt, und zwar bei dem gewünschter positiven Grenzwert der Winkclvcrdrehung zwischci den beiden Kupplungshälften.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

motor vor Überlastung durch plötzlich auftretende Patentansprüche: Sterke Reaktionskräfte am angetriebenen System zu schützen oder das angetriebene System von Dreh-

1. Drehelastische Kupplung zwischen rotieren- schwingungen, wie sie beispielsweise bei Dieselmotoden Teilen, deren antreibende und angetriebene 5 ren auftreten, zu isolieren. Diese abschirmende Wir-Kupplungshälfte durch mindestens ein Gestänge kung der drehelastischen Kupplung hängt ab von verbunden sind, das aus zwei gelenkig mitein- ihrer Torsionssteifigkeit, d. h. davon, wie stark das ander und den Kupplungshälften verbundenen von der Kupplung übertragene Drehmoment bei Gestängegliedern und einer Schwungmasse be- einer Zunahme der gegenseitigen Verdrehung der steht und derart angeordnet ist, daß die Anlenk- 10 Kupplungshälften zunimmt Je geringer die Steifigpunkte der Gestängeglieder an die Kupplungs- keit der Kupplung ist, desto geringer ist der Widerhallten in verschiedenen radialen Abständen von stand, den sie einer plötzlichen Verdrehung der der Drehachse der Kupplung liegen und die an Kupplungshälften gegeneinander entgegensetzt, und der Schwungmasse angreifende Zentrifugalkraft desto wirksamer kann sie die Übertragung von Stöder durch Verdrehung der Kupplungshälften 15 Ben und Schwingungen vom antreibenden auf das gegeneinander bewirkten Verformung des Ge- angetriebene System, und umgekehrt, verhindern, stänges entgegenwirkt und dadurch das Dreh- Neben der Torsionssteifigkeit ist allerdings auch die moment zwischen den Kupplungshälften über- absolute Größe des Drehmoments, welches die Kuppträgt, dadurch gekennzeichnet, daß lung übertragen kann, für ihre Anwendbarkeit von der an oder nahe dem gemeinsamen Gelenkpunkt ao Bedeutung. Es ist sehr leicht möglich, z. B. durch (/) der Gestängeglieder (12, 13) angeordnete Anordnung eines weichen Torsionsfedereiementes Schwerpunkt (G) des Gestänges zwischen den zwischen den Xupplungshälften eine Kupplung von radialen Abständen der Anlenkpunkte (X, Y) extrem geringer Torsionssteifigkeit zu schaffen, jedieser Gestängeglieder an die Kupplungshälften doch kann eine solche Kupplung dann auch nur (10, 11) liegt und daß an mindestens einem der as extrem kleine Drehmomente übertragen. Bei einer Gelenkpunkte (A\ Y, J) der Gestängeglieder (12, mit solchen Federelementen arbeitenden Kupplung 13) eine an sich bekannte elastische, der Verdre- ist zwangläufig die Steifigkeit um so größer, je gröhung Widerstand leistende Hülse (20, 21) ange- ßer das übertragene Drehmoment ist.

ordnet ist, deren Steifigkeit aber so bemessen ist, Dies gilt aber auch bei bekannten Kupplungen der

daß ab einer unter der Nenndrehzahl liegenden 30 eingangs genannten Art, bei denen die auf das Ge-Drehzahl ihr Anteil an dem übertragenen Dreh- stange wirkende Zentrifugalkraft die Drehmomentmoment wesentlich kleiner ist als der der auf das Übertragung bewirkt. Bei den bekannten Konstruk-Gestänge wirkenden Zentrifugalkraft. tionen ist der Schwerpunkt des Gestänges bzw. der

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge- mit ihm verbundenen Schwungmasse derart radial kennzeichnet, daß der gemeinsame Gelenkpunkt 35 außerhalb der Anlenkpunkte der Gestängeglieder an (/) der beiden Gestängeglieder (12, 13) gegen- den Kupplungshälften angeordnet, daß mit zunehüber der Verbindungslinie der Anlenkpunkte mender Verdrehung zwischen den Kupplungshälften (X, Y) dieser Gestängeglieder an den Kupplungs- nicht nur der Gestängeschwerpunkt gegen die an ihm hälften (10, 11) in Drehrichtung der Kupplung wirkende Zentrifugalkraft nach innen in Richtung versetzt ist. 40 auf die Rotationsachse hin verschoben wird, wodurch

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch ge- ein entsprechend größeres Drehmoment übertragen kennzeichnet, daß der Schwerpunkt (G) des Ge- wird, sondern gleichzeitig auch der Gradient dieser stänges von dem gemeinsamen Gelenkpunkt (J) Verschiebung, bezogen auf den Verdrehungswinkel, der Gestängeglieder (12, 13) in Drehrichtung der wächst, so daß die Steifigkeit der Kupplung, d. h. der Kupplung versetzt ist. 45 einer weiteren Verdrehung entgegenwirkende Widerstand ansteigt. Auch diese bekannten Kupplungen haben somit eine Charakteristik, bei der die Steifig-

keit mit zunehmendem Drehmoment ansteigt.

Im Gegensatz dazu liegt der vorliegenden Erfin-50 dung die Aufgabe zugrunde, eine drehelastische

Die Erfindung betrifft eine drehelastische Kupp- Kupplung der genannten Art zu schaffen, die bei grolung zwischen rotierenden Teibn, deren antreibende ßem übertragenem Drehmoment eine sehr geringe und angetriebene Kupplungshälfte durch mindestens Torsionssteifigkeit aufweist. Die erfindungsgemäße ein Gestänge verbunden sind, das aus zwei gelenkig Lösung dieser Aufgabe beruht auf der Feststellung, miteinander und mit den Kupplungshälften verbun- 55 daß es möglich ist, die Geometrie des Gestänges so denen Gestängegliedern und einer Schwungmasse be- zu wählen, daß das von der Kupplung übertragene steht und derart angeordnet ist, daß die Anlenk- Drehmoment mit zunehmender Verdrehung der punkte der Gestängeglieder an die Kupplungshälften Kupplungshälften gegeneinander immer langsamer in verschiedenen radialen Abständen von der Dreh- anwächst und schließlich ein Maximum durchläuft, achse der Kupplung liegen und die an der Schwung- 60 Entsprechend nimmt die Steifigkeit der Kupplung masse angreifende Zentrifugalkraft der durch Ver- immer mehr ab und erreicht im Grenzfall den Wert drehung der Kupplungshälften gegeneinander bewirk- Null.

ten Verformung des Gestänges entgegenwirkt und Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine Kupp-

dadurch ein Drehmoment zwischen den Kupplungs- lung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß hälften überträgt. 65 dadurch gekennzeichnet, daß der an oder nahe dem

Drehelastische Kupplungen dienen dazu, zwischen gemeinsamen Gelenkpunkt der Gestängeglieder aneinem Antrieb und eine angetriebene Vorrichtung geordnete Schwerpunkt des Gestänges zwischen den eingeschaltet zu werden, um entweder den Antriebs- radialen Abständen der Anlenkpunkte dieser Ge-