DE2010957A1

DE2010957A1 - Elastische Wellenkupplung mit metallischen Elementen

Info

Publication number: DE2010957A1
Application number: DE19702010957
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl.-Ing. 6380 Bad Homburg Timtner
Original assignee: Ringspann Albrecht Maurer KG
Current assignee: Ringspann Albrecht Maurer KG
Priority date: 1970-03-07
Filing date: 1970-03-07
Publication date: 1971-09-23
Also published as: AT314288B; FR2084252A5; CH544239A; GB1293298A; US3681939A

Description

5· März 1970 lfd.- Nr. 70 110

Patentanmeldung

der Firma Ringspann Älbrecht Maurer KG., · 638Ο Bad Homburg v.d.H.

Elastische Wellenkupplung mit metallischen Elementen

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung mit zwischen Mitnehmernocken der Kupplungsteile angeordneten metallischen elastischen Elementen«

Allseitig bewegliche drehelastische Wellenkupplungen der eingangs erwähnten Art sind in vielen Ausführungsformen bekannt« Besonders vorteilhaft sind drehelastische Wellenkupplungen mit progressiver Kennlinie, d.h_o das von der Kupplung übertragene Drehmoment wächst mit zunehmendem Drehwinkel der beiden Kupplungsteile zueinander überproportional_aan. Diese Eigenschaft bewährt sich besonders, wenn in den zu kuppelnden Wellen mit den darauf befindlichen Massen Torsionsschwingungen zu befürchten sind. Dann verhindern progressiv wirkende drehelastische Wellenkupplungen das Auftreten von Resonanzerscheinungen mit ihren unerwünschten Folgen« Wenn Resonanzerscheinungen durch geeignete Wahl der Federkennlinie verhindert werden, erübrigt sich eine zusätzliche Dämpfung von Drehschwingungen. Dadurch vermindert man die nachteiligen Folgen?einer Dämpfung, nämlich die Erwärmung der Wellenkupplung und -bei Gummielementendie dadurch verursachte Alterung bzw« -bei Reibungsdämpfern- den Verschleiß der Dämpfungselemente.

Günstig ist weiterhin, wenn drehelastische Wellenkupplungen große Verdrehwinkel der beiden Wellenkupplungstei-1· zueinander zulassen« Je weicher die Wellenkupplung ist» desto weniger werden Ungleichförmigkeiten in der Antriebsdrehbewegung auf den Abtrieb übertragen und umgekehrt.

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Veiter fordert man» daß drehelastische Wellenkupplungen bei Versatz (winklig, axial und radial) der Wellen zueinander möglichst geringe Zwangskräfte auf die zu kuppelnden Wellen ausüben« Je geringer diese Kräfte sind, desto geringer werden die Erwärmung und der Verschleiß in den benachbarten Yellenlagern sein·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese technischen Forderungen in besonders vorteilhafter Weise zu erfüllen, für die Erreichung einer progressiven Kennlinie den Einbau von Zusatzfederungen entbehrlich zu machen und eine Kopplung zu schaffen, die folgende Eigenschaften vereint:

1) Stark progressiver Verlauf des Drehaosentes in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel der Kupplungshälften gegeneinander, Freiheit von Resonanzschwingungen in kritischen Drehzahlbereichen,zu erreichen«,

2) Große zulässige Verdrehwinkel, üb starke Ungleich— förmigkeitsgrade zu überbrücken·

3) Entbehrlichkeit wärmeer«zeugender Däerpfervorrichtungen.

k) Minimale Reaktionskräfte bei radialer, axialer oder winkliger gegenseitiger Verlagerung der zu kuppelnden Wellen, um die Zusatzkräfte auf die Wellenlagerungen gering zu halten·

5) Unempfindlichkeit gegenhöhere Umgebungste«peraturen.

6) Verwendung von nicht alterndem Federeaterial.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß die elastischen Elemente aus ±m wesentlichen rechteckigen zylindrisch gekrümmten und «ri-t ihrer Krüraeungsachse parallel zur Wellenkupplungeaohse angeordneten

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Blattfedern bestehen, die abwechselnd mit ihren konvexen Flächen und ihren zur WelleafcmppltmgBäöhse parallelen Kanten aneinander gelegt sind_t wobei die Blattfedeim im flachgedrückten Zustand auf ihren gesamten Flächen aneinander liegen und gleichmäßig in den zylindrischen Oberflächen die maximal zulässige Biegebeanspruchung erfahren*

Die Pfeilhohe der zylindrisch gekruapten Blattfedern beträgt b±m etwa I/5 der in Richtung €«β Zylinderumfanges gemessenen Länge der Blattfedern«

In jedem Zwischenraum zwischen den Mitnelimernocken der I

Kupplungsteile sind mehrere Biattfederm ssu vorgespanntenBlattfederpaketen zusammengestellt untergebracht· " . .." '-""■"'.."-.. ■ . "--."■.--

Die Vorspannung der Blattfederpakete beträgt mindestens die Hälfte des gesamten Federweges»

Die Blattfedern besitzen an einer der· zmr Wellenkupplungsachse parallelen Kanten Aussparungen an der der anderen Kante zur konkaven Seite hin umgebogene Nasen, die bei zu Blattfederpake ten zusammengestellten Blattfedern in die Aussparung eingreifen»

Ferner besitzen die Blattfedern an den ztsr Wellenkupplungsachse senkrecht stehenden Kanten Nasen, die in geeignet ausgebildeten Nuten eines der beiden Kupplungstell· geführt sind«

ZweckaäBig sind in Jedem Blattfederpaket ein oder mehrere Sätze dünnerer Blattfedern eingebaut, die im unbelasteten Zustand der Kupplung vorgespannt sind und sich in denjenigen Blattfederpaketen entspannen, die bei Belastung der Kupplung entlastet werden, so daß ein Umfallen der aktiven dickeren Blattfedersätze verhindert wird»

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Ein aus mindestens zwei entgegengerichtet gekrümmten Blattfedern bestehender Blattfedersatz kann auch noch weitere entgegengerichtet gekrümmte Blattfederpaare enthalten.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung eine Ausführung-sform der Erfindung näher erläutert und beschrieben;

Es zeigen:

Figur 1

Figuren 2+3

Figur k Figur 5 Figur 6 Figur 7 Figur 8

: Einen Teilquer schnitt durch die beider* Kupplungsteile

: Einen Blattfedersatz in unbelastetem und in belastetem Zustand in schematischer Darstellung,

: Einen Quersclxn.itt durch die Kupplung:»

: Einen Längs schnitt durch die Kupp lung; _r

: Einen Blattfedersatz im Querschnitt,

: Einen Blattfedersatz in Draufsicht,

: In Seitenansicht und schematischer Darstellung eine Kombination dickerer und dünnerer Blattfedersätze, sowie eine Kombination zu größeren Einheiten gebündelter Blattfedersätze,

Das Grundelement der vorgeschlagenen Kupplung sind di© ixt, den verschiedenen Figuren der Zeichnung dargestellten Blattfedern 1 und 2, die im wesentlichen rechteckig geformt und zylindrisch gekrümmt sind und durch deren Zusammendrückung die progressive Drehelastizität entsteht. Die Blattfedern haben im Verhältnis zur in Richtung des Zylinderurnfanges gemessenen Länge eine kleine Pfeil höhe _Ä Die Blattfedern Herren

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abwechselnd mit ihren Konvexen Flächen 4 und 5 und mit ihren zurWellenkupplungsach.se parallelen Kanten I3 und 14 aneinander·

Werden derartige Blattfedern gemäß Darstellung in Figur 2 und 3 belastet, so treten in den Blattfedern 1 und 2 Biegemomente auf, die in der Blattfedermitte 3» wo sich die Federn an den konvexen Flächen 4 und 5 berühren, am größten sind« Der Federweg ist zunächst der Belastung proportional, bis die Blattfedern 1 und 2 an ihrer Berührungslinie in der Blattfedermitte 3 flachgedrückt sind· Bei weiterer Steigerung der Belastung !©gen sich die beiden Blattfedern 1 und 2 von der Blattfedermitte 3 ausgehend aneinander, wobei die Größe tier Berührungsfläche L zunimmt· Dabei wird der wirksame Hebelarm a der Blattfedern immer kleiner, so daß zur weiteren Zusammendrückung die Belastung F ubarproportional wachsen muß« Es ergibt sich also ein* stark progressive Federkennlinie· .-..'..

Der Krümmungsradius der unbelasteten Blattfedern wird zweckmäßig so gewählt, daß in flachgedrücktem Zustand die maxiaal zulässige Biegespannung in den Blatt-federn .herrscht·

Mehrere dieser so aneinander liegenden Blattfederpaare , sind als vorgespannte Blattfederpakete in der Wellenkupplung zwischen Mitnehmernocken 1J5 und 16 der Wellenkupplungsteile 7 und 8 angeordnet; In einer Kupplung befinden sich mehrere derartige Blattfederpakete zwischen den Mitnehmernocken· In Figur h sind beispielsweise k Blattfederpakete 9,10, 11 und 12 gezeichnet. Die Vorspannung der Blattfederpakete beträgt zweckmäßig mindestens die Hälfte des Gesamtfederweges. Die oben erläuterte Progressivität der federkennlinie für d»· einzelne Blattfederpaar gilt sinngemäß auch für die gesamte Wellenkupplung· Wird das innere Wellenkupplungsteil 7 gemäß Darstellung in Figur h gegenüber dem

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äußeren Wellenkupplungsteil 8 in Pfeilrichtung verdreht, so werden die Federpakete 9 und 10 zunehmend auf Druck beansprucht, während die Blattfederpakte 11 und 12 zunehmend entlastet werden· Die Verdrehung der beiden Wellenkupplungsteile zueinander ist zunächst proportional dem Drehmoment· Sobald in den Blattfederpaketen 9 und 10 die Vergrößerung der Flächenanlage gemäß Figur 3 einsetzt, steigt das Drehmoment bei zunehmender Verdrehung der beiden Kupplungsteile 7 und 8 zueinander überproportional an.

Da in einem Blattfederpaket viele Blattfedern aufeinanderge schicht el; werden können, sind sehr große Verdrehwinkel der Wellenkupplungsteile gegeneinander möglich, bevor das maximal zulässige Drehmoment erreicht ist_o Diese Schichtung stell« eine Reihenschaltung der einzelnen Blattfedern dar· Einen Blattfederpaar 1, 2 lassen sich noch weitere gleichgerichtete Blattfederpaare 1', 2^!, 1··, 2 " zuordnen·

Ebenso kann jedes Blattfederpaket einige dünnere Blattfedersätze 22 enthalten, die dafür sorgen, daß die dikkeren Blattfedersätze bei entspannten Blattfederpaketen nicht umfallen· Zur besseren Führung der Blattfederpakete kann auoh die In den Figuren 5 bis 7 tei> gestellte geeignete Formgebung der Blattfedern dienen» Die einzelnen Blattfedern besitzen vorspringende Nasen 18 und 20, die in Aussparungen 17 der Blattfedern und in Nuten 21 der Kupplungsteile eingreifen«

Bei VersatB der zu kuppelnden Wellen können sich die zwischen den Blattfederpaketen befindlichen Nitneheernooken 15 und 16 der Kupplungeteile β und 7 leicht verschieben. Auf sie wirken in axialer Richtung nur die Reibungskräfte, die aus den Umfangekräften in den Blattfederpaketen herrühren. In radialer ftloht«n* «rirk* stens die durch die Verlagerung der Wellenkupplungsteile entstandene Differenz zwischen den Druckkärften in den Blattfederpaketen 9 und 10·* 09839/0795

iAD ORIGfNAi

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Claims

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. . 5. März 1970 lfd.Nr. 70 110

Patentansprüche

M.)/Elastische Wellenkupplung mit zwischen Mitnehme rnocken der Kupplungsteile angeordneten metallischen elastischen Elementen, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente aus im wesentlichen rechteckigen, zylindrisch

1 gekrümmten und mit ihrer Krümmungsachse parat- "

IeI zur ¥e11enkupplungsachse angeordneten Blattfedern (l,2) bestehen, die abwechselnd mit ihren konvexen Flächen (^, 5) und ihren zur Wellenkupplungsach.se parallelen Kanten ( 13,1 ^-) aneinandergelegt sind, wobei die Blattfedern im flachgedrückten Zustand auf ihren gesamten Flächen aneinanderliegen und gleichmäßig in den zylindrischen Oberflächen die maximalzulässige Biegebeanspruchung erfahren.

2.) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfeilhöhe der zylindrisch | gekrümmten Blattfeder bis etwa T/5 der in Richtung des Zylinderumfanges gemessenen Länge der Blattfeder beträgt.

3·) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;,, daß in jedem Zwischenraum zwischen den Mitnehmeraocken (15»16) der Kupplungsteile (7₅8} mehrere Blattfedern in vorgespannten Blattfederpaketen (9*10,11,12) zusammengestellt sind,

h,) Wellenkupplung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Blattfederpakete mindestens die Hälfte des gesamten Federweges beträgt, 109839/0795

BAD ORIGINAL

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5·) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern an einer dar zur Wellenkupplungsachse parallelen Kanten Aussparungen (17) und an der anderen Kante zur konkaven Seite hin umgebogene Nasen (18) besitzen, die bei zu Blattfederpaketen zusammengestellten Blattfedern in die Aussparungen eingreifen·

6.) Wellenkupplung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern an den zur Wellenkupplungsachse senkrecht stehenden Kanten (19) Nasen (20) besitzen, die in geeignet ausgebildeten Nuten(2i) eines der beiden Kupplungsteile geführt sind.

7·) Wellenkupplung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Blattfederpaket ein oder mehrere Sätze dünnerer Blättfedern (22) eingebaut sind, die im unbelasteten Zustand der Kupplung vorgespannt sind und sich in denjenigen Blattfederpaketen entspannen, die bei Belastung der Kupplung entlastet werden, so daß ein Umfallen der aktiven dickeren Blattfedersätze (1,2) verhindert wird,

8.) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus mindestens zwei entgegengerichtet gekrümmten Blattfedern (1,2) bestehender Blattfedersatz noch weitere entgegengerichtet gekrümmte Blattfederpaare (1',2¹Ji¹¹^¹*) enthält.

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