DE2117590A1

DE2117590A1 - Biegeelastische Kupplung

Info

Publication number: DE2117590A1
Application number: DE19712117590
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. F16c 41-00 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-27
Filing date: 1971-04-10
Publication date: 1971-11-18
Also published as: FR2090760A5; GB1333863A; AT303466B; GB1345036A; US3726108A

Description

Dr. Ing. Leonhard Geislinger, Salzburg (Österreich)

"Biegeelastische Kupplung"

Es sind bxegeelastische Kupplungen bekannt, bei denen zur Übertragung des Drehmoments Blattfedern zwischen zwei Flanschen in Ebenen senkrecht zur Drehachse etwa tangential angeordnet sind; je ein Ende dieser Blattfedern ist an dem treibenden und dem getriebenen Flansch mittels Schrauben befestigt. Die Blattfedern sind senkrecht zu ihrer Ebene elastisch und gestatten daher eine Übertragung von Drehmomenten auch wenn sich die Achsen der zu verbindenden Wellen in der Ebene der Blattfedern kreuzen, d.h., sie ermöglichen einen Beugungswinkel zwischen den zu verbindenden Achsen. Wenn man in bekannter Weise zwei derartige Gelenke in einer gewissen axialen Entfernung voneinander anordnet, so kann man auch Parallelverlagerungen der Wellen kompensieren.

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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an derartigen biegeelastischen Kupplungen mit dem Ziel, mit gegebenen Abmessungen die übertragbaren Drehmomente zu vergrößern. Es zeigt sich, daß das übertragbare Drehmoment hauptsächlich durch die Schrauben begrenzt ist, mit denen die Federblätter an den Flanschen befestigt sind. Bei den bekannten Ausführungen ist die Zahl der Schrauben pro Flansch gleich der Anzahl der Eefestigungspunkte pro Flansch. Will man die Zahl der Schrauben erhöhen, so wird bei gegebenem Teilkreisdurchmesser die freie Blattlänge und damit die Elastizität der Federblätter verringert, was sich bei gegebenem Blattquerschnitt auf die zulässigen Beugungswinkel ungünstig auswirkt.

In gewissem Umfang kann man diese Verkürzung der Blattlänge durch Erhöhung der Anzahl der Federblätter kompensieren. Die Gesamtstärke der Federblätter wird jedoch dann höher und dies wiederum ergibt erhöhte Zug- und Druckbeanspruchungen der Blätter, herrührend von dem Beugungswinkel.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Blattfedern sich in Achsrichtung gesehen, überkreuzen. Die Befestigungspunkte an dem treibenden und an dem getriebenen Flansch liegen dann auf verschiedenen Teilkreisen. Bei Anordnung gemäß der Erfindung ist die Durchmesserdifferenz der Teilkreise größer als die doppelte Blattbreite. Diese Differenz der Teilkreise der Befestigungsschrauben macht es

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möglich, die Befestigungsschrauben am treibenden und am getriebenen Teil in derselben radialen £bene anzuordnen, was wiederum bedeutet, daß bei unveränderten Abmessungen der Federblätter, insbesondere hinsichtlich ihrer Länge, doppelt so viele Befestigungsschrauben pro Flansch untergebracht werden können, so daß unter sonst gleichen Bedingungen'das übertragbare Drehmoment verdoppelt wird.

Man kann die Zahl der Befestigungsschrauben weiter dadurch erhöhen, daß man erfindungsgemäß die durch das übertragene Drehmoment auf Zug und die auf Druck beanspruchten Federblätter bzw. Federpakete getrennt befestigt. Diese Maßnahme ist jedoch nicht so wirksam wie die erstgenannte, da sie gleichzeitig eine Verkürzung der freien Blattlänge bedingt. Weitere Maßnahmen der vorliegenden Erfindung betreffen die Gestaltung der Befestigung der Federblätter an den Flanschen. Eine zuverlässige, im Dauerbetrieb haltbare Befestigung wird nur dann erzielt, wenn die Schrauben derart gespannt werden, daß die auf die Blattfedern ausgeübte Flächenpressung zur Übertragung der von Drehmoment herrührenden Zug- und Druckkräfte mittels Reibung zwischen den Blättern und dem Flansch ausreicht.

Diese Maßnahme bewirkt weiter, daß man die Bohrungen in den Blättern größer halten kann als den Schaftdurchmesser der Schrauben, was die Fertigung wesentlich erleichtert.

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Um die Aufrechterhaltung der Schraubenspannung dauernd sicherzustellen, werden erfindungsgemäß diese Schrauben, in an sich bekannter Weise als Dehnsehrauben, ausgebildet.

Zur Erhöhung der Reibung an der Befestigungsstelle kann man erfindungsgemäß die Blattfedern in an sich bekannter Weise kugelstrahlen; dadurch wird auch die Dauerhaltbarkeit der Federn wesentlich erhöht.

Es ist bekannt, zwischen den Flanschen und den Blattfedern runde Unterlagscheiben oder Spannplatten anzuordnen. Es zeigt sich, daß die von der Biegung der Federn herrührenden Spannungen an der Einspannung günstig beeinflußt werden, wenn man die Spannplatten erfindungsgemäß so ausbildet, daß ihre Stärke gegen das Ende der Einspannung zu abnimmt. Man kann die Spannungskonzentration der Blätter an der Einspannung weiter dadurch verringern, daß man erfindungsgemäß zwischen den einzelnen Federblättern und den Spannplatten Zwischenlagen aus einem weicheren Material als Federstahl beilegt.

Die von dem Beugungswinkel der zu verbindenden Wellen herrührenden Biegespannungen in den Blättern lassen sich weiter verkleinern, wenn man erfindungsgemäß den Querschnitt jedes einzelnen Blattes von der Einspannung nach der Mitte des Blattes hin in Längsrichtung vermindert.

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Für den Betrieb großer biegeelastischer Kupplungen ist eine leichte Auswechselbarkeit der Blätter von großer Bedeutung. Es ist weiter erwünscht, die biegeelastische Kupplung als Ganzes in radialer Richtung ausbauen zu können, ohne die durch die Kupplung verbundenen Aggregate vom Fundament lösen zu müssen. Diese beiden Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Federblätter nicht zwischen,sondern auf derselben Seite der beiden Flansche anordnet.

Bei der biegeelastischen Kupplung, bestehend aus zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordneten Gelenken kann sich das Mittelteil entgegen der elastischen Rückstellkraft herrührend von den Blattfedern in axialer Richtung verschieben. Da das Mittelteil mit Masse behaftet ist, entsteht demnach eine Eigenfrequenz für Axialschwingungen. In manchen Fällen zum Beispiel bei Verbrennungsmotoren, vollführt der Flansch der antreibenden Maschine Axialbewegungen mit einer Grundfrequenz und überlagerten Oberschwingungen. Wenn eine dieser Frequenzen mit der erwähnten Eigenfrequenz der biegeelastischen Kupplung zusammenfällt (= Resonanz), so wird die Kupplung zu Axialschwingungen angeregt, die eine Biegebeanspruchung der Federblätter hervorrufen und die zum Bruch der Blätter führen können. Die Amplitude der Axialschwingungen läßt sich wesentlich reduzieren, wenn gemäß der vorliegenden Erfindung an der Kupplung eine Einrichtung angebracht wird, welche die Axial-· bewegung der Kupplung relativ zum treibenden oder zum ange-

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triebenen Flansch bremst. Hierfür können an sich bekannte Dämpfer mit trockener oder viskoser Reibung verwendet werden.

Die Erfindung ist in den Ausführungsbeispielen der Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt gemäß der Linie A-A der

Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie B-B der Fig. 1, Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht gemäß der Linie B-B

der Fig. 1,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Befestigung der

Federblätter gemäß der Linie C-C der Fig. 2, Fig. 5 einen weiteren Längsschnitt und Fig. 6 einen weiteren Querschnitt einer Kupplung gemäß

der Erfindung.

In den Figuren 1 und 2 bezeichnen 1 und la die durch die Kupplung' verbundenen Flansche des treibenden bzw. angetriebenen Aggregats. Mit iiesen Flanschen sind Gegenflansche 2 und 2a mittels der Schrauben 3 und 3a befestigt. Von diesen werden die von dem zu übertragenden Drehmoment herrührenden Zug- und Druckkräfte mittels der Dehnschrauben M- und ka (Fig. 5) in die Federblätter 5 und 5a eingeleitet, die in einer zur Drehachse senkrechten Ebene angeordnet sind. Das andere Ende der Federblätter ist mittels der Schrauben 6 und 6a (Fig. 5) mit den Flanschen verbunden. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich

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die Federblätter 5 in Achsrichtung gesehen überkreuzen. Die Differenz der Durchmesser an denen die Schrauben M- und 4a bzw. 6 und 6a angeordnet sind, ist größer als die Breite der Federblätter.

Die Schrauben 4 und 6 bzw. 4a und 6a sind in derselben radialen Ebene angeordnet. Die Breite und damit der Querschnitt der Federblätter nimmt von der Einspannung nach der Mitte des Blattes hin in Längsrichtung ab. Die Federblätter 5 bzw. 5a sind jeweils auf derselben Seite der durch dieselben verbundenen Flansche 2 und 7 bzw. 2a und 7 angeordnet. Nach Entfernen der Muttern 8 und 9 kann man daher die Federblätter 5 samt Spannplatten demontieren ,ohne weitere Teile der Kupplung entfernen zu müssen. Nach Entfernen der Schrauben 3 und 3a läßt sich die komplette Kupplung radial ausbauen, ohne die Flansche 1 und la und die damit verbundenen Aggregate zu verschieben.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht gemäß der Linie A-A der Fig. 1 und Fig. 4 ein Schnitt gemäß der Linie C-C in Fig. 2.

Die Federblätter 5 sind mittels der Dehnschrauben 6 und Muttern 9 an dem Flansch 7 befestigt. Auf jeder Seite der Federblätter sind Spannplatten Io angeordnet, deren Querschnitt in Längsrichtung der Blätter abnimmt. Zwischen den Spannplatten und den Blattfedern sind weiter dünne Bleche 11 aus weichem Material z.B. aus Messing vorgesehen. Die Bohrung in den Federblättern ist größer als der Außendurchmesser der Schrauben 4, so daß

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die Zug- und Druckkräfte in den Federblättern durch Reibung übertragen werden müssen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Längs- und Querschnitt mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 5 einen Längsschnitt gemäß der Linie D-D der Fig. 6 und Fig. 6 einen Querschnitt gemäß der Linie E-E der Fig. 5. Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 1 und 2 sind hier die auf Zug und die auf Druck beanspruchten Federblätter mittels der Schrauben und 6 bzw. 4a und 6a getrennt an den Flanschen 2 bzw. 2a und dem Mittelteil 7 befestigt. Im Zentrum von Teil 7 ist eine ölgefüilte Kammer 12 vorgesehen, in der ein mit dem Flansch 1 verbundener Kolben 13 angeordnet ist; bei einer Axialbewegung des Teiles 7 relativ zum Teil 1 wird durch die Drosselbohrung 14 Öl von einer Seite des Kolbens zur anderen Seite verdrängt, wodurch Axialschwingungen wirksam gedämpft werden.

Patentansprüche

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Claims

Pat entanSprüche:

1. Biegeelastische Kupplung, bei der zur Übertragung

des Drehmomentes Blattfedern in Ebenen senkrecht zur Drehachse etwa tangential angeordnet sind, deren Enden jeweils an dem treibenden und an dem getriebenen Flansch mittels Schrauben befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern sich in Achsrichtung gesehen überkreuzen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Maßdifferenz der Teilkreise der Befestigungsschrauben größer ist als die Breite der Blattfedern.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schrauben,mit denen die Blattfedern am treibenden Teil befestigt sind, etwa in denselben radialen Ebenen angeordnet sind, wie die Schrauben,mit denen diese Federn an dem getriebenen Teil befestigt sind.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die auf Zug und die auf Druck beanspruchten Blattfedern jeweils getrennt mittels Schrauben befestigt sind.

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. Kupplung bei der die Übertragung des Dreh

moments durch Blattfedern erfolgt, deren Enden jeweils an dem treibenden und an dem getriebenen Teil mittels Schrauben befestigt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Schrauben derart gespannt sind, daß die auf die Blattfedern ausgeübte Flächenpressung zur Übertragung des Drehmomentes durch Reibung ausreicht.

6. Kupplung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben in bekannter WEise als Dehnschrauben ausgebildet sind.

7. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,,

daß die Blattfedern in an sich bekannter Weise kugelgestrahlt sind.

. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,,

daß die Überleitung der Zug- bzw. Druckkräfte von den Befestigungsschrauben in die Blattfedern bzw. umgekehrt mittels Spannplatten erfolgt, dersn Stärke gegen das Ende der Einspannung der Blattfedern zu abnimmt.

. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den Federblättern untereinander und zwischen den einzelnen Federblättern und den Spannplatten Zwischenlagen aus einem weicheren

. Material vorgesehen sind.
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10. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Querschnitte jedes Federblattes von der Einspannung nach der Mitte des Blattes hin in Längsrichtung abnehmen.

11. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Blattfedern in Achsrichtung auf 'derselben Seite der Flansche vorgesehen sind, die durch die Blattfedern verbunden sind.

12. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Schwingungen der Kupplung in axialer Richtung dämpft.

13. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dämpfung durch eine an sich bekannte Einrichtung bestehend aus einem ölgefüllten Zylinder mit Kolben erfolgt, die im wesentlichen axial angeordnet ist.

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