DE2139249C3

DE2139249C3 - Hochelastische Wellenkupplung

Info

Publication number: DE2139249C3
Application number: DE19712139249
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. Fleischmann; Karlheinz Watzlawek
Original assignee: MANNESMANN-MEER AG 4050 MOENCHENGLADBACH
Current assignee: MANNESMANN-MEER AG 4050 MOENCHENGLADBACH
Priority date: 1971-08-02
Filing date: 1971-08-02
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DD98348A5; FI54389C; FI54389B; GB1378056A; JPS5750977B1; SE383654B; NL7208085A; FR2144503A5; SU384247A3; DE2139249A1; IT955629B; NO130491B; BE786989A; CA950221A; NO130491C; CS178872B2; DE2139249B2

Description

Die Erfindung betrifft eine hochelastische Wellenkupplung, bestehend aus einem Primärteil und einem Sekundärteü, wobei der Sekundärteil einen starren Innenring, einen den Innenring konzentrisch umgefcenden starren Außenring und eine diese beiden Ringe verbindende elastische Zwischenschicht aufweist, und bei der zusätzliche Mittel zur Drehschwinfungsdämpfung vorgesehen sind.

Bei dieselmotorischen Anlagen sind hochelastische Kupplungen von Vorteil, um die niedrigen Schwingungsgrade nach unten zu verlagern mit dem Ziel, die Gesamtlage überkritisch zu fahren. Dies hat sich bisher bei allen Anlagen bewährt, da die erreichbare Werkstoffdämpfung des Gummis hierfür ausreichend war, weil die hochelastische Kupplung nur zu einem geringen Teil für die Systemdämpfung herangezogen wurde.

Die Tendenz im Dieselmotorenbau zur Verringerung des Leistungsgewichtes bringt zwangsläufig höhere Erregungskräfte bei ungünstigeren Massenverhältnissen. Dadurch werden die Wechselbeanspruchungen durch die höheren Schwingungsgrade in der Kurbelwelle so groß, daß auch Motorenschwingungsdämpfer allein nicht mehr ausreichend sind und die hochelastische Kupplung einen Großteil der Systemdämpfung mit übernehmen muß.

Aus der deutschen Patentschrift 905 562 ist eine schwingungsdämpfende Wellenkupplung mit elastischen Kupplungsgliedern bekannt. Hierbei werden

ίο Drehschwingungen durch Erzeugung von Reibungswärme vernichtet. Durch die damit verbundene Erwärmung der Kupplung wird das Verhalten der Reibflächen beeinflußt, und außerdem unterliegen die Reibflächen einem Verschleiß.

Bei rotierenden Wellen ist es femer bekannt, elektromagnetische Schwingungsdämpfer auf dem einen Wellenzapfen anzuordnen (u'SA. -Patentschrift 2 320 721). Diese Schwingungsdämpferanordnung dient im wesentlichen nur zur Dämpfung höherer

ίο Schwingungsgrade, die für den Motor störend sind.

Die niederen Schwingungsgrade, die für den Betrieb einer hochelastischen Wellenkupplung nachteilig sind, bleiben hierdurch unbeeinflußt.

Zur Verbesserung der Dämpfung bei hochelastisehen Wellenkupplungen wurden, wie sich aus der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure (Bd. 80, Nr. 9, S. 245 bis 252) ergibt, durchfedernde Kupplungen mit mechanischen oder hydraulischen Dämpfungscinrichtungen vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochelastische Wellenkupplung der eingangs genannten Art mit Mitteln zur Drehschwingungsdämpfung zu versehen, die es ermöglichen, die Kupplung allen Einsatzbedingungen anzupassen und eine Regulierung der Dämpfung während des Betriebes vorzunehmen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein Spulenkörper eines Elektromagneten fest mit dem Innenring verbunden ist, daß mit dem Außenring ein den Spulenkörper konzentrisch unter Bildung eines Luftspalts umgebender Ankerring verbunden ist und daß eine Stromzuführung für den Spulenkörper derart vorgesehen ist, daß der Erregerstrom regelbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß die überlagerten Wechselmomente gedämpft werden, ohne daß die zusätzliche Dämpfungseinrichtung selbst an der Kraftübertragung beteiligt ist Es werden also hierbei nur die bei einem bestimmten lastabhängigen Vcrdrehwinkel überlagerten Wechselmomente gedämpft, ohne daß dadurch die Federsteife des elastischen Teils verändert oder beeinflußt wird.

Als weiterer Vorteil ergibt sich aus der erfindungsgemäßen Anordnung, daß durch Änderung des zugeführten Erregerstromes während des Betriebes die Dämpfungskräfte variiert werden können, so daß beispielsweise bei möglichen ungleichmäßigen Zünddrücken in den Motoren und/oder bei zeitweiligem Aussetzen eines oder mehrerer Zylinder durch Erhöhung der Dämpfung die Anlage ungefährdet in Betrieb gehalten werden kann.

Weiterhin kann die Regelung des Erregerstromes abhängig gemacht werden von der Lage der verschiedenen Eigenkritischen der Gesamtanlage. Es kann, abhängig von der Drehzahl, der Erregerstrom so abgestimmt werden, daß er bei Annäherung an bestimmte systembedingte Eigenkritische vergrößert

3 4.

wird und nach Durchfahren der Eigenkritischen wie- den. Die Stromzuführung kann aber auch in jeder

der verkleinert wird. Da bei überkritischem Lauf eine anderen Weise erfolgen, z. B. über direkt mit dem

Dämpfung nur schädlich ist und Energie verzehrt, Spulenkörper verbundene Schleifringe oder berüh-

kann mit dieser Lösung auch zu einer günstigeren rungslos induktiv. Der Spulenkörper 6 wird unter

Leistungsbilanz der Gesamtanlage beigetragen wer- 5 Bildung eines Luftspaltes 8 von einem Ankerring 7

den. konzentrisch umgeben, der mit dem Außenring4 ver-

Wird der Primärteil der Kupplung mit der An- bunden ist.

triebsweile verbunden, so dient die Vorrichtung als Bei der hier dargestellten Ausführung weist der hochelastische dämpfende Kupplung. Nach einer Ankerring einen Ventilator 5 sowie Kühlrippen 9 zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch io Abführung der Wärme auf. Die Wärmeabführung der Sekundärteil mit der Antriebswelle verbunden kann aber auch lediglich über die Kühlrippen erfolsen, während der Primärteil frei beweglich ist. Damit gen. Die durch die elastische Zwischenschicht3 aufist eine Anordnung zur Motordämpfung geschaffen genommenen Schwingungen führen zu einer Relativwordea, und zwar beispielsweise zur Dämpfung der bewegung zwischen Spulenkörper und Ankerring. Kurbelwellenschwingungen. 15 Hierdurch wird in dem Ankerring 7 eine Spannung

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung induziert, die abhängig ist von der Größe des Erweist der Ankerring an seiner Außenseite Kühlrippen regerstromes sowie von der Frequenz und Amplitude auf oder ist an seinem freien Ende als Ventilator aus- der überlagerten relativen Bewegung (Torsionsgebildet. Die bei der Dämpfungsleistung im elek- schwingung).

tromagnctischen Teil entstehende Wärme kann 20 Durch die erfindungsgernäße Ausführung -verden

durch diese besondere Ausbildung des Ankerringes zwei wesentliche Aufgaben in einem dieselmotorisch

abgeführt werden. angetriebenen Schwingungssystem auf einfache Art

Der Erregerstrom kann nach einer weiteren Aus- und Weise bewältigt. Einmal bringt die im weiteren

gestaltung der Erfindung durch eine Hohlbohrung in Bereich variable Drchfedersteifigkeit des hochelasti-

der Abtriebswelle dem Spulenkörper zugeführt wer- 25 sehen Teiles die gewünschte Schwingungsverlagerung

den. Weiterhin kann der Erregerstrom aber auch in- und zum anderen wird durch den elektromagneti-

duktiv oder über direkt am Spulenkörper angeord- sehen Teil eine beliebig einstellbare Dämpfung des

nete Schleifringe zuführbar sein. Als Erregerleistung gesamten Systems erreicht.

wird vorzugsweise eine niedrige Spannung von 12 bis AiIc Vorteile, die sich aus der Anwendung einer

24VoIt angewandt, um einmal mögliche Isolierungs- 3° elektrischen Kupplung, beispielsweise in bezug auf

Schwierigkeiten zu vermeiden und zum anderen die die Aufnahme von Verlagerungen in beliebiger Rich-

Kupplung bordnetzunabhängig zu machen. tung ergeben, bleiben voll erhalten.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen nä- Durch die konstruktive Trennung zwischen elasti-

her erläutert werden. Dabei zeigt schem Teil und Dämpfungsteil ist es auch möglich,

Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch eine schalt- 35 diesen Dämpfungsteil nachträglich an bereits vorhan-

bare hochelastische Wellenkupplung mit dem elek- dene elastische Teile anzubauen,
trom gnetischen Dämpfungsteil und Die Ausführung gemäß F i g. 2 kann vorteilhaft

Fig. 2 eine nicht schaltbare hochelastische WeI- auch als Motor-Drehschwingungsdämpfer verwendet

lenkupplung mit Dämpfungstell. werden, wobei sie je nach Wahl der Federsteifigkeit

Mit 1 ist der Primärteil der Kupplung bezeichnet, 40 schwingungsverlagernd und dämpfend oder nur

der mit der Antriebswelle verbunden ist. Der Sekun- dämpfend wirkt. Auch hierbei vlrkt sich die Regel-

därteil, der mit der Antriebswelle verbunden ist, barkeit vorteilhaft aus.

weist einen starren Innenring 2, einen den Innenring Schließlich kann diese Ausführung auch zur Sykonzentrisch umgebenden starren Außenring 4 und stemdämpfung Anwendung finden, wenn nämlich der eine diese beiden Ringe verbindende elastische z. B. 45 Dämpfungsteil an irgend einem freien Wellenende gummielastische Zwischenschicht 3 auf. Die schalt- eines Systems z. B. der Zwischenwelle eines Getriebare Kupplung ht in der F i g. 1 in geschaltetem Zu- bes angeordnet wird,
stand dargestellt. Mit der aufgezeigten Lösung ergeben sich auch

B^i nicht geschalteter Kupplung wird als Primärteil Vorteile bei der Berechnung der Drehschwingungs-

nur der Teil 1 bezeichnet, da dann der Außenrin»4 3° lage, da die Drehsteifigkeit linear und die elektro-

zum Sekundärteil gerechnet wird. Mit dem Innen- magnetische Dämpfung geschwindigkeitsproportional

ring 2 ist ein Spulenkörper 6 eines Elektromagneten ist. Die Frequenzabhängigkeit des elektromagneti-

verbunden. Dieser Spulenkörper 6 kann als Einpol- sehen Teils kann bei der Konstruktion ohne weiteres

oder Einzelpolausführung aufgebaut sein. Diesem berücksichtigt werden, ohne daß dadurch zusätzliche

Spulenkörper 6 kann durch die Hohlbohrung 10 in 55 Gleichungen für die Umformung in geschwindigkeits-

dcr Abtriebswellc ein Erregerstrom zugeführt wer- proportionale Dämpfung aufgestellt werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichuuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochelastische Wellenkupplung, bestehend aws einem Primärteil und einem Sekundärteil, wobei der Sekundärteü einen starren Innenring, einen den Innenring konzentrisch umgebenden starren Außenring und eine diese beiden Ringe verbindende elastische Zwischenschicht aufweist, und bei der zusätzliche Mittel zur Drehschwingungsdämpfung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenkörper (6) eines Elektromagneten fest mit dem Innenring' (2) verbunden ist, daß mit dem Außenring (4) ein den Spulenkörper konzentrisch unter Bildung eines Luftspalts (8) umgebender Ankerring (7) verbunden ist und daß eine Stromzuführung für den Spulenkörper (6) derart vorgesehen ist, daß der Errege/strom regelbar ist.

2. Hochelastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärteil mit der Antriebswelle verbunden und der Primärteil frei beweglich ist.

3. Hochelastische Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerring (7) an seiner Außenseite Kühlrippen

(9) aufweist.

4. Hochelastische Weilenkupplung nach einem der Anspi xhe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Ankerringes (7) als Ventilator (5) ausgebildet .st.

5. Hochelastische Wellen! upplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom durch eine Hohlbohrung

(10) in der Abtriebswelle dem Spulenkörper (6) zuführbar ist.

6. Hochelastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom induktiv zuführbar ist.

7. Hochelastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom über direkt am Spulenkörper angeordnete Schleifringe zuführbar ist.