DE226736C

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Publication number: DE226736C
Application number: DENDAT226736D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

— Ja 226736 KLASSE AIh. GRUPPE

ARMIN KERSTEN in CÖLN.

angetrieben werden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. November 1907 ab.

Zur Herbeiführung einer möglichst gleichförmigen Drehung einer Welle ist den auf der treibenden und getriebenen Welle vorgesehenen Kupplungshälften eine gegenseitige Verdrehung zueinander ermöglicht. Um auch beim Pendeln der treibenden Kupplungshälfte (z. B. des Schwungrades) ein gleichbleibendes Moment auf die zweite Kupplungshälfte (z. B. Treibscheibe) auszuüben, sind bei der vorliegenden Einrichtung Fliehgewichte verwendet. Am einfachsten erreicht man den angegebenen Zweck, indem man zunächst durch ein oder mehrere Fliehgewichte, welche an der Treibscheibe oder getriebenen Kupplungshälfte b radial geführt sind, ein Moment zwischen Schwungrad α und Treibscheibe b erzeugt, welches mit der Verdrehung beider Kupplungshälften gegeneinander wächst. Dieser Fall tritt ein, wenn man das Fliehgewicht an dem Schwungrad auf einer bestimmten Kurve so führt, daß die von der Fliehkraft geleistete Arbeit im quadratischen Verhältnis zur Verdrehung der beiden Kupplungsteile wächst (Fig. ι bei A).

Befindet sich das Fliehgewicht in der äußersten radialen Lage, welche als »Anfangslage« bezeichnet werden möge, so wird ein tangentialer Druck von ihm auf die Kupplungshälften nicht ausgeübt werden, da seine Re- lativbahn gegenüber dem Schwungrad in dieser Lage tangential zum Rade gerichtet ist. Wird das Schwungrad gegenüber der Scheibe b nach rechts gedreht, so ist der auf die Kurvenbahn ausgeübte Normaldruck nicht mehr radial, sondern schräg zum Halbmesser gerichtet, und es bildet sich ein Moment, welches wachsen soll, trotzdem die Fliehkraft des Fliehgewichts selbst (wegen des kleiner werdenden Halbmessers) abnimmt. Da die Treibscheibe sich nahezu gleichförmig drehen soll, also die Fliehkraft der Masse m bei gegebenem Abstand r von der Drehachse bestimmt ist, so ist das Moment M zwischen Schwungrad und Treibscheibe in irgendeiner Stellung des Systems nur vom Abstand des Fliehgewichts von der Drehachse der Räder sowie von der Neigung der Bahn an der betreffenden Stelle abhängig.

Im gleichen Verhältnis wie das Moment M wächst auch eine auf den Umfang des Schwungrades (oder der Riemscheibe) bezogene Tangentialkraft

T=

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wenn R der Halbmesser des Rades ist. Diese Tangentialkraft soll also (ebenso wie das Moment) mit dem Winkel oder mit dem Bogenweg wachsen, um welchen die beiden Räder aus der Anfangslage gegeneinander verdreht werden. Der am Umfang gemessene Bogenweg werde mit s, der größte Wert desselben mit s_max bezeichnet. Die normale Winkelgeschwindigkeit der Treibscheibe sei ω, dann ergibt sich zunächst die größte Fliehkraft der Masse m

Cmax =

^ max ' ω².

Es wird nun die Arbeit der Fliehkraft bei einer Verdrehung der Räder gegeneinander

um s, wobei das Fliehgewicht vom Abstand ^rmax ^auf den Abstand r gebracht wird:

C_max + C _ T - s

(^rmax V —

Da nun

sowie

ist, so wird

■* max $ιηαχ

^ max I ^max

Vmax

T-max

woraus r in Beziehung zu s sich ergibt, sobald man ein bestimmtes Fliehgewicht, einen größten Abstand desselben von der Drehachse, eine größte Umfangskraft T_max und einen am Umfang zu messenden größten Bogenweg s_max angenommen hat. Die Kurve, auf welcher die Schwungmasse zu bewegen ist, ist hiernach bestimmt.

Ersetzt man die radiale Führung des Fliehgewichts mittels eines Schlitzes durch eine kreisbogenförmige (Fig. 1 bei B), die mittels eines an der Treibscheibe angeordneten Lenkers c erzielt wird, so wird die Relativbahn des Fliehgewichts gegenüber dem Schwungrad namentlich dann von der oben bestimmten nur wenig verschieden sein, wenn der Lenker in der Mittellage des Fliehgewichts senkrecht zur radial wirkenden Fliehkraft steht. Sowohl bei A als auch bei B und C sind die Fliehkörper drehbar gelagert und rollen an einer mit dem Schwungrad verbundenen Bahn, zu welcher natürlich noch eine zweite, um den Durchmesser der Fliehkörper nach innen liegende Gegenbahn gehören kann, wenn man ein Abheben der Fliehkörper von der Bahn auch bei Stillstand des Motors vermeiden will. Es kann; dies jedoch auch durch eine schwache Feder (nach Fig. 1 bei C oder Fig. 2 bei G) erreicht werden. Die Kurvenbahn am Schwungrad wird übrigens nahezu kreisförmig und kann daher ebenfalls durch einen am Schwungrad angebrachten Lenker d (bei E) ersetzt werden. Die Kurvenbahn ist auch nach der zur Anfangslage entgegengesetzten Seite etwas verlängert, z. B. für , den Fall, daß die Maschine plötzlich entlastet wird.

Um nun während der normalen Pendelungen des Schwungrades ein gleichbleibendes Gesamtmoment zwischen Schwungrad und Treibscheibe herbeizuführen, muß noch eine Einrichtung vorhanden sein, die ausgleichende Kräfte bzw. Momente abwechselnd nach links und rechts ausübt. Dies kann zunächst durch eine .Radialfeder erfolgen oder durch ein ahnlieh angeordnetes und durch Fliehkraft wirkendes Gewicht e (bei D), welches an der getriebenen Kupplungshälfte drehbar und radial oder schräg zum Halbmesser verschiebbar, in seiner Mittelstellung nur einen radialen Druck auf die treibende Kupplungshälfte, ausübt, der eine Drehung der Kupplungshälften nicht herbeizuführen bestrebt ist, bei irgendeiner anderen Lage jedoch einen schrägen Druck zwischen den Kupplungshälften äußert, welcher dieselben noch weiter aus der Mittellage zu entfernen sucht. Das Gewicht ist drehbar an einem Schieber, welcher an dem Kranz der treibenden Kupplungshälfte gleitet, sobald ein gewisser Winkel überschritten und das Gewicht durch Anschläge an der getriebenen Kupplungshälfte von dieser mitgenommen wird. Auch die Massen wirkung (Trägheitswiderstand) des Schwunggewichtes kann zum Ausgleich der nicht stets gleich großen Kraft T (oder des ihr entsprechenden Momentes) benutzt werden. Die Schwungmasse macht gegen die Treibscheibe eine radiale oder nahezu radiale Schwingbewegung. Da die Massenkräfte von dem Schwingungsmittelpunkt (oder dem Punkte der schnellsten Schwingbewegung) stets nach außen, d. h. nach _vden Schwingungsendpunkten zu gerichtet sind und von dem Schwingungsmittelpunkte aus ungefähr mit dem Schwingungswege wachsen, so wird der Normaldruck auf die Bahn in dem zum Radmittelpunkte näheren Teile derselben vermindert, in dem vom Radmittelpunkte entfernteren Teile verstärkt. Die Massenkräfte ergeben sich hierbei jedoch im allgemeinen als zu gering, um einen vollständigen Ausgleich herbeizuführen. Aus diesem Grunde ist bei C (Fig. 1) eine größere Masse verwendet, deren Fliehkraft zum Teil durch eine zweite (hier prismatisch angenommene) Masse mittels eines zweiarmigen Hebels ausgeglichen ist, während für die durch die Schwingbewegung erzeugten Massenkräfte die Gesamtmasse in Frage kommt. Die Wirkung kann noch verstärkt werden durch Mitbewegen einer weiteren Schwungmasse, die z. B. bei D an einer gleichachsig zum Schwungrad- oder Treibscheibenkranze angeordneten Bahn entlang durch die andere Kupplungshälfte hin und her gerollt Wird.

Den Zweck, während der normalen Schwungradpendelungen ein gleichbleibendes Moment zwischen Schwungrad und Treibscheibe zu erhalten, kann man auch durch eine flachere Rollbahn erhalten, welche, wie bei F angedeutet, zwar drehbar mit dem Schwungrad

verbunden, für gewöhnlich jedoch durch Reibung am Schwungrad festgehalten wird.

Erst bei Belastungsänderungen stößt das auf ihr rollende Schwunggewicht gegen eins der beiden Enden der Bahn und bringt dieselbe in eine dem neuen Belastungsfalle entsprechende Lage. Die Rollbahn selbst ist bei F durch ein Gegengewicht ausgeglichen. Bei G ist eine verschiebbare Rollbahn verwendet. Diese Bahn ist auch hier flacher als die Hauptbahn und so zu krümmen, daß das Moment vollständig oder mit großer Annäherung, namentlich in der Nähe derjenigen Lage gleich groß bleibt, welche der normalen Belastung des Motors entspricht. Da die Umfangskraft T während des normalen Pendeins des Schwungrades gleich groß bleiben soll, so steht die Arbeit von T hier in einem linearen Verhältnis zu s. In einem gleichen Verhältnis steht auch die Arbeit der Fliehkraft, und es kann die zweckmäßige Krümmung der beweglichen Bahn leicht nach bekannten Regeln der Mechanik gefunden werden. Bei G greifen die Ränder (Seitenscheiben, Spurkränze) des Fliehgewichts über die bewegliche, als Schieber ausgebildete Rollbahn hinweg und stoßen, bevor die Masse gegen die Schiebei*enden stößt, auf die Hauptbahn, wodurch der Schieber entlastet und die Reibung, die sich der Schieberbewegung entgegenstellt, vermindert wird. Auch die auf den Schieber wirkende Fliehkraft der Schiebermasse, welche den Schieber nach der Anfangslage hin zu verschieben sucht, ist durch ein kleines Gegengewicht auszugleichen. Die Kurvenbahn kann (allerdings weniger vorteilhaft) auch umgekehrt an der Treibscheibe (oder angetriebenen Kupplungshälfte) angeordnet sein; in diesem Falle ist die Schwungmasse am Schwungrad (treibende Kupplungshälfte) radial oder nahezu radial geführt.

In solchen Fällen, wo die Belastung sich hauptsächlich nur in gewissen engeren Grenzen ändert, könnte man mit einer einzigen Feder auskommen, deren Drehmoment auf die Kupplungshälften dann für eine bestimmte, am meisten gebrauchte Belastung vollständig oder nahezu gleichbleibend gemacht werden könnte, und zwar dadurch, daß man den Hebelarm der Federspannung im umgekehrten Verhältnis zur Federspannung sich verändern läßt (wobei der Winkel d., e, O ein spitzer sein muß). Das gleiche läßt sich auch durch eine geeignete Führungsbahn für das Fliehgewicht erreichen, wie eine solche bei C durch Punktierung angedeutet ist. Hier ist für die am häufigsten vorkommende Belastung (die der gezeichneten Stellung entsprechen soll) die Kurve so flach gestaltet, daß die Umfangskraft T bzw. das Moment M für diese Stelle genau oder fast gleich groß bleibt, während die Krümmung nach der »Anfangslage« und zweckmäßig auch nach der zur Anfangslage entgegengesetzten Lage hin stärker ist (oder der Krümmungshalbmesser kleiner ist), und zwar so, daß die Umfangskraft T bzw. das Moment nach der Anfangslage zu mehr und mehr abfällt und nach der entgegengesetzten Lage steigt, wie dies in der Momentenkurve (Fig. 4) dargestellt ist.

Um äußere Belastungsschwankungen genügend gut aufzunehmen, ist es zweckmäßig, die Treibscheibe ungefähr so groß wie das Schwungrad zu machen oder das Schwungrad innerhalb des Treibscheibenkranzes (etwa wie Fig. 2 andeutet) anzuordnen.

Der Regler kann entweder von der Kurbelwelle (Schwungradwelle oder Schwungrad) oder von der Treibscheibe (oder einer mit der Treibscheibe fest verbundenen kleineren Riemscheibe) angetrieben werden. Das letztere' dürfte vorzuziehen sein, da es schließlich auf den gleichförmigen Gang der Treibscheibe ankommt.

Verwendet man aus irgendwelchen Gründen Zusatzfedern für die Fliehgewichte, so ist die Kurvenbahn so zu gestalten oder die Einrichtung so zu treffen, daß auch hier eine gleichförmig ansteigende Momentenkurve. (etwa go nach der Linie A^-B¹, Fig. 3) für alle im normalen Betrieb vorkommenden Belastungen entsteht, so daß zusammen mit einer nach Anspruch 2 bis 4 auszuführenden Einrichtung ein gleichbleibendes Moment E¹, D¹ (Fig. 3) sich ergibt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Elastische Kupplung für Wellen, die von nicht gleichförmig umlaufenden Kraftmaschinen angetrieben werden, gekennzeichnet durch ein Fliehgewicht, das gegen die eine Kupplungshälfte radial oder ungefähr radial geführt ist, während es an der anderen Kupplungshälfte durch Lenker oder eine Gleit- oder Rollbahn so geführt ist, daß das Moment des durch die Fliehkraft allein oder in Verbindung mit einer Zusatzfeder ff oder f ¹J auf die Bahn geäußerten Druckes (oder die auf den Umfang des Schwungrades bezogene Tangentialkraft (T) dieses Momentes) mit dem von einer gewissen Anfangsstellung aus gemessenen Verdrehungswinkel der beiden Kupplungshälften oder einem diesem Winkel entsprechenden, am Umfang des Schwungrades zu messenden Bogenweg wächst.

2. Ausführungsform der Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialfeder (f), durch welche das Moment zwischen Schwungrad und Treib-

scheibe während des normalen Pendeins des Schwungrades gleich groß erhalten wird, an dem Fliehgewicht angelenkt ist.

3. Ausführungsform der Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht sowohl radial als auch etwas schräg an der getriebenen Kupplungshälfte verschiebbar ist und bei radialer Lage nur einen radialen Druck äußert, bei einer schrägen Lage jedoch schräge Drücke äußert, welche eine weitere Verdrehung der Kupplungshälften gegen die Mittellage herbeizuführen suchen.

4. Ausführungsform der Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung größerer Stetigkeit der Momentenkurve die Fliehgewichte vergrößert werden.

5. Ausführungsform der Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Rollbahn (wie bei F und G in Fig. 2 dargestellt), auf welcher das Fliehgewicht beim normalen Pendeln der treibenden Kupplungshälfte (Schwungrad) rollt und hierbei nach einer solchen Kurve geführt wird, daß das auf die beiden Kupplungshälften ausgeübte Moment gleich groß bleibt, während bei einer Belastungsänderung die Rollbahn in eine andere, dem neuen Belastungsfalle entsprechende Lage gebracht wird, in welcher das Moment wieder gleich dem an der Treibscheibe wirkenden ist.

6. Ausführungsform der Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die An-Ordnung einer Führungsbahn für das Fliehgewicht, welche mit oder ohne Verwendung einer Feder (f) (wie durch Punktierung bei C, Fig. 1, angedeutet) für die am meisten gebrauchte Belastung ein völlig oder nahezu gleichbleibendes Moment zwischen den beiden Kupplungshälften ohne weiteres herbeiführt, während das Moment für geringere Belastungen sich vermindert und für größere Belastungen sich erhöht, so daß eine Momentenkurve (Fig. 4) entsteht, die zwar mit dem Bogenweg (s) ansteigt, jedoch an der Stelle, welche dem am häufigsten benutzten Belastungsfalle entspricht, nahezu parallel mit der Linie des Bogenweges verläuft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.