-
Drehelastische, schwingungsdämpfende Kupplung Die Erfindung bezieht
sich auf eine drehelastische, schwingungsdåmpfende Kupplung mit einem Primärteil
und einem Sekundärteil, von denen eines an eine Kraftmaschine und das andere an
eine angetriebene Maschinenanlage anschliessbar ist, mit zwischen Primärteil und
Sekundärteil eingeschalteten, in beiden Drehrichtungen wirksamen DämpferelementenO
Bei einer bekannten Kupplung dieser Art ("Geislinger-Kupplung") weist das Primärteil
eine Nabe mit achsparallelen Nuten und das Sekundärteil zwei im Abstand voneinander
beiderseits der Nutenenden drehbar auf der Nabe des Primärteils sitzende Ringscheiben
auf, deren äussere Rander über einen den Zwi-.
-
schenraum abschliessenden zylindrischen Ring miteinander verbunden
sind. In unmittelbarer Nähe dieses Rings erstreckt sich durch diesen~Raua achsparallel
in gleichem Abstand von der Kupplungsachse eine Vielzahl von Spannbolzen. Zwischen
der Nabe und dem Abschlussring sind ebenso viele von den Nuten ausgehende
und
sich radial in Axialebenen erstreckende Blattfederpakete anangeordnet, die den Zwischenraum
in einzelne mit 1 gefüllte Kammern unterteilen0 Bei Relativverdrehung von Primår-
und Sekundårteil wird Öl von einer Kammer in die andere verdrängt, und es entsteht
ferner eine Reibung der Federn aneinander, durch die eine Dampfungswirkung hervorgerufen
wird. Eine derartige Kupplung ist insbesondere aufgrund der Genauigkeit, die bei
ihrem Aufbau einzuhalten ist, sehr aufwendig; dennoch ist die rechnerische Vorausbestimmung
der Drehschwingungsdåmpfung, insbesondere der Resonanzbedingungen sehr schwierig.
Da bei dieser Kupplung die Blattfederpakete die genaue relative Lage von Primär-
und Sekundärteil zueinander festlegen und deshalb lageabweichungen verhindern, lässt
sie sich nicht einsetzen, sobald ein gewisser Achsversatz vorkommt, wie er in der
Praxis häufig anzutreffen ist. Bndernfalls würden an den Lagern der Antriebsmaschine
bzw. der angetriebenen Maschinenanlage Zwängungen auftreten, die deren Zerstörung
bewirken. Ausserdem ist es schwierig, Ölverluste zu vermeiden, bedingt durch die
grossen Dichtflächen, die durch die Erwärmung und die dadurch bedingte Ausdehnung
der Bauteile leicht undicht werden.
-
Bekannt ist ferner eine drehelastische Kupplung, bei der sich koaxial
in einem äusseren ringförmigen Primärteil mit innenseitig bogenförmigen Einbuchtungen
ein rundes Sekundärteil mit entsprechend vielen entgegengesetzt gerichteten Einbuchtungen
zur paarweisen Bildung von Kammern befindet, in die jeweils schraubenförmig geschlitzte
und ineinander gesteckte Federhülsen eingesetzt sind, die bei Verformung auch Reibungsdämpfung
erzeugen. Auch bei einer solchen Kupplung ist eine genaue Achsausrichtung erforderlich,
um lagerschäden zu vermeiden. Schliesslich können auch hier in nachteiliger Weise
Ölverluste eintreten. Ferner ist die Berechnung der Daten einer solchen Kupplung,
insbesondere wenn ein gewisser Achsversatz zu berücksichtigen ist, zumindest ebenso
schwierig wie bei der eingangs erwähnten Kupplung.
-
Ahnlich liegen die Verhältnisse bei einer weiterhin bekannten Kupplung,
die sich zwischen Primår- und Sekundärteil eingeschalteter gewölbter Gummigeweberinge
bedient. Hier kommt als Nachteil die Tatsache hinzu,dass derartige Kupplungen nur
eine sehr geringe Dämpfung besitzen; sie können deshalb beim Durchfahren von Drehzahlbereichen,
in denen Resonanzen auftreten, Schäden erleiden.
-
Die Gummiteile sind ausserdem durch Alterung nur begrenzt haltbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die drehelastische, schwingungsdämpfende
Kupplung der eingegangs genannten Art so weiter auszubilden, dass sie auch bei einem
gewissen Achsversatz einsetzbar und ihre Drehschwingungsdämpfung dennoch relativ
leicht vorherbestimmbar ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch gelöst,
dass sowohl am Primärteil als auch am Sekundärteil mindestens zwei jeweils paarweise
einander zugeordnete, auf einer gefiieinsamen, etwa tangential zur Kupplungsachse
verlaufenden Mittellinie liegende Anlenkstellen für den Anschluss der beiden äusseren
Enden von jeweils eine besondere Baueinheit bildenden, sowohl auf Druck als auch
auf Zug ansprechenden Dämpferelementen aufweist.
-
Aufgrund der gelenkigen und praktisch tangentialen Anordnung der Dämpferelemente
erfüllen sie in gleicher Weise auch bei einem gewissen Mittenversatz von Primär-
und Sekundärteil ihre Wirkung, da ein derartiger Mittenversatz nur zu einer sehr
geringfügigen Winkeländerung der durch die Anlenkstellen festgelegten Wirklinien
der Dämpferelemente führt. Die Berechnung der Dbmpferelementeund damit des Betriebsverhaltens
der Kupplung ist infolgedessen vergleichsweise einfach und genau möglich, Eine in
baulicher Hinsicht besonders einfache Ausführung er gibt sich, wenn das Primärteil
einen Flanschring mit nach innen vorstehenden Stegen und das innerhalb des Flansohringes
befindliche SekundårteiXeine Nabe mit radial nach aussen ragenden Armen umfasst
und dass s sowohl die Stege als auch die Enden der Arme die vob
der
Kupplungsachse praktisch gleich weit entfernten Anlenkstellen für die zwischengeschalteten
Dampferelemente umfassen.
-
Um ein einwandfreies Betriebsverhalten auch bei einen gewissen Winkel
zueinander einschliessenden Wellen sicherzustellen, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, wenn an den Anlenkstellen für den Anschluss der Dämpferelemente Kugelgelenke
vorgesehen sind.
-
Eine in ihrem Dämpfungsverhalten besonders günstige und leicht zu
berechnende Ausführung der erftndungsgemässen Kupplung zeichnet sich dadurch aus,
dass im Gehäuse der Dämpferelemente je weils eine bei Druckbeaufschlagung in einer
Richtung axial verschiebbare Bodenplatte und dieser gegenüberliegend der radial
nach aussen abstehende Flansch einer bei Zugbeaufschlagung in die andere Richtung
auf die Bodenplatte zu axial verschiebbaren Hakenbüchse vorgesehen ist und dass
zwischen der Bodenplatte und dem Flansch eine an sich bekannte, aus mehreren Ringfederelementen
bestehende Ringfeder mit geschmierten Berührungsflächen angeordnet ist. Dabei ist
die Ringfeder zweckmässigerweise in einem abgedichteten ölgefüllten Ringraum des
Dämpfergehäuses angeordnet.
-
Als sehr günstig hat es sich erwiesen, wenn in weiterer Ausgestaltung
der Ringraum über eine kalibrierte Dämpfungsbohrung mit einem zentralen Dämpfergehäuseraum
in Verbindung steht, der ebenso wie der Ringraum fast vollständig, und zwar zu etwa
90 % ölgefüllt ist. Auf diese Weise kommt zu der durch die Ringfeder erreichten
Dämpfung noch die bei Verdrängung des im Gehäuse der Dåmpferelemenr te befindlichen
Öls durch die kalibrierte Dämpfungsbohrung hindurch erzielte Dämpfung.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kupplung mit vier Dampfungselementen,
und Fig. 2 einen Iängsschnitt durch eines der zum Einsatz gelangenden Dämpfungselemente.
-
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, umfasst die in Fig. 1 veranschaulichte
Kupplung als Primärteil 1 in Form eines Flanschrings, der entweder direkt an das
nicht näher veranschaulichte Schwungrad der Antriebsmaschine anschraubbar oder über
einen angeschraubten Tellerflansch an eine Zwischenwelle anschliessbar ist, ein
Sekundärteil in Form einer Nabe 2 mit im dargestellten Beispiel vier radial nach
aussen ragenden Armen 3 sowie vier Dämpferelementen 4. Das Primärteil 1 ist mit
nach innen vorstehenden Stegen 5 versehen. Diese Stege 5 weisen ebenso wie die Enden
der Arme 3 von der Kupplungsachse praktisch gleich weit entfernte Anlenk stellen
6 für die Dåmpferelemente 4 auf, die jeweils einerseits mit einem der Stege 5 und
andererseits mit dem darauffolgenden Arm 3 verbunden sind. Die jeweils zwei zusammengehörigen
Anlenkstellen 6 gemeinsame Mittellinie, die der Wirklinie der Dämpferelemente 4
entspricht, ändert ihre lage bei einem Achsversatz, d.h. bei Relativverlagerung
von Primärteil 1 und Sekundärteil 2 nur geringfügig, so dass keine Zwängung und
somit keine wesentliche Beeinflussung der Wirkung der Dämpferelemente 4 eintreten
kann.
-
Aus Fig0 2 ist ersichtlich, dass jedes Dämpferelement 4 ein zylindrisches
Dämpfergehäuse 7 umfasst, das an seinem vorder Stirnende mit einer lasche 8 und
in seinem rückwärtigen Stirnende über einen in einer zentralen Bohrung verschiebbar
gelagerten, der Gehäuseabschluss bildenden Führungsbolzen 9 mit einer weiteren Iasche
10 versehen ist0 Die laschen 8 und 10 sind mit in Querbohrun gen eingesetzten Kugelgelenken
11 ausgerüstet, die durch Sicherun s--ringe 12 fixiert sind. Der Führungsbolzen
9 ist mit einer durch eine Durchmesserverringerung gebildeten, abgestuften Schulter
13 versehen, über die er an einer im Gehäuse 7 axial verschiebbar ge lagerten ringscheibenförmigen
Bodenplatte 14 anliegt. Auf das wei
terhin im Durchmesser verjüngte,
sich in den zentralen Dämpfergehäuseraum 15 erstreckende Ende des Führungsbolzens
9 ist eine Hülse 16 aufgesetzt und durch eine auf einen Gewindeabschnitt 17 des
Führungsbolzens 9 aufgeschraubte Mutter 18 festgelegt, zu deren Iagesicherung ein
Splint 19 dient. An seiner vorderen Stirnseite ist das Dämpfergehäuse 7 mit einer
zylindrischen Sackbohrung 20 versehen. In diese Sackbohrung 20 greift das äussere
Ende des Führungsbolzens 9 ein und wird von ihm koaxial zum Dämpfergehäuse 7 geführt.
-
Die Hülse 16 ist mit einem radial vorstehenden Bund 21 versehen,
mit dem sie einen Rand 22 hintergreift, der an der Innenseite einer koaxial zu ihr
angeordneten Hakenbüchse 23 vorsteht, An ihrem dem vorderen Stirnende des Dämpfergehäuses
7 zugewandten Ende ist die Hakenbüchse 23 mit einem radial nach aussen abstehenden
Flansch 24 versehen.
-
In dem von der Hakenbüchse 23 und dem Flansch 24 sowie der Bodenplatte
14 innerhalb des zylindrischen Dämpfergehäuses 7 begrenzten Ringraum 25 ist eine
aus mehreren Ringfederelementen bestehende Ringfeder 26 angeordnet. Die Ringfederelemente
dieser Ringfeder 26 weisen konische Berührungsflächen auf. Um deren Schmierung zu
sichern, ist der die Ringfeder 26 aufnehmende, abgedichtet Ringraum 25 des Dämpfergehäuses
7 ölgefüllt. Im Bereiche des Flansches 24 der Hakenbüchse 23 ist eine stirnseitige
Ausdrehung 27 vorgesehen. In den Bereich dieser Ausdrehung 27 führt eine kalibrierte
Dämpfungsbohrung 28, über die der Ringraum 25 mit dem zentralen Dämpfergehäuseraum
15, der ebenso wie der Ringraum ölgefüllt ist, in Verbindung steht.
-
Am äusseren Rand des Flansches 24 ist ebenso wie am äusseren Rand
der Bodenplatte 14 eine Ringnut zur Aufnahme je eines Dichtringes 29 eingedreht.
Zur Abdichtung des Ringraums 25 bzw. des zentralen Dämpfergehäuseraums 15 nach aussen
hin ist die Bohrung
am rückwürtigen Stirnende des Dämpfergehäuses
mit einem Nutring 3p versehen, dessen eine Lippe an der Aussenseite des die Bohrung
durchsetzenden Führungsbolzens 9 anliegt.
-
Eine der Dämpfungsbohrung 28 entsprechende Bohrung 31 durchsetzt
die Bodenplatte 14 und verbindet den Ringraum 25 mit dem sich bei Axialverschiebung
der Bodenplatte 14 relativ zur rückwärtigen Stirnseite des Dämpfergehäuses bildenden
Raum.
-
Jedes Dämpferelement 4 ist in der Lage, sowohl bei Zugals auch bei
Druckbeaufschlagung zwischen den durch die Kugelgelenke 11 - Fig. 2 - gebildeten
Anlenkstellen längs der tangential len Wirkungslinie 32 - Fig. 1 - etwa zwei Drittel
der eingeleiteten Schwingungsenergie zu vernichten. Wenn bei Drehmomentschwankungen
Stösse entstehen oder ein Drehzahlbereich durchfahren wirdt in dem Resonanzen und
dadurch Wechselmomente auftreten, werden diese durch die Reibung der Ringfederelemente
so stark gedämpft, dass auch in diesen Drehzahlbereichen gefahren werden kann. Auch
auf die Einhaltung bestimmter Temperaturbereiche braucht nicht geachtet zu werden,
da Temperaturänderungen die Wirksamkeit der Dämpfung nicht beeinträchtigen. Die
grosse Beweglichkeit zwischen Primärteil und Sekundärteil, verbunden mit der grossen
Dämpfung macht die Kupplung auch zur Ubertragung sehr grosser leistungen geeignet,
da auch gross bemessene Dämpferelemente ohne technische Schwierigkeiten herstellbar
sind.