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Kennwort: "Rotierender KupplungsprUrstand"
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Prüfmaschine für drehelastische Kupplungen Die Erfindung geht aus
von einer Prüraschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Prüfmaschine
dient zur Langzeiterprobung von Prüflingen, insbesondere von drehelastischen Kupplungen,
unter möglichst wirklichkeitsnahen Bedingungen. D.h.
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der Prüfling wird im rotierenden Zustand mit einem ungleichförmigen
Drehmoment belastet. hierzu wird als Drehantrieb eine beliebige Antriebsmaschine
vorgesehen mit einem daran angeschlossenen Ungleichförmigkeits-Erzeuger (oder Drehschwingungserzeuger),
der den Primärteil des Prüflings antreibt; dessen Sekundärteil treibt eine im wesentlichen
gleichförmig rotierende Einrichtung an. Als Ungleichförmigkeits-Erzeuger wird vorzugsweise
eine Kardan-Gelenkwelle verwendet, bei der die Gelenke in "verbotener" Weise zusammengesetzt
sind, so daß die Gabeln des mittleren WellenstUckes gegeneinander um 900 versetzt
sind. Dadurch addieren sich die Kardanfehler der beiden Gelenke, anstatt sich in
der sonst üblichen Weise gegenseitig zu kompensieren. Durch seitliches Verschieben
der Antriebsmaschine können die Beugewinkel der Kardan-Gelenkwelle und hiermit der
Ungleichförmigkeitsgrad verändert werden, und zwar wird hierbei die Amplitude der
Drehschwingungen verändert.
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Es ist schon eine Prüfzschine dieser Art vorgeschlagen worden.
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Dort ist nur ein einziger Prfling einsetzbar. Als im wesentlich gleichförmig
rotierende Einrichtung ist dort ein vlektrogenerator verwendet, der über den Prüfling
angetrieben wird. Illit Hilfe dieses Generators ist es möglich, den Prüfling unter
beliebiger Torsionsvorspannung zu prüfen. Mit anderen Worten: Es wird dafür gesorgt,
daß das den Prüfling belastende ungleichförmige Drehmoment um einen von Null abweichenden
Wert schwankt. Ein Nachteil dieser Prüfmaschinen-Bauart liegt vor allem in dem beträchtlichen
Aufwand und in dem Platzbedarf für den Elektrogenerator.
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Außerdem ist ung'nstig, da3 der Prüfling räumlich zwischen dem Drehantrieb
und dem Elektrcgenerator angeordnet ist; dies erschwert das aufeinanderfolgende
einbauen und Wieder-Ausbauen mehrerer Prüflinge.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff
des Anspruches 1 angegebene PrUfmaschine derart auszubilden, daß das Aufbringen
einer Torsions-Vorspannung mit möglichst geringem Aufwand, jedenfalls unter Vermeidung
eines Elektrogenerators erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Prüfmaschine
gelöst.
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Es war zunächst versucht worden, in anderer Weise die Verwendung eines
Elektrogenerators zu vermeiden. Hierzu wurden an eine gleichförmig rotierende Antriebsmaschine
zwei Kraftübertragungs-Zweige angeschlossen, wobei in nur einem derselben ein Ungleichförmigkeits-Erzeuger,
nämlich eine in "verbotener" Weise zusammengesetzte Kardangelenkwelle angeordnet
wurde. Den Prüfling koppelte man mit seinem Primärteil an den ungleichförmig rotierenden
Kraftübertragungszweig und mit seinem Sekundärteil an den gleichförmig rotierenden
Kraftübertragungszweig, der somit den Elektrogenerator ersetzte. Dies konnte dort
bei Bedarf ohne Schwierigkeiten unter Einstellung einer Torsionsvorspannung erfolgen,
weil
ja die beiden Kraftübertragungszweige mechanisch aneinander gekoppelt waren. Jedoch
war bei dieser Anordnung ein hoher Aufwand an Kraftübertragungselementen erforderlich;
insbesondere mußten zwei Zahnradgetriebe vorgesehen werden.
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Gemäß der Erfindung gelingt es in besonders einfacher Weise, die Torsionsvorspannung
einzustellen, nämlich durch gegenseitiges Verspannen mehrer, vorzugsweise zweier
Prüflinge. Dadurch ist die Voraussetzung dafür geschaffen, daß die Anordnung nur
eines einzigen Kraftübertragungszweiges zwischen der Antriebsmaschine und den Prüflingen
beibehalten werden kann, wie dies bei der eingangs erwähnten Prüfmaschine der Fall
ist. Dennoch kann auf die Verwendung eines Elektrogenerators verzichtet werden;
vielmehr ist nunmehr als gleichförmig rotierende Einrichtung nur ein einfaches Schwungrad
erforderlich. Nebenbei ist auch noch der Vorteil erzielt worden, da3 das Prüfen
einer Serie von Prüflinge rascher durchführbar ist, weil stets gleichzeitig mehrere,
zumindest zwei, Prüflinge in die Prüfmaschine eingesetzt werden.
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Bei der Ausführung gemäß Anspruch 2 wird von beispielsweise zwei Prüflinge
der eine in der einen Umfangsrichtung und der andere in der anderen Umfangsrichtung
vorgespannt, sofern beide Prüflinge in gleicher Weise ausgerichtet in die Prüfmaschine
eingesetzt werden. Es kann aber auch vorkommen, daß beispielsweise zwei Prüflinge
in der gleichen Umfangsrichtung (bezogen auf die Prüflinge) vorgespannt werden sollen,
insbesondere wenn die Prüflinge in den beiden Kraftflußrichtungen unterschiedliche
Kennlinien aufweisen. In diesem Falle müssen die beiden Prüflinge zueinander spiegelbildlich
in die Prüfmaschine eingebaut werden. Sollte dies nicht möglich sein, dann müßte
in dem vorgenannten Fall eine Anordnung nach Anspruch 3 gewählt werden.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Prüfmaschine ist im Anspruch 4 angegeben. Aufgrund des dort angegebenen Konstruktionsprinzips
können nämlich die
beiden Aufnehmer'an einem stirnseitigen Ende
der Prüfmaschine angeordnet werden. Dadurch wird das Ein- und Ausbauen der Prüflinge
außerordentlich erleichtert, weil es nämlich - im Gegensatz zu der eingangs erwähnten
Prüfmaschine - nicht erforderlich ist, einen Teil der Prüfmaschine zu verschieben.
Das vorgenannte Konstruktionsprinzip kann entsprechend den Angaben der Ansprüche
5 und 6 weiter ausgestaltet werden.
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Häufig *t es erforderlich, insbesondere bei drehelastischen Kupplungen,
die Prüfung derselben unter erschwerten Bedingungen durchzuführen; d.h. die in der
Praxis vorkommenden besonderen Bedingungen müssen in der Prüfmaschine simulierbar
sein. So wird durch das Merkmal des Anspruches 7 erreicht, daß die Primärteile und
die Sekundärteile der Prüflinge zueinander achs-versetzt angeordnet sind. In diesem
Falle sind die beiden zueinander versetzten Drehachsen in der Prüfmaschine fixiert,
so daß beim Rotieren der Prüflinge die Primärteile relativ zu den Sekundärteilen
eine Radialbewegung ausführen.
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Eine andere Art der Achsversetzung ist im Anspruch 9 angegeben.
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Hierbei läuft die versetzte Achse beim Rotieren der Prüflinge mit
um, so daß die vorerwähnte Radialbewegung nicht stattfindet.
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Durch die Merkmale der Ansprüche 11 bis 13 kann eine winkelige Versetzung
der Achsen der Primärteile gegenüber den Achsen der Sekundärteile erzielt werden.
Dabei ist gemäß Anspruch 11 und 12 die Lage der Achsen in der Prüfmaschine rixiert,
so daß beim Rotieren der Prüflinge die Primärteile gegenüber den Sekundärteilen
eine Taumelbewegung ausführen. Bei der Ausführung nach Anspruch 13 ist dies nicht
der Fall.
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Ausrührungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
beschrieben. Darin ist: Figf 1 ein schematischer Längsschnitt durch eine Prüfmaschine;
Fig.
2 ein schematischer Teil-är£sschnitt durch eine Prüfmaschine in gegenüber Fig. 1
geänderter Bauweise; Fig. 3 eine mehr konstruktive Darstellung der Lagerung der
Aufnehmer einer Prüfmaschine.
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Gemäß Fig. 1 ist zur Prüfung von zwei drehelastischen Kupplungen 10
und 10' folgendes vorgesehen: An einem Ständer 20 ist ein feststehendes Tragrohr
21 (auch "Lagerhals" genannt) angeordnet.
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In dessen Innerem ist eine Welle 22 drehbar gelagert. Außen ist auf
dem Tragrohr 21 ein Schwungrad 23 drehbar gelagert, an dem eine Trommel 24 befestigt
ist. Die Welle 22 ist der eine Aufnehmer und die Trommel 24 der andere Aufnehmer
für die Prüflinge 10 und 10'.
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Zum Antrieb der Welle 22 ist ein Elektromotor 26 vorgesehen; dieser
ist über eine elastische Kupplung 27 mit einer Welle 28 verbunden, die in einem
Lagerbock 29 gelagert ist. Die Welle 28 trägt ein Schwungrad 50. Dieses ist mittels
einer Kardan-Gelenk-Welle 25 mit der Welle 22 verbunden. Der rlektromotor 25 und
der Lagerblock 29 sind auf einer Tragplatte 31 befestig. Diese kann, beispielsweise
wie dargestellt, auf einer Fundamentplatte 33 entlang einer Führungsschiene 32 verschoben
werden oder entlang einer anderen, eine Parallelverschiebung bewirkenden Einrichtung.
Das Verschieben erfolgt in Figur 1 also im wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene.
Hierdurch können in der Kardan-Gelenkwelle 25 die Beugewinkel der Kardangelenke
verändert werden; dementsprechend ändert sich an der Welle 22 die Amplitude der
Drehschwingungen.
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Der Ständer 20 ist starr auf der Fundamentplatte 33 befestigt.
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Die Trommel 24 weist in ihrem mittleren Bereich eine stufenförmige
Vergrößerung 24a ihres lichten Durchmessers auf. Dort ist eine Anschlußfläche für
den Prüfling 10 vorgesehen. Am äußeren Ende weist die Trommel 24 einen Anschlußflansch
24b auf, an dem mittels eines Hilfsflansches 27 der andere Prüfling 10' befestigbar
ist. In dem Hilfsflansch 27 sind für Befestigungsschrauben Langlöcher vorgesehen,
die sich in Umfangsrichtung erstrekken. Dadurch kann - nach dem Befestigen des Prüflings
10 an der
Anschlußfläche 24a - der Prüfling 10' unter Vorspannung
mit der Trommel 24 verbunden werden. Hierbei wird auch der Prüfling 10 vorgespannt,
jedoch in der umgekehrten Richtung.
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Die Prüflinge 10 und 10' sind in dem dargestellten Beispiel drehelastische
Kupplungen. Jede dieser Kupplungen weist in bekannter Weise einen sogenannten iMittelscheibenkörper
12 und einen aus zwei/zSucshaeibeeRgesetzten und den Mittelscheibenkörper umhüllenden
sogenannten "Hüllscheibe.Akörper" 11 auf. Als elastische Kupplungselemente sind
vorzugsweise Schraubendruckfedern 13 vorgesehen. Diese sind in Fenster eingesetzt,
die im .Mittelscheibenkörper 12 vorgesehen sind; sie greifen gleichzeitig in entsprechende
Vertiefungen des Hiillscheibenkörpers 11 ein. Der Mitteischeibenkörper 12 ruht mittels
einer Nabe 12a drehfest, aber axial verschiebbar auf der Welle 22. Der Hüllscheibenkörper
11 weist einen Befestigungsflansch lla auf, zwecks Verbindung mit der Trommel 24,
wie cSen schon erläutert.
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Derartige drehelastische Kupplungen werden z.B. in Fahrzeugantrieben
zwischen Brennkraftmaschine und Schaltgetriebe angeordnet. Dabei ist die Kraftflußrichtung
durch die Kupplung beliebig; sie verläuft entweder vom Mittelscheibenkörper zum
Hüllscheibenkörper oder umgekehrt. Entweder ist also der Mittelscheibenkörper der
Primärteil der Kupplung und der HUllscheibenkörper der Sekundärteil der Kupplung
oder umgekehrt.
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Derartige drehelastische Kupplungen wird man vorzugsweise derart in
die Prüfmaschine einsetzen, daß ihre Primärteile am ungleichförmig rotierenden Aufnehmer,
also an der Welle 22 befestigt sind und ihre Sekundärteile an dem im wesentlichen
gleichförmig rotierenden Aufnehmer, also an der mit dem Schwungrad 23 umlaufenden
Trommel 24. Dementsprechend ist in Figur 1 angenommen, die Mittelscheibenkörper
12 der beiden Prüflinge 10 und 10' seien die Primärteile und die Hüllscheibenkörper
11 seien die Sekundärteile. Bei der Ausführung nach Figur 2 ist dagegen der
umgekehrte
Fall angenommen. Dort sind die Hüllscheibenkörper 11 die Primärteile und deshalb
abweichend von Figur 1 über einen topfartigen Aufnehmer 22b mit der Welle 22a verbunden;
die letztere entspricht der Welle 22 der Figur 1. Ferner sind in Figur 2 die Mittelscheibenkörper
12 der beiden Prüflinge auf einer von der Welle 22a getrennten Welle 24c angeordnet.
Diese ruht in einer Nabe 24d, die über mehrere Speichen 24e an einer Trommel 24f
befestigt ist. Ansonsten stimmt die in der Figur 2 dargestellte Bauweise der Prüfmaschine
mit derjenigen nach Figur 1 überein.
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Auf der Prüfmaschine können auch beliebige andere elastische Kupplungen
geprüft werden, vorzugsweise solche, die zugleich als Drehschwingungsdämpfer dienen.
Hierzu kann den elastischen Kupplungselementen 13 ein mittels Reibung oder mittels
Flüssigkeitsverdrängung arbeitender Drehschwingungsdämpfer parallelgeschaltet sein.
Außerdem können auch reine Drehschwingungsdämpfer der vorgenannten Art geprüft werden.
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Die in Fig. 3 dargestellten Teile einer im Prinzip mit der Fig.
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1 übereinstimmenden Prüfmaschine weisen gegenüber den entsprechenden
Teilen der Fig. 1 um 50 höhere Bezugszeichen auf. an erkennt wieder den Ständer
70 mit dem in diesem eingespannten Tragrohr 71 und die darin gelagerte Welle 72.
Sie weist an ihren einen Ende einen Anschlußflansch 72a auf für die nicht sichtbare
Gelenkwelle und am anderen Ende eine Außenverzahnung (Vielkeilprofil 72b) zur Aufnahme
der ebenfalls weggelassenen Prüflinge. Außen ist auf das Tragrohr 71 eine Hülse
69 aufgesetzt. Diese trägt die Lager 68 für das Schwungrad 73, an dem wieder die
Trommel 74 befestigt ist. Die Hülse 9 kann, wie in Fig. 3 angedeutet ist, exzentrisch
sein, so daß die Drehachse des Schwungrades 73 und der Trommel 74 gegenüber der
Drehachse der Welle 72 um einen kleinen Betrag a versetzt ist. Abweichend vcn der
Darstellung in Fig. 2 kann auch vorgesehen werden, die Achse der Außermantelflache
der 2.ülse 59 gegenüber der Achse der Innenmantelfläche um einen kleinen Betrag
geneigt anzuordnen.
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Im mittleren Bereich der Trommel 74 ist wieder eine Anschlu3-fläche
74a für einen der Prüflinge vorgesehen. Diese AnschluB-fläche 74a kann, wie man
in Fig. 3 erkennt, um einen kleinen Betrag gegenüber der Achsnormalrichtung geneigt
sein. Am äußeren Ende der Trommel 74 ist zur Aufnahme eines zweiten Prüflings der
Hilfsflansch 77 angeordnet, der ebenfalls eine Anschlußfläche 77a aufweist. An beiden
Anschlußflächen 74a und 77a können zusätzlich Zentrierflächen 60 vorgesehen werden.
Diese können bei Bedarf gegenüber der Drehachse der Welle 72 um einen kleinen Betrag
versetzt angeordnet werden.
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