DE3139014C2

DE3139014C2 - Elastische Kupplung

Info

Publication number: DE3139014C2
Application number: DE19813139014
Authority: DE
Inventors: Helmut 8000 München Pinsker; Manfred 7920 Heidenheim Schmitt
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1981-10-01
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1984-12-20
Also published as: DE3139014A1

Abstract

Bei einer elastischen Kupplung erfolgt die Kraftübertragung durch zwischen den beiden Kupplungsteilen angeordnete Blattfedern. Die Blattfedern (5, 6) sind auf beiden Kupplungsteilen (1, 3) derart befestigt, daß jeweils zwei Blattfederelemente (5, 6), von denen jeweils eines einem Kupplungsteil zugeordnet ist, spiegelbildlich zueinander liegen und sich zur Kraftübertragung aufeinander abstützen.

Description

a) die Blattfedern (5, 6) sind derart an den Kupplungshälften (1, 3) befestigt, daß jeweils zwei Blattfederelemente (5,6), von denen jeweils eines einer Kupplungshälfte (1,3) zugeordnet ist. spiegelbildlich einander gegenüberliegen und sich zur Kraftübertragung aufeinander abstützen;

b) die Blattfederelemente bestehen aus einzelnen Blattfedern, die zusammen ein Blattfederpaket bilden;

c) die ein Blattfederpaket bildenden Blattfedern weisen unterschiedliche Sprengung auf, so daß sie bei Kraftübertragung nacheinander zum Anliegen kommen;

d) die Blattfedern sind an ihren Enden miteinander verbunden.

gekennzeichnet d u r c *?- die folgenden weiteren Merkmale:

e) die einander zugeordneten Blattfederelemente (5,6) sind jeweils in deren Mittenbereich an den zugehö. igen Kupplungshälften (1,3) befestigt;

f) die Blattfederelemente i^c, 6) weisen Einspannflächen (11) auf. an denen sie mit den Kupplungshälften (1,3) befestig* sind;

g) die Einspannfläche (11) ist — bezogen auf die Länge der Blattfederelemente — zur Erzielung gleicher Beanspruchung unsymmetrisch angeordnet;

h) die Enden der Blattfedcrelemcntc sind so geformt, daß sich die Enden bei Kraftübertragung flächig tangierend berühren.

2. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Blattfederelemente sich erst nach einer bestimmten Drehmomentübertragung aufeinander abstützt.

3. Elastische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfederelemente jeweils auf ihren einander zugekehrten Innenseiten mit Endanschlagflächen (7, 8) versehen sind.

4. Elastische Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Endanschlagflächen (7) eine Bohrung (16) aufweist, in die ein an der anderen Endanschlagfläche (8) angeordneter Kolben (15) einpaßbar ist.

5. Elastische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (16) in der Endanschlagfläche (7) stufenförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

6. Elastische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) stufenförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

7. Elastische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei zusammenarbeitende Blattfedcrelemente (5, 6) an ihren Enden fest mit Klammern verbunden sind.

8. Elastische Kupplung nach einem der Ansprüche

Die Erfindung betrifft eine elastische Kupplung mit einer Kraftübertragung durch zwischen den beiden Kupplungshälften angeordnete Blattfedern.

Eine Kupplung der gattungsgemäßen Art ist bekannt aus der DE-OS 2010957. Dort ist eine Vielzahl von gewölbten Federbiattelementen hintereinander angeordnet, wobei die Kraft wechselweise über die Federmitte oder das Federende weitergeleitet wird. Um Betriebsstörungen zu verhindern, sind seitliche Führungszapfen und an den Blattenden Haken zur Justierung vorgesehen. Diese aber verursachen drehhemmende Reibung und sind dem Verschleiß unterworfen.

Desgleichen ist aus der FR-PS 3 86 064 eine Federkupplung bekannt, die einseitig eingespannte Federblattelemente aufweist, welche beim Einfedern unter

Last an den Berührungsstellen gleiten.

Eine weitere Kupplung dieser Art ist in der DS-PS 2 10 406 beschrieben. Dabei findet die Kraftübertragung durch Blattfedern statt, die mit Mitnehmern der einen Kupplungshälfte gelenkig verbunden sind. Jede Feder stützt sich mit beiden Enden gegen geeignete Flächen an Mitnehmern der anderen Kupplungshälftc.

Nachteilig ist jedoch, daß sowohl die Federenden auf Flächen gleiten als auch die Befestigung in der Fedcrblattmitte über eine reibungsbehaftete Verbindung erfolgt, wodurch Verschleiß auftritt. Durch die Aufnietung der Blattfedcrelemente auf entsprechende Kippsegmente wird viel Platz verbraucht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Kupplung offen ist und Verschmutzungsgefahr besteht. Diescioen Nachteile weisen auch die aus der VDI-Zeischrift. Band 80, Nr. 9 Seite 250, Bild 8, und der DE-PS 6 766 bekannten Federanordnungen auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die platzsparend und verschleißarm ist und die darüber hinaus sehr wirkungsvoll arbeilet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches I genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Kupplung ist sehr verschleißarm, denn die Blattfedcrckmente stützen sich ohne Rei-Dung aufeinander ab. Beim Einfedern unter Drehmoment wälzen sich die Blattenden aufeinander ab. Durch eine direkte Aufnietung oder eine anderweitige Befcstigung (z. B. Verschraubcn) und eine Klemmung der Blaltfcdcrelemente im Wechsel auf der Primär- und Sekundärseite der Kupplung können relativ viele Federpakctc untergebracht werden. Durch die Vcrschleißrcduzicrung an den Berührungsstellen erhöht sich die Le-

tso bensdauer der Blattfederelernente entsprechend.

ErfindungsgcmäU kann vorgesehen sein, daß ein Teil der Blaltfederelemente sich erst nach einer bestimmten Drehmomentübertragung bzw. einem bestimmten Verdrehwinke! aufeinander abstützt.

6^r> Durch diese Ausbildung läßt sich auf einfache Weise eine erforderliche Progressivität der Kupplung erzielen. Ein Teil der Blattfedcrelemente steht dabei sofort unter Last, während der andere Teil erst nach einem wählba-

■en Leerhub zum Eingriff kommt. Auf diese Weise IaBt »ich z. B. für einen Motorleerlauf bei kleinem Verdrehivinkel ein flacher Anstieg des Drehmomentenverlaufes erreichen.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Blattfederelemente, wie für sich allein aus der FR-PS 15 21 586 bekannt, jeweils aus einzelnen zu einem Paket zusammengefaßten Blattfedern bestehen, die unterschiedlich gebogen sind und nacheinander zur Anlage kommen. Durch diese Maßnahme wird praktisch eine Fächerwirkung erreicht, womit ebenfalls eine progressive Kennlinie der gesamten Kupplung erzielbar ist Diese Ausgestaltung für eine progressive Kennlinie kann gegebenenfalls auch mit der zuvor genannten Möglichkeit kombiniert werden.

Es ist bekannt, daß Blattfedern, vor allem in der Form geschichteter Blatlfederpakete, eine Eigendämpfung besitzen, die durch gegenseitige Reibung der einzelnen Blattfedern entsteht Zwangsläufig ist damit aber auch Verschleiß verbündender bei drehelastischen Kupplungen zu einer Veränderung der Drehmomentkenniinie führen kann. Außerdem bildet die Reibungsdämpfung eine unerwünschte Hysteresis im Bewegungsablauf. Bei Kupplungen hoher Leistungsdichte entsteht außerdem das Problem der Wärmeentwicklung und Wärmeabfuhr.

Für eine praktisch reibungs- und verschleißfreie Kupplung gemäß der Erfindung ist die bisher bekannte Reibungsdämpfung nicht ausreichend. Ein Vorzug der erfindungsgemäßen Kupplung besteht darin, daß eine Schwingungsdämpfung durch Veränderung der Kammervolumina zwischen den einzelnen zusammenarbeitenden Blattfederelcmenten bei Verdrehung zustandekommt Durch die platzsparende Anordnung der Blattfederelemente direkt auf den Kupplungshälften kann die Kupplung in einfacher Weise auch geschlossen ausgeführt werden, wodurch sie gegebenenfalls mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. Dadurch entsteht ein hydraulischer Dämpfungseffekt.

Die erfindungsgemäße Kupplung weist zwar Reibungs- und Verschleißarmut auf, kann aber trotz der vorbeschriebenen Schwingungsdämpfung weitere Maßnahmen zur Stoßdämpfung erforderlich inachen, je nach Verwendungszweck der Kupplung oder Art der Antriebsmaschine. Hierzu können in vorteilhafter Ausgestaltung die Blatt'ederelemente jeweils auf ihren einander zugekehrten Innenseiten mit Endanschlagflächen versehen sein, die sogar, wie aus dem DE-GM 17 54 253 für sich allein bekannt, mit einem dämpfenden Belag versehen sein können.

Es besteht ferner die Möglichkeit, durch Einbau besonders geschalteter End.*.nschläge die reibungsarme und weiche Funktion der Kupplung auch im Bereich größerer Drehwinkel beizubehalten. Ist beispielsweise die Kupplung mit Flüssigkeit gefüllt, so können Verdrängungskammern, die für sich allein aus der DE-PS 2 62 354 und der CH-PS 3 32 936 bekannt sind, ein gedämpftes Anlegen am Endanschlag bewirken.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Endanschlag derart ausgestaltet ist, daß eine der beiden Endanschlagflächen an einem Blattfederelement eine zylinderähnliche Bohrung aufweist, in die ein am anderen Blattfcdei'slement angeordneter Kolben einpaßbar ist. Durch die^e Ausgestaltung wird eine entsprechende Dämpfung voi· dem Wirksamwerden des mechanischen Endanschlag^'; erreicht.

In Ausgestaltung hierzu kann die Bohrung oder der Kolben stufenförmig, kegelförmig oder kegslstumpfförmig ausgestaltet sein. Auf diese Weise läßt sich die Charakteristik der Dämpfung auf beliebige Weise beeinflussen.

Eine Veränderung der Kupplungscharakteristik läßt sich weiterhin durch eine teilweise oder gegebenenfalls durch eine vollständige Verbindung der Blattfederelemente an ihren Enden mittels Klammern, Nieten usw. erreichen. Auf diese Weise können einzelne oder gegebenenfalls alle Federelemente nicht mehr voneinander getrennt werden.

ίο Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Blattfederelemente jeweils mit einer Einspannfläche versehen sind, über die sie mit der jeweiligen Kupplungshälfte verbunden sind, wobei die Einspannflächen unsymmetrisch — in Längsrichtung der Blattfederelemente gesehen — angeordnet ist, und zwar derart, daß an den Einspannstellen jeweils gleiche Beanspruchungen erreicht werden.

Im allgemeinen werden die Blattfederelemente aus mehreren einzelnen Blattfedern bestehen, die jeweils ein einheitliches Blattfederpaket bi'/..:;n. Dabei kann vorgesehen sein, daß über den Umfang verteilt die einzelnen Blattfedern von verschiedenen Blattfederpaketen unterschiedliche Dicke und/oder unterschiedliche Zahlen aufweisen. Durch diese Maßnahme läßt sich die

zs Kupplup^scharakteristik ebenfalls auf vielfache Weise variieren.

In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der aus Primär- und aus Sekundär-Kupplunghälfte gebildete Kupplungsraum wie an sich bekannt durch Dichtelemente flüssigkeitsdicht ausgebildet und wenigstens zum Teil mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen, anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Kupplung;

F i g. 2 Ausschnittsvergrößerung von jeweils zw?i zusammenarbeitenden Blattfederelementen der Fig. 1;

Fig.3 einen Halbschnitt durch die Kupplung nach der ünie Ill-Ill der Fig. 2;

Fig.4 bis 7 verschiedene Ausgestaltungen von Endanschlagflächen.
Die in den F i g. 1 und 2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Kupplung weist eine Primär-Kupplungshälfte 1 auf, die mit einer Vielzahl von Stegen bzw. Befestigungsarmen 2 versehen ist. In gleicher Weise ist eine Sekundär-Kupplungshälfte 3 mit Stegen 4 versehen.

Jeweils an einem Steg 2 bzw. 4 sind jeweils zwei Blattfederelemcnte 5 bzw. 6 angeordnet.

Entsprechend der Drehrichtung der Kupplung sind bei Tidkiion - T bzw. bei Schub «= S jeweils die entsprechende Hälfte der Blattfederelemente 5 bzw. 6 irn Einsatz, sofern nicht von vornherein jeweils die beiden zusammenarbeitenden Blattfederelemente 5 und 6 an ihren Enden fest miteinander verbunden sind. Ein derartiges Blattfedernp?ket aus mehreren einzelnen Blattfedern kann z. B. aus jeweils fünf dünnen einzelnen Blanko federn bestehen (untere Darstellung in der F i g. 2) oder aus zwei dicken einzelnen Blattfedern (obere Darstellung in der Fig. 2). Die einzelnen Blattfedern eines Blattfederpakctes können dabei unterschiedlich gebogen sein, so daß sie "jacheinander an den gegenüberlie-

h5 gendcn Blattfedern zur Anlage kommen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 weiterhin ersichtlich ist, können ein Teil der Blattfedern so angeordnet sein, daß sich ein zweistufiger Einsatz ergibt. Dies bedeutet, daß

ein Teil der Blattfedern 5 und 6 nicht sofort am dazugehörigen Blattfedernpakei zur Anlage kommt, sondern daß ein gewisser Leerhub vorgesehen ist. Dieser Leerhub kann nach der Fig. 2 (obere Darstellung) z. B. 7° betragen. Wenn insgesamt ein Hub von 11" zur Verfügung steht, führen diese Blattfedcrpakcle nur noch einen Hub von 4° aus.

Die Blattfederpakete sind jeweils auf ihren einander zugekehrten Innenseiten mit Endanschlagflächcn 7 bzw. β versehen (siehe F i g. 2).

Statt einer offenen Ausführung mit freien Enden der Blattfederpakete 5 und 6 können diese im Bedarfsfälle an ihren Enden auch durch Klammern 9 und 10 miteinander verbunden sein.

in der F i g. 3 ist prinzipmäßig ein Halbschnitt in Richtung EII-III nach der F i g. 2 dargestellt. Das als Blattfederpaket 6 mit mehreren einzelnen Blattfedern ausgebildete Blattfederelement besitzt eine Einspannfläche 11, die jedoch unsymmetrisch bezüglich der Längsachse des Blattfederpaketes 6 angeordnet ist.

Wenn dabei die Bedingung:

Gemäß I" i g. 6 ist der Durchmesser der Bohrung 16 veränderbar, und zwar stufenförmig (oberen Hälfte) oder kegelstumpfförmig.

In der F i g. 7 ist umgekehrt dazu die Bohrung 16 nach wie vor zylindrisch, während der Kolben 15 stufenförmig oder kcgelstumpfförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine stufenartige oder kontinuierliche Dämpfung im Endiinschlagsbcreich.

in

20

R₁

30

J5

erfüllt ist. dann herrscht an den Einspannstcllcn jeweils eine gleiche Beanspruchung.
Dabeiist:

/, die Länge des Blattfederpaketteiles von der Einspannstclle bis zum AuDcndurchmesser;

/, die Länge des Blattfcderpakctteils von der Einspannstelle bis zum Innendurchmesser;

R₁ der Außenradius vom Kupplungsmiltclpunkl bis zum Außendurchmesscr der Blattfedernpakete:

R₁ der Innenradius vom Kupplungsmittclpunkt bis zum Innendurchmesser der Blattfcdcrnpakcte.

Jedes Blattfedernpakei 6 ist über die Einspannflächc 11 und einen Steg 2, welcher in Aussparung 12 in einer inneren Seitenwand \b und einer äußeren Seitenwand la der Primär-Kupplungshälfte 1 eingesetzt ist, mit der Primär-Kupplungshälfte 1 verbunden.

In gleicher Weise ist das darunterliegende Blattfcdernpaket 5 über eine Einspannfläche und den scheibenförmigen Steg 4 mit der Sekundär-Kupplungshälftc 3 verbunden. Der Steg 4 ist entsprechend ausgespart, damit die beiden Stege 2 und 4 relativ zueinander bewegbar sind. Auf diese Weise erfolgt die Kraftübertragung vom Primärteil t/ber die Blattfedernpakete 6 und 5 auf die Sekundä'-Kupplungshälfte.

Im Bedarfsfalle kann der aus den beiden Scheiben la und 1 b, der Nabe 3 und Dichtelementen gebildete Raum 17 flüssigkeitsdicht ausgebildet sein und wenigstens zum Teil mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt sein.

In den F i g. 4 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen für die Endanschlagflächen 7 und 8 prinzipmäßig dargestellt

Nach der F i g. 4 sind die Endanschlagflächen 7 und 8 mit dämpfenden Belägen 13 bzw. 14 versehen.

Nach der F i g. 5 ist die Anschlagfläche 8 mit einem Kolben 15 versehen, dem auf der anderen Seite eine Bohrung 16 in der Anschlagfläche 7 gegenüberliegt. Entsprechend der gewählten Abstimmung von Kolbendurchmesser und Bohrungsdurchmesser ergibt sich damit im Endanschlagbereich eine entsprechende Dämpfung.

Gleiches gilt für die Darstellung in den F i g. 6 und Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elastische Kupplung mit Kraftübertragung durch Blattfedern, die zwischen den beiden Kupplungshälften angeordnet sind, und die die folgenden Merkmale aufweist:

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Primärteil (la, 16) und aus Sekundärteil (3) gebildete Kupplungsraum (17) durch Dichtelemente flüssigkeitsdicht ausgebildet und wenigstens zum Teil mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt ist.