DE3706135A1 - Drehstarre ausgleichskupplung mit axialdaempfer, insbesondere fuer einspritzpumpenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehstarre Ausgleichskupplung, insbesondere für Einspritzpumpenantrieb nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Bei Ausgleichskupplungen, wo die Ausgleichswelle zwischen zwei Kupplungshälften liegt, mit denen sie drehstarr, je­ doch biegeelastisch durch Lamellenpakete verbunden ist, kann die Ausgleichswelle während des Betriebs zu Axial­ schwingungen resonanzartig angeregt werden. Insbesondere bei Verwendung derartiger Verbindungen als Ausgleichskupp­ lung zum Antrieb von Einspritzpumpen, erfährt dieses schwingungsfähige Gebilde (Feder-Masse-System) sowohl von der Antriebsseite, z. B. Zahnradgetriebe des Verbrennungs­ motors, als auch von der Abtriebsseite, durch die bei der Einspritzung eintretenden Impulse, Kräfte und Momente, die das System anregen und in Axialschwingung versetzen. Er­ folgt diese Erregung mit einer Frequenz, die der Eigenfre­ quenz des Schwingungssystems entspricht, so liegt ein Re­ sonanzzustand vor, der infolge der periodischen äußeren Erregung entsteht bzw. entfacht. Die überhöhten Beanspru­ chungen, die bei Resonanzdrehzahlen eintreten, können leicht das Kupplungssystem schädigen und zu Lamellenbrü­ chen führen, da die Eigendämpfung des Systems nicht aus reicht, um alle möglichen Resonanzdrehzahlbereiche bzw. Frequenzen zu dämpfen.

Aus der Technik sind Anstrengungen bekannt, wo das als Hohlwelle gebildete Mittelteil der Kupplung durch ein Dreh- oder Gußteil aus vollem Werkstoff ersetzt wurde. Diese Lösung kann zwar die Eigenfrequenz des Systems in­ folge der Massenänderung positiv beeinflussen, muß aber jedoch von Fall zu Fall je nach Leistung und Drehzahlbe­ reich individuell angepaßt werden und bringt ein Mehrge­ wicht mit, was insbesondere mehr Biegebelastung bei den elastischen Lamellen hervorruft.

Ferner ist aus der DE-OS 21 17 590 eine biegeelastische Kupplung bekannt, an der eine Einrichtung angebracht ist, welche die Axialbewegung der Kupplung relativ zum treiben­ den oder zum angetriebenen Flansch bremst. Hierfür sind die an sich bekannten Dämpfer mit trockener oder viskose Reibung vorgeschlagen. Im Zentrum des zwischen An­ trieb- und Abtriebsflansch liegenden mittleren Teils ist eine ölgefüllte Kammer vorgesehen, in der ein mit dem treibenden Flansch verbundener Kolben angeordnet ist. Bei einer Axialbewegung des mittleren Teils relativ zum Flansch wird durch eine in den Kolben axial verlaufende Drosselbohrung Öl von einer Seite des Kolbens zur anderen Seite verdrängt, wodurch die Axialschwingungen des Systems gedämpft werden.

Die relativ teure und aufwendige Ausführung solcher Dämpfungseinrichtungen ist größeren biegeelastischen Kupp­ lungen vorbehalten, wo Herstellungs- und Wartungskosten sich lohnen.

Aus der DE-PS 30 28 160 ist eine Lamellenkupplung für eine Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine bekannt, wo zumin­ dest bei einem Lamellenpaket, in dem zwischen den Befe­ stigungsschrauben liegenden Bereich des An- bzw. Abtriebs­ flansches und/oder eines am Zwischenstück (mittleren Teil zwischen An- und Abtriebsflansch) ausgebildeten Befesti­ gungsflansches jeweils zwischen dem Lamellenpaket und dem bzw. den Flanschen, ein axiale Schwingbewegungen des Zwi­ schenstücks dämpfendes, als koaxial zur Kupplungsachse an­ geordneter Gummikörper ausgebildetes, Dämpfungselement eingespannt ist. Die Lamellenpakete sind im Bereich der Befestigungsschrauben jeweils zwischen einem auf die Schraubenbohrung angepaßten Kragenstück und einem gegen­ überliegenden Ringteil gespannt.

Die Toleranzwirkung der o. g. Bauteile und die ungleich­ mäßige Anzugskraft der Befestigungsschrauben stört die für eine optimale Dämpfung der Gummiringe notwendige gleich­ mäßige Spannung erheblich, die ohnehin konstruktiv bedingt durch die Lage der Schrauben, mit deren weit auseinander­ liegenden Spannungszonen beeinträchtigt ist.

Ferner ist eine Anpassung der Gummiringdämpfung durch Än­ derung seiner geometrischen Abmessungen durch die Lage der Schrauben sowie die Kragen- und Ringdicke begrenzt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine drehstarre Ausgleichskupplung nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, wo die Dämpfungseinrichtung weitgehend unabhängig von dem Zusam­ menbau der Kupplungsteile und deren Toleranzen gezielt die gefährlichen Resonanzausschläge der im Betrieb auftreten­ den Axialschwingungen des mittleren Teils sicher abbaut und über längere Betriebsdauer verschleißarm bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Ausgehend davon, daß die größten Resonanzausschläge im Be­ reich des mittleren Teils der Kupplung auftreten, ist die Dämpfungseinrichtung erfindungsgemäß vorteilhafterweise auch dort untergebracht. Dabei ist vorgesehen, in der Hohlwelle ein Dämpfungselement einzubauen, das treib­ schlußig in Wirkverbindung mit der Hohlwelle steht, und relativ dazu Mikro- bzw. Makrobewegungen in axialer Rich­ tung führt. Das in der Hohlwelle untergebrachte Primärteil der Dämpfungseinrichtung bildet mit der Hohlwelle als Se­ kundärteil eine einfache und dennoch wirksame Dämpfungs­ einrichtung mit deren Hilfe die auftretenden Resonanzaus­ schläge beeinflußt werden können.

In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 be­ steht die Dämpfungseinrichtung aus einer elastomeren Mas­ se, in deren Mitte ein Bolzen als Sekundärteil eingebettet ist. Sowohl die Trägheit des Bolzens als auch die Dämpfungswirkung der elastomeren Masse können leicht und einfach entsprechend den jeweiligen Betriebsbedingungen der Kupplung variiert und dem gewünschten Betriebszustand angepaßt werden. Eine feine Abstimmung der Dämpfungswir­ kung an vorhandenen Resonanzspitzen kann ggf. leicht durch Abdrehen der beidseitig aus der elastomeren Masse heraus­ ragenden Enden des Bolzens erreicht werden.

Die Dämpfungseinrichtung ist vorteilhafterweise in der Mitte der Hohlwelle plaziert und wird durch die Eigenspan­ nung der elastischen Masse festgehalten. Dort werden die Resonanzen der An- und Abtriebsseite gleichwohl gedämpft. Die Verschiebung der Dämpfungseinrichtung ist beidseitig durch je einen in einer Nut eingesetzten Spannring abge­ grenzt. Durch diese einfache Hilfsmaßnahme wird gewährlei­ stet, daß die Dämpfungseinrichtung auch unter Wirkung von unvorhergesehenen heftigen Axialstößen innerhalb seines Wirkungsbereiches bleibt.

Eine besondere Ausführung der Erfindung nach Anspruch 9 sieht vor, die axiale Steifigkeit der elastomeren Masse und die Massenträgheit des darin befindlichen Bolzens so aufeinander abzustimmen, daß die axiale Grundeigenfrequenz dieses Schwingsystems mit der der Ausgleichskupplung über­ einstimmt, so daß die Dämpfungseinrichtung in optimaler Abstimmung mit dem Hauptsystem als Schwingungstilger wirkt. Dies ist für Einsatzfälle mit konstanter Drehzahl wegen der dadurch erzielten Laufruhe von besonderer Bedeu­ tung.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Dämpfungs­ einrichtung nach Anspruch 8 auch am Ende der Hohlwelle einzusetzen. Dies kann von Fall zu Fall erforderlich sein, je nachdem, wie intensiv die an- oder abtriebsseitigen Schwingungen sind, ggf. kann beidseitig je eine Dämpfungs­ einrichtung untergebracht werden. Die vorher beschriebene Ausführung der Erfindung kann bei einer geeigneten Auswahl der Elastomere und der Masse des darin befindlichen Pri­ märteils an der durch die Antriebs- oder Abtriebsseite hervorgerufene Axialschwingung optimal angepaßt werden. Die Axialbewegung zur Wellenmitte ist, wie zuvor, mit einem Spannring gegen Wirkung von extrem heftigen Stößen gesichert. Vorteilhafterweise ist ein auf der Innenwand der benachbarten Kupplungshälfte angebrachtes Gummikissen vorgesehen, um eventuelle Stöße des Bolzens gegen die Kupplungshälfte sanft abzufangen und zu dämpfen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 10 beschrieben. Durch die Ausgestaltung der Dämpfungseinrichtung nach diesem Anspruch wird erreicht, daß durch die im Betrieb entstandene Fliehkraft eine Dämpfung der Axialschwingung der Hohlwelle einfach durch die entstehende Reibung zwischen Hohlwelleninnenwand und dem Blechmantel des Dämpfers erreicht werden. Die seitlich angebrachten Schlitze am zylindrischen Federblechgehäuse geben dem Gebilde in radialer Richtung die Bewegungsfrei­ heit und die notwendige Elastizität bei steigender Dreh­ zahl sich mit den darin befestigten Fliehgewichten gegen den auf der Innenwand angebrachten Reibbelag anzulegen.

Die Dämpfungseinrichtung kann einseitig oder beidseitig, je nach Art des An- und Abtriebs in die Hohlwelle unterge­ bracht und einfach mit einer Schraube an die benachbarte Kupplungshälfte befestigt werden.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist gemäß An­ spruch 11 dargestellt. Die zylindrisch gestalteten Segmen­ te sind durch zwei Vorspannfedern gehalten und bilden so­ mit eine Dämpfungseinrichtung, die einfach durch Zusammen­ drücken beider Segmente innerhalb der Hohlwelle bis zur Mitte hin geschoben werden kann und in ihrer Position, durch zwei Spannringe axial begrenzt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Pri­ märteile der vorhin beschriebenen Dämpfungseinrichtungen, gemäß den Ansprüchen 10 und 11, sich mittels eines Reibbe­ lags an der Hohlwelle angreifen um somit durch ihre Bewe­ gung die Axialschwingungen nach dem Reibungsdämpferprinzip abzubauen. Der Reibbelag ist vorteilhafterweise auf der Innenseite der Hohlwelle angebracht, damit dieser bei Be­ darf unter Beibehalt aller übrigen Bauteile leicht erneuert werden kann.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich­ nungen verwiesen, wo bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine drehstarre Ausgleichskupplung mit einer in der Wellenmitte angebrachten Dämpfungs­ einrichtung, deren axiale Bewegung beidsei­ tig durch in die Hohlwelle angebrachten Spannringe abgegrenzt ist,

Fig. 2 eine Ausgleichskupplung mit einer am Wellen­ ende angebrachten Dämpfungseinrichtung mit einem abgrenzenden Spannring und Bolzenabfangkissen am Kupplungsflansch,

Fig. 3 eine Ausgleichskupplung mit einer am Wellenende angebrachten Dämpfungseinrich­ tung mit zwei Fliehgewichten, deren Feder­ blechgehäuse am Kupplungsflansch mit einer Schraube befestigt ist und gegen eine Reib­ fläche am Hohlwelleninneren anliegt,

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 3, wo die Fliehgewichtsanordnung innerhalb des zylindrischen Federblechge­ häuses gezeigt ist und

Fig. 5 eine Ausgleichskupplung mit einer in der Wellenmitte angeordneten Dämpfungsein­ richtung, deren Segmente durch Federkraft an das Hohlwelleninnere auf einer dort auf­ getragenen Reibfläche anliegen, wobei die axiale Dämpferbewegung durch seitlich ange­ brachte Spannringe begrenzt ist.

In Fig. 1 und soweit übereinstimmend mit Fig. 2 dargestellt ist mit 1 eine Kupplungshälfte gezeigt, die mit einer Hohlwelle 2 durch ein Paket von Membranlamellen 4 verbun­ den ist. In der Mitte dieser drehstarren Kupplung ist eine Dämpfungseinrichtung 5 untergebracht, die aus einer zylin­ drisch geformten elastomeren Masse 6 besteht, in deren Mitte ein Bolzen 7 sich befindet, dessen Enden beidseitig aus der elastomeren Masse herausragen. Durch Walkprozesse innerhalb der elastischen Masse sowie die Massenträgheit des Bolzens in Zusammenwirkung mit der Hohlwelle als Se­ kundärmasse werden die im Betrieb auftretenden Resonanzen abgebaut bzw. gemindert. Beidseitig der Dämpfungseinrich­ tung ist innerhalb der Hohlwelle in je eine Ringnut 9 ein Spannring 8 eingesetzt, um extreme Axialbewegungen des Dämpfers weit weg von seiner Lage in der Mitte der Hohl­ welle zu stoppen.

Fig. 2 zeigt eine drehstarre Kupplung mit einer am Ende der Hohlwelle angebrachten Dämpfungseinrichtung 5′, deren Axialbewegung zur Hohlwellenmitte hin durch einen Spann­ ring 8 wie oben angegrenzt ist. Eine Verschiebung der Dämpfungseinrichtung zu der Flanschhälfte 1 wird durch das dafür vorgesehene Gummikissen 3 gestoppt bzw. abgefangen. Je nach An- und Abtriebsart kann die Dämpfungseinrichtung gemäß Fig. 2 an der jeweiligen Seite untergebracht werden oder sogar beide Seiten mit je einer Dämpfereinrichtung 5′ ausrüsten.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Kupplung unterscheidet sich von der vorherigen Kupp­ lung hinsichtlich der Dämpfungsart, da hier durch Reibung die Resonanzausschläge abgebaut werden. Der in der Hohl­ welle 2 liegenden Dämpfungseinrichtung 10, deren Gehäuse 11 aus Federblech besteht und zwei Seitenschlitze 12 auf­ weist, ist an der Kupplungshälfte 1 mit einer Schraube 14 befestigt und hat zwei segmentartige Fliehgewichte 13, die gegeneinander im Federblechgehäuse 11 befestigt sind. Ein Reibbelag 16 auf der Hohlwelleninneren in der Länge der Fliehgewichte entsprechend ihrer Lage und Winkelumfang ist befestigt, worauf im Betrieb die Außenfläche des Blechge­ häuses 11 hin und her gleitet und somit die Schwingungs­ ausschläge abbaut bzw. mindert.

Fig. 5 zeigt eine drehstarre Kupplung mit einer Dämpfungs­ einrichtung 15, dessen Segmente 17 in der Randzone radiale Aussparungen 18 zeigen, worin jeweils eine Vorspannfeder 19 eingebaut ist. Die Segmente reiben sich während des Be­ triebs gegen auf das Hohlwelleninnere befestigte Reibbelag 16 und wirken damit systemdämpfend. Wie vorhin bei Fig. 1 erwähnt sind beidseitig des Dämpfers 15 in je eine Ringnut 9 ein Spannring angebracht, um einseitige extrem große Axialverschiebungen der Dämpfungseinrichtung durch unvor­ hergesehene radiale Stöße abzufangen bzw. zu begrenzen.

Claims (20)

1. Drehstarre Ausgleichskupplung, insbesondere für Einspritzpumpenantriebe, bestehend aus je einer Kupplungshälfte (1) mit einer dazwischen angeordneten Hohlwelle (2), die beidseitig über Membranlamellen (4) jeweils an einer der Kupplungshälften (1) befestigt und mit einer Dämpfungseinrichtung (5, 5′, 10, 15) ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung im Bereich der Hohlwelle angeordnet ist.

2. Ausgleichskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5, 5′, 10, 15) innerhalb der Hohlwelle liegt.

3. Ausgleichskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5, 5′, 10, 15) zumindest reibschlüssig mit der Hohlwelle ver­ bunden ist.

4. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5, 5′, 10, 15) innerhalb der Hohlwelle begrenzt axial beweg­ lich angeordnet ist.

5. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5, 5′, 10, 15) aus einem Primärteil (7, 7′, 11, 17) und einem Sekundärteil besteht.

6. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (2) als Sekun­ därteil ausgebildet ist.

7. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbewegung der Dämpfungseinrichtung (5, 5′, 10, 15) beidseitig begrenzt ist.

8. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5, 5′) einer elastomeren Masse (6, 6′) aufweist, in deren Mitte das Sekundärteil (7, 7′) fest eingebettet ist, wobei dessen Enden beidseitig aus der elastomeren Masse heraus­ ragen.

9. Ausgleichskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Steifigkeit der elastomeren Masse (6) und das Sekundärteil (7) der Dämpfungseinrichtung (5) so aufeinander abgestimmt sind, daß die axiale Grundeigenfrequenz dieses Systems und die der Ausgleichskupplung gleich sind.

10. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil (11) der Dämpfungseinrichtung (10) aus einem zylindrischen an einer Stirnseite offenen Federblechgehäuse besteht, dessen Man­ tel parallel zu seiner Längsachse geschlitzt ist (12), und an seiner Innenseite mit Fliehgewichten (13) versehen ist.

11. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil (17) der Dämpfungseinrichtung (15) aus zumindest einer zylindri­ schen Masse besteht, die radial innerhalb der Hohlwelle vorgespannt ist.

12. Ausgleichskupplung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil (11, 17) der Dämpfungseinrichtung (10, 15) mittels eines Reibbelags (16) an der Hohlwelle angreift.

13. Ausgleichskupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (16) an der Hohlwelle befestigt ist.

14. Ausgleichskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5, 15) mittig in der Hohlwelle angeordnet ist.

15. Ausgleichskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (5, 15) beidseitig durch je einen der in der Hohlwelleninnen­ wand eingesetzten Spannring (8) begrenzt ist.

16. Ausgleichskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem Hohlwel­ lenende eine Dämpfungseinrichtung (5′, 10) eingesetzt ist.

17. Ausgleichskupplung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil (7′, 11) der Dämpfungseinrichtung (5′, 10) in Wirkverbindung mit der benachbarten Kupplungshälfte (1) steht.

18. Ausgleichskupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der benach­ barten Kupplungshälfte (1) ein aus dämpfendem Werkstoff hergestellten Kissen (3) angebracht ist, dessen Mittel­ punkt auf der Verlängerung der Längsachse des Primärteils (7′) liegt.

19. Ausgleichskupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil (11) der Dämpfungseinrichtung (10) stirnseitig mit der benachbarten Kupplungshälfte (1) befestigt ist.

20. Ausgleichskupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil (7′) der Dämpfungseinrichtung (5′) in Abstand zu dem Kissen (3) steht, und dessen Axialbewegung in Richtung zur Hohlwel­ lenmitte durch einen Spannring (8) abgegrenzt ist.