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Elastische Kupplung. Die vorliegende Erfindung betrifft eine elastische
Kupplung zur gleichmäßigen Übertragung der Drehmomente zwischen zwei Wellen. Die
Kupplung bietet innerhalb gewisser Grenzen radiale und achsiale allseitige Beweglichkeit
dar, wobei die einzelnen Kupplungsklauen dauernd ziemlich gleichmäßig belastet werden.
Im Gegensatz zu den bekannten Kupplungen, bei denen die Klauenflächen gegenseitig
genau eingepaßt werden müssen, ist diese Arbeit hier nicht notwendig. Die Kupplung..
dämpft Wellenschwingungen und harte Stöße, soil deshalb besonders auch zur Dämpfung
von kritischen Torsionsschwingungen
bei den Wellen der Verbrennungskraftmaschinen
verwendet werden. Sie dient ebenso als Ausgleichsvorrichtung, z. B. bei der Übertragung
der Leistung mit Zahnrädergetrieben mit mehreren Radzahnkränzen, und sichert dann
die gleichmäßige Übertragung der Kräfte auf die einzelnen Kränze.
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Die Erfindung besteht darin, d aß .die Kupp-, lungsfedern durch Sprengwerke
gedämpft sind. Die Umfangskräfte wirken also auf eine Federung über eine Dämpfungsvorrichtung,
die aus einem Kanal mit Sprengwerk besteht, das sich mit dem bewegten Federende
verschiebt. Die Federung besteht aus Stahlfedern, Luft- oder Gummikissen u. dgl.
Die Sprengwerkselemente können irgendwelche Form haben, sie können von prismatischem
oder dreieckigem Querschnitt sein, also etwa Kugeln, Scheiben, Rollen oder unregelmäßige
Körner. Das Sprengwerk kann auch aus mit Flüssigkeit oder anderem Material gefüllten,
elastischen, an den Kanalwänden anliegenden Gefäßen bestehen. Bei der einfachen
Konstruktion des Sprengwerks mit geraden, parallelen Wänden des Kanals sind die
Federkräfte, die Reibungskräfte und die Stoßkräfte einander proportional.
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Die Vorrichtung hat die Eigenschaft, daß die erzeugte Reibungskraft
zur jeweiligen Federkraft in einem bestimmten Verhältnis steht, das sich bei der
Auswechselung der Feder nicht ändert, so daß ein und dieselbe Dämpfungsvorrichtung
in Verbindung mit ,verschiedenen Federn ganz verschiedene Reibungskräfte erzeugt.
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Da für die Größe der Stahlfedern, Schraubenfedern oder Plattfedern
sowie deren Durchbiegungen gewisse konstruktive Gren-: zen bestehen, können durch
die Verwendung der vorliegenden Erfindung die federnd übertragenen Kräfte und Durchbiegungen
um ein Vielfaches gesteigert und an Gewicht und ;;Raum wesentliche und überraschende
Ersparnisse erzielt werden.
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Wesentlich beeinflussen läßt sich die Dämpfeng durch `-erengen oder
Erweitern des Sprengwerkskanals, so daß bei einer \'erschiebong des Sprengwerks
nicht nur die Spreng-Werkkörper an den Kanalwänden sich reiben, sondern auch gegenseitig
eine Bewegung j e nach der Form des Kanals ausführen, so daß die Reibungsflächen
und die Reibungsarbeit beliebig vermehrt werden können und die vor-Bersten und hintersten
Sprengwerkskörper verschieden große Wege in der Kanalrichtung zurücklegen, «-obei
eine beliebige Übersetzung erreicht wird. Dadurch, daß den Kanälen eine entsprechende
Kurvenform gegeben wird, kann jede beliebige Form der Kraftkurve erhalten «-erden.
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Mit verhältnismäßig leichten, schwachen federn, die große Durchbiegungen
ermöglichen, können in Verbindung mit der Dämpfvorrichtung nach vorliegender Erfindung
die größten Kräfte nach jeder beliebigen Kraftkurve aufgenommen und ein beliebiger
Teil der Kraft vernichtet und der Restteil von der Feder aufgenommen werden.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung erläutert. Abb.
i bis q. stellen schematisch die Sprengwerke dar, auf denen die Erfindung beruht.
Abb.5 und 6 zeigen in zwei senkrecht zueinander geführten Schnitten eine Ausführungsform
einer Wellenkupplung nach der Erfindung. Abb. 7 und 8 sind Einzelheiten einer abgeänderten
Ausführungsform, Abb. 9 bis y im teilweise auch im Querschnitt, weitere Ausführungsarten
des Sprengwerks, und Abb. und y eine Ausführungsart einer Wellenkupplung.
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Nach Abb. i ist das Sprengwerk, bestehend aus mehreren zylinderförmigen
Elementen z, in einem Kanal z gelagert. Feder 3 liegt auf der Kanalrückwand B..
Zwischen Feder und Sprengwerk liegt der Federteller , während 6 die Stoßkraft über
das Sprengwerk auf die Feder überträgt und entsprechend der zusannnendrückung der
Feder das Sprengwerk im Kanal a verschiebt. Der Zweck des Sprengwerks ist, eine
wiederholte seitliche Ableitung der abzufangenden Stoßkraft P zu so daß die seitlichen
auf die Kanalwände gerichteten Kräfte beim Verschieben der Sprengwerkskörper an
denKanaländen Reibungskräfte erzeugen, für deren Überwindung eine Reibungsarbeit
geleistet muß. Die Sprengwerksreibungskraft R nimmt mit der Federkraft F, der der
Sprengw erkstücke und dem Rei- r bungskoeffizienten sowie mit dem Winkel n zu. Durch
die Kombination von verengten und erweiterten Kanälen können besondere irkungen
erzielt werden.
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eben dem Stoßdämpfer ist das Kräftediagramm Lm bezeichnet die ungespannte
Federlänge, Lm;" die kleinste Federlänge. Die Federkraft F ist proportional der
Durchfederung und wird durch die Gerade f dargestellt. Die Reibungskraft R ist proportional
der Federkraft F, und die Summe R F gleich der Stoßkraft P, die durch die Gerade
sich darstellt. Wird die Feder durch eine schwächere von gleicher Länge ersetzt,
so wird P' - R' F', wobei die gestrichelten Linien f' bzw.
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' die zugehörige Federkraft bzw. die StoBkraftkurve darstellen.
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Beim zusammenpressen der Feder wirkt die Reibungskraft R der Stoßkraft
P entgegen, während beim Entspannen der Feder @ü e Reihungskraft der Federkraft
entgegenwirkt,
so daß bei der Bewegung in beiden Richtungen eine
den Schwingungsbewegungen entgegengesetzte Reibungskraft auftritt.
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.i#,bb.2, 3 und .4 stellen Sprengwerke mit Sprengwerkselementen von
dreieckigem Querschnitt mit parallelen, geraden, miteinander einen spitzen Winkel
bildenden und kurvenförmigen Kanalwänden 2 dar, wobei a den Elementenwinkel und
ß den Winkel bezeichnet,. den die Kurventangente finit der Kanalachse einschließt.
Bei einer Verschiebung nimmt die Reibungsarbeit sowie die Geschwindigkeit der Elemente
mit Winkel ß zu.
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Abb. 5 und 6 stellen ein Ausführungsbeispiel für eine Wellenkupplung
für beide Drehrichtungen dar, die auf der Verwendung der vorbeschriebenen Sprengwerke
beruht. Abb. 5 ist ein Schnitt senkrecht zur Achse und Abb. 6 ein achsialer Schnitt.
Auf die Welle 2o ist das Gehäuse 2t geschraubt, in dem die Sprengwerkskanäle 22
angeordnet sind. Welle 23 greift mit Klauen 24 zwischen je zwei in den Kanälen 22
einander gegenüberliegende Sprengwerke ein und überträgt die Drehkraft mittels Kugelscheiben
25 und 26 auf die Sprengwerkselemente 2 und Federn 3. Die Federn werden mit '\Terschraubungen
27 vorgespannt.
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Für einseitige Drehrichtung genügt die Anordnung eines Stoßdämpfers
auf der einen Seite der Kupplungsklaue.
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Abb. 7 stellt eine Abwickelung einer Kupplung dar, bei der die Sprengwerkskanäle
29 in achsialer Richtung angeordnet sind. Gehäuse 29 sitzt auf der einen Welle,
Klauen 30 sind am Flansch 3r der anderen Welle angeordnet. Die Drehkraft
wird durch Kugelscheiben 32, Keilstücke 33 und Zwischenstücke 34 auf Sprengwerk
r und Feder 3 übertragen. Mit den Verschraubungen 35 werden die Federn vorgespannt.
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Der Sprengwerkskanal kann auch eine irgendwie gekrümmte Form haben,
von denen der Kreisbogenform bei der Verwendung der l;rfindung für elastische Wellenkupplungen
besondere Bedeutung zukommt. Ein Ausführungsbeispiel zeigen Abb. r8 und r9. Hier
ist im Kupplungsflansch 51 der kreisförmige Sprengwerkskanal 52 eingedreht. Flansch
53 greift mit Klauen 54 in den Kanal 52 ein und überträgt die Drehkraft über die
Elemnete 2 und Feder 3 und durch das im Kanal festsitzende Stück 55 auf Flansch
5r. Durch Verschieben des Stückes 55 kann die Feder vorgespannt werden.
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Abb.8 zeigt eine Kombination von zwei einander gegenüberliegenden
Stoßdämpfern mit einer zusätzlichen Feder 50, die umnittelbar auf den Stoßkolben
wirkt.
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In Abb. 9 bis 17 sind verschiedene Sprengwerke in Längs- und
Querschnitt dargestellt. Die Sprengwerkselemente sind, wie ersichtlich, so ausgebildet
und angeordnet, daß sie nur in radialer Richtung auf die Kanalwände Kräfte ausüben
und kein von der Drehinomentübertragung herrührender Achsialschub auftritt.
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Zweckmäßig werden die Kanalwände und die Sprengwerkskörper mit Schmiernuten
versehen.
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Irgendwelche Abnutzungen in der Dämpfvorrichtung haben keinen schädigenden
Einfluß auf die Wirkungsweise der Federung. Um aber Anfressungen und dadurch unerwünschte
Veränderungen des Reibungskoeffizienten zu vermeiden, werden die Kanalwände und
die Sprengwerkskörper für besondere "Zwecke aus bestem Material, z. B. gehärtetem
Stahl und Bronze, hergestellt.