DE4446291A1 - Drehelastische, hydraulisch gedämpfte Wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft drehelastische, hydraulisch gedämpfte Wellenkupplungen gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 5 und 10.

Solche Wellenkupplungen sind aus der DE 33 13 277 A1 bekannt. Dort hat ein Zentralkörper drei sternförmig wegragende radiale Vorsprünge, die zu je einer Axialebene symmetrisch sind und je zwei Rücken an Rücken angeordnete, zu der betreffenden Axial­ ebene normale Zylinderbohrungen aufweisen, in denen je ein Kolben abdichtend geführt ist. Bei dieser Anordnung ist es schwierig, eine gewünschte Federungs- und Dämpfungscharakte­ ristik zu erreichen und auf Dauer einzuhalten, da die Kolben­ dichtungen im Verlauf ihrer Lebensdauer allmählich abnehmende Bewegungswiderstände der Kolben erzeugen und schließlich undicht werden, so daß zunehmende Fluidverluste unvermeidlich sind. Die Dämpfung ist bei der bekannten Wellenkupplung nicht einstellbar und somit auch nicht korrigierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehelastische Wellenkupplung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sich mit geringem Herstel­ lungsaufwand Fluidkammern ergeben, die während einer längeren Betriebs zeit vollständig dicht sind und deshalb gleichbleibende Dämpfungscharakteristiken ergeben. Ferner sollen drehelastische, hydraulisch gedämpfte Wellenkupplungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 5 und 10 derart weitergebildet werden, daß ihre Dämpfungs- bzw. Federungscharakteristiken mit geringem Aufwand an unterschiedliche Bedarfsfälle angepaßt werden können.

Diese Aufgaben sind erfindungsgemäß mit den Merkmalen der An­ sprüche 1 bzw. 5 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer teilweise aufgeschnittenen ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung;

Fig. 2 einen achsnormalen Querschnitt durch die Wellenkupplung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 den Axialschnitt III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Axialschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Wellenkupplung;

Fig. 5 die Ansicht in Richtung des Pfeils V in Fig. 4;

Fig. 6 einen Axialschnitt einer dritten erfindungsgemäßen Wellenkupplung;

Fig. 7 einen Axialschnitt einer vierten erfindungsgemäßen Wellenkupplung und

Fig. 8 den achsnormalen Querschnitt VIII-VIII in Fig. 7.

Jede der dargestellten drehelastischen, hydraulisch gedämpften Wellenkupplungen hat drei Stützkörper 10, die rings um eine zentrale Achse A angeordnet und in bezug auf je eine von drei in Drehwinkelabständen von 120° angeordneten axialen Ebenen B symmetrisch gestaltet sind. Jeder der Stützkörper 10 hat zwei voneinander abgewandte zylindrische Vertiefungen 12, 12′, die in je einer achsparallelen Stirnfläche c bzw. c′ des betreffenden Stützkörpers 10 münden. Zwischen seinen beiden Vertiefungen 12 und 12′ weist jeder Stützkörper 10 eine zur zentralen Achse A parallele Bohrung 14 auf; diese Bohrungen 14 dienen zum Auf­ nehmen je eines von drei Zapfen 16, die achsparallel von einem Wellenflansch 18 wegragen.

Zwischen je zwei Stützkörpern 10 ist ein weiterer Stützkörper 20 angeordnet, der in bezug auf die Symmetrieebene B des ihm diametral gegenüberstehenden Stützkörpers 10 symmetrisch ge­ staltet ist und ebenfalls zwei voneinander abgewandte und je einem der beiden benachbarten Stützkörper 10 zugewandte Vertie­ fungen 22 und 22′ sowie eine zwischen diesen angeordnete achs­ parallele Bohrung 24 für je einen Zapfen 26 eines Wellenflan­ sches 28 aufweist. Die drei Stützkörper 20 und ihre Vertiefungen 22 sind in je einer achsnormalen Ebene D, welche die Zeichnungs­ ebene der Fig. 2 ist, in je zwei gleiche Hälften unterteilt.

In den Vertiefungen 22 ist je ein Kolben 30 dadurch befestigt, daß die beiden Hälften des zugehörigen Stützkörpers 20 mit Klemmschrauben 32 zusammengespannt sind. An jeden der Kolben 30 ist ein Ende eines Mantels 34 aus gummielastischem Material anvulkanisiert. An das entgegengesetzte Ende jedes Mantels 34 ist ein zylindrischer Ring 36, vorzugsweise aus Stahl, anvul­ kanisiert. In jede der Vertiefungen 12 und 12′ ist ein solcher Ring 36 eingepreßt. Dadurch werden die Vertiefungen 12 und 12′ zum Bestandteil je einer Fluidkammer 38 bzw. 38′.

Die drei Stützkörper 10 sind mit einem Zentralkörper 40 fest verbunden, mit dem sie aus einem Stück hergestellt sein können. Der Zentralkörper 40 enthält zwei Rücken an Rücken angeordnete zylindrische Fluidsammelräume 42 und 42′, deren gemeinsame Achse die zentrale Achse A ist. Der Fluidsammelraum 42 ist mit den drei Fluidkammern 38 durch je einen ungefähr radialen Verbindungs­ kanal 44 verbunden. In entsprechender Weise ist der Fluidsammel­ raum 42′ mit den drei Fluidkammern 38′ durch je einen ungefähr radialen Verbindungskanal 44′ verbunden. Die Mündungen der Ver­ bindungskanäle 44 und 44′ in den Fluidsammelraum 42 bzw. 42′ sind einstellbare Drosselstellen 46 bzw. 46′.

Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Wellenkupplung sind die Querschnitte der Drosselstellen 46 und 46′ von der Einstellung je einer achsparallelen Einstellschraube 48 abhängig. Bei den übrigen dargestellten Wellenkupplungen sind andere Einstell­ mittel vorgesehen, auf die noch eingegangen werden wird.

Allen dargestellten Wellenkupplungen ist gemeinsam, daß in jeden der beiden Fluidsammelräume 42 und 42′ eine Kapsel 50 hineinragt, die eine zylindrische Hülse 52 mit Innengewinde und eine damit verschraubte Kappe 54 mit Außengewinde aufweist. Bei der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Wellenkupplung wie auch bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten, hat die Kappe 54 einen Flansch 56, der mit drei achsparallelen Schrauben 58 am Zen­ tralkörper 40 befestigt ist. Allen dargestellten Wellenkupp­ lungen ist ferner gemeinsam, daß jede der beiden Kapseln 50 eine flexible Wand 60 enthält, die zwischen der Hülse 52 und der Kappe 54 abdichtend eingespannt ist und einen in der Kappe 54 enthaltenen Gasdruckraum 62 bzw. 62′ vom benachbarten Fluidsammelraum 42 bzw. 42′ trennt.

Die Wellenkupplung gemäß Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 3 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß die als einstellbare Drosselstellen 46 bzw. 46′ ausgebildeten Mündungen der Verbindungskanäle 44 und 44′ in den zugehörigen Fluidsammelraum 42 bzw. 42′ nicht von Einstellschrauben begrenzt sind sondern von der zugehörigen Hülse 52, in deren axial inneren Rand drei um 120° gegeneinander versetzte, im dargestellten Bei­ spiel halbzylindrische Aussparungen 64 eingearbeitet, beispiels­ weise eingefräst sind. Durch Drehen jeder Kapsel 50 lassen sich die zugehörigen Aussparungen 64 mehr oder weniger genau mit den zugehörigen Verbindungskanälen 44 bzw. 44′ in Fluchtung bringen, je nachdem ob an den Drosselstellen 46 und 46′ eine kleinere oder größere Drosselwirkung erwünscht ist. Gemäß Fig. 4 und 5 erstrecken sich die Schrauben 58 durch je ein Langloch 66 im Flansch 56 der zugehörigen Kapsel 50, so daß diese sich bei gelockerten Schrauben 58 drehen und durch Festziehen der Schrauben 58 in der Stellung, in der sich die gewünschte Drosselwirkung ergibt, festlegen läßt. Eine Feineinstellung wird gemäß Fig. 5 dadurch erleichtert, daß der Flansch 56 jeder der beiden Kapseln 50 einen radialen Vorsprung 68 aufweist, der zwischen zwei Vorsprüngen 70 eines der Stützkörper 10 angeord­ net ist. Die Vorsprünge 70 tragen je ein Einstellglied 72, bei­ spielsweise eine tangential angeordnete Schraube, so daß die Drehwinkelstellung der zugehörigen Kapsel 50 bei gelösten Schrauben 58 genau einstellbar ist.

Die Wellenkupplung gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von der in Fig. 5 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß die Kappen 54 beider Kapseln 50 flanschlos ausgebildet, jedoch von einem Flanschring 74 umgeben sind, der wiederum mit Schrauben 58 am Zentralkörper 40 befestigt ist. Jede der Kappen 54 ist mit dem zugehörigen Flanschring 74 durch einen vorzugsweise anvulkani­ sierten elastischen Ring 76 dicht verbunden, der eine axiale Einstellbewegung der betreffenden Kapsel 50 ermöglicht. Jeder der beiden Flanschringe 74 hat ein Innengewinde 78, in das ein deckelartiges Einstellglied 80 mit entsprechendem Außengwinde eingeschraubt ist. Jedes der Einstellglieder 80 hat außermittig angeordnete Löcher 82 oder andere Angriffspunkte für ein Werk­ zeug, mit dem sich das Einstellglied 80 derart drehen läßt, daß die zugehörige Kapsel 50 mehr oder weniger weit axial nach innen verschoben wird. Dabei werden die als einstellbare Drosselstel­ len 46 bzw. 46′ vorgesehenen Mündungen der Verbindungskanäle 44 bzw. 44′ von dem axial inneren Rand der im zugehörigen Fluidsam­ melraum 42 bzw. 42′ axial verstellbaren Hülse 52 mehr oder weni­ ger stark abgedeckt, so daß sich die Drosselwirkung verändert. Die Wellenkupplung gemäß Fig. 7 und 8 ist eine Synthese der in Fig. 4 einerseits und in Fig. 6 andererseits dargestellten Wellenkupplungen. Die Hülsen 52 sind gemäß Fig. 7 ebenso wie gemäß Fig. 4 an ihrem axial inneren Rand mit Aussparungen 64 versehen, und die Kapseln 50 sind insgesamt drehbar. Übereinstimmend mit Fig. 6 ist rings um jede der beiden Kapseln 50 ein Flanschring 74 angeordnet, der mit dem Zentralkörper 40 fest verschraubt und gegen die zugehörige Kappe durch eine schlauchartige Dichtung 84 derart abgedichtet ist, daß die Kapsel 50 gegenüber dem Flanschring 74 dreheinstellbar ist. Gemäß Fig. 7 ist an dem Flanschring 74 ein axial äußerer Ring 86 befestigt, der eine in bezug zur zugehörigen Kappe 54 tangentiale Bohrung 88 aufweist. In dieser ist eine Schraube 90 axial unverschiebbar gelagert, deren Gewinde mit einem Schneckengewindeabschnitt 92 an der Kapsel 50 in Eingriff steht. Somit kann man die Kapsel 50 drehen und dadurch die zugehörigen Drosselstellen 46 bzw. 46′ verändern, indem man an der Schraube 90 dreht. Die Gewindeverbindung der Schraube 90 mit dem Schneckengewindeabschnitt 92 ist selbsthemmend, so daß die Kapsel 50 sich nicht unbeabsichtigt gegenüber dem Zentralkörper 40 verdrehen kann.

Bei allen dargestellten Wellenkupplungen enthalten die beiden Gasdruckräume 62 und 62′ Gas, z. B. Umgebungslauft, dessen Druck für jeden Gasdruckraum einzeln einstellbar oder sogar im Betrieb regelbar ist. Zum Zuführen und Ablassen von Gas weisen die Kappen 54 gemäß Fig. 1, 6 und 7 je einen Anschluß 94, z. B. in Form einer Gewindebohrung, auf. Je größer der Gasdruck ist, desto höher ist die Federhärte der drehelastischen Wellenkupplung.

Claims (13)

1. Drehelastische, hydraulisch gedämpfte Wellenkupplung mit

• - mehreren Stützkörpern (10,20) die rings um eine zentrale Achse (A) angeordnet und alternierend an je einer von zwei Wellen zu befestigen sind,
• - mehreren Fluidkammern (38) die zwischen einer Vertiefung (22) in je einem Stützkörper (10) und einem am benachbarten Stütz­ körper (20) abgestützten Kolben (30) ausgebildet und mit einem im wesentlichen inkompressiblen Fluid gefüllt sind,
• - mindestens einem Fluidsammelraum (42), an den diejenigen Fluidkammern (38) angeschlossen sind, die bei einer bestimmten Richtung eines von der Wellenkupplung übertragenen Drehmoments belastet werden, und
• - einem Gasdruckraum (62), der vom Fluidsammelraum (42) durch eine flexible Wand (60) getrennt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Fluidkammern (38) von je einem Mantel (34) aus gummi­ elastischem Material umgrenzt sind, der einerseits am zuge­ hörigen Kolben (30) und andererseits an einem Ring (36) dicht anliegt, und
• - der Ring (36) in die zugehörige Vertiefung (22) dicht einge­ preßt ist.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (36) einen Innendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser des zugehörigen Kolbens (30) ist.

3. Wellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (34), eine zwischen dem Kolben (30) und dem Ring (36) angeordnete ring­ förmige Versteifung aufweist.

4. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stützkörper (20), an dem wenigstens ein Kolben (30) abgestützt ist, zwei Stützkörperhälften aufweist, zwischen denen der Kolben (30) festgeklemmt ist.

5. Drehelastische, hydraulisch gedämpfte Wellenkupplung mit

• - mehreren Stützkörpern (10,20) die rings um eine zentrale Achse (A) angeordnet und alternierend an je einer von zwei Wellen zu befestigen sind,
• - mehreren Fluidkammern (38), die zwischen einer Vertiefung (22) in je einem Stützkörper (10) und einem am benachbarten Stützkörper (20) abgestützten Kolben (30) ausgebildet und mit einem im wesentlichen inkompressiblen Fluid gefüllt sind,
• - mindestens einem zentralen Fluidsammelraum (42), an den diejenigen Fluidkammern (38) angeschlossen sind, die bei einer bestimmten Richtung eines von der Wellenkupplung übertragenen Drehmoments belastet werden, und
• - einem Gasdruckraum (62), der vom Fluidsammelraum (42) durch eine flexible Wand (60) getrennt ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Fluid­ kammer (38) und dem Fluidsammelraum (42) eine einstellbare Drosselstelle (46) angeordnet ist.

6. Wellenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen (46) von je einer Einstellschraube (48) begrenzt sind.

7. Wellenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Fluidkammern (38) durch je einen Verbindungskanal (44) mit dem zugehörigen Fluidsammelraum (42) verbunden sind, - der Fluidsammelraum (42) einen kreisförmigen Querschnitt hat und
• - im Fluidsammelraum (42) eine Hülse (52) dreheinstellbar ge­ lagert ist, die für jeden Verbindungskanal (44) eine mit ihm mehr oder weniger genau in Fluchtung bringbare, eine Drossel­ stelle (46) bildende Aussparung (64) aufweist.

8. Wellenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Fluidkammern (38) durch je einen Verbindungskanal (44) mit dem zugehörigen Fluidsammelraum (42) verbunden sind, und
• - im Fluidsammelraum (42) eine Hülse (52) axial einstellbar geführt ist, die mit den zugehörigen Verbindungskanälen (44) je eine Drosselstelle (46) bildet.

9. Wellenkupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (52) mit einer Kappe (54) zu einer den zugehörigen Gasdruckraum (62) enthaltenden Kapsel (50) verbunden ist, die mit einem von außen zugänglichen Ein­ stellglied (72,80) zum Verändern der Drosselstellen (46) ein­ stellbar ist.

10. Drehelastische, hydraulisch gedämpfte Wellenkupplung mit

• - mehreren Stützkörpern (10, 20) die rings um eine zentrale Achse (A) angeordnet und alternierend an je einer von zwei Wellen zu befestigen sind,
• - mehreren Fluidkammern (38), die zwischen einer Vertiefung (22) in je einem Stützkörper (10) und einem am benachbarten Stützkörper (20) abgestützten Kolben (30) ausgebildet und mit einem im wesentlichen inkompressiblen Fluid gefüllt sind,
• - mindestens einem Fluidsammelraum (42), an den diejenigen Fluidkammern (38) angeschlossen sind, die bei einer bestimmten Richtung eines von der Wellenkupplung übertragenen Drehmoments belastet werden, und
• - einem Gasdruckraum (62), der vom Fluidsammelraum (42) durch eine flexible Wand (60) getrennt ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - jeder zweite Stützkörper (10) zwei in Umfangsrichtung von­ einander abgewandte Vertiefungen (22) für je eine Fluidkammer (38) aufweist,
• - die beiden Vertiefungen (22) in jedem dieser Stützkörper (10) durch je einen Verbindungskanal (44) mit je einem von zwei Fluidsammelräumen (42) verbunden sind,
• - die beiden Fluidsammelräume (42) Rücken an Rücken in einem Zentralkörper (40) ausgebildet sind, und
• - die beiden Fluidsammelräume (42) nach außen hin durch je eine Kapsel (50) begrenzt sind, die den zugehörigen Gasdruckraum (62) enthält.