DE671296C - Elastische, mit zylindrischen Federkoerpern ausgeruestete Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische, mit zylindrischen Federkörpern ausgerüstete Kupplung, bei der die Federkörper in einander gegenüberliegenden Auskehlungen axial liegend angeordnet sind. Derartige elastische Kupplungen sind in der Weise bekanntgeworden, daß die Federn in zylindrischen Bohrungen liegen, die die Federringe eng umschließen. Die Federkräfte werden hierbei

• ο in Umfangsrichtung übertragen, so daß der Verdrehungsbogen zwischen dem inneren und dem äußeren Kupplungsring nur so groß sein kann wie die Zusammendrückung der Feder. Mit derartigen Kupplungen kann also nur ein kleiner Verdrehungswinkel erzielt werden. Die Stoßenergie, die die Kupplung aufnehmen kann, ist also gering. Außerdem wächst der Verdrehungswinkel proportional zu dem übertragenen Drehmoment. Eine Kupplung mit derartigem Verhalten ist bekanntlich nicht frei von Eigenschwingungen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Kupplung der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß sie eine hohe Stoßenergie elastisch aufnehmen kann und frei von Eigenschwingungen ist. Diese Forderungen sind immer an Kupplungen zu stellen, die im Betrieb Stößen ausgesetzt sind, die ein Mehrfaches des normalen Drehmomentes betragen, wie z.B. bei Walzwerken, oder die periodisch auftreten, wie dies bei Verbrennungskraftmaschinen der Fall ist. Um diese Eigenschaften der Kupplung zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, die einander gegenüberliegenden Auskehlungen der Kupplungsringe, in denen die zylindrischen Federkörper axial liegend angeordnet sind, als Rollbahnen für die Federkörper auszubilden. Das führt dazu, daß die Federn in flachen Taschen liegen, deren Krümmungshalbmesser größer ist als derjenige der zylindrischen Federkörper. Die Übertragung der Federkräfte erfolgt unter diesen Umständen in radialer Richtung, und der Verdrehungsbogen der Kupplungsringe beträgt ein Vielfaches der Zusammendrückung der Federn. Damit ist der Forderung Rechnung getragen, den Verdrehungswinkel groß zu gestalten, um die Kupplung zu befähigen, eine große Stoßenergie elastisch aufzunehmen. Eine weitere Folge dieser Ausbildung der Kupplung ist, daß die Drehmomentkurve in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel gekrümmt verläuft, also das obenerwähnte zu Eigenschwingungen führende proportionale Verhalten der Kupplung beseitigt ist.

Die Verwendung von elastischen Wälzkörpern als Kupplungsteile ist in der Form bekanntgeworden, daß die Wälzkörper Kugelform besitzen, aus Gummi bestehen und nur einseitig in flachen Auskehlungen einer der Kupplungshälften liegen. Der Werkstoff und vor allem das Fehlen der beiderseitigen Einlagerung in als Abrollbahnen dienenden Auskehlungen macht diese Kupplung zur Aufnahme schwerer Stöße für einen Großmaschinenbetrieb untauglich.

Eine dritte bei einer elastischen Kupplung in vielen Fällen erwünschte Eigenschaft ist die Erzielung einer ausreichenden Dämpfung, d. h. einer weitgehenden Vernichtung der während des Stoßes in dem Federsystem aufgespeicherten Energie bei der Entspannung des Federsystems. Zu diesem Zweck wird im vorliegenden Falle vorgeschlagen, die Reibung in dem Federsystem dadurch zu er-ίο höhen, daß die als Wälzkörper dienendfeira, durch schraubenförmiges Wickeln gebildeten Federn anstatt einfach mehrfach ineinanderliegend zur Verwendung kommen. Diese Ausbildung der Federkörper ist an sich bekannt, es wird daher auf diese nur im Zusammenhang mit der Ausbildung der Auskehlungen der Kupplungsringe als Rollbahnen für die Federkörper Schutz begehrt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in drei so schematischen Abbildungen näher erläutert, und zwar zeigen:

Abb. ι einen Längsschnitt, Abb. 2 einen Querschnitt senkrecht zur Achse,

Abb. 3 ein Schaubild über die -Wirkungsweise der Kupplung.

Mit der treibenden Welle 1 ist die Flanschnabe 2 mittels des Keiles 3 und mit der getriebenen Welle 4 ist die Nabe 5 mittels des Keileso fest verbunden. Um die Nabe 5 ist ein Federungssystem in einer Ebene senkrecht zur Kupplungsachse angeordnet, welches aus mehreren Federringen 7 besteht. Die Federringe 7 sind in paarweise auftretende Vertiefungen 8 und 9 am Außenumfang der Nabe 5 und am Innenumfang des mit der Flanschnabe 2 verbundenen Kupplungsringes 10 eingelassen. Im nicht belasteten Zustande liegen die Berührungspunkte eines jeden Ringes 7 mit den Vertiefungen 8 und 9 in der Nabe 5 und im Kupplungsring ι ο auf einer Radialen durch die Kupplungsachse. Die Vertiefungen 8 und 9 sind vorzugsweise durch Kreise begrenzt.

Wirkt nun ein Drehmoment auf den äußeren Kupplungsring 10 beispielsweise im Rechtsdrehsinn, wie in Abb. 2 untere Hälfte angegeben, so wandert der Kupplungsring 10 in diesem Drehsinn, wobei der größte Abstand zweier gegenüberliegender Vertiefungen 8 und 9 sich unter Zusammendrückung der Federringe 7 bei gleichzeitigem Abwälzen derselben in den Vertiefungen 8 und 9 verringert.

Die Radien der vornehmlich kreisförmigen Vertiefungen sind erheblich größer gewählt als der Radius der Federringe 7, so daß die Federringe keinesfalls eng oder nur so weit umschlossen werden, als zur Ausgleichung von Verlagerungsfehlern nötig ist. Würden die Radien der Vertiefungen 8 und 9 gleich groß sein wie die Radien der Federringe 7, so würde die Federkraft P tangential verlaufen und der Verdrehungsbogen gleich dem Federweg sein.

Bei der durch die Erfindung bewirkten Abwälzbewegungen in Vertiefungen mit größerem Radius als dem der Rollen ist der tangentiale Weg des äußeren Kupplungsringes 10 wesentlich größer (bis zum Achtfachen) als die Zusammendrückung der Federringe 7. Aus der Abb. 2 ist auch unschwer zu ersehen, daß bei der Ausbildung der Vertiefungen 8 und 9 als Rollbahnen für die Federringe 7 ein exponentiell Verhalten der Drehmomentkurve in Abhängigkeit vom Verdrehungswinkel, wie in der Abb. 3 besonders dargestellt ist, statt eines proportionalen Verhaltens eintritt. Die Länge der Senkrechten auf die Profile zwischen der inneren und der äußeren Vertiefung 8 und 9 ändert sich erst wenig, dann immer mehr ansteigend, und dementsprechend wächst auch die Federkraft. Die exponentiell Form der Drehmomentkurve wird demnach durch die ohnedies nötigen Vertiefungen auf eine sehr genaue und durch ihre Einfachheit bemerkenswerte Art erreicht.

Um die Kupplung stark elastisch zu machen, ist von der Verwendung geschlossener Federringe abgesehen. Die Federringe sind aufgeschlitzt, um eine größere Durchbiegung zu erzielen wie bei geschlossenen Ringen. Der Schlitz muß schräg zur Achse verlaufen, damit der bei der Rollbewegung eintretende gleichmäßige Verlauf der Federkraft nicht in derjenigen Stellung gestört wird, in welcher der Schlitz an einer der Berührungslinien des Federringes 7 mit den Vertiefungen 8 und 9 liegt. Dieser Bedingung wird durch schraubenförmiges Wickeln der Federkörper Rechnung getragen. Die Anwendung von Schraubenfedern gibt auch die Möglichkeit, die im Federsystem aufgespeicherte Stoßenergie bei der Entspannung der Federn durch Reibung weitgehend zu vernichten. Bei der Zusammendrückung von Schraubenfedern ergibt sich nämlich eine verhältnismäßig große Verschiebung an den stirnseitigen Windungen, welche mit Ver- no mehrung der Windungszahl gesteigert werden kann. Bei einlagigen schraubenförmigen Federringen entsteht die Dämpfung nur am äußeren Umfang. Zwecks Erzielung größerer Reibung können mehrere schraubenförmig gewundene zylindrische Ringe ineinandergesteckt werden; die Reibung entsteht dabei auch an allen Berührungsflächen zwischen den Ringen.

Die gleichmäßige Verteilung der Kräfte und die geringe Tiefe der Vertiefungen zur Aufnahme der Ringe läßt die Herstellung der

Naben und äußeren Ringe aus handelsüblichen Rohrabschnitten zu, was bei den üblichen Kupplungen unmöglich ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Elastische, mit zylindrischen Federkörpern ausgerüstete Kupplung, bei der die Federkörper in einander gegenüberliegenden Auskehlungen axial liegend angeordnet sind, dadurch. gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Auskehlungen als Rollbahnen für die Federkörper dienen.
2. 2. Elastische Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wälzkörper dienenden und in an sich bekannter Weise durch schraubenförmiges Wickeln gebildeten Federkörper einfach oder mehrfach ineinanderliegend zur Verwendung kommen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen