Elastische Kupplung mit mechanischen Federn als Dämpfer der Torsionsschwingungen Die Erfindung betrifft eine elastische, mit mecha nischen Federn ausgerüstete Kupplung, welche als Dämpfer von Torsionsschwingungen dient und eine nichtlineare Federcharakteristik aufweist.
Die kritischen Torsionsschwingungen stellen. näm lich eine ziemlich gefährliche Erscheinung bei der Festigkeit der Kurbelwellen, Schubstangen, Kurbel zapfen und manchmal sogar selbst des Motorgehäuses dar. Sie treten bei allen Mehrzylindermotoren auf, namentlich aber bei Schnellauftriebwerken.
Im Falle, dass die Amplitude der Torsionsschwin- gung eine gewisse Grenze überschreiten sollte, über steigt gleichzeitig die Beanspruchung des Materials der Welle oder eines anderen Bestandteiles die Grenze der Bruchfestigkeit und die Welle oder ein anderer Motorbestandteil bricht. Um ein solches. Vorkommnis zu vermeiden, werden verschiedene Arten von Anord nungen des Kurbelantriebes vorgesehen.
Es werden zu diesem Zwecke verschiedene elastische Elemente (elastische Kupplungen usw.) verwendet, um eine Änderung der eigenen Frequenz der Torsionsschwin- gungen und dadurch auch die Verschiebung derkriti- schen Drehzahl! in den ausserbetrieblichen Bereich zu erzielen, oder aber es werden auf den Wellen spezielle Dämpfer aufgebracht, welche diese gefährlichen Schwingungen abdämpfen. Solche Dämpfer verlangen jedoch eine besondere Bauart der Kurbelwelle, ver grössern das Motorgewicht, und ihre Entwicklung und Einstellung scheint erhebliche Schwierigkeiten her vorzurufen.
Die elastischen Kupplungen, welche die eigene Frequenz z. B. des Kurbelantriebes (besonders bei Einknotenpunktschwingungen) vermindern, werden in verschiedenen Typen und Ausführungen hergestellt. Die Frequenzverminderung kann nur in gewissen Grenzen erfolgen, so dass auch der Fall zutreffen kann, dass bei verminderten Frequenzen in dem Betriebsdrehzahlbereiche eine gewisse kritische Dreh zahl beibehalten wird, was allerdings die Sicherheit des Kurbelantriebes gefährden kann.
In diesem Falle erscheint es notwendig, die Charakteristik der elasti schen Kupplung so durchzuführen, dass bei der Ver grösserung der Torsionsschwingungsamplituden auch eine Änderung der Frequenz des ganzen Kurbelantrie bes eintreten kann, womit die kritische Drehzahl in dem ausserbetrieblichen Bereich abgewälzt und die Torsionsamplituden im Betriebsbereich verkleinert werden können.
Dazu wird vielfach die sogenannte nichtlineare Charakteristik der Kupplung gebraucht.
Es gibt verschiedene Typen solcher Kupplungen: a) Elastische Kupplungen, bei welcher Gummi als federndes Element verwendet wird, b) elastische Flüssigkeitskupplungen (Ölkupplun- gen) und c) elastische, mit mechanischen Federn ausgestattete Kupplungen.
Die federnden Gummielemente sind zwar verhält nismässig einfach, jedoch nicht genügend dauerhaft und ihre Dämpfungseigenschaften werden mit der Zeit verschlechtert. Die Flüssigkeitselemente verlangen dagegen eine komplizierte Bauart, was auch höhere Gestehungskosten verursacht. Ausserdem sind sie, was die Abnützung der Abdichtflächen sowie die generelle Einstellung anbelangt, ausserordentlich empfindlich.
Aus diesen Gründen werden mechanische Federn verschiedener Bauart als meistbenützte federnde Ele mente in Anspruch genommen. Die meistverbreitete dämpfende Kupplung ist eine Kupplung mit wellen artig gewickelten Federn, welche ausserordentlich gutes Dämpfungsvermögen besitzt. Hier wird die nichtlineare Charakteristik durch Änderung der Feder- länge erzielt.
Diese Kupplung ist jedoch verhältnis mässig kompliziert und ungünstig, was ihr Gewicht anbelangt, ausserdem verlangt eine solche Kupplung spezielle Erzeugungseinrichtungen zur Herstellung der wellenartig gewickelten Kreisfedern. Andere bekannte elastische Kupplungen weisen in ihrer Charakteristik eine verhältnismässig kleine Nichtlinearität auf und dienen ohne Rücksicht auf die Dämpfung der Tor sionsschwingungen meistens zur konstanten Herab setzung der Eigenfrequenz des Kurbelantriebes.
Der Gegenstand der Erfindung stellt dagegen eine elastische Kupplung mit mechanischen Federn dar, welche, was ihre Bauart und Erzeugung anbelangt, einfacher ist und weniger wiegt als ähnliche Kupp lungen anderer Bauart, die mit mechanischen Federn ausgestattet sind.
Diese Kupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen treibenden und einen getriebenen Kranz besitzt, von denen einer mit Ausnehmungen auf dem Aussenumfang und der andere mit Ausnehmungen auf dem Innenumfang versehen ist. Diese Ausnehmungen sind so gestaltet, dass die zwischen ihnen verbleiben den Teile der beiden Kränze Stützen für die Abstütz teile der Federn bilden, wobei die beiden Kränze in einander angeordnet sind.
Dabei sind die Längen der Ausnehmungen eines oder beider Kränze entspre chend der verlangten, nichtlinearen Federcharakteristik der Kupplung mindestens teilweise verschieden gewählt. Auch können die Federn verschieden stark gewählt werden.
Ein Beispiel des Gegenstandes der Erfindung ist aus den beigeschlossenen Zeichnungen klar ersicht lich, deren Fig. 1 die Ansicht und den Schnitt der Gesamtanordnung zeigt, Fig. 2 die Einlagerung einer einzelnen Feder darstellt und Fig. 3 und 4 die beiden getrennt aufgezeichneten Kränze, aus welchen Figuren die verschiedenen Längen der Ausnehmungen der einzelnen Kränze ersichtlich sind, zeigen.
Die gezeigte, erfindungsgemäss gebaute elastische Kupplung besitzt zwei Kränze, und zwar den Treib- kranz 1 (Fig. 4) und den getriebenen Kranz 2 (Fig. 3). Der Treibkranz 1 ist auf dem Aussenumfang und der getriebene Kranz 2 auf dem Innenumfang mit Aus- nehmungen einer solchen Form ausgestattet, dass die zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Teile der Kränze Stützen 3 für die Abstützelemente der Federn 5 bilden.
In allen, auf Grund der Ineinanderanord- nung der beiden Kränze 1 und 2 gestalteten COffnun- gen sind die Federn 5 samt ihren Führungselementen mit den Abstützköpfen 4 eingelagert. Die Umfangs breiten der Stützen 3 bei einem oder, wie gezeigt, bei beiden Kränzen 1 und 2 sind teils voneinander ver schieden, wodurch auch die Längen a<I>bzw. b</I> der Ausnehmungen der einzelnen Kränze teils vonein ander verschieden sind. Auch können die Federn 5 verschieden stark sein.
Infolge der ungleichmässigen Längen der Ausneh- mungen des Treibkranzes 1 sowie der Ausnehmungen des getriebenen Kranzes 2 werden die Federn 5 teil weise nicht gleichzeitig in Tätigkeit gesetzt, wie es die nichtlineare Federcharakteristik der Kupplung ver langt. Ausserdem kann die Federcharakteristik der Kupplung durch verschiedene Stärke der Federn beeinflusst werden.
Die Federanordnung gemäss der Erfindung kann mit Erfolg sowohl bei gewöhnlichen Verbindungs anordnungen zwischen dem Treibwerk und der getriebenen Vorrichtung als auch zur Abfederung des Druckminderers, z. B. bei Flugzeugmotoren, mit Erfolg angewendet werden.