DE2151620C3 - Elastische Wellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind bereits Kupplungen der erwähnten Art bekannt, beispielsweise solche nach der deutschen Patentschrift 9 54929, bei denen ein praktisch unge dämpftes Schwingungsverhalten vorliegt Sofern eine solche Kupplung nicht mit zufällig bzw. unregelmäßig auftretenden Drehmomentspitzen beansprucht wird, was in der Praxis häufig der Fall ist, sondern vielmehr mit regelmäßig auftretenden Drehmomentimpulsen, beispielsweise bei Kolbenmaschinen, so können Drehschwingungsvorgänge entstehen, welche eine sehr lange Zeit zum Abklingen benötigen oder gegebenenfalls sogar bestehenbleiben bzw. sich aufschaukeln, was wiederum zu hohen Materialbeanspruchungen und

^A0 damit zu einer geringen Standzeit der verwendeten Bauelemente führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelten elastischen Wellenkupplung der eingangs erwähnten Art, bei welcher in der Kupplung eine Dämpfung vorgesehen ist, welche ein Aufschaukeln von Schwingungen nebst den hiermit verbundenen Materialbelastungen an Bauelementen bzw. Maschinen zuverlässig zu verhindern gestattet Erreicht wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäß gestaltete Wellenkupplung wird die eingangs erwähnte Problemstellung in zufriedenstellender Weise gelöst, wobei zusätzlich die axiale Baulänge der Kupplung nur sehr geringfügig erhöht wird, während die radialen Bauabmessungen erhalten bleiben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung im axialen Halbschnitt,

F i g. 2 die Kupplung gemäß Fi g. 1 in Stirnansicht von links in bruchstückweiser sowie teilweise aufgebrochener Darstellung,

^hl> Fig. 3 ein zweites Ausfühlungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung in einer Ansicht entsprechend Fig. 1, jedoch demgegenüber lediglich in bruchstückweiser Darstellung,

Fig.4 die Kupplung gemäß Fig.3 in Frontansicht von links sowie in bruchstückweiser Darstellung.

Die Kupplung gemäß F i g. 1,2 umfaßt zwei einander gleichachsig gegenüberstehende kreisscheibenförmige Kupplungsflansche 1, 2 nebst Naben 3, 4. Jeder s Kupplungsflansch 1, 2 weist an seinea Umfang in gleichen Winkelabständen je eine gleichzahlige Gruppe von jeweils zu dem anderen Kupplungsflansch hin verlaufenden achsparallelen Wellenzapfen 5 -auf. Der einzige in FI g..l veranschaulichte Wellenzapfen 5 geht hierbei von dem Kupplungsflansch 1 aus, wogegen von den drei in Fi g. 2 veranschaulichten Wellenzapfen 5 «in identisch ausgebildeter Wellenzapfen 5' von dem Kupplungsflansch 2 ausgeht Die Wellenzapfen 5, 5' beider Kupplungsflansche 1, 2 überlappen sich auf dem größten Teil ihrer Axiallänge und nehmen eine Gruppe von gleichartigen Schraubendruckfederlagern 6 auf, welche auf je einem zugehörigen Wellenzapfen 5 bzw. 5' schwenkbar gelagert sind. In die Zwischenräume benachbarter Schraubendruckfederlager 6 sind unter Vorspannung stehende, etwa tangential verlaufende Schraubendruckfedern 7 eingesetzt, weiche durch an jedem Schraubendruckfederlager 6 angeformte Federlagerzapfen 8 zentriert sind. Die Schraubendruckfederlager nebst deren Federlagerzapfen 8 sowie die Achsen der Federn 7 befinden sich hierbei in einer zwischen beiden Kupplungsflansche 1, 2 senkrecht zu der Kupplungsachse verlaufenden gedachten Mittelebene. In Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich ein Schraubendruckfederlager 6 im Axialschnitt dargestellt, während weitere Schraubendruckfederlager der Übersichtlichkeit halber weggelassen und lediglich durch zwei parallele, von dem Schraubendruckfederlager 6 radial verlaufende gestrichelte Linien dargestellt sind.

Gemäß F i g. 1 ragen die dem Kupplungsflansch 1 zugeordneten Wellenzapfen 5 mit ihren freien Enden durch Bogenschütze 9 mit einer dem Wellenzapfendurchmesser entsprechenden radialen Breite und einer gegenüber dem Wellenzapfendurchmesser wesentlich größeren lichten tangentialen Weite entsprechend der beidseitigen Verdrehbarkeit der beiden Kupplungsflansche I₁2 bei einem maximalen positiven oder negativen Belastungsdrehmoment. Für den Erfindungsgedanken hat es hierbei keine Bedeutung, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, demzufolge der Kupplungsflansch 2 aus einer verschweißten Stahlkonstruktion mit einem Umfangsring 10 sowie zwei Kreisscheiben 11, 12 besteht, in jeder der beiden Kreisscheiben 11, 12 ein kongruenteF Bogenschlitz 9 vorgesehen ist. Bei massiver Herstellung des Kupplungsflansches 2 wäre nur ein einziger Bogenschlitz pro Wellenzapfen 5 erforderlich.

Jedem der Wellenzapfen 5 ist eine flansrihfeste Lamelle 13 zugeordnet, welche gemäß F i g. 2 in Form einer Kreisringscheibe ausgebildet ist, wobei die Lamelle 13 gleichmäßig über den Umfang verteilte in Grundstellung bei unbelasteter Kupplung mit den Bogenschützen 9 fluchtende Lamellenbogenschütze 14 aufweist. Die Lamelle 13 ist an ihrer inneren Umfangskante konzentrisch sowie in axialem Abstand eo zu dem Kupplungsflansch 2 mit axialen, zylinderdeckelartigen Einsätzen 15 verschweißt, die ihrerseits wiederum mit der Kreisscheibe 12 des Kupplungsflansches 2 verschweißt sind. Jede flanschfeste Lamelle 13 ist beidseitig jeweils im Bereich jedes der Bogenschütze iv> 14 mit einem aufgenieteten dünnschichtigen Bremsbelag 16 versehen.

Auf dem freien Ende jedes Wellenzapfens 5 ist mit Preßsitz eine Gleitlagerhülse 17 aufgebracht, auf welcher eine mit einem Zapfenflansch 18 versehene Büchse 19 axial gleitend gelagert ist. Das von dem Zapfenflansch 18 abgewendete Ende der Büchse 19, welches durch den Lamellenbogenschlitz 14 verläuft, nimmt zwei kreisscheibenförmige zapfenfeste Lamellen 20, 21 auf, welche von je einer Seite gegen die flanschfeste Lamelle 13 bzw. den im Bereich von deren Lainellenbogenschlitz 14 angebrachten Bremsbelag 16 anliegen. Auf die Büchse 19 ist eine Schraubendruckfeder 22 geschoben, welche sich an einem Ende gegen den Zapfenflansch 18 und am anderen Ende gegen die zapfenfeste Lamelle 20 abstützt Das von dem Zapfenflansch 18 abgewendete freie Ende der Büchse 19 ist mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Stellmutter 23 versehen, deren Einstellung auf der Büchse 19 durch eine Muttersicherung 24 fixiert werden kann. Auf diese Weise werden die zapfenfesten Lamellen 20, 21 mit einer durch die Schraubendruckfeder 22 ausgeübten Kraft gegen die Bremsbeläge 16 der flanschfesten Lamelle 13 vorgespannt wobei die Vorspannungskraft durch die jeweilige Einstellung der Stellmutter 23 definiert ist. Diese Einstellung kann mittels einer an dem freien Ende der Büchse 19 angebrachten Strichteilung 25 abgelesen werden, weiche insbesondere dazu dient sämtliche in der Kupplung vorgeschriebenen zapfenfesten Lamellen 20,21 mit jeweils gleicher Kraft gegen die zugeordnete flanschfeste Lamelle 13 vorzuspannen. Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel ist das freie Ende der Büchse 19 noch mit einer Verdrehsicherung für die zapfenfesten Lamellen 20,21 versehen.

Mit den vorangehend angegebenen Mitteln ist es möglich, bei jeder Kupplung die mit den flanschfesten Lamellen 13 zusammenwirkenden zapfenfesten Lamellen 20, 21 derart gegen die Bremsbeläge 16 vorzuspannen, daß sich eine höchstens aperiodische Dämpfung ergibt, wobei gewährleistet wird, daß die Kupplung nach einer aufgetretenen Drehmoment-Belastung schnellstmöglich, jedoch ohne Zulassung von Resonanzschwingungen, in die Grundstellung zurückkehrt.

Die Kupplung gemäß Fig.3, 4 entspricht in den meisten Einzelheiten derjenigen gemäß F i g. 1,2, wobei entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Nicht identische, jedoch funktionell gleichartige Teile sind mit der Zusatzbezeichnung »a« versehen.

Bei der Kupplung gemäß F i g. 3,4 ist die flanschfeste Lamelle 13a in Form von Segmenten jeweils mit einem um 180° umgebogenen, radial inneren federnden Lappen 26 ausgebildet, welcher lediglich an seinem im umgebogenen Zustand radial äußeren Rand 27 mit einem axial etwas vorstehenden kreisscheibenförmigen Einsatz 15a verschweißt ist, der seinerseits wiederum mit dem Flansch 2 verschweißt ist. Der umgebogene Teil des Lappens 26 weist demzufolge von der hiermit in einem Stück ausgebildeten Lamelle 13a einen geringen axialen Abstand auf, wodurch ein Einsatz dieser Konstruktion bei solchen Kupplungen ermöglicht wird, bei denen im Betrieb die Naben 3, 4 in geringen Winkelbereichen gegenüber der achsparallelen Lage verschwenkt werden können. Die flanschfeste Lamelle 13a kann in diesem Fall dem daraus resultierenden geringfügigen Kippen der Wellenzapfen 5 folgen, so daß eine vollflächige Anlage der zapfenfesten Lamellen 20, 21 an den Bremsbelägen 16 erhalten bleibt.

In der vorangehenden Beschreibung wurden im wesentlichen nur die in F i g. 1 und 3 gezeigten Zapfen 5 nebst zugeordneten Dämpfungsgliedern abgehandelt,

wobei angenommen wurde, daß die Zapfen 5' den Kupplungsflansch 1 nicht durchsetzen, sondern lediglich mit normaler Länge ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, daß in gewissen Fällen sowohl den Zapfen 5 als auch den Zapfen 5' Dämpfungsglieder zugeordnet sein können. In diesem letztgenannten Fall weist der Flansch 1 eine im Axialschnitt spiegelsymmetrische Ausbildung und einen sonst identischen Aufbau wie der Flansch 2 nebst zugeordneten Bauelementen auf. Ein solcher Aufbau kann vorteilhaft sein, wenn entweder die Dämpfung der dem einen Kupplungsflansch zugeordneten Dämpfungsglieder nicht ausreicht oder wenn die Einbaustellung und die Zugänglichkeit der Kupplung von beiden Seiten beim Verbraucher nach dem Einbau nicht sichergestellt sind. In diesem Fall kann dann eine richtige Einstellung der Stellmuttern 23 von beiden Seiten der Kupplung her vorgenommen werden, wenn die Kupplung bereits eingebaut ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   1, Elastische Wellenkupplung mit zwei einander gleichachsig gegenüberstehenden kreisscheibenförmigen Kupplungsflansche, von denen jeder an seinem Umfang in gleichen Winkelabständen je eine gleichzahlige Gruppe von jeweils zu dem anderen Kupplungsflansch hin verlaufenden achsparallelen Wellenzapfen aufweist, wobei sich die Wellenzapfen beider Kupplungsflansche auf dem größten Teil ihrer Axiallänge überlappen, einer Gruppe von gleichartigen Schraubendruckfederlagern, welche auf je einem zugehörigen Wellenzapfen schwenkbar gelagert sind, und einer Gruppe von in die Zwischenräume benachbarter Schraubendruckfederlager unter Vorspannung eingesetzter, etwa tangential verlaufender Schraubendruckfedern, wobei die Schraubendruckfederlager sowie die Achsen der Federn in einer zwischen beiden Kupplungsflansche sowie senkrecht zu der Kupplungsachse verlaufenden Mittelebene liegen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die einem (1) der beiden Kupplungsflansche (1, 2) zugeordneten Wellenzapfen (5) mit ihren freien Enden durch zugeordnete Bogenschütze (9) des anderen Kupplungsflansches (2) hindurchragen, welche gegenüber dem Wellenzapfendurchmesser größere lichte Weite, eine dem Wellenzapfendurchmesser entsprechende radiale Breite und eine zumindest dem doppelten maximalen Torsionswinkel entsprechende Bogenlänge aufweisen, und daß an der den Schraubendruckfederlagern (6) abgewendeten Seite des letztgenannten Kupplungsflansches (2) zumindest einem Teil der Wellenzapfen (5) zugeordnete Dämpfungsglieder (16,20,21) angebracht sind.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Dämpfungsglied eine einen zugeordneten Bogenschlitz (9) des zugeordneten Kupplungsflansches (2) im axialen Abstand radial überdeckende flanschfeste Lamelle (13) mit einem zu dem Flanschdurchbruch (9) kongruenten Lamellenbogenschlitz (14) umfaßt und daß auf dem zugeordneten Zapfen (5) beidseitig der flanschfesten Lamelle (13) zwei gegeneinander bzw. gegen beide Seiten der flanschfesten Lamelle (13) vorgespannte zapfenfeste Lamellen (20,21) vorgesehen sind.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zumindest einer der beiden zapfenfesten Lamellen (20, 21) eines Wellenzapfens (5) sowie der zugeordneten flanschfesten Lamelle (13) ein Bremsbelag (16) vorgesehen ist
4. 4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeden die zapfenfesten Lamellen (20, 21) tragenden Wellenzapfen (5) eine Schraubendruckfeder (22) aufgeschoben ist, welche sich an einem Ende gegen die zwischen der flanschfesten Lamelle (13) sowie dem betreffenden Kupplungsflansch (2) angeordnete zapfenfeste Lamelle (20) und am anderen Ende gegen einen Zapfenflansch (18) abstützt.
5. 5. Kupplung nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfenflansch (18) an einer sowohl die flanschfeste Lamelle (13) als auch die zapfenfesten Lamellen (20,21) durchsetzenden, axial gleitend auf dem Zapfen (5) gelagerten Büchse (19) vorgesehen ist, deren dem Zapfenflansch (18) abgewendetes Ende ein Außengewinde zur Aufnahme einer Stellmutter (23) aufweist, welche gegen die

   von dem zugeordneten Kupplungsflansch (2) axial weiter entfernte zapfenfeste Lamelle (2Ä) anliegt
6. 6. Kupplung nach einem der Ansprüche 2—5, dadurch gekennzeichnet, daß alle an einem Kupplungsflansch (2) vorgesehenen flanschfesten Lamellen (13) in Form einer Kreisringscheibe (13') ausgebildet sind, die lediglich an ihrer inneren Umfangskante konzentrisch sowie in axialem Abstand mit dem Kupplungsfiansch (2) verbunden ist
7. 7. Kupplung nach einem der Ansprüche 2—6, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschfesten Lamellen (\3$) als Segmente mit je einem um 180° umgebogenen, radial inneren federnden Lappen (26) ausgebildet sind, welcher lediglich an seinem im umgebogenen Zustand radial äußeren Rand mit dem

   ■ Kupplungsfiansch (2) %-orbunden ist, und daß der umgebogene Lappen (26) von der flanschfesten Lamelle (13a,) einen geringen axialen Abstand aufweist