DE2609393A1

DE2609393A1 - Elastische kupplung

Info

Publication number: DE2609393A1
Application number: DE19762609393
Authority: DE
Inventors: Edgar Blaser
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-02-20
Filing date: 1976-03-06
Publication date: 1977-08-25
Also published as: IT1078083B; CH600188A5; BR7701081A

Description

Elastische Kupplung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Kupplung mit zwischen ersten Flanschen einer ersten Welle und zweiten Flanschen einer zweiten Welle angeordneten Federelementen, die mit den Flanschen der Wellen kraftschlüssig verbunden sind.
Zwischen zwei gekuppelten Maschinen oder Antriebsteilen treten Drehmomentstösse auf, die eine ungleichmässige Kraftübertragung zur Folge haben. Dieses Problem tritt besonders bei Fahrzeugantrieben auf. Um die Drehmomentstösse und schädliche Resonanzschwingungen zu vermeiden oder zumindest zu vermindern, werden Federsysteme zwischen den Maschinen oder Antriebsteilen eingebaut, die die Stossenergie kurzzeitig speichern.
Es ist bereits eine Einrichtung zur mechanischen Uebertragung des Drehmoments der Fahrmotoren auf die Treibräder elektrisch betriebener Schienenfahrzeuge bekannt, bei der die Drehmomentübertragung mittels gummielastischer Puffer erfolgt, die nicht oder wenig vorgespannt zwischen einander gegenüberliegenden, annähernd radialen Flächen von Armen des Grossrades und eines Treibrades angeordnet und an einer der Flächen befestigt sind (DT-AS 1'204'250).
Diese Anordnung hat sich wegen ihrer ansteigenden Progressivität in der Federung als günstig erwiesen. Die Spitze des paraboloiden Körpers ruht dabei in einer angepassten Mulde.
Auf diese Weise sollte die den bislang verwendeten gummielastischen Elementen anhaftende Abnutzung durch Reibung verringert werden. Wie sich in der Praxis jedoch herausstellte, wirken sich Stösse, die nicht in Drehrichtung des Rades erfolgen, ungünstig aus, da hierbei die relativ starren Elemente den Bewegungen der Mulde nicht zu folgen vermögen. Es treten Scherkräfte auf dem empfindlichen Spitzenteil des Elementes auf, was deren unerwünscht häufige Auswechslung zur Folge hat. Ferner können die gummielastischen Elemente nur wenig vorgespannt werden, dadurch ist eine wesentliche Aenderung der Federkraft nicht möglich.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elastische Kupplung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die die Nachteile des Bekannten nicht aufweist und bei der grosse Drehmomente bei gleichbleibender Federcharakteristik übertragen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer elastischen Kupplung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Flansche annähernd parallel zu einer Radialebene der Wellen oder die Flansche je auf den Mantelflächen eines geraden Kreiskegels, dessen Mittelachse mit den Achsen der Wellen zusammenfällt, angeordnet und die dazwischen befindlichen Federelemente im wesentlichen auf Scherung belastet sind.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemässen Kupplung ist der, dass die Federelemente auf Scherung beansprucht werden und daher grosse Drehmomente bei gleichbleibender Federcharakteristik übertragen können.
Vorzugsweise sind die ersten Flansche der einen Welle an dem Innenradius eines Zahnkranzes und nach innen gerichtet und die zweiten Flansche der anderen Welle am Aussenradius einer Nabe und nach aussen gerichtet angeordnet. Diese Anordnung ist für Fahrzeugantriebe, insbesondere Lokomotiven, besonders geeignet.
Es hat sich als günstig erwiesen, die Nabe innerhalb des freien Raumes des Zahnkranzes anzuordnen. Bei paarig ausgebildeten ersten Flanschen werden die zweiten Flansche zweckmässigerweise in den axialen Distanzen der ersten Flansche angeordnet.
Vorzugsweise bestehen die Federelemente aus einer ersten und einer zweiten Trägerplatte und einem dazwischen befindlichen elastisch verformbaren Körper. Es ist von Vorteil, die Nabe innerhalb des Zahnkranzes anzuordnen, die zweiten Trägerplatten mit zwei benachbarten zweiten Flanschen und die ersten Trägerplatten mit je einem der ersten Flansche zu verbinden.
Der elastisch verformbare Körper besteht vorzugsweise aus ölfestem Kautschuk, der zwischen der ersten und der zweiten Trägerplatte einvulkanisiert ist. Die kraftschlüssige Verbindung der ersten Flansche des Zahnkranzes mit den zweiten Trägerplatten des Federelementes kann durch hohen Anpressdruck und dementsprechend hohen Reibungskoeffizienten erreicht werden.
Um auch bei Auftreten aussergewöhnlich grosser Kräfte ein Verschieben der zweiten Trägerplatten gegenüber den ersten Flanschen des Zahnkranzes auszuschliessen, wird zweckmässigerweise in jedem Flansch des Zahnkranzes eine Hülse eingesetzt, die in Senklöcher der zweiten Trägerplatte eingreift und grosser Scherbelastung standhält. Es ist von Vorteil, ein Mittel zum Vorspannen der Federelemente vorzusehen, da die Aenderung der Vorspannkraft eine Aenderung der Federcharakteristik zur Folge hat und somit die gewünschte Federkraft eingestellt werden kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel.
In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematisch dargestellte elastische Kupplung zwischen einem Zahnkranz und in dessen Zentrum angeordneter auf einer Welle befestigter Nabe, Fig. 2 die Vorderansicht eines Federelementes, Fig. 3 die Seitenansicht eines Federelementes gemäss Fig. 2, Fig. 4 die elastische Kupplung mittels Federelementen zwischen Zahnkranz und Nabe eines Antriebssystems, Fig. 5 einen Schnitt in axialer Richtung durch eine Anordnung gemäss Fig. 4.
In Fig. 1 sind schematisiert ein Zahnkranz 1 und eine innerhalb des freien Raumes des Zahnkranzes 1 angeordnete, auf einer Welle 2 befindlicher Nabe 3 dargestellt. Der Zahnkranz 1 ist am Innenradius mit nach innen gerichteten, paarig ausgebildeten Flanschen 4 versehen. Am Aussenradius der Nabe 3 sind nach aussen gerichtete Flansche 5 angeordnet, die sich in den axialen Distanzen der Flansche 4 befinden. Zwischen den Flanschen 4 und dem Flansch 5 sind Federelemente eingesetzt, die eine erste und eine zweite Trägerplatte 6,7 und einen dazwischen befindlichen elastisch verformbaren Körper 8 umfassen.
Die ersten Trägerplatten 6 sind mit den Flanschen 4 und die zweiten Trägerplatten 7 mit dem Flansch 5 kraftschlüssig verbunden.
In Fig. 2 und 3 ist ein Federelement 9 dargestellt, das aus einer ersten Trägerplatte 6, einer zweiten Trägerplatte 7 und dazwischen befinalichem elastischen Körper 8 aus ölfestem Kautschuk besteht. In der zweiten Trägerplatte 7 befinden sich Bohrungen 10, die mit Senklöchern 11 versehen sind. Das Federelement 9 weist eine Durchgangsbohrung 12 auf, zu der koaxial ein Senkloch 13 in der Trägerplatte 12 und ein Senkloch 14 in der zweiten Trägerplatte 7 gebohrt sind.
In Fig. 4 und 5 sind ein Zahnkranz 1 und eine Nabe 2 dargestellt, die mittels Federelementen 9 verbunden sind. Die ersten Trägerplatten 6 der Federelemente 9 stehen mit einem Flansch 4 des Zahnkranzes 1 in Wechselwirkung; die zweiten Trägerplatten 7 der Federelemente 9 sind mit Schrauben 15 und Muttern 16 an einem Flansch 5 der Nabe 13 befestigt. Der Flansch 4 weist eine Bohrung auf, in der eine Hülse 17 eingesetzt ist, die mit ihren Stirnseiten in den Senklöchern 13 der ersten Trägerplatten 6 liegt.
In den Durchgangsbohrungen 10 der Federelemente 9 und in der Hülse 17 befindet sich eine Schraube 18, deren Schraubenkopf 19 in dem Senkloch 14 liegt und auf deren anderes Ende eine Mutter 20 aufgeschraubt ist.
Die erfindungsgemässe elastische Kupplung zeichnet sich nicht nur durch grosse Belastbarkeit aus, sondern gestattet zudem das Einstellen der Federkraft. Die Federeigenschaften sind nicht nur vom Material und der Dicke des elastisch verformbaren Körpers 4 abhängig, sondern auch von der Kraft, mit der die Federelemente 1 vorgespannt sind. Eine Erhöhung der Vorspannkraft hat eine grösssere Elastizität der Federelemente 1 zur Folge. Da der elastisch verformbare Körper 4 der Federelemente 1 fest mit dem Innenflansch 2 und dem Aussenflansch 3 verbunden ist, z.B. durch aufvulkanisieren, entsteht keinerlei Reibung an diesen Flächen, wodurch eine grosse Lebensdauer gewährleistet ist.
Die erfindungsgemässe Kupplung eignet sich besonders bei Schienenfahrzeugen zur Uebertragung des Drehmomentes vom Motor auf die Antriebsachse.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Elastische Kupplung mit zwischen ersten Flanschen einer ersten Welle und zweiten Flanschen einer zweiten Welle angeordneten Federelementen, die mit den Flanschen der Wellen kraftschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (4, 5) annähernd parallel zu einer Radialebene der Wellen oder die Flansche (4, 5) je auf den Mantelflächen eines geraden Kreiskegels, dessen Mittelachse mit den Achsen der Wellen zusammenfällt, angeordnet sind und die dazwischen befindlichen Federelemente (9) im wesentlichen auf Scherung belastet sind.
2. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flansche (4) der einen Welle an dem Innenradius eines Zahnkranzes (1) und nach innen gerichtet und die zweiten Flansche (5) der anderen Welle an dem Aussenradius einer Nabe (3) und nach aussen gerichtet angeordnet sind.
3. Elastische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (3) innerhalb des freien Raumes des Zahnkranzes (1) und die zweiten Flansche (5) in den axialen Distanzen der paarig ausgebildeten ersten Flansche (4) angeordnet sind.
4. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (9) eine erste und eine zweite Trägerplatte (6, 7) und einen dazwischen befindlichen elastisch verformbaren Körper (8) umfassen.
5. Elastische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (3) innerhalb des freien Raumes des Zahnkranzes (1) angeordnet, die zweiten Trägerplatten (7) mit zweiten Flanschen (5) und die ersten Trägerplatten (6) mit je einem der ersten Flansche (4) verbunden sind.
6. Elastische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Körper (8) aus ölfestem Kautschuk besteht.
7. Elastische Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ölfeste Kautschuk zwischen den Trägerplatten (6, 7) einvulkanisiert ist.
8. Elastische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flansche (4) mit den ersten Trägerplatten (6) durch hohen Anpressdruck kraftschlüssig verbunden sind.
9. Elastische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flansche (4) mit den ersten Trägerplatten (6) mittels einer Hülse (17) kraftschlüssig verbunden sind.
10. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (18, 20) zum Vorspannen der Federelemente (9) vorgesehen sind.
11. Elastische Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorspannen der Federelemente (9) eine Schraube (18) und eine Mutter (20) vorgesehen sind.