DE578356C - Elastische Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung einer elastischen Kupplung, insbesondere für Verbrennungsmotoren, die zwischen treibende und angetriebene Welle geschaltet ist. Durch die neue Bauart der Kupplung soll erzielt werden, daß die federnde Kupplung als ein zusammenhängendes Aggregat auf den Stumpf der antreibenden Welle aufgebracht werden kann, und die Teile durch den dadurch gegebenen Zusammenhang gut zusammen arbeiten, wobei insbesondere bei der Übertragung der Kräfte von Verbrennungsmotoren ein möglichst gleichförmiges Drehmoment bei verhältnismäßig geringen Schwungmassen gewahrt bleibt.

Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, die eine Veränderung der Nachgiebigkeit der Federn gestatten, um die Kupplung so abgleichen zu können, daß' sie auch bei den stark ausgeprägten kritischen Drehzahlen von schnellaufenden Dieselmotoren einwandfrei arbeiten.

In den Zeichnungen ist in den Abb. 1 bis 3 eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem dreigängigen Umlaufrädergetriebe für den Antrieb einer Diesellokomotive dargestellt, und zwar ist

Abb. ι ein Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht der Federkupplung und des damit verbundenen Schwungrades nebst Umlaufrädergetriebe,

Abb. 2 ein Schnitt nach ^4-5-C-A auf der oberen Seite von rechts nach links, auf der unteren Seite von links nach rechts gesehen.

In Abb. 3 ist die Dämpfungsvorrichtung in stark vergrößertem Maßstab dargestellt.

Die Abb. 4 und 5 zeigen etwas abweichende bauliche Durchbildungen der elastischen Kupplung.

Die Motorwelle α ist mit einem großen Flanscht versehen. Ein diesem Flansch entsprechender Gegenflansch b_L ist mit der Motorwelle durch Federkeile χ verbunden. Diese beiden Flansche sind in einem gewissen Abstand vom Wellenmittel durch eine größere Anzahl (nach der Abb. 2 zwölf) kräftige Bolzen c miteinander verbunden. Zwischen ihnen sitzt auf der Motorwelle eine am besten aus Stahlguß zu fertigende Scheibe^ mit einer zwölf eckigen Nabe« und eine entsprechend gestaltete Gegenscheibe d_v Zwischen beiden Scheiben sind die aus einer Anzahl verschieden langer Federblätter zusammengesetzten radial angeordneten Blattfedern g festge- , klemmt. Die Anzahl der Bolzen«? entspricht der Anzahl der Federn g. Damit diese Federn unter keinen Umständen durch die Fliehkraft herausgeschleudert werden können, sind sie an ihrem eingeklemmten Ende entsprechend gestaltet, d. h. beiderseits mit Vorsprüngen versehen, die in entsprechende Aussparungen in den Scheiben^ und d_x hineinpassen.

Die beiden mittleren längsten Federblätter greifen mit ihren äußeren freien Enden in an sich bekannter Weise an geschlitzten zylindrischen Gelenken k an, die in den Kranz einer als Schwungrad ausgebildeten Scheibe/ eingelassen sind. Diese Schwungscheibe ist auf dem Ende der Motorwelle α drehbar gelagert und dient außer zur Erhöhung der Gleichförmigkeit des Ganges auch zur' Schwin-ο gungsdämpf ung, d. h. es kann durch entsprechende Wahl des in die Scheibe hineingelegten Schwungmomentes die Eigenschwingungszahl des ganzen Systems den Betriebs Verhältnissen des jeweils verwendeten Motors angepaßt werden. Am Umfang der Scheiben d und d_x werden die Blattfedern durch Zwischenstücke e in gleichen Abständen voneinander gehalten und durch Keile 0 festgekeilt, während sie an der zwölf eckigen Nabe?/. des Flanschest durch keilförmige Zwischenstücke n, die mittels Spannschlösser tn mit Rechts- und Linksgewinde angepreßt werden, befestigt sind, derart, daß sie an ihren eingespannten Enden keinerlei Bewegung auszuführen vermögen und nur an ihren freien Enden unter der Einwirkung des auf die getriebene Scheibe/ zu übertragenden Drehmomentes durchfedern können.

Auf dem Kurbelwellenflansch sitzt, auf Federkeilen verschiebbar, ein leichtes Schwungrad/^ und auf dem Gegenflansch O₁ sitzte ebenfalls in axialer Richtung verschiebbar, ein Ring r_v der mit diesem Schwungrad durch Schraubenbolzen 2 verbunden ist. Sowohl dieser Ring als auch die Nabe des leichten Schwungrades I₁ greifen mit Vorsprüngen über die an ihrem äußeren Umfange konisch gestalteten Keile 0 hinweg (Abb. 1), so daß diese, wenn sie sich nach längerem Arbeiten . 40 einmal etwas gelöst haben sollten, nicht herausgeschleudert werden können. Durch Anziehen der Bolzen ζ können diese Keile jederzeit wieder fest eingetrieben werden, so daß die Befestigung der Federn unbedingt gesichert ist. Außerdem kann durch mehr oder weniger starkes Anziehen dieser Bolzen die Steifigkeit der Federn und damit die Eigenschwingungszahl des ganzen Systems in gewissen "Grenzen geregelt werden. Man hat somit ein bequemes Mittel an der Hand, das Auftreten kritischer Drehzahlen so zu beeinflussen, daß sie nicht mit einer Fahrstufe ("beispielsweise bei Diesellokomotiven) zusammenfallen können.

Am Schwungrad/ sind die Bolzen/H₁ der Umlauf räder α _h, e_it C₁ befestigt, durchweiche die Motorleistung mit der jeweils gewünschten Untersetzung auf die getriebene Welle ρ übertragen wird, je nachdem die Bremsscheibe % oder H₂ durch die entsprechende Bremse festgehalten wird, so daß sich das Umlaufrad B₁ oder O₁ an dem jeweils feststehenden Zentralrad abwickeln kann. Normalerweise, d.h. wenn beide Bremsen gelöst sind, und auch die KoIbCnA₁ und k₂ nicht unter Luftdruck bzw. Öldruck stehen, wie in Abb. 1 gezeichnet, wird durch eine kräftige Feder J₁ die Lamellenkupplung I₁ eingerückt, so daß das ganze Umlaufrädergetriebe gesperrt 'ist und sich als starres Ganzes mit dem Schwungradi dreht (direkter Schnellgang).

Die beschriebene Federkupplung arbeitet wie folgt: Normalerweise biegen sich die freien sehr elastischen Enden des Federsternes unter der Einwirkung des zu übertragenden Drehmomentes um einen bestimmten Betrag durch, und sie führen im Rhythmus der vom Motor auf sie übertragenen Kraftimpulse regelmäßige Schwingungen um eine bestimmte Mittellage herum aus, die der Ungleichförmigkeit des Drehmomentes des Motors entsprechen, aber in mäßigen Grenzen bleiben. Wird jedoch — bei einem Fahrzeugmotor — bei Veränderung der Drehzahl des Motors ein kritischer Drehzahlbereich durchfahren, bei welchem die Kraftimpulse des Motors mit der Eigenschwingungszahl des Systems in Resonanz stehen, so können bei längerem Arbeiten mit der betreffenden kritischen Drehzahl die Schwingungen unter Umständen, trotz der durch die Reibung zwischen den einzelnen Federblättern verursachten Dämpfung, in gefährlichem Maße verstärkt werden. Deshalb ist eine Vorrichtung vorgesehen, um die Schwingungen noch weiterhin zu dämpfen, wenn die Schwingungsweite eine gewisse höchstzulässige Grenze überschreitet. Diese Dämpfungsvorrichtung besteht aus einem in der Abb. 3 in stark vergrößertem Maßstab dargestellten, mit einer Arbeitskante r versehenen Schuh, der auf dem freien Ende einer jeden Blattfeder mittels eines Keiles ν mit Schraubenbolzen und Kronenmutter in radialer Richtung verstellbar befestigt ist, und einem an den Schwungkranz / angegossenen Rillenkranz mit Rille w, in die der Dämpfungsschuh mit der erwähnten Arbeitskante r hineinpaßt. Überschreitet die Schwingungsweite das vorgesehene zulässige Maß, so klemmt sich der Dämpfungsschuh mit dieser Arbeitskante in der Rille w fest, so daß ein weiteres Ausschwingen des Federendes nicht mehr möglich ist. Die äußeren, sehr elastischen Enden der Federn, von den Federgelenken h bis zu den Dämpfungsschuhen, werden dergestalt starr mit dem Schwungkranz i verbunden, und eine weitere Durchfederung könnte gegebenenfalls nur noch, beim inneren Teil der Federn, vom Schuh bis zum eingespannten Ende, erfolgen. Dieser" Teil ist ganz erheblich steifer als der äußere. Infolge dieser vergrößerten

Steifigkeit und der gleichzeitig verkürzten wirksamen Länge der Federn wird aber auch die Eigenschwingungszahl des ganzen Systems verändert, so daß die Resonanz mit den Kraftimpulsen des Motors gestört ist. Eine weitere Verstärkung der Schwingungen wird demnach durch die beschriebene Vorrichtung verhindert.

Weiterhin wird durch die beschriebene Vorrichtung auch eine zu starke Belastung der äußeren, sehr elastischen Federenden durch ein übermäßig starkes Drehmoment verhindert, indem die Dämpfungsschuhe auch bei starker Überlastung des Motors in der D.ämpfungsrille festgeklemmt werden, derart, daß die äußeren Federenden entlastet sind, und nur die inneren sehr steifen Enden sich noch weiter durchbiegen können.

Um die Schwingungsweite, bei welcher die vorbeschriebene Dämpfung bzw. Festklemmung einsetzt, bis zu einem gewissen Grade regeln zu können, sind die Dämpfungssehuhe, wie bereits erwähnt, mittels der durch Schraubenbolzen mit Kronenmuttern anziehbaren Keile ν in radialer Richtung auf den Federn verstellbar.

Es ist zu erwarten, daß beim Auftreten von Resonanz durch die Berührung der Arbeitskanten r der Dämpfungssehuhe mit der Dämpfungsrille w 'ein klatschendes Geräusch entsteht. Das ist insofern als schätzenswerter Vorteil zu werten, als durch dieses Geräusch der Maschinist bzw. Fahrzeugführer weit besser und sicherer als durch irgendwelche Torsionsmeßinstrumente auf das Durchfahren eines kritischen Drehzahlbereiches aufmerksam gemacht und veranlaßt wird, die erforderlichen Maßnahmen zu treffen, um so rasch als möglich aus diesem Bereich herauszukommen.

In der Abb. 4 ist eine etwas abweichende bauliche Durchbildung der vorbeschriebenen Federkupplung dargestellt, darin bestehend, daß das kleine Schwungrad i_v statt mit dem Wellenflansch b verkeilt zu sein, durch einen Flansch s sowie die Bolzen C mit demselben verbunden ist. Im übrigen ist jedoch die Anordnung der ganzen Kraftübertragung, und insbesondere auch des großen zur Erhöhung der Gleichförmigkeit des Ganges sowie zur Schwingungsdämpfung dienenden, auf der Motorwelle α frei schwingend gelagerten Schwungrades/unverändert wie bei der-Abb. 1.

Das Schwungrad I₁, dessen Schwungmoment selbstredend der Art des jeweils verwendeten Motors (Sechs- oder Zwölfzylinder, Zweioder Viertakt, verhältnismäßig hohe oder niedere Drehzahl) anzupassen ist, kann gegebenenfalls, d. h. wenn auf der entgegengesetzten Seite der Motorwelle bereits ein entsprechendes Schwungrad vorgesehen ist, ganz in Wegfall kommen. In diesem Falle ist der Kurbelwellenfiansch b mit etwas größerem Durchmesser auszuführen, um die Bolzen 2 aufnehmen zu können, wie in der Abb. 5 gezeichnet.

Es ist selbstverständlich, daß' in solchen Fällen, wo nur eine Untersetzung erforderlich ist, wie beispielsweise beim Antrieb von Schiffen, eine der beiden Bremsen nebst einer der beiden hohlen Wellen und einem der Zentralräder sowie einem der Umlaufrädersätze e_x bzw. a_% weggelassen werden kann. Ebenso kann in einem solchen Falle natürlich auch die Lamellenkupplung I_x in Wegfall kommen. Ferner kann in solchen Fällen, wo es nicht darauf ankommt, daß die angetriebene Welle in der verlängerten Achse der Motorwelle angeordnet ist, statt des Umlaufrädergetriebes selbstredend auch ein gewöhnliches Stirnrädergetriebe in der bekannten Weise vorgesehen werden. Desgleichen kann im Falle der direkten Kupplung mit einem elektrischen Generator das auf der Motorwelle frei schwingende Schwungrad in geeigneter Weise mit der Welle dieses Generators gekuppelt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Elastische Kupplung, vorzugsweise zwischen der Welle eines Verbrennungsmotors und der von ihr angetriebenen Welle, bei der eine größere Anzahl in Sternform angeordneter mehrblättriger Blattfedern von abgestufter Steifigkeit an ihren inneren Enden fest eingespannt und mit der Motorwelle starr verbunden sind, während die äußeren frei schwingenden Enden an dem Kranz der getriebenen Scheibe (i) angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungscheibe auf dem Stumpf der Motorwelle drehbar gelagert und durch ein Umlaufrädergetriebe (a_v e_%, C₁) oder durch eine nichtelastische Kupplung irgendwelcher Bauart mit der angetriebenen Welle verbunden ist.
2. 2. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (g) an ihren inneren Enden in axialer Richtung durch Scheiben (d, Cl₁), die mit einem Flansch (b) an der Motorwelle (#) durch Bolzen (c) fest verbunden sind, eingespannt und gegen das Hinatisgeschleudertwerden durch die Fliehkraft gesichert sind, während sie in radialer Richtung durch auf den Bolzen (c) sitzende Zwischenstücke (<e) und Keile (ρ) sowie an der Nabe durch Spannschlösser (m) und keilförmige Zwischenstücke (7z) festgeklemmt werden.
3. 3. Elastische Kupplung nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeich-

   net, daß die Keile (ο) an ihren äußeren Enden mit kegelförmigen Flächen versehen sind und durch entsprechend gestaltete Vorsprünge eines auf dem Gegenflansch (O₁) sitzenden Ringes (^₁) an der Lösung gehindert werden sowie durch das Anziehen von Schraubenbolzen (2) fest und gleichmäßig angepreßt werden können.
4. 4. Elastische Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung von Dämpfungsschuhen (/") auf den Blattfedern (g), welche bei Überschreitung einer höchstzulässigen Schwingungsweite in eine in den Kranz der angetriebenem Scheibe (z) eingedrehte Rille (w) geklemmt werden, derart, daß die äußieren Enden der Federn, von den Federgelen-. ken: (ft) an bis zu den Dämpfungsschuhen (r), in starrer Verbindung mit dem Kranz der getriebenen Scheibe (i) stehen und somit nicht weiter ausschwingen können.
5. 5. Elastische Kupplung mit Vorrichtung zur Dämpfung der Schwingungen nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Dämpfungsschuhen (/") und der Dämpfungsrille (w) zum Zwecke der Regelung der höchstzulässigen Schwingungsweite durch Keile (v) mit Schraubenbolzen und Muttern eingestellt werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen