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Title:
TORSIONAL VIBRATION CONTROL COUPLING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/008702
Kind Code:
A1
Abstract:
A torsional vibration control coupling (1) having a rotation axis (1a) and comprising a first coupling part (2) as the input side of the coupling (1), a second coupling part (3) as the output side of the coupling (1) and a damping unit (4) is characterized in that the damping unit (4) comprises at least one spring arrangement (10, 10') that is designed as a nonlinear spring arrangement (10, 10') having a degressive load deflection curve.

Inventors:
WILLEKE SEBASTIAN (DE)
STEIDL MICHAEL (DE)
REINSPERGER NORBERT (DE)
BOHMEYER STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/068357
Publication Date:
January 11, 2024
Filing Date:
July 04, 2023
Export Citation:
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Assignee:
HASSE & WREDE GMBH (DE)
International Classes:
F16D3/12; F16F15/12
Foreign References:
DE102008027080A12008-12-24
DE102008057112A12009-06-04
DE102021101310A12022-07-28
EP1953411A22008-08-06
EP2952777A12015-12-09
DE102008017353A12009-03-12
Attorney, Agent or Firm:
SPECHT, Peter et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) mit einer Drehachse (1a) mit einem ersten Kupplungsteil (2) als Eingangsseite der Kupplung (1 ), einem zweiten Kupplungsteil (3) als Ausgangsseite der Kupplung (1 ) und einer Dämpfungseinheit (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (4) mindestens eine Federanordnung (10, 10’), die als eine nichtlineare Federanordnung (10, 10’) mit einer degressiven Federkennlinie (13) ausgebildet ist, aufweist. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine nichtlineare Federanordnung (10, 10’) mindestens ein Federelement (8, 8’) mit einer positiven Federsteifigkeit kpsE und mindestens ein Federelement (9, 9’) mit einer negativen Federsteifigkeit kNSE aufweist. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsteil (2) als Eingangsseite der Kupplung (1 ) und das zweite Kupplungsteil (3) als Ausgangsseite der Kupplung (1 ) über die Dämpfungseinheit (4) mit der mindestens einen nichtlinearen Federanordnung (10, 10’) gekoppelt ist. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine nichtlinearen Federanordnung (10, 10’) eine Schnittstelle in Form einer Platte (6) zwischen der mindestens einen Federanordnung (10, 10’), die mit der Platte (6) und dem ersten Kupplungsteil (2) der Kupplung (1 ) zusammenwirkt, zur bidirektionalen Kraftübertragung und Bewegungsübertragung bildet. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (6) über eine Pleuelstange (7) mit dem zweiten Kupplungsteil (3) der Kupplung (1 ) gekoppelt ist. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (6) in einem Aufnahmeraum (5) des ersten Kupplungsteils (2) der Kupplung (1 ) in einer Translationsrichtung u verschiebbar geführt ist, wobei die Translationsrichtung u in einer Tangentialrichtung des ersten Kupplungsteils (2) der Kupplung (1 ) verläuft.

7. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Federelement (9, 9’) der mindestens einen Federanordnung (10, 10’) mit der negativen Federsteifigkeit KNSE zwei paarweise und geneigt zu der Translationsrichtung u angeordnete Federelemente (9a, 9b) aufweist, wobei erste Enden der beiden Federelemente (9a, 9b) in einem Abstand voneinander an dem ersten Kupplungsteil (2) der Kupplung (1 ) angelenkt sind, und die anderen Enden der beiden Federelemente (9a, 9b) in einem gemeinsamen Anlenkungspunkt zusammengeführt an der Platte (6) oder an einer Zwischenplatte (6c, 6d), die mit der Platte (6) in Zusammenwirkung steht, angelenkt sind.

8. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten Enden der Federelemente (9a, 9b) in einer Richtung rechtwinklig zu der Translationsrichtung u verläuft.

9. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (6c, 6d) an einer Stirnseite (6a, 6b) der Platte (6) unverbunden mit der Platte (6) angeordnet ist.

10. Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsteil (2) der Kupplung (1 ) und das zweite Kupplungsteil (3) der Kupplung (1 ) koaxial zueinander angeordnet sind.

11 . Drehschwingungsisolierte Kupplung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (1 ) eine Kupplung (1 ) eines Antriebsstranges einer stationär betriebenen Anwendung, insbesondere eines Antriebsstranges einer stationär betriebenen Verbrennungsmaschine, ist.

Description:
Drehschwingungsisolierte Kupplung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehschwingungsisolierte Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Drehschwingungsisolierte Kupplungen werden beispielsweise für stationäre Verbrennungsmotoren verwendet.

Derartige stationär betriebene Verbrennungsmotoren werden auch als so genannte Genset-Motoren (engl. generating sets) bezeichnet, die in Kombination mit einem Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Anwendung kommen. Ihr Einsatzbereich reicht von der Notstromversorgung bis zur Bereitstellung elektrischer Energie für Schiffsantriebe. Diese Motoren werden hierbei üblicherweise mit Dieseltreibstoff oder Erdgas betrieben. Ein weiterer Einsatzbereich sind Kolbenkompressoren.

Im Gegensatz zu mobilen PKW- oder LKW-Antrieben, welche während des Fährbetriebs sowohl einer variablen Drehzahl als auch einer häufig wechselnden Belastung unterworfen sind, zeichnen sich diese Anwendungen durch einen vorwiegend stationären Betriebspunkt mit einer gleichbleibenden Drehzahl und einem nahezu konstanten Lastmoment aus.

Der derzeitige Stand der Technik sieht hierfür überwiegend drehschwingungsisolierte Kupplungen mit einer linearen Federkennlinie vor. Die Drehfedersteifigkeit der Drehschwingungsisolierung wird hierbei üblicherweise anhand des zu übertragenden Antriebsmoments dimensioniert.

Hierbei gibt es zwei Anforderungen an eine drehschwingungsisolierte Kupplung.

Zum Einen besteht eine erste Anforderung in der Übertragung des statischen Antriebsmoments. Die Hauptaufgabe solcher stationär betriebener Anwendungen ist die Bereitstellung eines nahezu konstanten Drehmoments bei einer festgelegten Drehzahl. Dieses Drehmoment wirkt als statische Last auf den Antriebsstrang und muss von der Kupplung übertragen werden. Die Drehsteifigkeit der Kupplung muss somit entsprechend hoch ausfallen, um das statische Drehmoment übertragen zu können.

Zum Anderen ist eine Isolation der Drehmomentschwankungen, d.h. eine breitbandige Schwingungsisolation, erforderlich. Hinsichtlich der Antriebsstrangdynamik während des Motorbetriebs muss die Kupplung die über den Antriebsstrang untereinander verbundenen Komponenten (z.B. Motor und Generator oder Schiffspropeller) von Störeinflüssen (z.B. Schwankungen des Antriebs- oder Lastmoments) entkoppeln. Um eine möglichst breitbandige Schwingungsisolation der Kupplung zu erzielen, ist somit eine entsprechend niedrige Drehsteifigkeit der Kupplung erforderlich. [SEP]

Aus diesen beiden Anforderungen resultiert eine Zielkonflikt hinsichtlich der optimalen Drehsteifigkeit der Kupplung: Diese soll zum einen ausreichend hoch zur Übertragung des statischen Drehmoments aber gleichzeitig möglichst gering zur Isolation von störenden Antriebsschwingungen ausfallen.

Da die primäre Aufgabe des Antriebsstrangs die Übertragung des statischen Drehmoments darstellt, wird die Kupplungssteifigkeit üblicherweise entsprechend hoch gewählt. Somit ist ein Nachteil dieser Antriebsstränge, dass zur Dämpfung der unerwünschten Torsionsschwingungen zusätzliche Komponenten erforderlich sind (z.B. Drehschwingungsdämpfer) oder die Komponenten für die erhöhten Torsionsschwingungen ausgelegt werden müssen. Dies verursacht zum einen zusätzliche Kosten und führt üblicherweise auch zu einem erhöhten Bauraumbedarf infolge der gestiegenen axialen Länge des Gesamtstrangs. Zudem ist die Dämpfungswirkung dieser Zusatzkomponenten üblicherweise auf einen begrenzten Frequenz- bzw. Drehzahlbereich abgestimmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine drehschwingungsisolierte Kupplung zu schaffen, welche die beiden Anforderungen, nämlich die Übertragung des statischen Drehmoments und gleichzeitig die breitbandige Isolation des Antriebsstranges, erfüllt und zudem die Nachteile eines erhöhten Bauraumbedarfes und eines begrenzten Frequenz- bzw. Drehzahlbereiches nicht mehr aufweist oder wenigstens in bedeutender Weise reduziert.

Diese Aufgabe wird durch eine drehschwingungsisolierte Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dementsprechend umfasst eine drehschwingungsisolierte Kupplung mit einer Drehachse ein erstes Kupplungsteil als Eingangsseite der Kupplung, ein zweites Kupplungsteil als Ausgangsseite der Kupplung und eine Dämpfungseinheit. Die Dämpfungseinheit weist mindestens eine Federanordnung auf, die als eine nichtlineare Federanordnung mit einer degressiven Federkennlinie ausgebildet ist. Die drehschwingungsisolierte Kupplung mit der Dämpfungseinheit mit einer nichtlinearen Federanordnung mit degressiver Federkennlinie weist den besonderen Vorteil auf, dass bei Antriebssträngen stationär betriebener Anwendungen bis zum Erreichen des Arbeitspunkts eine statische Momentübertragung ermöglicht wird.

Im Gegensatz zu Zero-Stiffness-Konzepten, die eine Schwingungsisolation ausschließlich durch eine verschwindend geringe Steifigkeit erzielen und somit keine statische Lastübertragung ermöglichen, bietet die erfindungsgemäß drehschwingungsisolierte Kupplung die Möglichkeit einer statischen Momentübertragung in Kombination mit einer Schwingungsisolation im Arbeitspunkt. Das Konzept nutzt hierzu die Nichtlinearität der degressiven Federkennlinie der Federanordnung der Dämpfungseinheit.

In einer Ausführung weist die mindestens eine nichtlineare Federanordnung mindestens ein Federelement mit einer positiven Federsteifigkeit kpsE und mindestens ein Federelement mit einer negativen Federsteifigkeit kNSE auf. Dies ermöglicht einen vorteilhaft einfachen und kompakten Aufbau.

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass das erste Kupplungsteil als Eingangsseite der Kupplung und das zweite Kupplungsteil als Ausgangsseite der Kupplung über die Dämpfungseinheit mit der mindestens einen nichtlinearen Federanordnung gekoppelt ist.

Gegenüber einer Kupplung mit linearer Federkennlinie ermöglicht die erfindungsgemäße drehschwingungsisolierte Kupplung vorteilhaft die Übertragung des statischen Antriebsmoments und gleichzeitig die breitbandige Schwingungsisolation während des stationären Betriebs der Anwendung. Somit profitiert das vorgeschlagene Konzept von einer verbesserten Antriebsstrangdynamik ohne zusätzlich erforderliche Dämpfungskomponenten.

In einer anderen Ausführung ist vorgesehen, dass die mindestens eine nichtlineare Federanordnung eine Schnittstelle in Form einer Platte zwischen der mindestens einen Federanordnung, die mit der Platte und dem ersten Kupplungsteil der Kupplung zusammenwirkt, zur bidirektionalen Kraftübertragung und Bewegungsübertragung bildet. Dies ermöglicht eine vorteilhaft einfache Gestaltung.

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Platte über eine Pleuelstange mit dem zweiten Kupplungsteil der Kupplung gekoppelt ist. Die Pleuelstange ist eine vorteilhaft einfache Ausführung. Wenn die Platte in einem Aufnahmeraum des ersten Kupplungsteils der Kupplung in einer Translationsrichtung u verschiebbar geführt ist, wobei die Translationsrichtung u in einer Tangentialrichtung des ersten Kupplungsteils der Kupplung verläuft, ist ein vorteilhaft kompakter Aufbau ermöglicht.

Es ist vorteilhaft, wenn das mindestens eine Federelement der mindestens einen Federanordnung mit der negativen Federsteifigkeit kNSE zwei paarweise und geneigt zu der Translationsrichtung u angeordnete Federelemente aufweist, wobei erste Enden der beiden Federelemente in einem Abstand voneinander an dem ersten Kupplungsteil der Kupplung angelenkt sind, und die anderen Enden der beiden Federelemente in einem gemeinsamen Anlenkungspunkt zusammengeführt an der Platte oder an einer Zwischenplatte, die mit der Platte in Zusammenwirkung steht, angelenkt sind. Auf diese Weise kann mit einfachen Federelementen ein Aufbau mit negativer Steifigkeit erzielt werden.

Dabei ist es vorgesehen, dass der Abstand der ersten Enden der Federelemente in einer Richtung rechtwinklig zu der Translationsrichtung u verläuft. Ein Vorteil hierbei ist ein einfacher Aufbau.

Wenn die Zwischenplatte an einer Stirnseite der Platte unverbunden mit der Platte angeordnet ist, kann auf diese Weise die drehschwingungsisolierte Kupplung eine Drehschwingungsisolation vorteilhaft sowohl für positive als auch für negative statische Momente T ermöglichen.

Für einen kompakten und einfachen Aufbau ist es von Vorteil, wenn das erste Kupplungsteil der Kupplung und das zweite Kupplungsteil der Kupplung koaxial zueinander angeordnet sind.

In einer Ausführung ist die drehschwingungsisolierte Kupplung eine Kupplung eines Antriebsstranges einer stationär betriebenen Anwendung, insbesondere eines Antriebsstranges einer stationär betriebenen Verbrennungsmaschine. Damit ist vorteilhaft eine breitbandige Schwingungsisolation des Antriebsstranges ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Konzept mit degressiver Federkennlinie für Antriebsstränge stationär betriebener Anwendungen vor. Das Konzept erfüllt hierbei im Gegensatz zum Stand der Technik sowohl die Anforderungen der statischen Drehmomentübertragung als auch der breitbandigen Schwingungsisolation ohne zusätzliche Funktionseinheiten. Aus dem Einsatz einer konventionellen Kupplung in Kombination mit negativen Steifigkeitselement resultiert eine nichtlineare Federkennlinie.

Die verschwindend geringe Federsteifigkeit im stationären Betriebspunkt des Motors ermöglich hierbei eine nahezu vollständige Schwingungsisolation der verbundenen Komponenten.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind einzelne Merkmale der nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht nur bei diesen, sondern auch bei anderen Ausführungsbeispielen einsetzbar. Es zeigen:

Figur 1 -2: schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen drehschwingungsisolierten Kupplung in einem unbelasteten Zustand;

Figur 3-4: schematische Darstellungen des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1 -2 in einem belasteten Zustand;

Figur 5-6: schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen drehschwingungsisolierten Kupplung in einem unbelasteten Zustand;

Figur 7-8: schematische Darstellungen des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 5-6 in einem belasteten Zustand;

Figur 9-10 symbolische Darstellungen von Federanordnungen; und

Figur 11 : ein Diagramm mit Federkennlinien einer Federanordnung.

Im Folgenden beziehen sich Begriffe wie „außen“ oder „innen“ auf die jeweilige Zeichnungsebene sowie „axial“ sowie „radial“ auf eine Drehachse 1a einer drehschwingungsisolierten Kupplung 1.

Figur 1 stellt eine schematische radiale Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen drehschwingungsisolierten Kupplung 1 dar.

Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt der erfindungsgemäßen drehschwingungsisolierten Kupplung 1 nach Figur 1 in einem unbelasteten Zustand. Die drehschwingungsisolierte Kupplung 1 umfasst ein erstes Kupplungsteil 2 als Eingangsseite in Form einer Scheibe mit einer zentralen Ausnehmung 2a, ein zweites Kupplungsteil 3 als Ausgangsseite in Form einer Nabe bzw. eines Kreiszylinders und eine Dämpfungseinheit 4.

Das erste Kupplungsteil 2 und das zweite Kupplungsteil 3 sind konzentrisch zu der Drehachse 1 a der Kupplung 1 angeordnet. Das zweite Kupplungsteil 3 ist in der Ausnehmung 2a des ersten Kupplungsteils 2 angeordnet.

In einem Ringbereich 2b des ersten Kupplungsteils 2 ist eine Dämpfungseinheit 4 in einem Aufnahmeraum 5 angeordnet.

Der Aufnahmeraum 5 ist hier quaderförmig in den Ringbereich des ersten Kupplungsteils 2 eingeformt und weist in Tangentialrichtung in Bezug auf die Drehachse 1 a gegenüber liegende innere Seitenwände 5a und 5b auf. In radialer Richtung zur Drehachse 1 a ist der Aufnahmeraum 5 durch eine innere Bodenwand 5c und eine innere Deckenwand 5d festgelegt.

Die Dämpfungseinheit 4 umfasst in diesem ersten Ausführungsbeispiel eine Platte 6 und eine Federanordnung 10.

Die Platte 6 ist in dem Aufnahmeraum 5 durch die Bodenwand 5c und die Deckenwand 5d in einer Translationsrichtung u verschiebbar geführt.

Zwischen der Platte 6 und der einen inneren Seitenwand 5a (hier auf der linken Seite der Platte 6 angeordnet) verbindet die Federanordnung 10 die Platte 6 mit der einen inneren Seitenwand 5a des Aufnahmeraums 5 des ersten Kupplungsteils 2.

Die Federanordnung 10 ist als eine nichtlineare Federanordnung 10 mit einem Federelement 8 mit einer positiven Federsteifigkeit kpsE und mit einem Federelement 9 mit einer negativen Federsteifigkeit kNSE ausgebildet. Das Federelement 8 mit der positiven Federsteifigkeit kpsE und das Federelement 9 mit der negativen Federsteifigkeit kNSE sind in einer Parallelschaltung angeordnet.

Das Federelement 8 mit der positiven Federsteifigkeit kpsE ist mit einem ersten Federende an der inneren Seitenwand 5a des Aufnahmeraums 5 des ersten Kupplungsteils 2 angelenkt und somit mit dem ersten Kupplungsteil 2 gekoppelt. Das andere Federende des Federelementes 8 mit der positiven Federsteifigkeit kpsE ist an der Platte 6 angelenkt.

Das Federelement 9 mit der negativen Federsteifigkeit kNSE ist aus zwei paarweise und geneigt zu der Translationsrichtung u angeordnete Federelemente 9a und 9b realisiert. Die ersten Enden der Federelemente 9a, 9b sind in einem Abstand voneinander an der inneren Seitenwand 5a des Aufnahmeraums 5 des ersten Kupplungsteils 2 angelenkt. Dieser Abstand verläuft in einer Richtung rechtwinklig zu der Translationsrichtung u. Dabei sind die beiden Federelemente 9a, 9b mit ihren anderen Federenden in einem gemeinsamen Anlenkungspunkt zusammengeführt an der Platte 6 angelenkt.

Eine Pleuelstange 7 koppelt die Platte 6 und das zweite Kupplungsteil 3. Auf diese Weise sind das erste Kupplungsteil 2 als Eingangsseite der Kupplung 1 und das zweite Kupplungsteil 3 als Ausgangsseite der Kupplung 1 hier durch die Pleuelstange 7 über die Dämpfungseinheit 4 mit der Federanordnung 10 gekoppelt.

Die Platte 6 bildet auf diese Weise eine Schnittstelle zur bidirektionalen Kraftübertragung zwischen dem ersten Kupplungsteil 2, der Federanordnung 10 und dem zweiten Kupplungsteil 3, hier über die Pleuelstange 7. Zudem bildet die Platte 6 eine Bewegungsumlenkung der Bewegung der Pleuelstange 7, welche die Drehbewegung des zweiten Kupplungsteils 3 auf die Platte 6 überträgt.

Figur 2 zeigt die Kupplung 1 in einem unbelasteten Zustand, in welchem ein Moment T den Wert 0 aufweist und ein Verdrehwinkel <pt zwischen dem ersten Kupplungsteil 2 und dem zweiten Kupplungsteil 3 um die Drehachse 1 a ebenfalls den Wert 0 aufweist. In dem unbelasteten Zustand sind alle Federelemente 8, 9a, 9b der Federanordnung 10 vollständig entspannt. Dabei befindet sich die Platte 6 in der Mitte des Aufnahmeraums 5, in welcher sie zu beiden inneren Seitenwänden 5a, 5b des Aufnahmeraums 5 gleiche Abstände in Translationsrichtung u aufweist.

Figur 3 zeigt die Kupplung 1 wie Figur 1 in einem schematischen Radialschnitt. Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt der erfindungsgemäßen drehschwingungsisolierten Kupplung 1 nach Figur 3 in einem belasteten Zustand.

In Figur 4 ist die Kupplung 1 exemplarisch in einem Arbeitspunkt (WP, siehe auch Figur 11 ) bei Belastung durch ein positives statisches Moment T dargestellt. In dem gezeigten Beispiel wirkt das Moment T im Gegenuhrzeigersinn um die Dreh- achse 1 a. Dabei ist der Verdrehwinkel cpt zwischen dem ersten Kupplungsteil 2 und dem zweiten Kupplungsteil 3 ungleich 0.

Die Platte 6 ist gegen die linke innere Seitenwand 5a des Aufnahmeraums 5 des ersten Kupplungsteils 2 verschoben, wobei die Federelemente 8, 9a, 9b der Federanordnung 10 komprimiert sind.

Die gezeigte Federanordnung 10 ermöglicht die Übertragung des statischen Moments T unabhängig von dessen Richtung. Die Drehschwingungsisolation durch die drehschwingungsisolierte Kupplung 1 wird hierbei ausschließlich für ein in positiver Richtung (hier im Gegenuhrzeigersinn um die Drehachse 1 a) wirkendes statisches Moment T erreicht. Unter dem Begriff „positive Richtung“ ist hier zu verstehen, dass das Moment T eine Verschiebung der Platte 6 der Dämpfungseinheit 4 in positiver Translationsrichtung u bewirkt, wobei die Platte 6 die Federelemente 8, 9a, 9b gegen die linke innere Seitenwand 5a des Aufnahmeraums 5 des ersten Kupplungsteils 2 komprimiert.

Figur 5 zeigt die Kupplung 1 wie Figur 1 in einem schematischen Radialschnitt.

In Figur 6 ist ein schematischer Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen drehschwingungsisolierten Kupplung 1 in einem unbelasteten Zustand (T=0) dargestellt.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 weist die Dämpfungseinheit 4 der Kupplung 1 zwei nicht lineare Federanordnungen 10 und 10’ auf, die spiegelbildlich zu einer gedachten radialen Mittellinie der Platte 6 in dem Aufnahmeraum 5 des ersten Kupplungsteils 2 angeordnet sind.

In einem weiteren Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 8, 9a, 9b der ersten Federanordnung 10 und Federelemente 8’, 9’a, 9’b der zu der ersten Federanordnung 10 spiegelbildlich angeordneten zweiten Federanordnung 10’ mit ihren anderen Enden jeweils an einer Zwischenplatte 6c, 6d angelenkt. Auf diese Weise umfasst die nichtlineare Dämpfungseinheit 4 hierbei zwei Parallelschaltungen von jeweils einem Federelement 8, 8’ mit positiver Steifigkeit (KPSE) und einem Federelement 9, 9’ mit negativer Steifigkeit (kNSE).

Die erste Zwischenplatte 6c ist an einer ersten Stirnseite 6a der Platte 6 und die zweite Zwischenplatte 6d an einer zweiten Stirnseite 6b der Platte 6 angeordnet. Die Zwischenplatten 6c, 6d sind jedoch nicht mit der Platte 6 verbunden. In den belasteten Zuständen des zweiten Ausführungsbeispiels der Kupplung 1 , von denen ein erster belasteter Zustand exemplarisch im Arbeitspunkt (WP) bei Belastung durch ein positives statisches Moment T in Figur 8 gezeigt ist, verbleibt die Zwischenplatte 6d in ihrer unbelasteten Stellung, da sie nicht mit der Platte 6 verbunden ist, wobei die andere Zwischenplatte 6c von der Platte 6 gegen die Federanordnung 10 gedrückt wird und die Federelemente 8, 9a, 9b gegen die innere Seitenwand 5a komprimiert.

Auf diese Weise ermöglicht das zweite Ausführungsbeispiel der drehschwingungsisolierten Kupplung 1 eine Drehschwingungsisolation sowohl für positive als auch für negative statische Momente T.

Figur 9 und 10 zeigen symbolische Darstellungen der Federanordnungen 10, 10’.

Das Konzept zur Drehschwingungsisolation der drehschwingungsisolierten Kupplung 1 ist schematisch in den Figuren 9 und 10 gezeigt.

Die erste Federanordnung 10 umfasst das Federelement 8 mit positiver Federsteifigkeit kpsE und das Federelement 9 negativer Federsteifigkeit kNSE, bestehend aus den Federelementen 9a und 9b. Die Federanordnung 10 ist zwischen dem ersten Kupplungsteil 2 und der Platte 6 angeordnet, wie oben schon beschrieben.

Die Parallelschaltung der Federelemente 8 (kpsE) und 9a, 9b (kNSE) resultiert in einer Gesamtfedersteifigkeit ktotai, deren Steifigkeit aus der Addition der Federkennlinien 11 , 12 beider Federelemente 8 (kpsE) und 9 (kNSE) resultiert und in Figur 10 schematisch dargestellt ist. Dies ist unten im Zusammenhang mit Figur 11 noch weiter erläutert.

Für die zweite Federanordnung 10’ mit den Federelementen 8’ (kpsE) und 9’a, 9’b (kNSE) gilt die obige Beschreibung in gleicher weise.

Die entsprechenden Federkennlinien zeigt Figur 11 , welche ein Diagramm mit Federkennlinien der Federanordnung 10, 10’ darstellt.

Auf der X-Ache des Diagramms ist der Verdrehwinkel <pt in Grad zwischen den Kupplungsteilen 2, 3 aufgetragen. Auf der Y-Achse ist das Moment T in Nm aufgetragen. Das Diagramm zeigt eine Federkennlinie 11 des Federelementes 8, 8’ mit der positiven Steifigkeit kpsE, eine Federkennlinie 12 des Federelementes 9, 9’ mit der negativen Steifigkeit kNSE und eine degressive Federkennlinie 13 der Federanordnung 10, 10’ mit der Gesamtsteifigkeit ktotai.

Der Arbeitspunkt der Kupplung 1 , in dem das Moment T = 5000 Nm übertragen und eine statische Kupplungsverdrehung mit einem Verdrehwinkel von <pt = 2° erreicht wird, ist mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnet. In diesem Arbeitspunkt 14 wird die Steifigkeit des Federelementes 8, 8’ mit der positiven Steifigkeit kpsE durch das Federelement 9, 9’ mit der negativen Steifigkeit kNSE kompensiert, sodass die resultierende degressive Federkennlinie 13 der Kupplung 1 in diesem Arbeitspunkt 14 eine verschwindende Gesamtsteifigkeit aufweist (horizontaler Verlauf der Federkennlinie 13).

Außerhalb dieses Arbeitspunkts 14 weist die degressive Federkennlinie 13 der Kupplung 1 ein mit zunehmender Auslenkung, d.h. mit zunehmendem Verdrehwinkel <pt, steigendes Moment T auf. Diese Nichtlinearität der degressiven Federkennlinie 13 der Kupplung 1 ermöglicht einerseits die Übertragung eines statisch wirkenden Kupplungsmoments Moment T und andererseits eine Entkopplung des Antriebsstrangs von auftretenden Schwankungen des Moments T im stationären Arbeitspunkt 14.

Bezugszeichenliste

Kupplung Drehachse 1a Erstes Kupplungsteil 2 Ausnehmung 2a Ringbereich 2b

Zweites Kupplungsteil 3 Dämpfungseinheit 4 Aufnahmeraum 5 Seitenwand 5a, 5b Bodenwand 5c Deckenwand 5d

Platte 6

Stirnseite 6a, 6b Zwischenplatte 6c, 6d Pleuelstange 7 Federelement 8, 8’ Federelement 9, 9a, 9b; 9’, 9’a, 9’b Federanordnung 10, 10’ Federkennlinie 11 , 12, 13

Arbeitspunkt 14

Federsteifigkeit k T ranslationsrichtung u Moment T Verdrehwinkel (pt