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Vorrichtung zur elastischen Verbindung zweier gleichachsiger Körper
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elastischen Verbindung zweier gleichachsiger Körper, die sich relativ zueinander verdrehen können unter Verwendung mehrerer elastisch verformbarer Glieder, die in einem der Körper mittels eines diesen Körper konzentrisch einschliessenden Spannringes eingespannt sind und in den zweiten Körper eingreifen und besteht darin, dass zusätzlich zu dem Spannring ein oder mehrere Innenringe zur Einspannung der elastisch verformbaren Glieder konzentrisch zum Spannring angeordnet sind, die sich längs einer Kegelfläche berühren, so dass durch ihr gegenseitiges Zusammenwirken ein tangentialer Druck auf die eingeschlossenen Glieder ausgeübt wird.
Als elastisch verformbare Glieder können Torsionsstäbe. Blattfedern od. dgl. benützt werden, die jeweils um die gemeinsame Achse der gleichachsigen Teile herum angeordnet sind, wobei jedes dieser Glieder nur einen Teil des zu übertragenden Drehmomentes aufnimmt.
Es sind bereits elastische Wellenkupplungen bekannt, bei welchen die elastisch verformbaren Glieder in Flanschen der beiden miteinander zu kuppelnden Wellen eingespannt sind, doch ist. der Aufbau und die Einpannung dieser Glieder kompliziert und daher nur teuer herstellbar. Praktische Erfahrungen mit Kupplungen haben jedoch gezeigt, dass es zur Vermeidung von Passungsrost und von schädlichen Abnützungen an den Einspannstellen nötig ist die Federelemente in tangentialer Richtung stark zusammenzupressen. Um diese hohe Pressung zu erzielen müsste ein zylindrischer Spannring mit einem erheblichen, Untermass ausgeführt werden. Infolge dieses Untermasses ist es aber dann sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, den Spannring über die lose aneinanderliegenden Federelemente und Zwischenstücke zu schieben.
Der Zusammenbau und die Demontage derartiger elastischer Kupplungen werden entscheidend vereinfacht, wenn erfindungsgemäss zwischen dem Spannring ein oder mehrere Innenringe konzentrisch angeordnet sind, die sich längs einer Kegelfläche berühren derart, dass durch ihr gegenseitiges axiales Zusammendrücken ein tangentialer Druck auf die eingeschlossenen Glieder ausgeübt wird.
Die Anordnung so gestalteter Spannringe ermöglicht die Erzielung einer unbegrenzt hohen tangentialen.
Pressung der elastisch verformbaren Glieder aneinander.
Wiewohl derartige Innenringe auch ungeschlitzt die Montage und die gewünschte Spannwirkung zu erzielen gestatten, ist es zweckmässig diese tangentiale Pressspannung durch Ausbildung entsprechend breiter Schlitze im Innenring durch Zusammenziehung des Spannringes über die Schlitzbreite zu beliebig hohem Mass zu steigern.
Die Vorrichtung kann für verschiedene Zwecke verwendet werden, insbesondere zur elastischen Kupplung von Wellen oder gegeneinander verdrehbaren oder schwingenden Teilen, sowie auch zur Dämpfung von Drehschwingungen oszillierender oder drehender Wellen.
In allen Fällen gestattet die Vorrichtung eine elastische Verbindung die gleichzeitig energievernichtend und daher dämpfend wirkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt
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Nach dem dargestellten Beispiel besteht die Einrichtung zur elastischen Verbindung zweier gleichachsiger Körper (umlaufende Wellen oder andere), die sich relativ zueinander um eine gemeinsame AchseX - X verdrehen können, aus Paketen 17 von Federn 18, die radial und in Ebenen parallel zur Drehachse X - X zwischen den zu verbindenden Teile 19 und 20 angeordnet sind. Die Federpakete 17, die
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nach Art eines Kranzes um den Kupplungsstern 21 des Teiles 20 angeordnet sind, werden mit Hilfe der Zwischenstücke 22 durch den sie umgebenden Schrumpfring 23a, der unter tangentialer Spannung steht, zusammengedrückt und eingespannt. Durch Schrauben 26, welche die Zwischenstücke 22 durchdringen, wird das Ganze an dem Kupplungsflansch des Teiles 19 einerseits und an dem Abschlussdeckel 25 anderseits befestigt.
Erfindungsgemäss ist nun zwischen dem Ring 23a und den Blattfederpaketen 17 ein konischer Zwischenring 40 vorgesehen, der zweckmässigerweise an der Stelle 41 geschlitzt ist.
Bei dem Zusammenbau ordnet man zunächst die Federpakete 17 und die Zwischenstücke 22 innerhalb des Zwischenringes 40 an. Sodann stülpt man den äusseren Ring 23a über den Innenring 40 und zieht die Schrauben 26 an. Während des Anziehens gleiten die beiden Ringe längs ihrer Kegelflächen 42 aufeinander. Durch diesen axialen Druck wird der Ring 23a in tangentialer Richtung gespannt. Der Innenring 40 überträgt den durch die tangentiale Spannung des Ringes 23a hervorgerufenen Druck auf die Federpakete 17 und die Zwischenstücke 22.
Die freien Enden der Federpakete 17 greifen in Ausschnitte 27 ein, die am äusseren Umfang des Kupplungsteiles 21 vorgesehen sind. Die Federpakete 17 sind in an sich bekannter Weise so ausgebildet, dass ihr Widerstandsmoment von ihrem freien Ende bis zur Stelle ihrer Einspannung zunimmt.
Die durch die Federpakete 17 zusammen mit den Zwischenstücken 22 und dem Innenstern 21 gebildeten Kammern oder Abteilungen 28 können in an sich bekannter Art mit einer Flüssigkeit gefüllt sein.
Diese Kammern stehen untereinander in Verbindung einerseits durch die Spalten 29, 30 zwischen dem
Innenstern 21 und dem Kupplungsflansch des Teiles 19 bzw. dem scheibenförmigen Teil 25, anderseits durch die Spalten 29,30 zwischen den Zwischenstücken 22 und dem Umfang des Innensternes 21. Die Kammern oder Abteilungen 28 sind mit einer viskosen Flüssigkeit, z. B. Schmieröl gefüllt. Wenn nun die Federpakete 17 durch das zu übertragende Drehmoment deformiert werden, das z. B. eine Verdrehung des Innensternes im Uhrzeigersinn gegenüber dem Kupplungsflansch 19 bewirkt, so wird das Volumen der linken Kammern oder Abteilungen 28 verkleinert, während das der rechten Kammern oder Abteilungen 28 zunimmt. Das in den ersteren eingeschlossene Öl wird durch die vorbeschriebenen Spalten in die letzteren gedrückt.
Die Pumpwirkung dieser Flüssigkeit bremst in Verbindung mit der elastischen Kraft der Federpakete die Bewegung des Innensternes 21 relativ zum Aussenteil der Kupplung und bewirkt dadurch eine wirksame Dämpfung hinsichtlich Drehschwingungen.
Man kann die vorstehend beschriebenen Elemente auch zur Konstruktion eines Drehschwingungsdämp- fers verwenden. Bei einer solchen Ausführungsform wird der Innenstern 21 auf der Welle 19 befestigt, deren Schwingungen gedämpft werden sollen. Die Federpakete 17 stellen eine elastische Verbindung zwi- schen dem Innenstern 21 und dem in Form einer Schwungmasse ausgebildeten Ring 23a her. In letzterem Fall werden die Federblätter 18 der Pakete 17 auch verschieden lang jedoch symmetrisch zur Mittellinie dieser Pakete 17 angeordnet, derart, dass sie der Bewegung in jedem der beiden Drehsinne der Welle 19 denselben Widerstand entgegensetzen.
Aus den beschriebenen Ausführungsformen ergibt sich, dass die erfindungsgemässe Einrichtung zur ela- stischen Verbindung zweier Teile einerseits als elastische Wellenkupplung im eigentlichen Sinne oder auch als Einrichtung zur Dämpfung von Drehschwingungen einer Welle oder beliebiger umlaufender Teile ver- wendet werden kann.
In allen Fällen vereinigt die Vorrichtung in einem, in seinen Abmessungen gedrungenen und auch relativ billig herstellbarenMaschinenteil die beiden Möglichkeiten einer eiastischen Verbindung mit einer
Stossenergie verniciitendendämpfung wie sie etwa auch bei Rüttelbewegungen von Triebwerksteilen erfor- derlich ist mit einer einfachen Montage und der Ermöglichung höchster Pressdrücke an den Einspannstellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur elastischen Verbindung zweier gleichachsiger Körper, die sich relativ zueinander verdrehen können unter Verwendung mehrerer elastisch verformbarer Glieder, die in einem der Körper mittels eines diesen Körper konzentrisch umschliessenden Spannringes eingespannt sind und in den zweiten
Körper eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Spannring (23a) ein oder mehrere Innenringe (40) zur Einspannung der elastisch verformbaren Glieder (18) konzentrisch zum Spannring (23a) angeordnet sind, die sich längs einer Kegelfläche berühren, so dass durch ihr gegenseitiges Zusammen- wirken ein tangentialer Druck auf die eingeschlossenen Glieder ausgeübt wird.
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Device for the elastic connection of two equiaxed bodies
The invention relates to a device for the elastic connection of two equiaxed bodies which can rotate relative to one another using a plurality of elastically deformable members which are clamped in one of the bodies by means of a clamping ring concentrically enclosing this body and which engage in the second body and consists in that In addition to the clamping ring, one or more inner rings for clamping the elastically deformable members are arranged concentrically to the clamping ring, which are in contact along a conical surface, so that a tangential pressure is exerted on the enclosed members through their mutual interaction.
Torsion bars can be used as elastically deformable members. Leaf springs or the like are used, which are each arranged around the common axis of the coaxial parts, each of these members absorbing only part of the torque to be transmitted.
Elastic shaft couplings are already known in which the elastically deformable members are clamped in flanges of the two shafts to be coupled to one another, but it is. the structure and the clamping of these members are complicated and therefore only expensive to manufacture. However, practical experience with couplings has shown that to avoid fretting corrosion and damaging wear and tear at the clamping points, it is necessary to compress the spring elements strongly in the tangential direction. In order to achieve this high pressure, a cylindrical clamping ring would have to be designed with a considerable undersize. As a result of this undersize, however, it is then very difficult, if not impossible, to push the clamping ring over the loosely abutting spring elements and spacers.
The assembly and disassembly of such elastic couplings are decisively simplified if, according to the invention, one or more inner rings are arranged concentrically between the clamping ring, which touch one another along a conical surface in such a way that a tangential pressure is exerted on the enclosed links by their mutual axial compression.
The arrangement of clamping rings designed in this way enables an unlimited high tangential to be achieved.
Pressing the elastically deformable members against one another.
Although such inner rings also allow unslotted assembly and the desired clamping effect to be achieved, it is advisable to increase this tangential compressive stress by forming correspondingly wide slots in the inner ring by contracting the clamping ring over the width of the slot to any desired degree.
The device can be used for various purposes, in particular for the elastic coupling of shafts or mutually rotatable or vibrating parts, as well as for damping torsional vibrations of oscillating or rotating shafts.
In all cases, the device allows an elastic connection which simultaneously destroys energy and therefore has a damping effect.
In the drawing, an embodiment of the subject invention is shown, u. between shows
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According to the example shown, the device for the elastic connection of two coaxial bodies (rotating shafts or others), which can rotate relative to one another about a common axis X - X, consists of packages 17 of springs 18 which are radially and in planes parallel to the axis of rotation X - X are arranged between the parts 19 and 20 to be connected. The spring packages 17, the
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are arranged in the manner of a ring around the coupling star 21 of the part 20, are compressed and clamped with the help of the intermediate pieces 22 by the surrounding shrink ring 23a, which is under tangential tension. By means of screws 26 which penetrate the intermediate pieces 22, the whole is fastened to the coupling flange of the part 19 on the one hand and to the end cover 25 on the other hand.
According to the invention, a conical intermediate ring 40 is now provided between the ring 23a and the leaf spring assemblies 17, which is expediently slotted at the point 41.
During the assembly, the spring assemblies 17 and the intermediate pieces 22 are first arranged within the intermediate ring 40. The outer ring 23a is then placed over the inner ring 40 and the screws 26 are tightened. During the tightening, the two rings slide on one another along their conical surfaces 42. The ring 23a is tensioned in the tangential direction by this axial pressure. The inner ring 40 transfers the pressure caused by the tangential tension of the ring 23a to the spring assemblies 17 and the intermediate pieces 22.
The free ends of the spring assemblies 17 engage in cutouts 27 which are provided on the outer circumference of the coupling part 21. The spring assemblies 17 are designed in a manner known per se so that their moment of resistance increases from their free end to the point where they are clamped.
The chambers or compartments 28 formed by the spring assemblies 17 together with the intermediate pieces 22 and the inner star 21 can be filled with a liquid in a manner known per se.
These chambers are interconnected on the one hand by the columns 29, 30 between the
Inner star 21 and the coupling flange of part 19 or the disk-shaped part 25, on the other hand through the gaps 29,30 between the intermediate pieces 22 and the circumference of the inner star 21. The chambers or compartments 28 are filled with a viscous liquid, e.g. B. Filled lubricating oil. If now the spring assemblies 17 are deformed by the torque to be transmitted, the z. B. causes a clockwise rotation of the inner star relative to the coupling flange 19, the volume of the left chambers or compartments 28 is reduced, while that of the right chambers or compartments 28 increases. The oil trapped in the former is forced into the latter through the above-described gaps.
The pumping action of this liquid, in conjunction with the elastic force of the spring assemblies, brakes the movement of the inner star 21 relative to the outer part of the coupling and thereby effects effective damping with regard to torsional vibrations.
The elements described above can also be used to construct a torsional vibration damper. In such an embodiment, the inner star 21 is attached to the shaft 19, the vibrations of which are to be damped. The spring assemblies 17 produce an elastic connection between the inner star 21 and the ring 23a designed in the form of a flywheel. In the latter case, the spring leaves 18 of the packets 17 are also arranged with different lengths but symmetrically to the center line of these packets 17, in such a way that they oppose the same resistance to the movement in each of the two directions of rotation of the shaft 19.
The described embodiments show that the device according to the invention for the elastic connection of two parts can be used on the one hand as an elastic shaft coupling in the actual sense or as a device for damping torsional vibrations of a shaft or any rotating parts.
In all cases, the device combines the two possibilities of an elastic connection with one in a machine part compact in its dimensions and also relatively inexpensive to manufacture
Shock energy vernier damping, as is also required, for example, in the case of shaking movements of engine parts, with simple assembly and the possibility of the highest pressing pressures at the clamping points.
PATENT CLAIMS:
1. Device for the elastic connection of two equiaxed bodies which can rotate relative to one another using several elastically deformable members which are clamped in one of the bodies by means of a clamping ring concentrically surrounding this body and in the second
Engage body, characterized in that in addition to the clamping ring (23a) one or more inner rings (40) for clamping the elastically deformable members (18) are arranged concentrically to the clamping ring (23a), which touch each other along a conical surface, so that through it mutual cooperation a tangential pressure is exerted on the enclosed limbs.