CH353584A - Elastic coupling with mechanical springs as dampers for torsional vibrations - Google Patents

Elastic coupling with mechanical springs as dampers for torsional vibrations

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CH353584A
CH353584A CH353584DA CH353584A CH 353584 A CH353584 A CH 353584A CH 353584D A CH353584D A CH 353584DA CH 353584 A CH353584 A CH 353584A
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CH
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springs
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elastic coupling
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mechanical springs
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Inventor
Kloud Jan
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Vyzk A Zkusebni Letecky Ustav
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/64Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts
    • F16D3/66Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts the elements being metallic, e.g. in the form of coils

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Description

  

  Elastische Kupplung mit mechanischen Federn als Dämpfer der     Torsionsschwingungen       Die     Erfindung        betrifft    eine elastische, mit mecha  nischen Federn ausgerüstete Kupplung, welche als  Dämpfer von     Torsionsschwingungen    dient und eine  nichtlineare Federcharakteristik aufweist.  



  Die kritischen     Torsionsschwingungen    stellen. näm  lich eine ziemlich gefährliche     Erscheinung    bei der  Festigkeit der Kurbelwellen, Schubstangen, Kurbel  zapfen und manchmal sogar selbst des Motorgehäuses  dar. Sie treten bei allen     Mehrzylindermotoren    auf,  namentlich aber bei     Schnellauftriebwerken.     



  Im Falle, dass die Amplitude der     Torsionsschwin-          gung    eine gewisse Grenze überschreiten     sollte,    über  steigt gleichzeitig die Beanspruchung des Materials  der Welle oder eines anderen Bestandteiles die Grenze  der Bruchfestigkeit und die Welle oder ein anderer  Motorbestandteil bricht. Um ein solches. Vorkommnis  zu vermeiden, werden verschiedene Arten von Anord  nungen des Kurbelantriebes vorgesehen.

   Es werden  zu diesem Zwecke verschiedene elastische Elemente  (elastische Kupplungen usw.) verwendet, um eine  Änderung der eigenen Frequenz der     Torsionsschwin-          gungen    und dadurch auch die Verschiebung     derkriti-          schen    Drehzahl! in den     ausserbetrieblichen    Bereich zu  erzielen, oder aber es werden auf den Wellen spezielle  Dämpfer aufgebracht, welche diese gefährlichen  Schwingungen abdämpfen. Solche Dämpfer verlangen  jedoch eine besondere Bauart der Kurbelwelle, ver  grössern das Motorgewicht, und ihre Entwicklung und  Einstellung scheint erhebliche Schwierigkeiten her  vorzurufen.  



  Die elastischen Kupplungen, welche die eigene  Frequenz z. B. des Kurbelantriebes (besonders bei       Einknotenpunktschwingungen)        vermindern,    werden  in verschiedenen Typen und     Ausführungen    hergestellt.  Die     Frequenzverminderung    kann nur in     gewissen          Grenzen    erfolgen, so dass auch der Fall zutreffen  kann, dass bei verminderten     Frequenzen        in    dem         Betriebsdrehzahlbereiche    eine gewisse kritische Dreh  zahl beibehalten wird, was allerdings die     Sicherheit     des Kurbelantriebes gefährden kann.

   In     diesem    Falle  erscheint es notwendig, die Charakteristik der elasti  schen Kupplung so     durchzuführen,    dass bei der Ver  grösserung der     Torsionsschwingungsamplituden    auch  eine Änderung der     Frequenz    des     ganzen    Kurbelantrie  bes eintreten kann, womit die kritische     Drehzahl    in  dem     ausserbetrieblichen    Bereich     abgewälzt    und die       Torsionsamplituden    im Betriebsbereich verkleinert  werden können.  



  Dazu wird vielfach die sogenannte nichtlineare  Charakteristik der Kupplung gebraucht.  



  Es gibt verschiedene Typen solcher Kupplungen:  a) Elastische Kupplungen, bei welcher Gummi als  federndes Element verwendet wird,  b) elastische Flüssigkeitskupplungen     (Ölkupplun-          gen)    und  c) elastische, mit mechanischen Federn     ausgestattete     Kupplungen.  



  Die federnden Gummielemente sind zwar verhält  nismässig     einfach,    jedoch nicht genügend dauerhaft  und ihre     Dämpfungseigenschaften    werden mit der Zeit  verschlechtert. Die Flüssigkeitselemente verlangen  dagegen eine     komplizierte    Bauart, was auch höhere  Gestehungskosten verursacht. Ausserdem sind sie, was  die Abnützung der     Abdichtflächen    sowie die generelle  Einstellung anbelangt, ausserordentlich empfindlich.  



  Aus diesen     Gründen        werden    mechanische Federn  verschiedener Bauart     als        meistbenützte    federnde Ele  mente in Anspruch genommen. Die meistverbreitete  dämpfende Kupplung ist eine Kupplung mit wellen  artig gewickelten Federn, welche ausserordentlich  gutes     Dämpfungsvermögen    besitzt. Hier wird die  nichtlineare Charakteristik durch Änderung der     Feder-          länge    erzielt.

   Diese Kupplung ist jedoch verhältnis  mässig     kompliziert    und ungünstig, was ihr Gewicht      anbelangt, ausserdem     verlangt    eine solche Kupplung  spezielle Erzeugungseinrichtungen zur Herstellung der  wellenartig gewickelten Kreisfedern. Andere bekannte  elastische Kupplungen weisen in     ihrer        Charakteristik     eine verhältnismässig kleine     Nichtlinearität    auf und  dienen ohne Rücksicht auf die Dämpfung der Tor  sionsschwingungen meistens zur konstanten Herab  setzung der     Eigenfrequenz    des Kurbelantriebes.  



  Der Gegenstand der     Erfindung    stellt dagegen eine  elastische Kupplung mit mechanischen Federn dar,  welche, was     ihre    Bauart und Erzeugung anbelangt,  einfacher ist und weniger wiegt als ähnliche Kupp  lungen anderer Bauart, die mit mechanischen Federn  ausgestattet     sind.     



  Diese Kupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass  sie einen treibenden und einen getriebenen Kranz  besitzt, von denen einer mit     Ausnehmungen    auf dem  Aussenumfang und der andere mit     Ausnehmungen    auf  dem Innenumfang versehen ist. Diese     Ausnehmungen     sind so gestaltet, dass die zwischen ihnen verbleiben  den Teile der beiden Kränze     Stützen    für die     Abstütz     teile der Federn bilden, wobei die beiden Kränze in  einander angeordnet sind.

   Dabei sind die Längen der       Ausnehmungen    eines oder beider Kränze entspre  chend der     verlangten,        nichtlinearen    Federcharakteristik  der Kupplung mindestens     teilweise    verschieden  gewählt. Auch können die Federn verschieden stark       gewählt    werden.  



  Ein Beispiel des Gegenstandes der Erfindung ist  aus den beigeschlossenen Zeichnungen klar ersicht  lich, deren     Fig.    1 die Ansicht und den Schnitt der  Gesamtanordnung zeigt,     Fig.    2 die Einlagerung einer  einzelnen Feder darstellt und     Fig.    3 und 4 die beiden  getrennt aufgezeichneten Kränze, aus welchen Figuren  die verschiedenen     Längen    der     Ausnehmungen    der       einzelnen    Kränze ersichtlich sind, zeigen.  



  Die gezeigte,     erfindungsgemäss    gebaute elastische  Kupplung besitzt zwei Kränze, und zwar den     Treib-          kranz    1     (Fig.    4) und den getriebenen Kranz 2     (Fig.    3).  Der     Treibkranz    1 ist auf dem Aussenumfang und der  getriebene Kranz 2 auf dem Innenumfang mit     Aus-          nehmungen    einer solchen Form ausgestattet, dass die  zwischen den     Ausnehmungen    verbleibenden Teile der  Kränze Stützen 3     für    die     Abstützelemente    der     Federn       5 bilden.

   In allen, auf Grund der     Ineinanderanord-          nung    der beiden Kränze 1 und 2 gestalteten     COffnun-          gen    sind die Federn 5 samt ihren Führungselementen  mit den     Abstützköpfen    4 eingelagert. Die Umfangs  breiten der Stützen 3 bei einem oder, wie gezeigt, bei  beiden Kränzen 1 und 2 sind teils voneinander ver  schieden, wodurch auch die Längen a<I>bzw. b</I> der       Ausnehmungen    der einzelnen Kränze teils vonein  ander verschieden sind. Auch können die Federn 5  verschieden stark sein.  



  Infolge der ungleichmässigen Längen der     Ausneh-          mungen    des Treibkranzes 1 sowie der     Ausnehmungen     des getriebenen Kranzes 2 werden die Federn 5 teil  weise nicht gleichzeitig in Tätigkeit gesetzt, wie es die  nichtlineare Federcharakteristik der Kupplung ver  langt. Ausserdem kann die Federcharakteristik der  Kupplung durch verschiedene Stärke der Federn       beeinflusst    werden.  



  Die Federanordnung gemäss der     Erfindung    kann  mit Erfolg sowohl bei gewöhnlichen Verbindungs  anordnungen zwischen dem Treibwerk und der  getriebenen Vorrichtung als auch zur Abfederung  des     Druckminderers,    z. B. bei Flugzeugmotoren, mit  Erfolg angewendet werden.



  Elastic coupling with mechanical springs as a damper for torsional vibrations The invention relates to an elastic coupling equipped with mechanical springs which serves as a damper for torsional vibrations and has a non-linear spring characteristic.



  Set the critical torsional vibrations. Namely a rather dangerous phenomenon with the strength of the crankshafts, push rods, crank pins and sometimes even the engine housing. They occur in all multi-cylinder engines, but especially in high-speed engines.



  In the event that the amplitude of the torsional oscillation should exceed a certain limit, the stress on the material of the shaft or another component simultaneously exceeds the limit of breaking strength and the shaft or another motor component breaks. To such a thing. To avoid occurrence, various types of arrangements of the crank drive are provided.

   For this purpose, various elastic elements (elastic couplings etc.) are used in order to change the frequency of the torsional oscillations and thereby also the shift in the critical speed! in the non-operational area, or special dampers are applied to the shafts, which dampen these dangerous vibrations. Such dampers, however, require a special design of the crankshaft, increase the engine weight, and their development and adjustment seem to cause considerable difficulties.



  The elastic couplings, which use their own frequency z. B. of the crank drive (especially with single-node vibrations) are manufactured in different types and designs. The frequency reduction can only take place within certain limits, so that the case may also apply that a certain critical speed is maintained at reduced frequencies in the operating speed range, which, however, can endanger the safety of the crank drive.

   In this case, it appears necessary to perform the characteristics of the elastic coupling in such a way that when the torsional vibration amplitudes increase, the frequency of the entire crank drive can also change, which shifts the critical speed in the non-operational range and reduces the torsional amplitudes in the operational range can be.



  The so-called non-linear characteristic of the clutch is often used for this.



  There are different types of such couplings: a) elastic couplings in which rubber is used as the resilient element, b) elastic fluid couplings (oil couplings) and c) elastic couplings equipped with mechanical springs.



  The resilient rubber elements are relatively simple, but not sufficiently durable and their damping properties are deteriorated over time. The liquid elements, on the other hand, require a complicated design, which also causes higher production costs. In addition, they are extremely sensitive to the wear on the sealing surfaces and the general setting.



  For these reasons, mechanical springs of various types are used as the most commonly used resilient elements. The most widespread damping clutch is a clutch with wave-like coiled springs, which has extremely good damping capacity. Here the non-linear characteristic is achieved by changing the length of the spring.

   However, this coupling is relatively moderately complicated and unfavorable in terms of its weight, in addition, such a coupling requires special generating devices for the production of the wave-like wound circular springs. Other known elastic couplings have a relatively small non-linearity in their characteristics and are used without regard to the damping of Tor sion vibrations mostly to constant reduction of the natural frequency of the crank drive.



  The object of the invention, however, is an elastic coupling with mechanical springs, which, in terms of their design and production, is simpler and weighs less than similar Kupp lungs of other types that are equipped with mechanical springs.



  This coupling is characterized in that it has a driving and a driven ring, one of which is provided with recesses on the outer circumference and the other with recesses on the inner circumference. These recesses are designed so that the parts of the two rings that remain between them form supports for the support parts of the springs, the two rings being arranged one inside the other.

   The lengths of the recesses of one or both rings are chosen to be at least partially different according to the required, non-linear spring characteristics of the clutch. The springs can also be selected to have different strengths.



  An example of the subject matter of the invention is clear ersicht Lich from the accompanying drawings, Fig. 1 shows the view and section of the overall arrangement, Fig. 2 shows the incorporation of a single spring and Fig. 3 and 4, the two separately recorded wreaths from which figures show the different lengths of the recesses of the individual wreaths.



  The elastic coupling shown, constructed according to the invention, has two rings, namely the drive ring 1 (FIG. 4) and the driven ring 2 (FIG. 3). The drive ring 1 is equipped on the outer circumference and the driven ring 2 on the inner circumference with recesses of such a shape that the parts of the rings remaining between the recesses form supports 3 for the support elements of the springs 5.

   The springs 5 together with their guide elements are embedded with the support heads 4 in all of the openings formed on the basis of the arrangement of the two rings 1 and 2 inside one another. The circumferential widths of the supports 3 in one or, as shown, in both wreaths 1 and 2 are partly different from each other, whereby the lengths a <I> or b </I> of the recesses of the individual wreaths are partly different from one another. The springs 5 can also be of different strengths.



  As a result of the uneven lengths of the recesses in the drive ring 1 and the recesses in the driven ring 2, the springs 5 are in some cases not activated simultaneously, as required by the non-linear spring characteristics of the clutch. In addition, the spring characteristics of the clutch can be influenced by different strengths of the springs.



  The spring arrangement according to the invention can be used successfully both with ordinary connection arrangements between the engine and the driven device and for cushioning the pressure reducer, for. B. in aircraft engines, can be used with success.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Elastische Kupplung, ausgestattet mit mechani schen Federn als Torsionsschwingungsdämpfer, da durch gekennzeichnet, dass sie einen Treibkranz und einen getriebenen Kranz (1 bzw. 2) besitzt, von denen der eine (1) auf dem Aussen- und der andere am Innenumfang mit derart geformten Ausnehmungen versehen sind, dass die zwischen letzteren verbleiben den Teile der beiden Kränze (1 und 2) Stützen für die Abstützteile (4) der Federn (5) bilden, wobei die beiden Kränze ineinander angeordnet und die Längen der Ausnehmungen eines oder beider Kränze ent sprechend der nichtlinearen Federcharakteristik der Kupplung wenigstens teilweise ungleich sind. PATENT CLAIM Flexible coupling equipped with mechanical springs as torsional vibration damper, characterized in that it has a drive ring and a driven ring (1 or 2), one of which (1) on the outer circumference and the other on the inner circumference with such shaped recesses are provided that the parts of the two rings (1 and 2) remaining between the latter form supports for the support parts (4) of the springs (5), the two rings being arranged one inside the other and the lengths of the recesses of one or both rings ent speaking of the non-linear spring characteristics of the clutch are at least partially unequal. UNTERANSPRUCH Elastische Kupplung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Federn (5) verschieden steif sind. SUBCLAIM Elastic coupling according to claim, characterized in that the springs (5) are of different stiffness.
CH353584D 1957-09-19 1957-09-19 Elastic coupling with mechanical springs as dampers for torsional vibrations CH353584A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5800270A (en) * 1995-07-24 1998-09-01 Exedy Corporation Damper disc assembly having spring engaging means which restrict radial movement of corresponding springs
WO2012031733A1 (en) * 2010-09-06 2012-03-15 Hackforth Gmbh Torsionally elastic shaft coupling

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5800270A (en) * 1995-07-24 1998-09-01 Exedy Corporation Damper disc assembly having spring engaging means which restrict radial movement of corresponding springs
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