Elastische Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Kupplung, bestehend aus zwei mit der treibenden bzw. der getriebenen Welle verbundenen Scheiben, zwischen denen zur Erzielung einer nicht linearen Charakteristik ein dauernd wirksames erstes System auf Schub beanspruchter elastischer Elemente und ein erst nach bestimmter gegenseitiger Verdrehung der Scheiben wirksames weiteres System auf Druck beanspruchter Elemente angeordnet ist.
Eine vorteilhafte Eigenschaft der Kupplungen dieser Art ist die Fähigkeit, nicht nur die Drehmo mente elastisch zu übertragen und die Stösse zu dämpfen, sondern auch die Torsionsschwingungen der Wellen zu absorbieren oder zu eliminieren. Es ist bekannt, dass beim Antrieb von Schiffsaggregaten mittels Verbrennungsmotoren durch den Einfluss der Ungleichmässigkeit des Drehmomentes irn Aggregat eine gefährliche Torsionsschwingung entsteht, und zwar nicht nur im Bereich der hohen Betriebsdreh zahlen des Motors, sondern auch bei niedrigen Dreh zahlen.
Es sind elastische Kupplungen bekannt, deren Charakteristik linear verläuft,<B>d.</B> h. mit dem Anstieg des übertragenen Drehmomentes wächst bei ihnen auch der Verdrehungswinkel der Kupplung linear. Dadurch kann ihr Dämpfungsvermögen der Tor- sionsschwingungen nur einen bestimmten Drehzahl bereich umfassen; gewöhnlich wird das Gebiet der Torsionsschwingungen nur bei hohen Motordrehzah len gedeckt. Demgegenüber wird die gefährliche Tor- sionsschwingung im Bereich der niedrigen Betriebs drehzahlen des Motors durch Kupplung mit der linearen Charakteristik überhaupt nicht gedämpft.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Tor- sionsschwingungen <B>-</B> besonders bei Schiffsaggrega ten<B>-</B> sowohl bei einer kleinen Belastung als auch bei einer sie mehrmals übersteigenden Beanspruchung abzudämpfen. Dies erreicht man. bei den bekannten elastischen Kupplungen durch eine besondere Kupp lungskonstruktion mit einer nichtlinearen Charakteri stik, bei der die Steifheit der Kupplung bei kleiner Belastung sehr klein, wogegen bei voller Belastung mehrfach grösser ist. Bekannte elastische Kupplun gen mit einer nichtlinearen Charakteristik sind jedoch verhältnismässig kompliziert, in der Fertigung kost spielig und ihre Montage beim Aggregat schwierig.
Diese Kupplungen gestatten darüberhinaus keine ge nügende Radial- und Winkelauslenkung der Wellen achsen.
Die angeführten Nachteile werden dadurch besei tigt, dass erfindungsgemäss die elastischen Elemente des ersten Systems einzelne schubbeanspruchte, an den beiden Scheiben abnehmbar befestigte Gummi körper sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemüssen Kupplung abgebildet. Es zeigen: Fig. <B>1</B> die Kupplungscharakteristik, bzw. die Kennlinie der Drehmomente in Abhängigkeit von den Winkelteildrehungen der Kupplung, Fig. 2 einen radialen Schnitt durch den Kupp lungsteil nach der Linie B-B der Fig. <B>3,</B> Fig. <B>3</B> einen Schnitt durch die Kupplung nach der Linie A-A der Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie C-C der Fig. <B>3.</B>
Wie aus dem in der Fig. <B>1</B> gezeichneten Dia gramm hervorgeht, weist die betreffende elastische Kupplung eine nicht lineare Endcharakteristik auf, welche aus zwei Linienteilen besteht, von denen der Linienteil OA der Charakteristik des erstgenannten Systems der elastischen Elemente entspricht, welches bei der Winkel-Teildrehung um den Winkel a<B>A</B> durch die Drehmomente bis in den Flunkt MKA un abhängig beansprucht wird. Der weitere Linienteil <B>Äff</B> der Endcharakteristik betrifft vorwiegend das zweite System der elastischen Elemente, die die er höhten Drehmomente übertragen.
Die eigentliche Konstruktion der elastischen Kupplung besteht aus der Antriebsscheibe<B>3</B> und der angetriebenen Scheibe 4 (Fig. 2). Die gegenseitige Verbindung zwischen den beiden Scheiben<B>3,</B> 4 wird mittels eines Systems<B>A</B> elastischer Elemente durch geführt, welche durch zylindrische, aus elastischem Material<B>-</B> z. B. aus Gummi<B>-</B> hergestellten Körpern <B>1</B> gebildet werden. Die Achsen der elastischen Kör per<B>1</B> bzw. ihre Durchmesser liegen auf der Kreislinie von einem Radius r. Der elastische Körper<B>1</B> ist mit zwei Flanschen<B>l'</B> versehen, die an die parallelen, ebenen Körperwände z. B. durch Anschweissen oder durch Anvulkanisieren angeschlossen sind.
An jedem Flansch ist eine Schraube<B>Y'</B> derart befestigt, dass jeweils zwei gegeneinanderliegende Schrauben auf einer gemeinsamen, lotrecht zum Flansch<B>l'</B> stehen den Achse liegen. Bei der Übertragung der Drehmo mente von der Antriebsscheibe<B>3</B> auf die getriebene Scheibe 4 werden die einzelnen elastischen Elemente des Systems<B>A</B> auf Schub beansprucht.
Die Kupplungsscheiben<B>3,</B> 4 sind mit einem wei teren System B der elastischen Elemente zur über- tragung der Drehmomente höherer Werte versehen. Dieses System wird durch Blöcke 2 (Fig. <B>3,</B> 4) gebil det, die ebenfalls aus elastischem Material, z. B. aus Gummi hergestellt sind. Ein jeder elastische Block 2 ist auf geeignete Weise<B>-</B> z. B. durch Anvulka- nisieren <B>-</B> an eine mit Schrauben T' versehene Un- terlagscheibe 2' befestigt.
Die einzelnen Blöcke 2 sind mittels Schrauben 2" an den Rippen<B>5</B> befestigt, die andie Antriebsscheibe<B>3</B> angeschweisst sind. Die Achsen der Blöcke 2 berühren die Kreislinie vom Radius R. Jeweils zwei Blöcke 2 sind mit ihren ela stischen Wänden gegeneinander gerichtet. In jeden Raum zwischen zwei einander zugekehrten elasti schen Blöcken 2 greift eine Rippe<B>6</B> ein, welche mit der angetriebenen Kupplungsscheibe 4 fest verbun den ist. Bei der Übertragung der Drehmomente wer den die elastischen Blöcke auf Druck beansprucht.
Das System<B>A</B> der elastischen Elemente<B>1</B> stellt die Anfangsstufe der Kupplungssteiffieit dar und ist zur Übertragung von niedrigen. Drehmomenten be stimmt. Die Beanspruchungsart der elastischen Kör per<B>1</B> dieses Systems lässt bei der niedrigen Anfangs- torsionssteifheit der Kupplung eine verhältnismässig grosse Deformation zu (Linienteil OA der Charakte ristik in der Fig. <B>1).</B> Da die auf Schub beanspruchten Körper<B>1</B> nur einen Teil des Motor-Drehmomentes übertragen, kann man sie an einem verhältnismässig kleinen Radius r unterbringen.
Durch das System B der elastischen Elemente 2 wird die zweite und end gültige Stufe der Torsionssteifheit der Kupplung be stimmt (Linienteil AB der Charakteristik in Fig. <B>1).</B> Das System B der elastischen Elemente tritt in Tätig- keit, <B>d.</B> h. in Berührung mit den Rippen<B>6</B> der An triebsscheibe 4 beim Erreichen des Wertes aA der Kupplungsverdrehung, bzw. dem relativen Verdrehen der Kupplungsscheiben <B>3,</B> 4.
Von diesem Moment an wird die gesamte Kupplungsbelastung ausser durch die Glieder<B>1</B> des Systems<B>A</B> noch<B>-</B> und zwar über wiegend<B>-</B> durch die Glieder 2 des Systems B über tragen. Mit Rücksicht darauf, dass die elastischen Elemente des Systems B auf Druck beansprucht wer den, halten sie eine hohe Belastung aus und somit werden ihre Abmessungen klein. Dazu trägt auch das Anbringen der Glieder 2 auf einem grösseren Radius R der Antriebsscheibe bei.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung lässt sich die Fähigkeit der elastischen Kupplung erhöhen und auch ihre erhöhte Beanspruchung, die bei Stös- sen im Antriebsaggregat entsteht, auffangen. Mit Rücksicht auf diese Stösse und auf eventuelle Schwingungserregung der Kupplung beim Anlassen und Auslauf des Motors, wo die kritischen, unter der minimalen Drehzahl liegenden Umdrehungen über schritten werden, werden die Druckelemente vorteil haft beiderseits der Rippen<B>6</B> untergebracht, so dass die Kupplung für beide Drehrichtungen geeignet ist.
Die beschriebene Anordnung der beiden Systeme <B><I>A,</I></B><I> B</I> der elastischen Elemente und deren Art der Be anspruchung bietet weitere Vorteile, dadurch, dass die Kupplung radial- und biegefest weich ist, wodurch eine erhebliche Ungleichachsigkeit der Antriebs- und angetriebenen Welle zugelassen ist. Die Kupplung ist in der Lage, die Drehmomentschwankungen von den kleinsten bis zu den grössten Amplituden zu umfas sen und dadurch die gefährliche Torsionsschwingung des Aggregates im ganzen Drehzahlbereich zu besei tigen. Diese Eigenschaft macht die Kupplung für die Anwendung bei den Aggregaten mit weitem Dreh zahlbereich geeignet, wie dies z.
B. bei durch Schwer- ölmotoren angetriebenen Schiffsaggregaten, welche ein stark ungleichmässiges Drehmoment aufweisen, zu sein pflegt.
Elastic coupling The invention relates to an elastic coupling consisting of two disks connected to the driving or driven shaft, between which a continuously effective first system of elastic elements stressed in shear and only after a certain mutual rotation to achieve a non-linear characteristic the disks effective further system is arranged on pressure loaded elements.
An advantageous property of the couplings of this type is the ability not only to transmit the torques elastically and to dampen the shocks, but also to absorb or eliminate the torsional vibrations of the waves. It is known that when propelling ship units by internal combustion engines, the influence of the unevenness of the torque in the unit creates dangerous torsional vibrations, not only in the area of the high operating speeds of the engine, but also at low speeds.
There are known elastic couplings whose characteristics are linear, <B> d. </B> h. with the increase in the transmitted torque, the angle of rotation of the coupling also increases linearly. As a result, their ability to dampen torsional vibrations can only cover a certain speed range; Usually, the area of torsional vibrations is only covered at high Motordrehzah sources. In contrast, the dangerous torsional vibration in the range of the low operating speeds of the engine is not dampened at all by the coupling with the linear characteristic.
The object of the invention is to dampen torsional vibrations, particularly in the case of ship assemblies, both with a small load and with a load that exceeds it several times. This is achieved. in the known elastic couplings by a special Kupp treatment structure with a nonlinear Characteri stik, in which the stiffness of the coupling is very small at low load, while at full load is several times greater. However, known elastic couplings with a non-linear characteristic are relatively complicated, costly to manufacture and difficult to assemble in the unit.
In addition, these couplings do not allow sufficient radial and angular deflection of the shafts.
The disadvantages cited are eliminated by the fact that, according to the invention, the elastic elements of the first system are individual rubber bodies which are subjected to shear stress and are removably attached to the two panes.
In the drawing, an embodiment of the coupling according to the invention is shown. They show: FIG. 1 the clutch characteristic, or the characteristic curve of the torques as a function of the partial angular rotations of the clutch, FIG. 2 shows a radial section through the coupling part along the line BB in FIG 3, <B> FIG. 3 </B> a section through the coupling along the line AA in FIG. 2,
FIG. 4 shows a section along the line C-C of FIG. 3
As can be seen from the diagram drawn in FIG. 1, the elastic coupling in question has a non-linear end characteristic which consists of two line parts, of which the line part OA is the characteristic of the first-mentioned system of elastic elements corresponds, which is stressed independently in the angular partial rotation by the angle a <B> A </B> by the torques up to the Flunkt MKA. The further line part <B> Äff </B> of the end characteristic mainly concerns the second system of elastic elements that transmit the increased torques.
The actual construction of the elastic coupling consists of the drive disk <B> 3 </B> and the driven disk 4 (FIG. 2). The mutual connection between the two discs <B> 3, </B> 4 is carried out by means of a system <B> A </B> elastic elements, which are made of elastic material <B> - </B> z . B. from rubber <B> - </B> bodies <B> 1 </B> made. The axes of the elastic body <B> 1 </B> or their diameter lie on the circular line of a radius r. The elastic body <B> 1 </B> is provided with two flanges <B> l '</B> which are attached to the parallel, flat body walls, e.g. B. are connected by welding or by vulcanization.
A screw <B> Y '</B> is attached to each flange in such a way that two opposing screws lie on a common axis that is perpendicular to the flange <B> 1' </B>. When the torque is transmitted from the drive pulley <B> 3 </B> to the driven pulley 4, the individual elastic elements of the system <B> A </B> are subjected to thrust.
The clutch disks <B> 3, </B> 4 are provided with a further system B of elastic elements for transmitting the torques of higher values. This system is formed by blocks 2 (Fig. 3, 4), which are also made of elastic material, e.g. B. are made of rubber. Each elastic block 2 is suitably <B> - </B> z. B. by vulcanizing <B> - </B> attached to a washer 2 'provided with screws T'.
The individual blocks 2 are fastened by means of screws 2 "to the ribs <B> 5 </B>, which are welded to the drive pulley <B> 3 </B>. The axes of the blocks 2 touch the circular line of radius R. Two each Blocks 2 face one another with their elastic walls, and a rib 6 engages in each space between two mutually facing elastic blocks 2, which is firmly connected to the driven clutch disc 4. When the Torques who claimed the elastic blocks on pressure.
The system <B> A </B> of the elastic elements <B> 1 </B> represents the initial stage of coupling stiffness and is for the transmission of low. Torques determined. The type of stress on the elastic body <B> 1 </B> of this system allows a relatively large deformation with the low initial torsional stiffness of the coupling (line part OA of the characteristic in FIG. <B> 1). </B> Since the bodies <B> 1 </B> subjected to thrust transfer only part of the engine torque, they can be accommodated at a relatively small radius r.
The second and final stage of torsional rigidity of the coupling is determined by system B of the elastic elements 2 (line part AB of the characteristic in FIG. 1). System B of the elastic elements comes into play , <B> d. </B> h. in contact with the ribs <B> 6 </B> of the drive disk 4 when the value aA of the clutch rotation is reached or the relative rotation of the clutch disks <B> 3, </B> 4.
From this moment on, the entire clutch load is <B> - </B>, mainly <B> - </ B, except for the links <B> 1 </B> of the system <B> A </B> > carry through the links 2 of the system B. In view of the fact that the elastic elements of system B are subjected to pressure, they can withstand high loads and their dimensions are therefore small. Attaching the links 2 on a larger radius R of the drive pulley also contributes to this.
The arrangement according to the invention makes it possible to increase the ability of the elastic coupling and also to absorb its increased stress, which arises in the case of impacts in the drive unit. With regard to these shocks and possible vibration excitation of the clutch when starting and stopping the engine, where the critical revolutions below the minimum speed are exceeded, the pressure elements are advantageously housed on both sides of the ribs <B> 6 </B>, so that the coupling is suitable for both directions of rotation.
The described arrangement of the two systems <B><I>A,</I></B> <I> B </I> of the elastic elements and their type of stress offers further advantages, as the coupling is radial and is flexible and soft, whereby a considerable imbalance of the drive and driven shaft is allowed. The coupling is able to encompass the torque fluctuations from the smallest to the largest amplitudes and thereby eliminate the dangerous torsional vibration of the unit over the entire speed range. This property makes the coupling suitable for use in units with a wide speed range, as z.
B. in the case of ship units driven by heavy oil engines, which have a highly uneven torque.