CH413512A - Elastic coupling - Google Patents

Elastic coupling

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CH413512A
CH413512A CH1040762A CH1040762A CH413512A CH 413512 A CH413512 A CH 413512A CH 1040762 A CH1040762 A CH 1040762A CH 1040762 A CH1040762 A CH 1040762A CH 413512 A CH413512 A CH 413512A
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CH
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elastic
coupling
elements
radius
elastic elements
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CH1040762A
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Oktavec Karel
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Ceskoslovenske Z Naftovych Mot
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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
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    • 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
    • F16D3/56Yielding 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 metal lamellae, elastic rods, or the like, e.g. arranged radially or parallel to the axis, the members being shear-loaded collectively by the total load
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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
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    • F16D3/74Yielding 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 with axially-spaced attachments to the coupling parts the intermediate member or members being made of rubber or other rubber-like flexible material

Description

  

  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.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> Elastische Kupplung, bestehend aus zwei mit der treibenden bzw. der getriebenen Welle verbundenen Scheiben, zwischen denen zur Erzielung einer nichtli nearen Charakteristik ein dauernd wirksames erstes System auf Schub beanspruchter elastischer Elemente und ein erst nach bestimmter gegenseitiger Verdre hung der Scheiben wirksames weiteres System auf Druck beanspruchter Elemente angeordnet ist, da durch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente des ersten Systems<B>(A)</B> einzelne schubbeanspruchte, an den beiden Scheiben<B>(3,</B> 4) abnehmbar befestigte Gummikörper<B>(1)</B> sind. <B> PATENT CLAIM </B> Elastic coupling, consisting of two disks connected to the driving or driven shaft, between which, to achieve a non-linear characteristic, a continuously effective first system of elastic elements subjected to thrust and only after certain mutual rotation hung of the panes, another system that is effective against pressure-loaded elements is arranged, as characterized in that the elastic elements of the first system <B> (A) </B> have individual shear loads on the two panes <B> (3, </ B > 4) are removable rubber bodies <B> (1) </B>. <B>UNTERANSPRUCH</B> Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Achsen der elastischen, auf Schub beanspruchten Körper des ersten Systems<B>(A)</B> auf einer Kreislinie vom Halbmesser (r) liegen, der klei ner ist als der Halbmesser (R) der Kreiis-Iinie" welche die Achsen der elastischen, auf Druck beanspruchten Blöcke des Systems (B) berührt. <B> SUBCLAIM </B> Coupling according to patent claim, characterized in that the axes of the elastic, shear stressed bodies of the first system <B> (A) </B> lie on a circular line of radius (r), the is smaller than the radius (R) of the circle line "which touches the axes of the elastic, pressure-loaded blocks of system (B).
CH1040762A 1961-09-05 1962-08-31 Elastic coupling CH413512A (en)

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