DE102012209767A1 - Torsionally elastic damper or coupling with a flange for connection to a flange of another component - Google Patents
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Abstract
Ein drehelastischer Dämpfer oder eine Kupplung mit einem Flansch (11) zum Anschluss an einen Flansch (21) eines weiteren Bauteils (20) weist an dem erstgenannten Flansch (11) Lochöffnungen (14) zur Durchführung jeweils eines Befestigungselements (30) für das Verspannen des erstgenannten Flanschs (11) mit dem Flansch (21) des weiteren Bauteils (20) auf. Der erstgenannte Flansch (11) und/oder der Flansch des weiteren Bauteils (20) weist um die Lochöffnungen (14) lokale Vertiefungen (15) oder eine die Lochöffnungen (114) einschließende umlaufende Vertiefung (115) auf. Entweder sind Scheiben (40) in den lokalen Vertiefungen (15) oder in der umlaufenden Vertiefung (115) oder aber ein umlaufender Ring (140) in der umlaufenden Vertiefung (115) angeordnet. Die Scheiben (40) bzw. der Ring (140) weisen jeweils eine erste Anlageseite (41) zur Anlage gegen den erstgenannten Flansch (11) und eine zweite Anlageseite (42) zur axialen Anlage gegen den Flansch (21) des weiteren Bauteils (20) auf. Für zumindest eine der ersten und zweiten Anlageseiten (41, 42) und die korrespondierende Anlagefläche (16, 26) am erstgenannten Flansch (11) oder Flansch (21) des weiteren Bauteils (20) ist der Reibungskoeffizient μ größer ist als unmittelbar zwischen dem erstgenannten Flansch (11) und dem (21) des weiteren Bauteils (20). Dies gestattet eine schnelle und kostengünstige Anpassung an sich gegebenenfalls ändernde Randbedingungen ohne Beeinträchtigung einer angestrebten möglichst kurzen Lieferzeit. Wird während einer abschließenden Drehschwingungsberechnung festgestellt, dass aufgrund der Veränderungen die Schraubenverbindungen für den Anschluss eines weiteren Bauteils nicht mehr ausreichend dimensioniert sind, kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine schnelle Korrektur erfolgen, ohne dass einzelne Komponenten des drehelastischen Dämpfers bzw. der Kupplung mit großem Aufwand neu hergestellt werden müssten.A torsionally elastic damper or a coupling with a flange (11) for connection to a flange (21) of another component (20) has on the first mentioned flange (11) hole openings (14) for passing in each case a fastening element (30) for bracing the first-mentioned flange (11) with the flange (21) of the further component (20). The first-mentioned flange (11) and / or the flange of the further component (20) has around the hole openings (14) local recesses (15) or a peripheral recess (115) enclosing the hole openings (114). Either discs (40) in the local recesses (15) or in the circumferential recess (115) or a circumferential ring (140) in the circumferential recess (115) are arranged. The discs (40) and the ring (140) each have a first abutment side (41) for abutment against the first-mentioned flange (11) and a second abutment side (42) for axial abutment against the flange (21) of the further component (20 ) on. For at least one of the first and second abutment sides (41, 42) and the corresponding abutment surface (16, 26) on the first-mentioned flange (11) or flange (21) of the further component (20), the coefficient of friction μ is greater than immediately between the former Flange (11) and the (21) of the further component (20). This allows a quick and cost-effective adaptation to possibly changing boundary conditions without affecting a desired shortest possible delivery time. If it is found during a final torsional vibration calculation that due to the changes, the screw connections for the connection of another component are no longer sufficiently dimensioned, can be carried out by the inventive measure a quick correction without individual components of the torsionally elastic damper or the clutch with great effort new would have to be made.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen drehelastischen Dämpfer oder eine Kupplung mit einem Flansch zum Anschluss an einen Flansch eines weiteren Bauteils, wobei der erstgenannte Flansch Lochöffnungen zur Durchführung jeweils eines Befestigungselements für das Verspannen des erstgenannten Flanschs mit dem Flansch des weiteren Bauteils aufweist.The invention relates to a torsionally elastic damper or a coupling with a flange for connection to a flange of another component, wherein the first flange has hole openings for passing in each case a fastening element for bracing the first-mentioned flange with the flange of the further component.
Die Erfindung geht von drehelastischen Dämpfern und Kupplungen aus, welche vor allem im Antriebsstrang von Großmotoren zum Einsatz kommen.The invention is based on torsionally elastic dampers and clutches, which are mainly used in the drive train of large engines.
So werden beispielsweise drehelastische Dämpfer und Kupplungen in großen, langsamlaufenden oder mittelschnellen Zwei- und Viertakt-Dieselmotoren sowie Gasmotoren eingesetzt werden, um Torsionsschwingungen im Antriebsstrang zu bekämpfen. Dabei werden Außendurchmesser bis zu drei Metern erreicht. Beispiele für entsprechende Dämpfer und Kupplungen sind unter anderem aus
Derartige Dämpfer und Kupplungen werden üblicherweise für den jeweiligen Einsatzzweck individuell ausgelegt und gefertigt. Anhand der vom Kunden vorgegebenen Randbedingungen erfolgt zunächst eine Berechnung der einzelnen Bauteile des Dämpfers bzw. der Kupplung, woraufhin sich dann die Fertigung anschließt. Im Hinblick auf eine schnelle Reaktion auf eine Kundenbestellung wird mit der Fertigung oftmals gleich nach der Berechnung begonnen. Vor Auslieferung des Dämpfers bzw. der Kupplung wird eine abschließende Drehschwingungsberechnung durchgeführt. Während eines solchen Projekts kommt es zwischen Bestellung und Auslieferung gelegentlich zu geringfügigen Änderungen der vom Kunden vorgegebenen Randbedingungen. Dabei kann es vorkommen, dass im Rahmen der abschließenden Drehschwingungsberechnung festgestellt wird, dass die Schraubverbindungen für den Anschluss des drehelastischen Dämpfers oder der drehelastischen Kupplung an den Flansch des weiteren Bauteils nicht mehr ausreichend dimensioniert sind.Such dampers and couplings are usually designed and manufactured individually for each application. On the basis of the boundary conditions specified by the customer, a calculation of the individual components of the damper or the clutch takes place, after which the production then follows. In view of a quick reaction to a customer order, production often begins immediately after the calculation. Before delivery of the damper or the clutch, a final torsional vibration calculation is performed. During such a project, there are occasionally minor changes in the customer's terms and conditions between ordering and delivery. It may happen that in the course of the final torsional vibration calculation it is determined that the screw connections for the connection of the torsionally elastic damper or the torsionally flexible coupling to the flange of the further component are no longer sufficiently dimensioned.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, hier einfach und kostengünstig Abhilfe zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen drehelastischen Dämpfer oder eine Kupplung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Insbesondere wird ein drehelastischer Dämpfer oder eine Kupplung mit einem Flansch zum Anschluss an einen Flansch eines weiteren Bauteils vorgeschlagen, wobei der erstgenannte Flansch Lochöffnungen zur Durchführung jeweils eines Befestigungselements für das Verspannen des erstgenannten Flanschs mit dem Flansch des weiteren Bauteils aufweist, wobei der erstgenannte Flansch und/oder der Flansch des weiteren Bauteils um die Lochöffnungen lokale Vertiefungen oder eine die Lochöffnungen einschließende umlaufende Vertiefung aufweist, und wobei entweder Scheiben in den lokalen Vertiefungen oder in der umlaufenden Vertiefung angeordnet sind oder ein umlaufender Ring in der umlaufenden Vertiefung angeordnet ist, wobei die Scheiben bzw. der Ring jeweils eine erste Anlageseite zur axialen Anlage gegen den erstgenannten Flansch und eine zweite Anlageseite zur axialen Anlage gegen den Flansch des weiteren Bauteils aufweist, und wobei für zumindest eine der ersten und zweiten Anlageseiten und die korrespondierende Anlagefläche am erstgenannten Flansch oder Flansch des weiteren Bauteils der Reibungskoeffizient μ größer ist als zwischen dem erstgenannten Flansch und dem Flansch des weiteren Bauteils.The invention is based on the object to provide a simple and inexpensive remedy. This object is achieved by a torsionally elastic damper or a clutch according to claim 1. In particular, a torsionally elastic damper or a coupling with a flange for connection to a flange of another component is proposed, wherein the first flange has hole openings for passing in each case a fastener for bracing the former flange with the flange of the further component, wherein the first-mentioned flange and or the flange of the further component around the hole openings has local recesses or a circumferential recess enclosing the hole openings, and either discs are arranged in the local recesses or in the circumferential recess or a circumferential ring is arranged in the circumferential recess, wherein the discs or the ring in each case has a first abutment side for axial abutment against the first-mentioned flange and a second abutment side for axial abutment against the flange of the further component, and wherein for at least one of the first and second abutment sides un d the corresponding contact surface on the first-mentioned flange or flange of the other component of the friction coefficient μ is greater than between the former flange and the flange of the other component.
Die erfindungsgemäße Lösung gestattet eine schnelle und kostengünstige Anpassung an sich gegebenenfalls ändernde Randbedingungen ohne Beeinträchtigung einer angestrebten möglichst kurzen Lieferzeit.The solution according to the invention allows a quick and cost-effective adaptation to possibly changing boundary conditions without affecting a desired shortest possible delivery time.
Wird während der abschließenden Drehschwingungsberechnung festgestellt, dass die Schraubenverbindungen für den Anschluss eines weiteren Bauteils nicht mehr ausreichend dimensioniert sind, kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine schnelle Korrektur erfolgen, ohne dass einzelne Komponenten des drehelastischen Dämpfers bzw. der Kupplung mit großem Aufwand neu hergestellt werden müssten. If it is determined during the final torsional vibration calculation that the screw connections for the connection of a further component are no longer sufficiently dimensioned, can be done by the inventive measure a quick correction without individual components of the torsionally elastic damper or the clutch would have to be rebuilt with great effort ,
Vielmehr sind lediglich die genannten Vertiefungen anzubringen und entsprechende Scheiben bzw. im Fall einer umlaufenden Vertiefung ein umlaufender Ring einzulegen.Rather, only the recesses mentioned are to be mounted and appropriate discs or in the case of a circumferential recess insert a circumferential ring.
Durch den erhöhten Reibungskoeffizienten μ kann erreicht werden, dass eine sich bei der Abschlussberechnung zunächst als nicht ausreichend dimensioniert herausstellende Schraubenverbindung größere Kräfte zu übertragen vermag. Due to the increased coefficient of friction μ, it is possible to transmit greater forces to a screw connection that initially turns out to be insufficiently dimensioned in the final calculation.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass sich die Außenabmessungen des Dämpfers bzw. der Kupplung axial allenfalls geringfügig ändern oder gleich bleiben. Another advantage of the solution according to the invention is that the outer dimensions of the damper or the clutch change axially at most slightly or remain the same.
Die Vertiefungen können prinzipiell entweder an dem erstgenannten Flansch, das heißt am Dämpfer bzw. der Kupplung oder an dem weiteren Bauteil angebracht werden. Zudem ist es möglich, entsprechende Vertiefungen sowohl am Dämpfer bzw. der Kupplung als auch an dem weiteren Bauteil vorzusehen. Bei Dämpfern und Kupplungen für die oben genannten Zwecke ist werkstattseitig oftmals lediglich der Dämpfer oder die Kupplung verfügbar, so dass man in der Regel die Vertiefungen lediglich am Flansch des Dämpfers oder der Kupplung anbringen wird. The depressions can in principle either be attached to the first-mentioned flange, that is to say to the damper or the coupling or to the further component. In addition, it is possible to provide corresponding depressions both on the damper or the coupling and on the further component. At dampers and couplings for the above The aforementioned purposes often workshop only the damper or the clutch is available, so that you will usually attach the wells only on the flange of the damper or the clutch.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante sind die Scheiben in die Vertiefungen eines der Flansche eingepresst und der erhöhte Reibungskoeffizient μ an der zum anderen Flansch weisenden Anlageseite der Scheiben vorgesehen. Die Kraftübertragung vom ersten Flansch zu den Scheiben erfolgt über die Lochlaibung der Vertiefung und von den Scheiben zum weiteren Flansch über die Reibpaarung mit erhöhtem Reibungskoeffizient μ. Dies hat den Vorteil, dass die Scheiben nach ihrer Montage in den Vertiefungen nicht mehr herausfallen und verloren gehen können. Über die Lochlaibung lassen sich zudem große Kräfte übertragen. Weiterhin braucht lediglich eine Anlageseite der Scheiben einer reibwerterhöhenden Bearbeitung unterzogen werden. According to a first embodiment variant, the disks are pressed into the recesses of one of the flanges and the increased coefficient of friction μ is provided on the abutment face of the disks facing the other flange. The power transmission from the first flange to the discs via the hole reveal of the recess and from the discs to the other flange on the friction pair with increased coefficient of friction μ. This has the advantage that the discs after their installation in the wells can not fall out and get lost. In addition, large forces can be transmitted via the hole reveal. Furthermore, only one contact side of the disks needs to be subjected to a friction-increasing processing.
Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante weisen der Ring bzw. die Scheiben sowohl an der ersten Anlageseite als auch an der zweiten Anlageseite den erhöhten Reibungskoeffizient μ auf. Die Kraftübertragung vom ersten Flansch zu den Scheiben bzw. zum Ring sowie von diesen zum zweiten Flansch erfolgt hier jeweils über eine Reibpaarung mit erhöhtem Reibungskoeffizient μ, so dass das Einpressen in die jeweilige Vertiefung und der diesbezügliche Fertigungsaufwand hinsichtlich der Genauigkeit entfallen können.According to a second embodiment variant, the ring or the disks have the increased friction coefficient μ both on the first contact side and on the second contact side. The transmission of power from the first flange to the discs or to the ring and of these to the second flange takes place here in each case via a friction pair with increased coefficient of friction μ, so that the pressing into the respective recess and the related manufacturing effort can be omitted in terms of accuracy.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Ring bzw. die Scheiben gehärtet und weisen eine gegenüber den Flanschen erhöhte Oberflächenrauhigkeit auf. Dies hat den Vorteil, dass im Wartungsfall nach einer Demontage der Flanschverbindung die Scheiben oder der Ring bei einem erneuten Zusammenbau wieder verwendet werden können, und zwar ohne einen Abfall des Reibungskoeffizienten μ.According to a further advantageous embodiment, the ring or the discs are hardened and have a relation to the flanges increased surface roughness. This has the advantage that in the case of maintenance after disassembly of the flange connection, the disks or the ring can be reused in a new assembly, without a drop in the coefficient of friction μ.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegt die Oberflächenrauhigkeit an den Anlageseiten mit erhöhtem Reibungskoeffizient μ im Bereich von Rz = 20 bis 100 µm. Eine solche Oberflächenrauhigkeit lässt sich beispielsweise durch Sandstrahlen, Kugelstrahlenstrahlen oder Prägen erzielen. Pyramiden- oder Verzahnungsprofile sind aufgrund der üblichen Zahnhöhen im Hinblick auf eine Wiederverwendung nach einer Demontage in der Regel ungeeignet, da die Gegenflächen zu stark verquetscht werden.According to a further advantageous embodiment, the surface roughness at the contact sides with an increased friction coefficient μ is in the range of Rz = 20 to 100 μm. Such a surface roughness can be achieved for example by sandblasting, shot peening or embossing. Pyramid or tooth profiles are due to the usual tooth heights in terms of reuse after disassembly usually unsuitable because the mating surfaces are too strong squeezed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen der Ring bzw. die Scheiben eine größere Härte als die Flansche auf, wodurch eine Deformation des Rings oder der Scheiben vermieden wird, welche im Wartungsfall eine Wiedermontage beeinträchtigen würde. According to a further advantageous embodiment, the ring or the discs on a greater hardness than the flanges, whereby a deformation of the ring or the discs is avoided, which would affect re-assembly in case of maintenance.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Befestigungselemente jeweils einen Kopf auf, der sich an einem der Flansche abstützt. Zwischen der Auflagefläche des Kopfes und der Anlagefläche der zugehörigen Scheibe bzw. des Rings am anderen der Flansche wird ein Druckkegel gebildet, der einen Kegelwinkel α im Bereich von 25 Grad bis 35 Grad aufweist. Dies ermöglicht eine optimale Ausnutzung der Vorspannkraft der Befestigungselemente.According to a further advantageous embodiment, the fastening elements each have a head which is supported on one of the flanges. Between the bearing surface of the head and the abutment surface of the associated disc or the ring on the other of the flanges, a pressure cone is formed, which has a cone angle α in the range of 25 degrees to 35 degrees. This allows optimal utilization of the biasing force of the fasteners.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bildet der erstgenannte Flansch an seiner zu dem Flansch des weiteren Bauteils weisenden Seite eine radiale Zentrierfläche zur Zentrierung an dem Flansch des weiteren Bauteils aus.According to a further advantageous embodiment, the first-mentioned flange forms on its side facing the flange of the further component a radial centering surface for centering on the flange of the further component.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. The drawing shows in:
Das in den
Das Bauteil
Der erstgenannte Flansch
Der erstgenannte Flansch
Bei dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die Lochöffnungen
Der erstgenannte Flansch
In den Vertiefungen
Jede der Scheiben
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den
Im zusammengebauten Zustand der Flansche
Die Kraftübertragung vom erstgenannten Flansch
Erfindungsgemäß weist das Flächenpaar an der zweiten Anlageseite
Hierdurch wird ohne eine Veränderung der Befestigungselemente
Im Hinblick auf ein hohes Kraftübertragungsvermögen sowie eine gute Ausnutzung der Vorspannkraft der Befestigungselemente
Weiterhin sind die Scheiben
Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen
Die
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kraftübertragung zwischen der Scheibe
Jede der Scheiben
In Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels können in die Vertiefungen alternativ auch an dem weiteren Flansch
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Scheiben
Die
Der erstgenannte Flansch
Der erstgenannte Flansch
Der erstgenannte Flansch
Wie
Der Ring
Im zusammengebauten Zustand der Flansche
In Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels kann die umlaufende Vertiefung
Hierdurch wird eine Steigerung des Kraftübertragungsvermögens der Flanschverbindung erzielt, die sich insbesondere bei Flanschen mit großen Durchmessern ohne großen Aufwand kostengünstig am bereits fertiggestellten Flansch
Im Hinblick auf ein hohes Kraftübertragungsvermögen sowie eine gute Ausnutzung der Vorspannkraft der Befestigungselemente
Der Ring
Die vorstehend erläuterten drehelastischen Dämpfer und Kupplungen ermöglichen eine schnelle und kostengünstige Anpassung, wenn sich nach der Fertigung des Dämpfers oder der Kupplung bei einer abschließenden Drehschwingungsberechnung aufgrund geringfügig geänderter Randbedingungen herausstellen sollte, dass die ursprüngliche Auslegung der Schraubenverbindungen am Flansch nicht mehr ausreichend ist. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Einhaltung kurzer Lieferzeiten ab Auftragserteilung und vermeidet die Neuherstellung einzelner Komponenten des Dämpfers bzw. der Kupplung. The above-described torsionally elastic dampers and clutches allow rapid and cost-effective adaptation, if it should turn out after the manufacture of the damper or the clutch in a final torsional vibration calculation due to slightly changed boundary conditions that the original design of the screw connections on the flange is no longer sufficient. This procedure enables compliance with short delivery times Order placement and avoids the new production of individual components of the damper or the clutch.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen drehelastischen Dämpfer und Kupplungen besteht darin, dass sich die Außenabmessungen axial allenfalls geringfügig ändern oder gleich bleiben. Another advantage of the torsionally elastic dampers and couplings according to the invention is that the outer dimensions change axially at most slightly or remain the same.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr können technische Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich. Die Erfindung umfasst insbesondere alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained in more detail above with reference to exemplary embodiments and further modifications. However, it is not limited to this. Rather, technical features of the individual embodiments and modifications may also be combined with each other, if not expressly described, as long as technically possible. The invention comprises in particular all embodiments defined by the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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