DE3148602A1

DE3148602A1 - PULLEY AND DRIVE BELT SYSTEM AND METHOD FOR INSULATING TORQUE OF A DRIVE BELT

Info

Publication number: DE3148602A1
Application number: DE19813148602
Authority: DE
Inventors: Herbert W. 5814 Coppock Egan
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1981-04-08
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1982-10-28
Also published as: CA1181261A; SE8107037L; ES508411A0; JPS57167560A; BR8200250A; FR2503819A1; ES8300977A1; GB2096237B; IN156104B; GB2096237A

Description

3U8602 -τ- 3U8602 -τ-

G 53 042G 53 042

Die Erfindung betrifft eine Anordnung oder ein System zur Energieübertragung mittels Antriebsriemen und Riemenscheibe zur Übermittlung der Drehkraft von der Kurbelwelle oder der Antriebswelle eines Verbrennungsmotors bzw. einer Brennkraftmaschine auf verschiedene Energie verbrauchende Vorrichtungen, die mit dem Motor bzw. der Maschine in Verbindung stehen. Moderne Wagen zur Personenbeförderung sowie industrielle und gewerbliche Fahrzeuge benötigen gewöhnlich einen Wechselstromgenerator oder Generator, der durch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Generator wird benötigt, um elektrische Energie für den Betrieb der Scheinwerfer, für das Wiederaufladen der Batterie, für die Energiezufuhr für ein Radio usw. zu liefern. Darüberhinaus sind viele Fahrzeuge zur Personenbeförderung und fast sämtliche industriellen Fahrzeuge jeglicher Größe mit Servolenkung und Servobremsen ausge-The invention relates to an arrangement or a system for power transmission by means of drive belts and Pulley for transmitting the torque from the crankshaft or the drive shaft of an internal combustion engine or an internal combustion engine on various energy-consuming devices that work with the engine or are connected to the machine. Modern cars for passenger transport as well as industrial and commercial vehicles Vehicles usually require an alternator or generator that runs through the crankshaft is driven. The generator is required to generate electrical energy for the operation of the headlights, for recharging the battery, for supplying power to a radio, etc. Furthermore are many vehicles for passenger transport and almost all industrial vehicles of any kind Size with power steering and power brakes.

³^ stattet. Diese letzten Hilfs-Krafteinrichtungen liegen gewöhnlich in der Form einer Rotationspumpe vor _t wobei die zu ihrem Betrieb benötigte Energie von der Kurbelwelle des Motors stammt. Es ist üblich, solche Hilfskraft verbrauchende Vorrichtungen mittels mehrerer Antriebsriemen zu betreiben, wobei die An- ³ ^ equips. These last auxiliary power devices are usually in the form of a rotary _pump, with the energy required to operate them coming from the crankshaft of the engine. It is common practice to operate such power-consuming devices by means of several drive belts, whereby the

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triebsriemen durch eine oder mehrere Riemenscheiben angetrieben werden, die an der Kurbelwelle oder der Antriebswelle des Motors befestigt sind.Drive belts are driven by one or more pulleys attached to the crankshaft or the Drive shaft of the motor are attached.

Auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren ist es bekannt, daß in der Kurbelwelle kontinuierlich Drehschwingungen erzeugt werden, durch den zu eigenen Betriebsmodus und die mechanischen Charakteristika eines Verbrennungsmotors. Es ist bereits bekannt, daß die Erzielung gefährlich hoher Resonanzmodi derartiger Drehschwingungen inhibiert oder verhindert werden können, wenn beispielsweise ein Dämpfer für Drehschwingungen auf der Kurbelwelle angebracht wird. Jedoch schalten derartige Dämpfer DrehschwingungenIn the field of internal combustion engines, it is known that in the crankshaft continuously torsional vibrations are generated by the own Operating mode and the mechanical characteristics of an internal combustion engine. It is already known that the achievement of dangerously high resonance modes inhibits or prevents such torsional vibrations can be if, for example, a damper for torsional vibrations is attached to the crankshaft. However, such dampers switch torsional vibrations

¹^ nicht aus, sondern sie schließen nur den Aufbau derartiger Schwingungen in bestimmten Resonanzmodi zu großen Höhen auf, die unter bestimmten Umständen zu einem Bruch der Kurbelwelle führen könnten. Derartige Schwingungen werden häufig als Resonanzschwin- ¹ ^ do not exclude, but they only include the build-up of such vibrations in certain resonance modes to great heights, which under certain circumstances could lead to a breakage of the crankshaft. Such vibrations are often referred to as resonance vibrations.

*Q gungen bezeichnet. Zusätzlich zu diesen (Resonanz) Schwingungen liegen andere Schwingungen vor, wobei diese letzteren eine relativ hohe Amplitude (5 Doppel amplitude) und relativ niedrige Frequenzen aufweisen, wie solche, die bei niedrigen Geschwindigkeiten und bei Motor-Leerlaufgeschwindigkeiten vorhanden sind. Diese letzteren (langsamen) Schwingungen liegen bei Sechszylindermotoren als Schwingungen dritter Ordnung und bei Achtzyl-indermotoren als Schwingungen vierter * Q indicated. In addition to these (resonance) vibrations, there are other vibrations, the latter having a relatively high amplitude (5 double amplitude) and relatively low frequencies, such as those present at low speeds and at engine idle speeds. These latter (slow) vibrations are third-order vibrations in six-cylinder engines and fourth-order vibrations in eight-cylinder engines

Ordnung vor.
30Okay before.
30th

Da Drehschwingungen immer vorhanden sind, ist es klar, daß eine Antriebsriemenscheibe, die an die Kurbelwelle befestigt ist, auch Drehschwingungen unterliegt, nämlich wird die Riemenscheibe auch Drehschwingungen in 35Since torsional vibrations are always present, it is clear that a drive pulley attached to the crankshaft is attached, is also subject to torsional vibrations, namely the pulley is also subject to torsional vibrations in 35

Rückwärts- und Vorwärtsweise aufweisen, während sieHave backwards and forwards wise while they

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sich ungerichtet mit der Kurbelwelle dreht. Mit der Tendenz der Automobilkonstrukteure, einen einzigen Antriebsriemen zum Antrieb der Hilfskrafteinrichtungen zu verwenden (im Gegensatz zu der früheren Praxis der Verwendung mehrerer Riemen) wird die Länge des Antriebsriemens entsprechend vergrößert. Während die Anzahl der Antriebsriemen von der Riemenscheibe der Antriebswelle zu den Hilfskrafteinrichtungen verringert wird, wodurch Kosten eingespart werden, bringen derartige neue Konstruktionsmerkmale verschiedene Nachteile mit sich. Es liegt ein besonders bemerkenswerter Nachteil vor. So unterliegt der Antriebsriemen einem stärkeren Verschleiß durch die Erzielung von Oszillationen, die sich ihrerseits von den Drehschwingungen der Kurbelwelle, an die die Riemenscheibe befestigt ist, herleiten. Die sogenannten langsamen Schwingungen sind in dieser Hinsicht besonders störend. Bei einer üblichen Riemenscheibe überträgt der Umfang der Riemenscheibe offensicht-rotates in a non-directional manner with the crankshaft. With the tendency of automobile designers to have a single one Drive belt for driving the auxiliary power equipment to use (as opposed to the previous practice of using multiple straps) will be the length of the drive belt enlarged accordingly. While the number of drive belts from the pulley the drive shaft to the auxiliary power devices is reduced thus saving costs, such new design features bring various features Disadvantages with itself. There is a particularly notable disadvantage. So the drive belt is subject to greater wear and tear due to the creation of oscillations, which in turn are caused by the Derive torsional vibrations of the crankshaft to which the belt pulley is attached. The so-called slow vibrations are particularly disturbing in this regard. With a common pulley obviously transfers the circumference of the pulley-

§P liph Oszillationen auf den Antriebsriemen, der darum herumläuft und angetrieben wird. Diese Oszillationen können insbesondere bei längeren Antriebsriemen, von denen einige als Poly-V-Riemen bezeichnet werden, ^nter bestimmten Umständen zur Erzielung ungünstig §P liph oscillations on the drive belt that goes around and is driven. These oscillations can, under certain circumstances, be unfavorable to achieve, especially with longer drive belts, some of which are referred to as poly-V belts

?§ hoher Schwingungsamplituden führen. Große Schwingungsamplituden des Antriebsriemens können ihrerseits su giner verkürzten Lebensdauer des Riemens,zu einem ungeeigneten Kontakt zwischen dem Antriebsriemen und den von ihm angetriebenen Hilfskraftvorrichtungen? § lead to high vibration amplitudes. Large vibration amplitudes The drive belt, in turn, can result in reduced belt life improper contact between the drive belt and the auxiliary power devices it drives

-- führen, und in einigen Fällen kann der Riemen völlig von den Riemenscheiben abgeworfen werden.- lead, and in some cases the belt can be totally be thrown off the pulleys.

Bei der Durchführung der Erfindung wird die Erzielung ungünstig hoher Schwingungen von Antriebsriemen, dieWhen carrying out the invention, the achievement of unfavorably high vibrations of drive belts, the

sowohl durch Resonanzschwingungen als auch durch langboth by resonance vibrations and by long

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same Schwingungen sowohl in transversalem Modus als auch in longitudinalem Modus bewirkt werden, inhibiert, durch die Anwendung einer hydraulischen-Schubriemenscheibe als Antriebsriemenscheibe, die an die Kurbelwelle des Motors befestigt ist, zur Zuführung von mechanischer Drehenergie zu den Hilfskrafteinrichtungen.causing the same vibrations in both transverse and longitudinal modes is inhibited by the use of a hydraulic thrust pulley as the drive pulley attached to the crankshaft of the engine for supplying rotary mechanical energy to the auxiliary power devices.

Die hydraulische Schub-Riemenscheibe gemäß der Erfindung ist derart gestaltet, daß der äußerste Teil oder der Randteil der Riemenscheibe von dem innersten Teil oder Nabenteil der Riemenscheibe getrennt ist, und das Drehmoment von der Nabe (die an die Kurbelwelle befestigt ist) zu dem Randteil mittels einer Scherbzw. Schub-Flüssigkeit oder einer viskosen Flüssigkeit übertragen wird. Es ist allgemein bereits bekannt, eine Riemenscheibe dieses Typs zu konstruieren. Jedoch ist die Anwendung dieser Riemenscheibenart auf die spezielle Anordnung eines Verbrennungsmotors und von Hilfskrafteinrichtungen neu.The hydraulic thrust pulley according to the invention is designed such that the outermost part or the edge part of the pulley is separated from the innermost part or hub part of the pulley, and that Torque from the hub (which is attached to the crankshaft) to the edge part by means of a Scherbzw. Thrust liquid or a viscous liquid is transferred. It is already well known to construct a pulley of this type. However, the application of this type of pulley is on the special arrangement of an internal combustion engine and auxiliary power equipment new.

In den beigefügten Zeichnungen stelltIn the accompanying drawings represents

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt und teilweise schematisch die Ansicht einer Antriebsriemenscheibe dar, die erfindungsgemäß ausgebildet ist. Fig. 1 is a partial cross-sectional and partially schematic view of a drive pulley constructed in accordance with the invention.

Die Fig. 2 ist eine teilweise schematische perspektivische Ansicht, die die Anwendung der erfindungsgemäßen Riemenscheibe in Kombination mit der Kurbelwelle eines "0 Verbrennungsmotors und mit Hilfskrafteinrichtungen veranschaulicht. FIG. 2 is a partially schematic perspective view illustrating the application of the pulley according to the invention in combination with the crankshaft of an internal combustion engine and with auxiliary power devices.

In der Fig.1 der Zeichnungen bezeichnet die Ziffer 10 allgemein die erfindungsgemäße hydraulische Schub-Antriebsriemenscheibe, wobei die Riemenscheibe empfängtIn Figure 1 of the drawings, the numeral 10 generally designates the hydraulic thrust drive pulley according to the invention, the pulley receiving

von und gekuppelt ist an eine Kurbelwelle oder Antriebswelle 12 eines Verbrennungsmotors bzw. einer Brennkraftmaschine. Die Welle 12 verläuft durch das zentrale Teil der Riemenscheibennabe 14, wobei die Nabe gegebenenfalls mit einer oder mehreren räumlich winkelförmig bzw. ringförmig angeordneten öffnungen 16 versehen ist, um die Befestigung der Kurbelwelle 12 an die Nabe 14 zu erleichtern. Eine derartige Befestigung ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Die axiale *0 Lage der Riemenscheibe längs der Welle ist nicht wesentlich für die Durchführung der Erfindung. Die Ziffer 18 bezeichnet ein winkelförmig bzw. ringförmig kontinuierliches und sich radial erstreckendes Rippen- oder Stegteil _r das integral an das Nabenteil 14 befestigt ist, wobei dessen äußerstes radiales Teil ein winkelförmig bzw. ringförmig kontinuierliches Ringteil oder -bauteil 17 trägt. Die Ziffer 20 bezeichnet das radial äußerste Teil oder den Rand der Riemenscheibe, wobei die Oberfläche des Randes (gegebenenfalls) mit mehrerenfrom and is coupled to a crankshaft or drive shaft 12 of an internal combustion engine or an internal combustion engine. The shaft 12 runs through the central part of the pulley hub 14, the hub optionally being provided with one or more spatially angular or ring-shaped openings 16 in order to facilitate the attachment of the crankshaft 12 to the hub 14. Such a fastening is not shown for reasons of clarity. The axial position of the pulley along the shaft is not essential for the implementation of the invention. Numeral 18 denotes an angular or ring-shaped continuous and radially extending rib or web part _r which is integrally attached to the hub part 14, the outermost radial part of which carries an angular or ring-shaped continuous ring part or component 17. The number 20 denotes the radially outermost part or the edge of the pulley, the surface of the edge (if applicable) with several

winkelig bzw. ringförmig kontinuierlichen Kerben versehen ist, um den Reibungskontakt zwischen der äußersten Riemenscheibenoberfläche und dem Antriebsriemen (nicht dargestellt) zu erleichtern. Die Ziffer 22 bezeichnet eine erste Seitenabdeckung, während die Ziffer 24 eineangular or annular continuous notches are provided to prevent frictional contact between the outermost Pulley surface and the drive belt (not shown) to facilitate. The number 22 denotes a first side cover, while the numeral 24 is a

zweite Seitenabdeckung bezeichnet. Die Seitenabdeckungen sind jeweils winkelförmig bzw= ringförmig kontinuierlich. Die Ziffern 26 und 28 bezeichnen jeweils schematisch eine Dichtung oder ein Dichtungslager,called second side cover. The side covers are each angular or = continuous in a ring. Numbers 26 and 28 denote respectively schematically a seal or a seal bearing,

deren bzw. dessen Funktion darin besteht, eine je-30 whose function is to each -30

weilige Bewegung zwischen den Seitenabdeckteilen 22 und 24, die das Randteil 20 tragen, und der Nabe 14, die die Teile 18 und 17 trägt, zu ermöglichen. Derartige Dichtungslager sind bekannt, sogenannte "shelf items" , und es kann jegliche der vielentemporary movement between the side cover parts 22 and 24 which carry the rim member 20 and the hub 14 which carries the members 18 and 17. Such Seal bearings are known, so-called "shelf items", and it can be any of the many

Bauweisen für derartige Dichtungslager gewählt werden.Construction methods for such seal bearings are selected.

Die Ziffer 30 bezeichnet einen Dichtungsring (O-Ring), der in seinem transversalen Querschnitt entweder quadratisch bzw. viereckig oder rund sein kann, wobei die Dichtungsringe dazu dienen, eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem äußeren Umfang des Teils 20 der Riemenscheibe und den radial äußersten Flanschen der Seitenabdeckungen 22 und 24 zu bilden. Die Ziffer 32 bezeichnet einen winkelförmig bzw. ringförmig kontinuierlichen Hohlraum zwischen dem äußeren der ringartigen Teile 18 und 17 und den inneren Oberflächen der Seitenabdeckungen 22, 24, den Dichtungslagerteilen 26 und 28 und dem Rand 20. Zum Zeitpunkt seiner Herstellung wird die Riemenscheibe 10 mit einer viskosen Scher- bzw. Schubflüssigkeit versehen, die den ringförmigen Hohlraum 32 einnimmt.The number 30 denotes a sealing ring (O-ring), which can be either square or square or round in its transverse cross-section, with the Sealing rings serve to create a fluid seal between the outer periphery of part 20 of the pulley and to form the radially outermost flanges of the side covers 22 and 24. The number 32 denotes an angular or annular continuous cavity between the outer of the annular Parts 18 and 17 and the inner surfaces of the side covers 22, 24, the seal bearing parts 26 and 28 and the rim 20. At the time of its manufacture, the pulley 10 is coated with a viscous Shear or shear fluid is provided which occupies the annular cavity 32.

Es versteht sich, daß die Bauweise von hydraulischen Schub-Riemenscheiben selbst bereits bekannt ist, wie beispielsweise in den US-PSen 2 977 819 (Fujita), 3 498 431 (Sutaruk) und 3 910 391 (Detty) beschrieben.It is understood that the construction of hydraulic Thrust pulleys themselves are already known, for example in US Pat. No. 2,977,819 (Fujita), 3,498,431 (Sutaruk) and 3,910,391 (Detty).

Beim Betrieb mit einem Riemen (nicht gezeigt), der über ein Teil des ümfangs der Riemenscheibe 10 an deren Randteil 20 läuft, überträgt die Kurbelwelle 12 das Drehmoment auf die Nabe 14 mittels der starren Zwischenverbindung. Sämtliche Drehschwingungen der Welle 12 sind daher bei der Bewegung der Nabe 14 während der Rotation vorhanden. Diese Bewegungen sind daher ebenfalls in dem ringförmigen Steg 18 und dem ·When operating with a belt (not shown) that extends over part of the circumference of the pulley 10 whose edge part 20 runs, the crankshaft 12 transmits the torque to the hub 14 by means of the rigid Interconnection. All torsional vibrations of the shaft 12 are therefore during the movement of the hub 14 present during rotation. These movements are therefore also in the annular web 18 and the ·

Ringteil 17 vorhanden. Durch die hydraulische Schubbzw. Scherkupplung, die dem Fachmann auf dem Kraftfahrzeuggebiet geläufig ist, wird die ungerichtete Rotationsbewegung der Nabe 14 auf das Teil 20 und die damit verbundenen Abdeckungen 22 und 24 der Riemen-Scheibe durch den hydraulischen Schub übertragen. Je-Ring part 17 is present. The hydraulic thrust or Shear coupling known to those skilled in the automotive art is common, the non-directional rotational movement of the hub 14 on the part 20 and the associated covers 22 and 24 of the pulley are transmitted by the hydraulic thrust. Each-

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doch werden durch die hydraulische Schubverbindung zwi schen den Ringteilen 17 und 18 und dem äußersten Teil 20 der Riemenscheibe 10 die relativ großen Rückwärts- und Vorwärts-Verwindungen, die die (langsamen) Drehschwingungen der Kurbelwelle 12 darstellen, überhaupt kaum auf das Riemenantriebsteil 20 übertragen. Somit drehen sich während des Betriebs die Seitenabdeckungen 22 und 24 zusammen mit dem Randteil 20 der Riemenscheibe relativ zu den Ringteilen 17 und 18, wobei 0 diese relative Drehung ermöglicht wird durch Rotationsdichtungen oder Dichtungslagerteile 26 und 28, die ebenfalls die Schubflüssigkeit in dem ringförmigen Antriebshohlraum oder der ringförmigen Antriebskammer 32 halten. but are by the hydraulic thrust connection between tween the ring parts 17 and 18 and the outermost part 20 of the pulley 10 the relatively large backward and forward twists that cause the (slow) torsional vibrations of the crankshaft 12 are hardly transferred to the belt drive part 20 at all. Consequently During operation, the side covers 22 and 24 rotate together with the rim portion 20 of the pulley relative to the ring parts 17 and 18, this relative rotation being made possible by rotary seals or seal bearing parts 26 and 28, which also hold the thrust fluid in the annular Hold the drive cavity or the annular drive chamber 32.

In der Fig„ 2 der Zeichnungen wird die erfindungsgemäße Riemenscheibe in Kombination mit Hilfskrafteinrichtungen veranschaulicht, die häufig in modernen Verbrennungsmotoren zu finden sind. Die Ziffer 34 bezeichnet einen Riemen, der durch die Riemenscheibe 10 angetrieben wird und eine erste durch Riemen angetriebene Hilfskraftvorrichtung, wie einen Wechselstromgenerator 36, eine zweite Hilfskraftvorrichtung, wie eine Servolenkungspumpe 38 und eine dritte Hilfskrafteinrichtung, wie eine Servobremsenpumpe 40, antreibt» Es versteht sich, daß die Anzahl und die Lage derartiger Hilfskrafteinrichtungen in bezug auf die Riemenscheibe 10 variiert werden können.In FIG. 2 of the drawings, the inventive Pulley in combination with auxiliary power equipment illustrated often in modern Internal combustion engines can be found. Numeral 34 denotes a belt that goes through the pulley 10 and a first belt-driven auxiliary power device such as a AC generator 36, a second power assist device such as a power steering pump 38, and a third auxiliary power device, such as a servo brake pump 40, drives »It goes without saying that the number and the position of such auxiliary power devices with respect to the pulley 10 can be varied.

^ö Aus den Fig. 1 und 2 ist für den Betrachter ersichtlich, daß die Drehschwingungen der Kurbelwelle 12, die einer ungerichteten Bewegung unterliegt, zwar auf die Nabe 14 übertragen wird, jedoch nur sehr leicht, falls überhaupt, auf das Riemenscheibenantriebsteil 20 übertragen wird und daher wirksam von ^ö from FIGS. 1 and 2 it is apparent to the viewer that the torsional vibration of the crankshaft 12, which is subject to a non-directional movement will be transmitted to the hub 14, but only very slightly, if any, is transmitted to the pulley input part 20 and therefore effective from

dem Energieantrieb bzw. Antriebsriemen 34 abgehalten werden. Diese nicht vorhandenen Rückwärts- und Vorwärtsverwindungen des Umfangs bzw. Randes 20 der Riemenscheibe 10 führen zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit des Aufbaus unerwünscht hoher Modi in dem Riemen 34, sowohl hinsichtlich transversaler als auch longitudinaler Schwingungen. Dies führt seinerseits zu einer verlängerten Lebensdauer des Riemens sowie auch zu einem gleichmäßigeren Betrieb der Hilfskrafteinrichtungen 36, 38 undthe energy drive or drive belt 34 are held. These non-existent backward and forward twists of the circumference or edge 20 of the pulley 10 result in less likelihood of undesirably high modes building up in belt 34, both in terms of transverse and longitudinal vibrations. This in turn leads to a extended service life of the belt as well as a more uniform operation of the auxiliary power equipment 36, 38 and

Claims

Wallace Murray Corporation
Park Avenue
New York, NY 10171, USA G 53

Pulley and drive belt system and method for isolating torsional vibrations from a drive belt

Claims

f%f%

IIJ pulley and drive belt system for transmitting power from the drive shaft of an internal combustion engine to one or more auxiliary power devices driven by pulleys, the drive shaft having torsional vibrations due to undirected rotations, and the drive shaft by means of a drive pulley to at least one driven pulley for driving an auxiliary power device such as a compressor, an electric generator or

Like. Is coupled, characterized in that

the drive pulley (10) from the hydraulic

ζ Push type is with a hydraulic clutch

between the hub part (14) of the pulley, which is rigidly coupled to the drive shaft (12) is, and the radially outermost part (20) of the pulley, which is coupled to the drive belt is, the hydraulic clutch torsional vibrations from the drive shaft (12) from the belt isolated from the occurrence of large amplitude vibrations in the belt due to torsional vibrations in the drive shaft (12).

2. Method for isolating torsional vibrations from a drive belt, which is

drive pulley is operated, and which itself drives pulleys that are connected to auxiliary power devices an internal combustion engine are connected, such as compressors, electrical generators or The like, wherein the pulley has a hub portion which is attached to and driven

is subject from the drive shaft of an internal combustion engine and the shaft torsional vibrations, characterized in that the drive belt ² ^ disc a pulley with a hydraulic clutch between its hub part, which is attached to the drive shaft, and the outermost its radially, with the drive belt in RELATED Part, is used, whereby

30th

Torsional vibrations in the drive shaft of the

belts driven by them are isolated and the occurrence of vibrations with great Amplitude in the belt as well as an uneven

Rotation of auxiliary power devices by rotating

35

vibrations in the drive shaft are reduced.