DE578356C

DE578356C - Elastic coupling

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Publication number: DE578356C
Application number: DE1930578356D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-05-21
Filing date: 1930-05-21
Publication date: 1933-06-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung einer elastischen Kupplung, insbesondere für Verbrennungsmotoren, die zwischen treibende und angetriebene Welle geschaltet ist. Durch die neue Bauart der Kupplung soll erzielt werden, daß die federnde Kupplung als ein zusammenhängendes Aggregat auf den Stumpf der antreibenden Welle aufgebracht werden kann, und die Teile durch den dadurch gegebenen Zusammenhang gut zusammen arbeiten, wobei insbesondere bei der Übertragung der Kräfte von Verbrennungsmotoren ein möglichst gleichförmiges Drehmoment bei verhältnismäßig geringen Schwungmassen gewahrt bleibt.The invention relates to the formation of a flexible coupling, in particular for internal combustion engines, which is connected between the driving and driven shaft. The new design of the coupling is to achieve that the resilient coupling Applied as a coherent unit to the stump of the driving shaft can be, and the parts fit together well because of the context it gives work, especially in the transmission of power from internal combustion engines a torque that is as uniform as possible with relatively low centrifugal masses is preserved.

Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, die eine Veränderung der Nachgiebigkeit der Federn gestatten, um die Kupplung so abgleichen zu können, daß' sie auch bei den stark ausgeprägten kritischen Drehzahlen von schnellaufenden Dieselmotoren einwandfrei arbeiten. Furthermore, devices are provided which allow a change in the flexibility of the springs allow to be able to adjust the coupling so that 'it also with the strong high critical speeds of high-speed diesel engines work properly.

In den Zeichnungen ist in den Abb. 1 bis 3 eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem dreigängigen Umlaufrädergetriebe für den Antrieb einer Diesellokomotive dargestellt, und zwar istIn the drawings, Figs. 1 to 3 show an exemplary embodiment of the invention in connection with a three-speed planetary gear for driving a Diesel locomotive is shown, namely

Abb. ι ein Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht der Federkupplung und des damit verbundenen Schwungrades nebst Umlaufrädergetriebe, Fig. Ι a longitudinal section or a side view the spring clutch and the associated flywheel together with epicyclic gear,

Abb. 2 ein Schnitt nach ^4-5-C-A auf der oberen Seite von rechts nach links, auf der unteren Seite von links nach rechts gesehen.Fig. 2 a section after ^ 4-5-C-A on the upper side from right to left, on the lower side from left to right.

In Abb. 3 ist die Dämpfungsvorrichtung in stark vergrößertem Maßstab dargestellt.In Fig. 3, the damping device is shown on a greatly enlarged scale.

Die Abb. 4 und 5 zeigen etwas abweichende bauliche Durchbildungen der elastischen Kupplung.Figs. 4 and 5 show slightly different structural configurations of the elastic Coupling.

Die Motorwelle α ist mit einem großen Flanscht versehen. Ein diesem Flansch entsprechender Gegenflansch b_L ist mit der Motorwelle durch Federkeile χ verbunden. Diese beiden Flansche sind in einem gewissen Abstand vom Wellenmittel durch eine größere Anzahl (nach der Abb. 2 zwölf) kräftige Bolzen c miteinander verbunden. Zwischen ihnen sitzt auf der Motorwelle eine am besten aus Stahlguß zu fertigende Scheibe^ mit einer zwölf eckigen Nabe« und eine entsprechend gestaltete Gegenscheibe d_v Zwischen beiden Scheiben sind die aus einer Anzahl verschieden langer Federblätter zusammengesetzten radial angeordneten Blattfedern g festge- , klemmt. Die Anzahl der Bolzen«? entspricht der Anzahl der Federn g. Damit diese Federn unter keinen Umständen durch die Fliehkraft herausgeschleudert werden können, sind sie an ihrem eingeklemmten Ende entsprechend gestaltet, d. h. beiderseits mit Vorsprüngen versehen, die in entsprechende Aussparungen in den Scheiben^ und d_x hineinpassen.The motor shaft α is provided with a large flange. A mating flange b _L corresponding to this flange is connected to the motor shaft by spring wedges χ . These two flanges are connected to each other at a certain distance from the shaft center by a larger number (twelve according to Fig. 2) strong bolts c. Between them sits on the motor shaft a disc, best made of cast steel, with a twelve-cornered hub, and a correspondingly shaped counter disc d _v. Between the two discs, the radially arranged leaf springs g composed of a number of spring leaves of different lengths are clamped. The number of bolts «? corresponds to the number of springs g. So that these springs cannot be thrown out by centrifugal force under any circumstances, they are designed accordingly at their clamped end, ie provided on both sides with projections which fit into corresponding recesses in the disks ^ and d _x.

Die beiden mittleren längsten Federblätter greifen mit ihren äußeren freien Enden in an sich bekannter Weise an geschlitzten zylindrischen Gelenken k an, die in den Kranz einer als Schwungrad ausgebildeten Scheibe/ eingelassen sind. Diese Schwungscheibe ist auf dem Ende der Motorwelle α drehbar gelagert und dient außer zur Erhöhung der Gleichförmigkeit des Ganges auch zur' Schwin-ο gungsdämpf ung, d. h. es kann durch entsprechende Wahl des in die Scheibe hineingelegten Schwungmomentes die Eigenschwingungszahl des ganzen Systems den Betriebs Verhältnissen des jeweils verwendeten Motors angepaßt werden. Am Umfang der Scheiben d und d_x werden die Blattfedern durch Zwischenstücke e in gleichen Abständen voneinander gehalten und durch Keile 0 festgekeilt, während sie an der zwölf eckigen Nabe?/. des Flanschest durch keilförmige Zwischenstücke n, die mittels Spannschlösser tn mit Rechts- und Linksgewinde angepreßt werden, befestigt sind, derart, daß sie an ihren eingespannten Enden keinerlei Bewegung auszuführen vermögen und nur an ihren freien Enden unter der Einwirkung des auf die getriebene Scheibe/ zu übertragenden Drehmomentes durchfedern können.The two middle longest spring leaves engage with their outer free ends in a manner known per se on slotted cylindrical joints k which are embedded in the rim of a disc / designed as a flywheel. This flywheel is rotatably mounted on the end of the motor shaft α and, in addition to increasing the uniformity of the gear, also serves to dampen vibrations, i.e. by selecting the moment of inertia placed in the disk, the natural number of vibrations of the entire system can be adapted to the operating conditions of the adapted to the motor used. On the circumference of the disks d and d _x , the leaf springs are held at equal distances from one another by spacers e and are wedged tight by wedges 0 , while they are attached to the twelve angular hub? /. of the flange by wedge-shaped spacers n, which are pressed by means of turnbuckles tn with right and left-hand threads, are attached in such a way that they are unable to perform any movement at their clamped ends and only at their free ends under the action of the driven disk / to transmitted torque can deflect.

Auf dem Kurbelwellenflansch sitzt, auf Federkeilen verschiebbar, ein leichtes Schwungrad/^ und auf dem Gegenflansch O₁ sitzte ebenfalls in axialer Richtung verschiebbar, ein Ring r_v der mit diesem Schwungrad durch Schraubenbolzen 2 verbunden ist. Sowohl dieser Ring als auch die Nabe des leichten Schwungrades I₁ greifen mit Vorsprüngen über die an ihrem äußeren Umfange konisch gestalteten Keile 0 hinweg (Abb. 1), so daß diese, wenn sie sich nach längerem Arbeiten . 40 einmal etwas gelöst haben sollten, nicht herausgeschleudert werden können. Durch Anziehen der Bolzen ζ können diese Keile jederzeit wieder fest eingetrieben werden, so daß die Befestigung der Federn unbedingt gesichert ist. Außerdem kann durch mehr oder weniger starkes Anziehen dieser Bolzen die Steifigkeit der Federn und damit die Eigenschwingungszahl des ganzen Systems in gewissen "Grenzen geregelt werden. Man hat somit ein bequemes Mittel an der Hand, das Auftreten kritischer Drehzahlen so zu beeinflussen, daß sie nicht mit einer Fahrstufe ("beispielsweise bei Diesellokomotiven) zusammenfallen können.A light flywheel / ^ sits on the crankshaft flange, displaceable on spring wedges, and a ring r _v which is connected to this flywheel by screw bolts 2 is _{seated on the counter flange O 1, also} displaceable in the axial direction. Both this ring and the hub of the light flywheel I ₁ grip with projections over the wedges 0 , which are conically shaped on their outer circumference (Fig. 1), so that these, when they are after prolonged work. 40 should have solved something once, cannot be thrown out. By tightening the bolts ζ, these wedges can be firmly driven in again at any time, so that the fastening of the springs is absolutely secured. In addition, by tightening these bolts to a greater or lesser extent, the stiffness of the springs and thus the natural frequency of the entire system can be regulated within certain limits a speed step ("for example in diesel locomotives) can coincide.

Am Schwungrad/ sind die Bolzen/H₁ der Umlauf räder α _h, e_it C₁ befestigt, durchweiche die Motorleistung mit der jeweils gewünschten Untersetzung auf die getriebene Welle ρ übertragen wird, je nachdem die Bremsscheibe % oder H₂ durch die entsprechende Bremse festgehalten wird, so daß sich das Umlaufrad B₁ oder O₁ an dem jeweils feststehenden Zentralrad abwickeln kann. Normalerweise, d.h. wenn beide Bremsen gelöst sind, und auch die KoIbCnA₁ und k₂ nicht unter Luftdruck bzw. Öldruck stehen, wie in Abb. 1 gezeichnet, wird durch eine kräftige Feder J₁ die Lamellenkupplung I₁ eingerückt, so daß das ganze Umlaufrädergetriebe gesperrt 'ist und sich als starres Ganzes mit dem Schwungradi dreht (direkter Schnellgang).On the flywheel / the bolts / H _{1 of} the circulating wheels α _h , e _it C _{1 are} attached, through which the engine power is transmitted to the driven shaft ρ with the required reduction, depending on whether the brake disc% or H _{2 is held} by the corresponding brake so that the planetary wheel B ₁ or O ₁ can unwind on the respective stationary central wheel. Normally, ie when both brakes are released and the KoIbCnA ₁ and k _{2 are} not under air pressure or oil pressure, as shown in Fig. 1, the multi-plate clutch I _{1 is} engaged by a powerful spring J ₁ , so that the entire planetary gear is locked 'and rotates as a rigid whole with the flywheel (direct overdrive).

Die beschriebene Federkupplung arbeitet wie folgt: Normalerweise biegen sich die freien sehr elastischen Enden des Federsternes unter der Einwirkung des zu übertragenden Drehmomentes um einen bestimmten Betrag durch, und sie führen im Rhythmus der vom Motor auf sie übertragenen Kraftimpulse regelmäßige Schwingungen um eine bestimmte Mittellage herum aus, die der Ungleichförmigkeit des Drehmomentes des Motors entsprechen, aber in mäßigen Grenzen bleiben. Wird jedoch — bei einem Fahrzeugmotor — bei Veränderung der Drehzahl des Motors ein kritischer Drehzahlbereich durchfahren, bei welchem die Kraftimpulse des Motors mit der Eigenschwingungszahl des Systems in Resonanz stehen, so können bei längerem Arbeiten mit der betreffenden kritischen Drehzahl die Schwingungen unter Umständen, trotz der durch die Reibung zwischen den einzelnen Federblättern verursachten Dämpfung, in gefährlichem Maße verstärkt werden. Deshalb ist eine Vorrichtung vorgesehen, um die Schwingungen noch weiterhin zu dämpfen, wenn die Schwingungsweite eine gewisse höchstzulässige Grenze überschreitet. Diese Dämpfungsvorrichtung besteht aus einem in der Abb. 3 in stark vergrößertem Maßstab dargestellten, mit einer Arbeitskante r versehenen Schuh, der auf dem freien Ende einer jeden Blattfeder mittels eines Keiles ν mit Schraubenbolzen und Kronenmutter in radialer Richtung verstellbar befestigt ist, und einem an den Schwungkranz / angegossenen Rillenkranz mit Rille w, in die der Dämpfungsschuh mit der erwähnten Arbeitskante r hineinpaßt. Überschreitet die Schwingungsweite das vorgesehene zulässige Maß, so klemmt sich der Dämpfungsschuh mit dieser Arbeitskante in der Rille w fest, so daß ein weiteres Ausschwingen des Federendes nicht mehr möglich ist. Die äußeren, sehr elastischen Enden der Federn, von den Federgelenken h bis zu den Dämpfungsschuhen, werden dergestalt starr mit dem Schwungkranz i verbunden, und eine weitere Durchfederung könnte gegebenenfalls nur noch, beim inneren Teil der Federn, vom Schuh bis zum eingespannten Ende, erfolgen. Dieser" Teil ist ganz erheblich steifer als der äußere. Infolge dieser vergrößertenThe spring clutch described works as follows: Normally, the free, very elastic ends of the spring star bend by a certain amount under the action of the torque to be transmitted, and they perform regular oscillations around a certain central position in the rhythm of the force pulses transmitted to them by the motor which correspond to the irregularity of the torque of the motor, but remain within moderate limits. However, if - in the case of a vehicle engine - when the engine speed is changed, a critical speed range is passed through in which the force impulses of the engine are in resonance with the natural frequency of the system, then the vibrations can under certain circumstances, despite the the damping caused by the friction between the individual spring leaves can be increased to a dangerous degree. A device is therefore provided to further dampen the vibrations if the amplitude of the vibrations exceeds a certain maximum permissible limit. This damping device consists of a shoe with a working edge r , shown on a greatly enlarged scale in Fig. 3, which is attached to the free end of each leaf spring by means of a wedge ν with screw bolts and castle nut, and one to the Flywheel / cast-on grooved wreath with groove w, into which the damping shoe with the mentioned working edge r fits. If the oscillation amplitude exceeds the intended permissible dimension, the damping shoe with this working edge is clamped firmly in the groove w, so that the end of the spring can no longer swing out further. The outer, very elastic ends of the springs, from the spring joints h to the damping shoes, are rigidly connected in this way to the flywheel i , and further deflection could possibly only take place on the inner part of the springs, from the shoe to the clamped end . This "part is considerably stiffer than the outer one. As a result of this enlarged

Steifigkeit und der gleichzeitig verkürzten wirksamen Länge der Federn wird aber auch die Eigenschwingungszahl des ganzen Systems verändert, so daß die Resonanz mit den Kraftimpulsen des Motors gestört ist. Eine weitere Verstärkung der Schwingungen wird demnach durch die beschriebene Vorrichtung verhindert.Stiffness and the shortened effective length of the springs at the same time is also the natural frequency of the whole system changed, so that the resonance with the Impulses of the motor is disturbed. A further amplification of the vibrations will be therefore prevented by the device described.

Weiterhin wird durch die beschriebene Vorrichtung auch eine zu starke Belastung der äußeren, sehr elastischen Federenden durch ein übermäßig starkes Drehmoment verhindert, indem die Dämpfungsschuhe auch bei starker Überlastung des Motors in der D.ämpfungsrille festgeklemmt werden, derart, daß die äußeren Federenden entlastet sind, und nur die inneren sehr steifen Enden sich noch weiter durchbiegen können.Furthermore, the device described also places excessive stress on the external, very elastic spring ends prevented by an excessively strong torque, by keeping the damping shoes in the damping groove even when the motor is heavily overloaded be clamped in such a way that the outer spring ends are relieved, and only the inner very stiff ends can bend even further.

Um die Schwingungsweite, bei welcher die vorbeschriebene Dämpfung bzw. Festklemmung einsetzt, bis zu einem gewissen Grade regeln zu können, sind die Dämpfungssehuhe, wie bereits erwähnt, mittels der durch Schraubenbolzen mit Kronenmuttern anziehbaren Keile ν in radialer Richtung auf den Federn verstellbar.In order to be able to regulate the oscillation amplitude at which the above-described damping or clamping begins to a certain degree, the damping shoes can be adjusted in the radial direction on the springs by means of the wedges ν, which can be tightened by screw bolts with castle nuts.

Es ist zu erwarten, daß beim Auftreten von Resonanz durch die Berührung der Arbeitskanten r der Dämpfungssehuhe mit der Dämpfungsrille w 'ein klatschendes Geräusch entsteht. Das ist insofern als schätzenswerter Vorteil zu werten, als durch dieses Geräusch der Maschinist bzw. Fahrzeugführer weit besser und sicherer als durch irgendwelche Torsionsmeßinstrumente auf das Durchfahren eines kritischen Drehzahlbereiches aufmerksam gemacht und veranlaßt wird, die erforderlichen Maßnahmen zu treffen, um so rasch als möglich aus diesem Bereich herauszukommen. It is to be expected that when resonance occurs, a clapping noise is produced by the contact of the working edges r of the damping shoes with the damping groove w '. This is to be assessed as an appreciable advantage, as this noise draws the machinist's or vehicle driver's attention far better and more safely than any torsion measuring instruments to the fact that a critical speed range is being passed and prompts the necessary measures to be taken as quickly as possible to get out of this area.

In der Abb. 4 ist eine etwas abweichende bauliche Durchbildung der vorbeschriebenen Federkupplung dargestellt, darin bestehend, daß das kleine Schwungrad i_v statt mit dem Wellenflansch b verkeilt zu sein, durch einen Flansch s sowie die Bolzen C mit demselben verbunden ist. Im übrigen ist jedoch die Anordnung der ganzen Kraftübertragung, und insbesondere auch des großen zur Erhöhung der Gleichförmigkeit des Ganges sowie zur Schwingungsdämpfung dienenden, auf der Motorwelle α frei schwingend gelagerten Schwungrades/unverändert wie bei der-Abb. 1.In Fig. 4 a slightly different construction of the spring clutch described above is shown, consisting in that the small flywheel i _v instead of being wedged with the shaft flange b , is connected by a flange s and the bolts C to the same. Otherwise, however, the arrangement of the entire power transmission, and in particular also of the large flywheel, which is used to increase the uniformity of the gear and to dampen vibrations, is freely swinging mounted on the motor shaft α / unchanged as in the -Fig. 1.

Das Schwungrad I₁, dessen Schwungmoment selbstredend der Art des jeweils verwendeten Motors (Sechs- oder Zwölfzylinder, Zweioder Viertakt, verhältnismäßig hohe oder niedere Drehzahl) anzupassen ist, kann gegebenenfalls, d. h. wenn auf der entgegengesetzten Seite der Motorwelle bereits ein entsprechendes Schwungrad vorgesehen ist, ganz in Wegfall kommen. In diesem Falle ist der Kurbelwellenfiansch b mit etwas größerem Durchmesser auszuführen, um die Bolzen 2 aufnehmen zu können, wie in der Abb. 5 gezeichnet. The flywheel I ₁ , the moment of inertia of which must of course be adapted to the type of engine used (six- or twelve-cylinder, two- or four-stroke, relatively high or low speed), can if necessary, ie if a corresponding flywheel is already provided on the opposite side of the engine shaft, come out completely. In this case, the crankshaft flange b should have a slightly larger diameter in order to be able to accommodate the bolts 2, as shown in Fig. 5.

Es ist selbstverständlich, daß' in solchen Fällen, wo nur eine Untersetzung erforderlich ist, wie beispielsweise beim Antrieb von Schiffen, eine der beiden Bremsen nebst einer der beiden hohlen Wellen und einem der Zentralräder sowie einem der Umlaufrädersätze e_x bzw. a_% weggelassen werden kann. Ebenso kann in einem solchen Falle natürlich auch die Lamellenkupplung I_x in Wegfall kommen. Ferner kann in solchen Fällen, wo es nicht darauf ankommt, daß die angetriebene Welle in der verlängerten Achse der Motorwelle angeordnet ist, statt des Umlaufrädergetriebes selbstredend auch ein gewöhnliches Stirnrädergetriebe in der bekannten Weise vorgesehen werden. Desgleichen kann im Falle der direkten Kupplung mit einem elektrischen Generator das auf der Motorwelle frei schwingende Schwungrad in geeigneter Weise mit der Welle dieses Generators gekuppelt werden.It goes without saying that 'in those cases where only a reduction is required, such as when propelling ships, one of the two brakes together with one of the two hollow shafts and one of the central gears and one of the epicyclic gear sets e _x or a _{% are omitted} can. In such a case, the multi-plate clutch I _x can of course also be omitted. Furthermore, in those cases where it is not important that the driven shaft is arranged in the extended axis of the motor shaft, an ordinary spur gear can of course also be provided in the known manner instead of the epicyclic gear. Likewise, in the case of direct coupling with an electrical generator, the flywheel, freely oscillating on the motor shaft, can be coupled in a suitable manner to the shaft of this generator.

Claims

Patent claims:

I. Elastic coupling, preferably between the shaft of an internal combustion engine and the shaft driven by it, in which a large number of multi-leaf leaf springs arranged in a star shape and of graduated stiffness are firmly clamped at their inner ends and rigidly connected to the motor shaft, while the outer freely oscillating Attack ends on the rim of the driven disk (i) , characterized in that the flywheel is rotatably mounted on the stub of the motor shaft and connected to the driven shaft by a planetary gear (a _v e _% , C ₁ ) or by a non-elastic coupling of some type is.

2. Elastic coupling according to claim 1, characterized in that the leaf springs (g) at their inner ends in the axial direction by disks (d, Cl ₁ ), which with a flange (b) on the motor shaft (#) by bolts (c ) are firmly connected, clamped and secured against being thrown by the centrifugal force, while they are in the radial direction by spacers (<e) and wedges (ρ) sitting on the bolt (c) and on the hub by turnbuckles (m) and wedge-shaped Intermediate pieces (7z) are clamped.

3. Elastic coupling according to claims ι and 2, characterized in that

net that the wedges (ο) are provided with conical surfaces at their outer ends and are prevented from loosening by appropriately designed projections of a ring (^ ₁ _{) sitting on the counter flange (O 1} ) and by tightening screw bolts (2) can be pressed firmly and evenly.

4. Elastic coupling according to claim 1, characterized by the arrangement of damping shoes (/ ") on the leaf springs (g), which are clamped in a groove (w) screwed into the rim of the driven disk (z) when a maximum permissible oscillation amplitude is exceeded, in such a way that the outer ends of the springs, from the spring joints: (ft) to the damping shoes (r), are rigidly connected to the rim of the driven pulley (i) and thus cannot swing out any further.

5. Elastic coupling with device for damping vibrations according to claims 1 and 4, characterized in that the distance between the damping shoes (/ ") and the damping groove (w) for the purpose of regulating the maximum permissible oscillation amplitude by means of wedges (v) with screw bolts and nuts can be adjusted.

1 sheet of drawings