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Elastische Befestigung eines als Kurbelwellen-Schwingungsdämpfer ausgebildeten Gebläserades an luftgekühlten Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Befestigung eines als Kurbelwellen-Schwingungsdämpfer ausgebildeten Gebläserades an luftgekühlten Brennkraftmaschinen, deren Kühlluftgebläse an einer Motorstirnseite gleichachsig mit der Kurbelwelle angeordnet ist, mittels zweier elastischer, aussen durch Bleche gestützter Scheiben, die den Steg des Gebläserades zwischen sich einschliessen und formschlüssig mit diesem und mit der Kurbelwelle oder einem an derselben starr befestigten Teil verbunden sind.
Bekannt ist es, das Gebläserad von Brennkraftmaschinen mittels Gummimetallelementen, deren Teile durch Vulkanisation gegenseitig verbunden sind, an der Kurbelwelle zu befestigen, wobei diese Gummimetallelemente sowohl am Gebläserad als auch an der Kurbelwelle oder an einem mit dieser fest verbundenen Teil mittels zahlreicher Verbindungselemente befestigt ist. Diese Bauart hat den Nachteil der schwierig herstellbaren und mängelanfälligen Vulkanisationsverbindung sowie ferner des Bedarfes von einer grossen Zahl von Verbindungselementen. Ausserdem ist die Führung des Gebläserades zur Vermeidung von zu starken Schwingungsausschlägen mit zusätzlichem Aufwand verbunden.
Auch die Befestigungsart, bei welcher ein ringförmiges Gummielement unter hoher Vorspannung zwischen einer zentrischen Bohrung des Gebläserades und der Oberfläche einer Nabe eingesetzt ist, entbehrt bei genügender Nachgiebigkeit für die Verwendung als Schwingungsdämpfer einer ausreichenden Seitenführung für das Gebläserad.
Insbesondere trifft dies dann zu, wenn das Gebläserad als Biegeschwingungsdämpfer herangezogen werden soll.
Eine weitere Bauart verwendet auf einem Lochkreis angeordnete elastische Büchsen, die in Drehrichtung länglich verformt sind und auf diese Weise eine nachgiebige Befestigung des Gebläserades hauptsächlich in Drehrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen ermöglichen. Biegeschwingungen vermag diese Bauart jedoch wegen ihrer äusserst geringen Nachgiebigkeit in radialer Richtung nicht zu dämpfen.
Bekannt ist ferner eine elastische Befestigung eines Gebläserades, bei welcher der Steg des Gebläserades beiderseits mit aufvulkanisiertem Material versehen ist, welches auch die zentrische Ausnehmung sowie an diese anschliessende Aussparungen einhüllt. Auf der Aussenseite des elastischen Materials sind Ringscheiben aufvulkanisiert, die im Bereich der Aussparungen im Steg Bohrungen zur Durchführung von Befestigungsschrauben aufweisen, mit deren Hilfe die aneinander vulkanisierten Teile an einer kurbelwellenfesten Nabe befestigt und in axialer Richtung gespannt werden.
Diese Schrauben durchdringen im Bereich der Aussparungen im Steg des Gebläserades das elastische Material, wobei in diesem Bereich zwischen den aussen liegenden Scheiben dem Abstand dieser entsprechende Hülsen eingefügt sind, deren Innendurchmesser etwa dem Schaftdurchmesser der Schrauben entspricht, deren Aussendurchmesser jedoch kleiner ist als die Breite der Ausnehmungen im Gebläseradsteg, so dass sich zwischen diesen Ausnehmungen
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wendung von Gummimetallelementen mit Vulkanisationsverbindung.
Zusätzlich sind die Gummiteile durch die Befestigungsschrauben in axialer Richtung vorgespannt, sofern die eingefügten Abstandshülsen kürzer sind als die Stärke des Gebläseradsteges mit den beiderseits desselben aufgebrachten Schichten elastischen Materials. Die Schichten elastischen Materials sind hiebei, wie der Steg des Gebläserades, sehr dünn ausgeführt, so dass bei dieser Verbindung nur eine verhältnismässig geringe Nachgiebigkeit gegeben ist. Wird eine grössere
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Nachgiebigkeit verlangt, so steht dem die geringe Fläche zur Aufnahme von Kräften in radialer und in Um- fangsrichtung entgegen, da diese Fläche lediglich durch die Stärke des schwachen Gebläseradsteges gebil- det wird.
Insbesondere das zwischen den Abstandshülsen und den Aussparungen im Gebläseradsteg ange- ordnete dünnwandige elastische Material ist den bei grösseren radialen Ausschlägen auftretenden Druck- und Schnittbelastungen nicht gewachsen, so dass starke Abnützungen auftreten würden, wenn diese Bauart zur Dämpfung von Biegeschwingungen verwendet werden soll, was hohe Elastizität in radialer Richtung er- fordem würde.
Die Erfindung besteht demgegenüber darin, dass der Steg des Gebläserades beiderseits mit Zapfen oder ähnlichen Fortsätzen versehen ist, die in Bohrungen bzw. in entsprechende Ausnehmungen der elastischen Scheiben eingreifen, dass die elastischen Scheiben an ihrem vom Steg abgewendeten Seiten von bekannten tellerförmigen Blechen eingefasst sind und dass die Bleche, die Scheiben und der Steg des Gebläserades in an sich bekannter Weise mittels Schrauben und diese zwischen den Blechen umgebender, durch Aussparungen in den elastischen Scheiben formschlüssig hindurchragender Abstandshülsen zusammengespannt sind, wobei die Abstandshülsen die Aussparungen des Steges ohne Berührung derselben frei durchsetzen.
Diese Ausbildung der Befestigung ergibt eine nahezu gleichmässige Belastung des ganzen Scheibenvolumens durch die in Drehrichtung wirkenden Kräfte, da diese jeweils an einer Gruppe von
Ausnehmungen eingeleitet und an einer weiteren Gruppe derselben abgestützt werden. Durch die Verwendung von Zapfen am Gebläseradsteg wird eine nahezu unbegrenzte Steigerung der kraftübertragenden Flächen ermöglicht, ohne dass dabei eine sehr ins Gewicht fallende Vergrösserung der Gebläseradnabe erforderlich ist. Damit lassen sich elastische Scheiben verwenden, die aus einem sehr weichen elastischen Werkstoff bestehen und dadurch in radialer Richtung für die Dämpfung von Biegeschwingungen erhöhte Nachgiebigkeit für das Gebläserad ergeben.
Zu grosse Schwingungsausschläge des Gebläserades werden durch die progressive Charakteristik der sowohl radial als auch axial aussen gestützten elastischen Scheiben verhindert. Die elastischen Scheiben bestehen vorteilhaft aus Urethan oder einem gleichwertigen Kunststoff mit genügender Widerstandsfähigkeit gegen die auftretenden Kräfte. Die Herstellung der Schein' ben kann in einem einzigen Arbeitsgang im Giess- oder Pressverfahren erfolgen, so dass jede nachträgliche Bearbeitung unterbleibt. Es ist jedoch auch möglich, elastische Scheiben aus geschichtetem Material oder mit Verstärkungseinlagen zu verwenden, wobei letztere so angeordnet sein können, dass sich die tellerartigen Bleche erübrigen.
Die Abstimmung des Schwingungsdämpfers auf das Schwingungsverhalten der Kurbelwelle erfolgt durch Auswahl eines geeigneten Härtegrades für die elastischen Scheiben, durch die Grösse der Vorspannung für diese Scheiben und schliesslich noch durch das Gewicht bzw. das Schwungmoment des Laufrades. In üblicher Weise wird der Schwingungsdämpfer den Eigenfrequenzen der Biegeschwingungen der Kurbelwelle angepasst. Er kann jedoch auch disharmonisch und/oder auf die Drehschwingungen der Kurbelwelle abgestimmt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellt, u. zw. zeigt die Figur einen Teilschnitt einer Brennkraftmaschine mit einem am freien Ende der Kurbelwelle angeordneten, als Schwingungsdämpfer dienenden Gebläserad eines Kühlluftgebläses.
Auf dem der Schwungrad- bzw. Abtriebsseite entgegengesetzten Ende der Kurbelwelle 1 einer Brennkraftmaschine ist der Anker eines Lichtanlassers 2 befestigt. Dieser trägt an seinem freien Ende einen mit einer Fliehkraftverstelleinrichtung versehenen Zündunterbrecher 3 und einen Flansch 4.
Der Steg 6'des Laufrades 6 zwischen zwei elastischen Scheiben 9 aus Kunststoff, wie z. B. Urethan od. dgl., eingeschlossen. Die Mitnahmeverbindung vom Flansch 4 zum Steg 61 geschieht ausschliesslich über die elastischen Scheiben 9, welche einerseits mittels Bohrungen 11 und Zapfen 10 mit dem Steg 6' und anderseits mittels Bohrungen 11'. Abstandshülsen 14 und Schrauben 13 mit dem Flansch 4 verbunden sind. Die Scheiben 9 sind ferner mittels tellerartigen Blechen 12 mit einem seitlichen Rand 12'einge- fasst. Diese Bleche 12 ermöglichen in Verbindung mit der Länge der Abstandshülsen 14 eine auf das
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teren erfolgt die Abstimmung des Schwingungsdämpfers durch die Wahl der Grösse und des Gewichts des Laufrades.
Damit bei allen Betriebsbedingungen keine metallische Berührung zwischen Laufrad 6 und Flansch 4 eintreten kann, sind die Ränder 12'schmäler als die Scheiben 9, wodurch ein freier Rand 9' am Aussenumfang der Scheibe 9 als Sicherheitsabstand entsteht. Auch die Zapfen 10 sind kürzer als die Stärke der Scheiben 9.