CS258175B1

CS258175B1 - Apparatus for storing viscous torsional vibration dampers, in particular for crankshafts of internal combustion engines

Info

Publication number: CS258175B1
Application number: CS868094A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Pistek
Original assignee: Vaclav Pistek
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1986-11-10
Publication date: 1988-07-15
Also published as: CS809486A1

Abstract

Zařízení pro uložení viskózního tlumiče je vytvořeno teleskopicky uspořádanou torzní tyčí a nábojem nesoucím alespoň jeden viskózní tlumič. Řešení se týká vymezeni příčných pohybů na straně volného konce náboje a jeho podstata je v tom, že povrchem torzní tyče a vnitřní stěnou náboje je na straně jeho volného konce vytvořen alespoň jeden funkční prostor pro tlakovou kapalinu. Vrstva kapaliny ve funkčním prostoru svou tuhostí a tlumicími účinky v příčném směru vymezuje pohyby na straně volného konce náboje. Tím odpadá nutnost použití mechanického prvku pro vymezení příčných pohybů, zpravidla tlakovým olejem mazaného ložiskového kroužku. Řešení je použitelné zejména pro klikové hřídele spalovacích motorů a u rotorů rotačních strojů.The device for accommodating a viscous damper is formed by a telescopically arranged torsion bar and a hub carrying at least one viscous damper. The solution concerns the limitation of transverse movements on the side of the free end of the hub and its essence is that at least one functional space for pressurized fluid is created on the side of its free end by the surface of the torsion bar and the inner wall of the hub. The layer of fluid in the functional space, by its rigidity and damping effects in the transverse direction, limits the movements on the side of the free end of the hub. This eliminates the need to use a mechanical element for limiting transverse movements, usually a bearing ring lubricated with pressurized oil. The solution is applicable in particular for crankshafts of internal combustion engines and rotors of rotating machines.

Description

Vynález se týká zařízení pro uložení viskózního tlumiče torzních kmitů, které je vytvořeno teleskopicky uspořádanou torzní tyčí a nábojem nesoucím viskózní tlumič, zajištěnými proti vzájemnému posuvu a natáčení na straně volného konce torzní tyče, přičemž prostor mezi nimi je propojen s přívodním kanálem tlakové kapaliny v torzní tyči. Na takto uspořádaném zařízení řeší vynález vymezení příčných pohybů na straně volného konce náboje.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for receiving a viscous torsional vibration damper which is formed by a telescopically arranged torsion bar and a cartridge carrying a viscous damper secured against mutual displacement and rotation at the free end side of the torsion bar. rod. In such an arrangement the invention solves the definition of transverse movements on the side of the free end of the hub.

Jsou známa zařízení tohoto druhu, u nichž vymezení příčných pohybů na straně volného konce náboje zajištuje tlakovým olejem mazaný ložiskový kroužek mezi torzní tyčí a volným koncem náboje, s vůli na vnitřním nebo vnějším průměru, popř. s vůlí na vnitřním i vnějším průměru.Devices of this kind are known in which the delimitation of transverse movements at the free end of the hub is provided by a pressure-oil-lubricated bearing ring between the torsion bar and the free end of the hub, with play on the inner or outer diameter or the diameter of the hub. with clearance on inside and outside diameter.

Nevýhodou takového řešení je jeho konstrukční i výrobní složitost, jakož i potřeba nedostatkových ložisek materiálů. Zhotovení ložiskového kroužku nástřikem ložiskového materiálu vyžaduje navíc drahé výrobní zařízení.The disadvantage of such a solution is its structural and manufacturing complexity, as well as the need for scarce material deposits. In addition, the production of the bearing ring by spraying the bearing material requires expensive production equipment.

Těmto nevýhodám se čelí řešením podle vynálezu. Jeho podstata je v tom, že meziprostor, vytvořený souvislou mezerou mezi torzní tyčí a vnitřní stěnou náboje, opatřený alespoň jedním v torzní tyči provedeným vstupním kanálem tlakové kapaliny, je uspořádán na straně volného konce náboje alespoň jako jeden funkční prostor tlakové kapalíny, v němž poměry vnitřních průměrů náboje a průměrů torzní tyče, ležících v rovinách kolmých k její ose, jsou menší než 1,018, a ve zbytkové části jako zbytkový prostor tlakové kapaliny.These disadvantages are overcome by the solutions according to the invention. It is characterized in that the intermediate space formed by the continuous gap between the torsion bar and the inner wall of the hub, provided with at least one pressure fluid inlet channel in the torsion bar, is arranged at least on the free end of the hub as at least one functional fluid space in which the internal diameters of the hub and the diameters of the torsion bar lying in planes perpendicular to its axis are less than 1.018, and in the remainder as the residual pressure fluid space.

Za těchto podmínek vznikne za provozu ve funkčním prostoru vrstva tlakové kapaliny takové tlouštky, že při střídavém namáhání, vyvolávaném nevyvážeností viskózního tlumiče a vnějšími silami působícími na tlumič, vykazuje v příčném směru potřebnou tuhost a tlumicí účinky. V důsledku toho vrstva tlakové kapaliny ve funkčním prostoru svou tuhostí a tlumicími účinky v příčném směru dostatečně vymezuje za provozu zařízení příčné pohyby na straně volného konce náboje, nesoucího viskózní tlumič, vůči protilehlé části torzní tyče, a to bez použiti jakkoli konstrukčně nebo technologicky provedeného ložiskového kroužku.Under these conditions, a layer of pressurized fluid of such thickness is formed during operation that it exhibits the necessary stiffness and damping effects in the transverse direction under alternating stresses caused by the imbalance of the viscous damper and the external forces acting on the damper. As a result, the pressure fluid layer in the functional space, due to its stiffness and damping effects in the transverse direction, sufficiently defines lateral movements on the free end side of the hub carrying the viscous damper relative to the opposite part of the torsion bar during operation. ring.

Vynálezem byla takto zcela odstraněna potřeba zajištovat pohyb volného konce náboje v příčném směru mechanickým prvkem. Při torzním kmitání jsou relativní obvodové rychlosti volného konce náboje a protilehlé části torzní tyče řádově menší než obvyklé obvodové rychlosti v kluzném ložisku uloženého čepu o průměru, jaký má torzní tyč. Vyplývá to z malých úhlových amplitud torzních kmitů a velikosti běžných frekvencí při torzním kmitání. Vzhledem k tomu je i v extrémním případě vyloučeno poškození v oblasti funkčního prostoru tlakové kapaliny zadřením. Proto je též nanášení ložiskových materiálů na stěny funkčního prostoru technicky i ekonomicky neúčelné. Povrch stěn funkčního prostoru tlakové kapaliny je vytvořen rotačními plochami, např. válcovou, kuželovou, vypouklou, vydutou, popř. jejich kombinacemi.The invention has thus completely eliminated the need to provide a free movement of the free end of the hub in the transverse direction by a mechanical element. In torsional oscillation, the relative peripheral velocities of the free end of the hub and the opposing portion of the torsion bar are of the order of magnitude less than the usual peripheral velocities in the journal bearing of a journal having a diameter such as the torsion bar. This results from the small angular amplitudes of the torsional oscillations and the magnitude of the normal frequencies at torsional oscillations. Therefore, even in extreme cases, damage in the area of the pressure fluid functional area is prevented by seizing. Therefore, the application of bearing materials to the walls of the functional space is also technically and economically ineffective. The surface of the walls of the functional space of the pressurized fluid is formed by rotating surfaces, e.g. combinations thereof.

Jelikož takto vymezený funkční prostor tlakové kapaliny je rovnoměrně rozložen po celém obvodu, vytváří se v něm všude sťejně působící vrstva tlakové kapaliny. Tím je zajištěno rovnoměrné vymezení příčných pohybů na straně volného konce náboje ve všech směrech. Vypuštění ložiskového kroužku zjednodušuje zároveň konstrukci i výrobu zařízení pro uložení viskózního tlumiče torzních kmitů za současné úspory ložiskových materiálů, popř. drahých speciálních zařízení k nanášení kroužků nástřikem ložiskového materiálu.Since the functional space of the pressurized fluid thus defined is uniformly distributed over the entire circumference, a layer of pressurized fluid acting in the same manner is formed therein. This ensures a uniform definition of the lateral movements on the free end of the hub in all directions. The omission of the bearing ring simplifies both the design and the production of the device for storing the viscous torsional damper while saving the bearing materials, respectively. expensive special ring application equipment by spraying bearing material.

Podle dalšího předmětu vynálezu je povrch stěn funkčního prostoru tlakové kapaliny uspořádán ve tvaru válcových ploch. Toto provedení je zvláště výhodné po stránce výrobní i funkční. Funkční prostor má v tomto případě tvar dutého rotačního válce, čímž se dosahuje rovnoměrného rozložení tlakové kapalinové vrstvy po celém obvodě i délce.According to another object of the invention, the wall surface of the pressurized fluid functional space is arranged in the form of cylindrical surfaces. This embodiment is particularly advantageous from a production and functional point of view. In this case, the functional space is in the form of a hollow rotary cylinder, thereby achieving a uniform distribution of the pressure fluid layer over the entire circumference and length.

Je-li podle vynálezu alespoň jeden vstupní kanál tlakové kapaliny vyústěn do jejího funkčního prostoru, zkrátí se délka části přívodního kanálu v ose torzní tyče. Toto řešení je výhodné z výrobních důvodů.According to the invention, if at least one inlet port of the pressurized fluid is discharged into its functional space, the length of the part of the inlet port in the axis of the torsion bar is shortened. This solution is advantageous for production reasons.

Dalším předmětem vynálezu je řešeni, při němž alespoň jeden vstupní kanál tlakové kapaliny je vyústěn do zbytkového prostoru, tj. mezi povrchem torzní tyče a vnitřní stěnou náboje mimo funkční prostor tlakové kapaliny. Ve zbytkovém prostoru tlakové kapaliny mohou být radiální vůle mezi torzní tyčí a vnitřní stěnou náboje větší než ve funkčním prostoru tlakové kapaliny. Jejich volba se provede podle konstrukčních a technologických potřeb. Jelikož oba tyto prostory navzájem souvisejí, dosáhne se rovnoměrného rozložení tlaku v kapalině před vstupem do funkčního prostoru tlakové kapaliny.It is a further object of the present invention to provide at least one pressure fluid inlet channel into a residual space, i.e. between the surface of the torsion bar and the inner wall of the hub outside the functional space of the pressure fluid. In the residual pressure fluid space, the radial clearance between the torsion bar and the inner wall of the hub may be greater than in the functional fluid pressure space. Their selection is made according to design and technological needs. Since the two spaces are interrelated, a uniform pressure distribution in the liquid is achieved before entering the functional space of the pressure liquid.

Jiné řešeni navržené vynálezem spočívá v tom, že alespoň jeden vstupní kanál tlakové kapaliny je vyústěn částečně do funkčního prostoru tlakové kapaliny a částečně do jejího zbytkového prostoru. Tím se zkrátí délka části přívodního kanálu tlakové kapaliny v ose torzní tyče, přičemž částečné vyústění vstupního kanálu do zbytkového prostoru zajištuje rovnoměrné rozložení tlaků v kapalině před vstupem do funkčního prostoru tlakové kapaliny bez škodlivého seškrcení.Another solution proposed by the invention is that at least one inlet port of the pressurized fluid extends partly into the functional space of the pressurized liquid and partly into its residual space. This shortens the length of the portion of the pressure fluid supply duct in the axis of the torsion bar, the partial opening of the inlet duct into the residual space ensuring an even distribution of the pressures in the liquid prior to entering the pressure fluid functional area without harmful throttling.

Rovnoměrnému rozvodu tlakové kapaliny po celém obvodu funkčního prostoru tlakové kapaliny se konečně podle vynálezu účinně napomáhá tím, že vstupní kanál tlakové kapaliny vyústuje do obvodové drážky v torzní tyči, anebo jeho vyústěni směřuje proti obvodové drážce ve vnitřní stěně náboje, popř. je použito obou těchto řešení ve vhodné kombinaci. Provedení obvodové drážky ve vnitřní stěně náboje může se ukázat nezbytným opatřením zejména pak, nelze-li např. z konstrukčních důvodů zeslabovat pevnost tělesa torzní tyče obvodovou drážkou. Rovnoměrný rozvod tlakové kapaliny se stejným tlakem po celém obvodu funkčního prostoru tlakové kapaliny lze účinně zvýšit zmíněnou kombinací dvou protilehlých obvodových drážek.Finally, according to the invention, the uniform distribution of the pressure fluid over the entire circumference of the pressure fluid functional space is effectively aided by the pressure fluid inlet opening into the circumferential groove in the torsion bar or directed against the circumferential groove in the inner wall of the hub. both of these solutions are used in a suitable combination. The design of the circumferential groove in the inner wall of the hub may prove necessary, especially if, for example for structural reasons, the strength of the torsion bar body cannot be weakened by the circumferential groove. The uniform distribution of the pressure fluid at the same pressure over the entire circumference of the pressure fluid functional space can be effectively increased by said combination of two opposing circumferential grooves.

Ve všech těchto případech zajištuje obvodová drážka rovnoměrný rozvod tlakové kapaliny po celém obvodu. Za této podmínky je také dosaženo stejného tlaku kapaliny po celém obvodu před vstupem do funkčního prostoru tlakové kapaliny.In all these cases, the circumferential groove ensures an even distribution of the pressure fluid throughout the circumference. Under this condition, the same liquid pressure is also obtained around the perimeter before entering the functional fluid pressure space.

Přiklad provedení vynálezu je schematicky znázorněn na výkrese, na němž představuje obr. 1 podélný řez zařízením pro uloženi viskózniho tlumiče torzních kmitů a obr. 2 detail obvodové drážky ve vnitřní stěně náboje a části vstupního kanálu tlakové kapaliny v torzní tyči.1 shows a longitudinal section through a device for receiving a viscous torsional damper, and FIG. 2 shows a detail of a circumferential groove in the inner wall of the hub and part of the pressure fluid inlet channel in the torsion bar.

Jak je patrno z obr. 1, má torzní tyč 2 na svých koncích jednak osazeni 22» jednak přírubu 11 s otvory 12 pro upevněni k nezakreslenému klikovému hřídeli šroubovým spojem.As can be seen from FIG. 1, the torsion bar 2 has at its ends both a shoulder 22 and a flange 11 with holes 12 for fastening to the not illustrated crankshaft by a screw connection.

Na osazení 10 torzní tyče 2 nalisováním, svařením elektronovými paprsky apod. upevněný náboj 2 je na volném konci spojen šrouby 21 se skříni 2 viskózniho tlumiče, v niž je s vůlí uložen ve viskózní kapalině prstenec 32· Mezi povrchem torzní tyče 2 ^a vnitřní stěnou náboje 2 je na straně jeho volného konce funkční prostor 4 tlakové kapaliny, mající tvar dutého rotačního válce. Funkční prostor tlakové kapaliny 2 přechází ve zbytkový prostor 2 tlakové kapaliny mezi povrchem torzní tyče 2 ^a vnitřní stěnou náboje 2. Torzní tyč 2 3® opatřena přívodním kanálem 13 tlakové kapaliny, vyústujicím vstupním kanálem 14 do funkčního prostoru 2 tlakové kapaliny.At step 10 the torsion bar 2 by pressing, welding, electron beams and the like. Motor hub 2 is provided on the free end of associated screws 21, the housing 2 of a viscous damper in which a clearance is stored in a viscous liquid ring 32 · Between the surface of the torsion bar 2 ^{and the} inner wall of the hub 2, on its free end side, there is a functional fluid pressure space 4 having the shape of a hollow rotary cylinder. The functional fluid pressure space 2 passes into the residual pressure fluid space 2 between the surface of the torsion bar 2 ^{and the} inner wall of the hub 2. The torsion bar 23 is provided with a pressure fluid supply channel 13 opening into the functional fluid pressure space 2.

Jako alternativní řešení jsou čárkovaně zakresleny prodloužená část přívodního kanálu 15 tlakové kapaliny se vstupním kanálem 22» vyústujicím částečně do funkčního prostoru 2» částečně do zbytkového prostoru 5, jakož i vstupní kanál 17.» vyústěný do zbytkového prostoru 2· Podle konstrukčních a technologických požadavků a potřeb je zařízení opatřeno bud jen jedním, popř. dvěma či více vstupními kanály 14, anebo jen jedním, popř. dvěma či více vstupními kanály 22» nebo jedním, popř. dvěma či více vstupními kanály 22» popř. jejich kombinacemi. Efekty, jichž se těmito řešeními dosahuje, byly již popsány vpředu.As an alternative, an elongated portion of the pressurized fluid supply channel 15 with an inlet channel 22 »extending partly into the functional space 2» partially into the residual space 5 as well as an inlet channel 17 »is drawn in dashed lines. the equipment is provided with only one or. two or more input channels 14, or only one or more input channels. two or more input channels 22 ' two or more input channels 22 ' combinations thereof. The effects achieved by these solutions have already been described above.

Obr. 2 ukazuje část tělesa torzní tyče 2 opatřenou vstupním kanálem 14 tlakové kapaliny, vyústujicím do funkčního prostoru 2 proti obvodové drážce 22 ve vnitřní stěně náboje 2.Giant. 2 shows a part of the body of the torsion bar 2 provided with a pressure fluid inlet channel 14 that opens into the functional space 2 against the circumferential groove 22 in the inner wall of the hub 2.

Za chodu zařízení zaplní tlaková kapalina, přiváděná přívodním kanálem 13 a vstupním kanálem 14, jak funkční prostor jt, tak zbytkový prostor 'V důsledku toho vznikne ve funkčním prostoru £ po celém obvodu rovnoměrně rozložená vrstva tlakové kapaliny, která svou tuhostí a tlumicími vlastnostmi v příčném směru vymezuje příčné kmitavé pohyby na straně volného konce náboje 2. Rovnoměrnému rozvodu tlakové kapaliny po celém obvodu napomáhá proti vstupnímu kanálu 14 torzní tyče _1 provedená obvodová drážka 22 ve vnitřní stěně náboje 2. Těmito opatřeními se tlaková kapalina rozvede se stejným tlakem po celém obvodu do funkčního prostoru 4_·During operation, the pressure fluid supplied by the inlet duct 13 and the inlet duct 14 fills both the functional space j and the residual space. As a result, a uniformly distributed layer of pressure liquid is created in the functional space 6 over the entire circumference. A uniform circumferential groove 22 in the inner wall of the hub 2 against the inlet channel 14 of the torsion bar 1 assists the uniform distribution of the pressure fluid along the entire circumference. Functional space 4_ ·

Řešení podle vynálezu je použitelné u veškerých zařízení pro uložení viskózniho tlumiče torzních kmitů, zejména pro klikové hřídele pístových spalovacích motorů s vysokými měrnými parametry a u rotorů rotačních strojů.The solution according to the invention is applicable to all devices for receiving a viscous torsional damper, in particular for crankshafts of piston internal combustion engines with high specific parameters and for rotors of rotary machines.

Claims

Apparatus for receiving a viscous torsional damper, in particular for crankshafts of internal combustion engines, formed by a telescopically arranged torsion bar and a hub in the form of rotary bodies secured against mutual displacement and pivoting by connecting the free end of the torsion bar to a hub carrying at least one viscous damper; an interspace in the form of a tapered gap between the torsion bar and the inner wall of the hub for communicating with a pressure fluid supply channel in a torsion bar resulting in a surface thereof, characterized in that the interspace having at least one pressure channel inlet (14) is arranged on the free end side of the hub (2) as at least one functional fluid space (4) in which the proportions of the inner diameters of the hub (2) and the diameters of the torsion bar (1) lying in planes perpendicular to its axis are smaller than 1.018, and in residual no STI as a residual space (5) of pressurized fluid.

Device according to claim 1, characterized in that the surface of the walls of the pressure fluid functional space (4) is arranged in the form of cylindrical surfaces.

Device according to Claim 1 or 2, characterized in that at least one pressure fluid inlet channel (14) flows into the functional fluid space (4).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that at least one inlet pressure channel (17) is discharged into the residual pressure fluid space (5).

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one pressure fluid inlet (16) is discharged partly into the functional fluid space (4) and partly into the residual pressure fluid space (5).

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the at least one pressure fluid inlet channel (14) opens out against the circumferential groove (22) in the inner wall of the hub (2).

Device according to any one of Claims 1 to 3 and 6, characterized in that at least one pressure fluid inlet channel (14) opens into a circumferential groove in the torsion bar (1).

Device according to any one of claims 1 to 3, 6 and 7, characterized in that the circumferential groove (22) in the inner wall of the hub (2) is provided with at least one pressure fluid inlet (14) in the torsion bar (1). .