DE10039640A1

DE10039640A1 - Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse

Info

Publication number: DE10039640A1
Application number: DE2000139640
Authority: DE
Inventors: Joerg Sandig; Wolfgang Kiener
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Volkswagen AG; Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: DE10039640B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gegengewicht für den Massenausgleich vorzugsweise von Motorkurbelwellen. Das Gegengewicht enthält eine fluiddicht geschlossene Arbeitskammer, in der eine Sekundärmasse konzentrisch zur Wellenachse geführt ist. Die verbleibenden Spalte zwischen Kammerwänden und Sekundärmasse sind mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundär masse nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Die Kurbeltriebe von Kolbenmaschinen werden üblicherweise mit Gegengewich ten versehen, welche die freien Massenkräfte und -momente 1. Ordnung best möglich ausgleichen sollen. Der Begriff "1. Ordnung" besagt hierbei, dass diese Kräfte und Momente mit der einfachen Drehfrequenz der Kurbelwelle oszillieren.

Die Gegengewichte werden zumeist an den Kurbelwangen diametral entgegenge setzt zum Hubzapfen angebracht, wobei "diametral" auch einen Winkelversatz von bis zu 30° bedeuten kann. Bei kleineren Motoren werden die Gegengewich te als integraler Bestandteil der Kurbelwange gegossen oder geschmiedet.

In seltenen Fällen enthält das Schwungrad einen exzentrischen Massenanteil, der als Gegengewicht dient, oder an der Kraftgegenseite läuft eine sepa rate Unwuchtscheibe mit der Kurbelwelle um.

Kolbenmaschinen mit mehreren Kurbelkröpfungen verlangen andererseits oft einen Drehschwingungsdämpfer oder gedämpften Tilger. Nach den Gesetzen der Maschinendynamik muss ein solcher Dämpfer an der Kraftgegenseite mit der Kurbelwelle i. a. drehsteif verbunden werden. Liege er nun frei außerhalb des Motors oder unter einer abdeckenden Haube oder sei er im Räderkasten eingeschlossen, in jedem Falle vergrößert der Dämpfer die Gesamtlänge des Motors.

Zuweilen steht der Einbauraum für einen Motor mit zusätzlichem Dämpfer nicht zur Verfügung, wie etwa bei einigen Straßenfahrzeugen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Erstreckung des Motors in Richtung der Kurbelwellenachse zu beschränken und die unabdingbare Drehschwingungs dämpfung im Bauraum der Gegengewichte anzuordnen.

Die Erfindung bezieht sich nicht auf jene Viskositäts-Drehschwingungs dämpfer, deren primärseitiges Gehäuse mit einer außermittigen Material anhäufung zum Zwecke des Massenausgleichs ausgestattet ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht aus einem exzentrischen, ringsum fluid dichten Gehäuse in der Form eines Gegengewichts, das eine Sekundär masse umschließt und mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllt ist; diese Merkmale decken sich mit dem Kennzeichnungsteil des Patentan spruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patent ansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt die Ansicht eines Kurbelwellenabschnitts mit dem erfindungs gemäßen Gegengewicht in axonometrischer Darstellung;

Fig. 2 ist der Mittelschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gegengewicht mit trogförmigem Gehäuse entlang der Linie II-II von Fig. 3;

Fig. 3 ist der Querschnitt durch das Gegengewicht entlang der Linie I-I von Fig. 2;

Fig. 4 ist der Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gegengewicht mit rohrförmigem Gehäuse;

Fig. 5 ist der Mittelschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gegengewicht mit tiefgezogenem Blechgehäuse entlang der Linie IV-IV von Fig. 6;

Fig. 6 ist der Querschnitt durch das letztgenannte Gegengewicht entlang der Linie III-III von Fig. 5.

Die Fig. 1 stellt den Abschnitt 3 einer Kolbenmaschinen-Kurbelwelle dar mit dem Grundlager-Wellenzapfen 5, um dessen Mittelachse die Kurbelwelle rotiert. An den Wellenzapfen schließt sich die Kurbelwange 9 an. Sie bil det die Verbindung zum Hubzapfen 7, auf dem der Fuß der Pleuelstange (nicht dargestellt) gelagert ist.

Im Beispiel der Fig. 1 weist die Kurbelwange zwei Auskragungen 11 auf, die Auf- und Anlageflächen 13, 15 zur Aufnahme des Gegengewichts 1 bereit stellen. Befestigungsschrauben 19 verbinden das Gegengewicht mit der Kurbelwelle.

Eine axiale Anlage und die zugehörige axiale Schraube sind in Fig. 1 ver deckt, daher nicht zu erkennen.

In Fig. 2 und Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Gegengewicht in zwei Schnit ten dargestellt. Innenmantel 39, Außenmantel 41, Rückwand 43 sowie De ckel 33 bilden die hermetisch geschlossene Arbeitskammer, welche die Se kundärmasse 35 enthält. Für die berührungsfreie Führung dieser Masse sor gen die radial angeordneten Federgelenke 37. Deren einwärts gerichtete Ufer sind im Innenmantel 39, die radial auswärts gewandten Ufer in der Sekundärmasse 35 fest eingespannt. Die Spalträume zwischen Gehäusewänden und Sekundärmasse sind mit einem viskosen Dämpfungsmedium, vorzugsweise Siliconöl, gefüllt.

Die Sekundärmasse kann unter Verzicht auf die Federführung auch von einer Gleit- oder Wälzlagerung oder einer sonstwie gearteten Einrichtung ge stützt werden.

Im abgebildeten Beispiel ist der Deckel 33 mittels einer Strahlschweiß naht 45 auf dem Gehäuse fluiddicht aufgesetzt; es sind aber auch andere Deckelbefestigungen denkbar. Zu erkennen sind ferner die axiale Anlage 17 mit dem Anschraubloch 51, durch das eine axiale Schraube (nicht darge stellt) in die Kurbelwange 9 eingreift, sowie die angesenkten Befes tigungsbohrungen 49 für die Schrauben 19. Für die Verbindung von Kurbel welle und Gegengewicht sind ebenfalls andere Ausführungen vorstellbar.

Das Gehäuse von Fig. 4 läßt sich wirtschaftlicher herstellen: Innenman tel 39 und Außenmantel 41 mit den Befestigungsknaggen 47 bilden ein Rohr von sichelförmigem Querschnitt, das durch Aufschweißen von Rückwand 43 und Deckel 33 zur allseits geschlossenen Arbeitskammer wird. Hier lie fert die Rückwand zugleich die axiale Anlage 17 samt Anschraubloch 51.

Die Sekundärmasse 35 und ihre Führungselemente sind ebenso ausgeführt wie in Fig. 2, die den Mittelschnitt auch von Fig. 4 darstellt.

Ein weitergehender Vorschlag zur rationellen Herstellung des Gegengewichts- Gehäuses ist in Fig. 5 und Fig. 6 angedeutet. Das Teil 31 wird hier aus Blech in einem Tiefzieh- oder Hydroforming-Prozess spanlos umgeformt. Durch Aufschweißen des Deckels 33 entsteht die hermetisch geschlossene Arbeits kammer, in die zuvor die Sekundärmasse 35 eingebracht werden muss. Die Führung dieser Masse übernehmen wie oben die Federgelenke 37 oder eine andere geeignete Lagerung.

Die schwingfeste Verbindung zur Kurbelwelle bedingt hier die Aufdop pelung 53. Zwischen ihr und dem Deckel 33 werden die Befestigungsknag gen 47 angeordnet, die zur Aufnahme der Schrauben 19 durchbohrt und ange senkt sind. Die axiale Anlage 17 wird hier vom Blechgehäuse 31 bereitge stellt; und das axiale Anschraubloch 51, wahlweise mit einem Mutternge winde versehen, befindet sich in einem verstärkenden Einschweißstopfen.

Die beschriebene Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs beispiele beschränkt. So ist es etwa denkbar, das erfindungsgemäße Gegen gewicht als integralen, d. h. angeschmiedeten oder angegossenen Bestandteil der Kurbelwelle auszubilden.

Bezugszeichenliste

1

Gegengewicht

3

Kurbelwellenabschnitt

5

Wellenzapfen

7

Hubzapfen

9

Kurbelwange

11

Auskragung

13

Auflagefläche

15

Anlagefläche

17

axiale Anlage

19

Befestigungsschraube

31

Gehäuse

33

Deckel

35

Sekundärmasse

37

Federgelenk

39

Innenmantel

41

Außenmantel

43

Rückwand

45

Schweißnaht

47

Befestigungsknagge

49

Befestigungsbohrung

51

axiales Anschraubloch

53

Aufdoppelung

Claims

1. Gegengewicht für den Massenausgleich einer rotierenden Welle, vorzugs weise einer Motorkurbelwelle, mit einer viskos gedämpften Sekundär masse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht eine fluiddicht geschlossene Arbeitskammer umfasst, in der eine Sekundärmasse einge bracht ist, und die verbleibenden Spalträume mit einem viskosen Dämp fungsmedium gefüllt sind.

2. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse in der fluiddicht ge schlossenen Arbeitskammer zur Rotationsachse der auszugleichenden Welle konzentrisch geführt wird.

3. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse durch zwei oder mehrere Federgelenke gegenüber dem umgebenden Gehäuse geführt wird.

4. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse durch eine be- liebige Einrichtung berührungslos geführt wird.

5. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung axial und radial geführt wird.

6. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach Anspruch 1, bei dem die im Inneren des Gehäuses (31) angeordnete Arbeitskammer vom Innenmantel (39), dem Außenmantel (41), der Rückwand (43) und dem Deckel (33) umschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Innenman tel, Außenmantel und Rückwand einstückig ausgebildet sind.

7. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach den Ansprüchen 1 und 6 mit einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Arbeitskammer, dadurch gekennzeichnet, dass Innenmantel (39) und Außenmantel (41) einerseits und Rückwand (43) andererseits als getrennte Bauteile aus geführt sind.

8. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach den Ansprüchen 1, 6 und 7, bei dem die im Inneren des Gehäuses (31) angeordnete Ar beitskammer vom Innenmantel (39), dem Außenmantel (41), der Rück wand (43) und dem Deckel (33) umschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Innenmantel, Außenmantel, Rückwand und axiale Anlage (17) aus mindestens einem spanlos verformten Blechteil hergestellt sind.

9. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach einem der vor stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (33) und bei Bedarf auch die Rückwand (43) und die Aufdoppelung (53) durch ein Strahlschweißverfah ren befestigt werden.

10. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht mit der zu bedämpfenden Welle durch Schrauben oder sonstwie geeignete Maschinenelemente ver bunden ist.

11. Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Gegengewichts ein ein stückiges Bestandteil der zu bedämpfenden Welle ist.