DE10040137A1

DE10040137A1 - Gegengewicht mit viskos gedämpften Wälzkörper

Info

Publication number: DE10040137A1
Application number: DE2000140137
Authority: DE
Inventors: Joerg Sandig; Wolfgang Kiener
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 2000-08-12
Filing date: 2000-08-12
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2020-08-13
Also published as: DE10040137B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gegengewicht für den Massenausgleich vorzugsweise von Motorkurbelwellen. Das Gegengewicht umfasst eine geschlossene Arbeitskammer, in die ein oder mehrere Wälzkörper zusammen mit einem viskosen Dämpfungsmedium eingebracht sind (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Gegengewicht mit viskos gedämpften Wälzkörpern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Kurbeltriebe von Kolbenmaschinen werden üblicherweise mit Gegengewichten versehen, welche die freien Massenkräfte und -momente 1. Ordnung bestmöglich ausgleichen sollen. Der Begriff "1. Ordnung" besagt hierbei, dass diese Kräfte und Momente mit der einfachen Dreh frequenz der Kurbelwelle oszillieren.

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

In seltenen Fällen enthält das Schwungrad einen exzentrischen Massenanteil, der als Gegenge wicht dient, oder an der Kraftgegenseite läuft eine separate Unwuchtscheibe mit der Kurbelwelle um.

Kolbenmaschinen mit mehreren Kurbelkröpfungen verlangen andererseits oft einen Drehschwin gungsdämpfer 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 Räder kasten 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, ein gattungs gemässes Gegengewicht anzugeben, das die Erstreckung des Motors in Richtung der Kurbelwellenachse reduziert.

Von der Erfindung zu unterscheiden sind Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer, deren primär seitiges Gehäuse mit einer außermittigen Materialanhäufung zum Zwecke des Massenausgleichs ausgestattet ist.

Für ein Gegengewicht mit viskos gedämpfter Sekundärmasse in einstückiger Ausführung wurde ein (noch nicht offengelegtes) Patent unter der internen Registriernummer EM 2576 angemeldet. Ziel der vorliegenden Anmeldung ist, gegenüber der vorgenannten älteren Anmeldung den Aufwand für die Herstellung der einstückigen Sekundärmasse zu verringern.

An Stelle der einteiligen Sekundärmasse werden ein oder mehrere Wälzkörper von zylindrischer oder prismatischer Gestalt vorgeschlagen. Aus der Fachliteratur ist der sogenannte SALOMON- Tilger bekannt, z. B. aus
SCHRÖN: Die Dynamik der Verbrennungskraftmaschine
List-Reihe Band 8, Teil 2
Wien 1947: Seite 198
oder
DEN HARTOG/MESMER: Mechanische Schwingungen
Berlin 2. Aufl. 1952
Seite 254.

Im Gegensatz zur klassischen SALOMON-Rolle sollen die Wälzkörper der vorliegenden Erfindung mit Vorteil in ein viskoses Dämpfungsmedium eingebettet werden.

Die Lösung der Aufgabe besteht entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 1 in einem exzentrischen, geschlossenen Gehäuse in der Form eines Gegengewichts, in das ein oder mehrere Wälzkörper zusammen mit einem viskosen Dämpfungsmedium eingebracht sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

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

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

Fig. 2 ist der Blick in das erfindungsgemäße Gegengewicht bei abgenommenem Deckel in axonometrischer Darstellung;

Fig. 3 ist die Ansicht des erfindungsgemäßen Gegengewichts mit peripheren Führungstaschen bei abgenommenem Deckel in teilweise geschnittener Darstellung;

Fig. 4 ist der Querschnitt durch das erfindungsgemäße Gegengewicht mit zweiteiligem Gehäuse entlang dem in Fig. 3 eingezeichneten Schnittverlauf I-I;

Fig. 5 ist der Querschnitt durch das erfindungsgemäße Gegengewicht mit dreiteiligem Gehäuse entlang dem in Fig. 3 eingezeichneten Schnittverlauf I-I;

Fig. 6 ist die axonometrische Darstellung des erfindungsgemäßen Gegengewichts mit einer Vielzahl verschlossener Arbeitskammern bei abgehobenem Deckel.

Die Fig. 1 stellt den Abschnitt 2 einer Kolbenmaschinen-Kurbelwelle dar mit dem Grundlager- Wellenzapfen 3, um dessen Mittelachse die Kurbelwelle rotiert. An den Wellenzapfen schließt sich die Kurbelwange 5 an. Sie bildet die Verbindung zum Hubzapfen 4, auf dem der Fuß der Pleuelstange (nicht dargestellt) gelagert ist.

Im Beispiel der Fig. 1 weist die Kurbelwange zwei Auskragungen 6 auf, die Auf- und Anlageflächen 7, 8 zur Aufnahme des Gegengewichts 1 bereitstellen. Befestigungsschrauben 15 verbinden das Gegengewicht mit der Kurbelwelle.

Eine axiale Anlage und die zugehörigen axialen Schrauben sind in Fig. 1 verdeckt, daher nicht zu erkennen.

Fig. 2 gestattet einen Blick ins Innere des erfindungsgemäßen Gegengewichts. Die radial äußere Begrenzung der Arbeitskammer 14 stellt der Außenmantel 13 dar, dessen innere Peripherie konzentrisch zur Rotationsachse ausgebildet verläuft. In die Arbeitskammer ist eine Vielzahl von Wälzkörpern 19 eingefügt, die sich unter Wirkung der Fliehkraft an den Außenmantel anlegen und kleine Rollbewegungen ausführen, sobald sie von Drehschwingungen angeregt werden. Die verbleibenden Hohlräume der Arbeitskammer enthalten ein viskoses Dämpfungsmedium.

Zur Führung der Wälzkörper in Wellen-Längsrichtung dienen die Axialscheiben 20. In Fig. 2 sind im Übrigen die beiden Bohrungen 16 zur axialen Verbindung des Gegengewichts mit der Kurbelwelle zu erkennen.

In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Gegengewicht in teilweiser Schnittdarstellung abgebildet, dessen Arbeitskammer an der äußeren Peripherie Führungstaschen 18 aufweist. Wälzkörper 19 schmiegen sich in die Führungstaschen und wälzen sich in ihnen ab; zu diesem Zweck sind die Krümmungsradien der Führungstaschen definiert größer als der Walzenradius.

Im Querschnitt der Fig. 4 umschließen Gehäuse 10 und Deckel 11 die Arbeitskammer 14. Geschnitten ist auch einer der Wälzkörper 19 mit seinen Axialscheiben 20. Die Spuren zweier Zirkular-Schweißnähte, die Gehäuse und Deckel verbinden, sind bei 17 zu erkennen.

Fig. 5 gleicht im Wesentlichen der Fig. 4; das Gehäuse 10 besteht hier allerdings aus Außen- und Innenmantel, vervollständigt wird es durch die Rückwand 12.

Die Wälzkörper der Fig. 6 sind in jeweils einer eigenen Arbeitskammer 14 eingeschlossen. Beim Auftreten von Drehschwingungen wird so ein Maximum an Energie beim Verdrängen der viskosen Dämpfungsflüssigkeit dissipiert. Des besseren Verständnisses halber ist der Deckel 11 abgehoben dargestellt.

Die beschriebene Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es etwa denkbar, den Wälzkörpern an Stelle der zylindrischen eine zweckentsprechende prismatische Form zu geben.

Bezugszeichenliste

1

Gegengewicht

2

Kurbelwellenabschnitt

3

Wellenzapfen

4

Hubzapfen

5

Kurbelwange

6

Auskragung

7

Auflagefläche

8

Anlagefläche

9

Axiale Anlage

10

Gehäuse

11

Deckel

12

Rückwand

13

Außenmantel

14

Arbeitskammer

15

Befestigungsschraube

16

Axiales Anschraubloch

17

Schweißnaht

18

Führungstasche

19

Wälzkörper

20

Axialscheibe

Claims

1. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer für den Massenausgleich einer rotierenden Welle, vorzugsweise einer Motorkurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht eine geschlossene Arbeitskammer umfasst, in die ein oder mehrere Wälzkörper (19) zusammen mit einem viskosen Dämpfungsmedium eingebracht sind.

2. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Arbeitskammer einen zur Rotationsachse der zu bedämpfenden Welle konzentrischen Außenmantel (13) besitzt, an der sich die Wälzkörper unter der Wirkung der Fliehkraft abstützen und unter dem Einfluss von Drehschwingungen abrollen.

3. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Arbeitskammer an ihrem Außenmantel achsparallele Führungstaschen (18) besitzt, in denen sich die Wälzkörper unter der Wirkung der Fliehkraft abstützen und unter dem Einfluss von Drehschwingungen abrollen.

4. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verfügbare Bauraum in eine Vielzahl geschlossene Arbeitskammern unterteilt ist, in die jeweils ein Wälzkörper eingebracht ist.

5. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer von zwei Bauteilen, einem Gehäuse (10) und einem Deckel (11), umschlossen ist.

6. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer von drei Bauteilen, einem Gehäuse (10), einer Rückwand (12) und einem Deckel (11) umschlossen ist.

7. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebauteile des Gegengewichts mittels eines Strahlschweiß- oder eines anderen geeigneten Montageverfahrens verbunden sind.

8. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (19) Zylinderkörper sind.

9. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (19) prismatische Körper darstellen.

10. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (19) durch Lagerelemente (20) in axialer Richtung geführt werden.

11. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämpfungsmedium ein hochviskoses Siliconöl verwendet wird.

12. Gegengewicht mit integriertem Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium Motoröl aus dem Schmierölkreisfauf ist, das durch Kurbelwellenbohrungen zuströmt und in die Motorölwanne abfließt.