DE10135910C2 - Viskoser Drehschwingungsdämpfer und Verfahren zur Herstellung eines viskosen Drehschwingungsdämpfers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen viskosen Drehschwingungsdämpfer mit einem mit einer Antriebswelle oder dergl. verbundenen, geschlossenen Dämpfergehäuse, das aus zwei miteinander ver­ bundenen Gehäuseteilen besteht, und einem im Dämpfergehäuse gelagerten Schwungring, wobei zwischen dem Dämpfergehäuse und dem Schwungring Lagerelemente zur Aufrechterhaltung von Scherspalten zwischen Dämpfergehäuse und Schwungring vorge­ sehen sind, welche mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her­ stellung eines solchen viskosen Drehschwingungsdämpfers.

Viskose Drehschwingungsdämpfer weisen einen mit einer An­ triebswelle (beispielsweise Kurbelwelle, Nockenwelle, Aus­ gleichswelle oder andere rotatorische Antriebselemente für Verbrennungsmotoren und Getriebe) verbundenes Gehäuse (Pri­ märseite des Schwingungsdämpfers) sowie einen Schwungring (Sekundärseite des Schwingungsdämpfers) auf, welcher vom Gehäuse umschlossen ist. Dabei sind der Schwungring und das Gehäuse so dimensioniert und der Schwungring ist so im Ge­ häuse gelagert, dass zwischen dem Schwungring und dem Ge­ häuse ein enger Spalt besteht, der mit einer viskosen Flüs­ sigkeit, z. B. Silikonöl, gefüllt wird. Zur Aufrechterhaltung dieser Spalte gibt es verschiedene Arten der Lagerung, bei­ spielsweise Axial-, Radial-Gleitlager aus Teflon, Kunststoff oder anderen Werkstoffen, verschiedene Anordnungen und Geo­ metrien, eine vollständige Lagerbeschichtung des Schwungrin­ ges oder der Gehäuseinnenflächen oder auch Wälzlagerungen.

Führt die Antriebswelle und damit die Primärseite des Schwingungsdämpfers Drehschwingungen aus, so kann der Schwungring diesen Drehschwingungen aufgrund seines Massen­ trägheitsmomentes nicht direkt folgen. Dadurch entsteht im Flüssigkeitsspalt eine Scherströmung der viskosen Flüssig­ keit, durch welche Energie der Drehschwingung dissipiert, d. h. die Drehschwingung gedämpft wird. Bei Verwendung einer nicht Newton'schen Flüssigkeit, z. B. Silikonöl, können Stei­ figkeitseffekte der Flüssigkeit dazu benutzt werden, das System aus Drehmasse (Schwungring) und Drehfeder (Silikonöl) auf eine bestimmte Eigenfrequenz abzustimmen, was ggf. schwingungstechnische Vorteile bietet.

Um den Schwungring im Gehäuse montieren zu können, ist es erforderlich, dass das Gehäuse wenigstens aus zwei miteinan­ der zu verbindenden Gehäuseteilen besteht. Dabei ist mindes­ tens ein Gehäuseteil des Schwingungsdämpfers zur Drehmoment- und Kraftübertragung kraft-, form- oder stoffschlüssig mit der Antriebswelle verbunden.

Bei bekannten Drehschwingungsdämpfern dieser Art wird bei deren Herstellung bzw. Montage zunächst der Schwungring in das eine Gehäuseteil eingelegt und gelagert und dann mit dem wenigstens zweiten Gehäuseteil verschlossen. Dabei sind die Werkstoffe der Gehäuseteile nicht notwendigerweise iden­ tisch. Das dichte Verschließen der beiden Gehäuseteile er­ folgt dabei je nach Werkstoffpaarung über Schweißverfahren (beispielsweise Laserschweißen oder Elektrodenstrahl­ schweißen), durch Verkleben, durch Verschrauben oder Bör­ deln, wobei bei beiden letztgenannten Verfahren zusätzlich eine Dichtung verwendet werden muss.

Ein viskoser Drehschwingungsdämpfer mit zwei Gehäuseteilen, die über Dichtmittel miteinander verbunden und miteinander verschraubt sind, ist aus US-A-2,514,136 bekannt. Eine ähn­ liche Lösung mit einem angeschraubten Gehäusedeckel ist aus DE-198 55 420 A1 bekannt. Aus US-A-3,121,347 ist ein visko­ ser Drehschwingungsdämpfer bekannt, bei dem die beiden Gehäuseteile stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und zwar vorzugsweise mit einem Polyester- oder Epoxidharz.

Bei einigen der vorgenannten Montageverfahren kann die vis­ kose Flüssigkeit grundsätzlich zwar vor dem Verschließen eingebracht werden, üblicherweise wird aber der Schwingungs­ dämpfer erst nach dem Verschließen über Füll- und Entlüf­ tungsbohrungen, ggf. unter Verwendung von höherem Druck und Vakuum, mit der viskosen Flüssigkeit befüllt. Diese Füll- und Entlüftungsbohrungen müssen nach dem Füllvorgang eben­ falls dicht verschlossen werden, damit die Flüssigkeit nicht wieder entweichen kann und dadurch die Funktion des Schwin­ gungsdämpfers verloren geht. Das Verschließen der Bohrungen wird mit Stopfen bewerkstelligt, die mit dem Gehäuse ver­ schweißt, verstemmt oder über ein Gewinde verschraubt wer­ den.

Aufgabe der Erfindung ist es, das aufwendige Füllen und Ver­ schließen eines Drehschwingungsdampfergehäuses so zu verein­ fachen, dass der viskose Drehschwingungsdämpfer kostengüns­ tiger hergestellt werden kann, wobei die Funktionsfähigkeit und Funktionssicherheit des Bauteiles erhalten oder sogar erhöht werden soll.

Bei einem viskosen Drehschwingungsdämpfer der eingangs be­ zeichneten Art wird diese Aufgabe bei einer ersten Ausge­ staltung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Gehäuseteile durch Schrumpfsitz miteinander verbunden sind.

Werden die Gehäuseteile durch Schrumpfsitz miteinander ver­ bunden, läßt sich die Montage wesentlich vereinfachen, da in das erste Gehäuseteil zunächst die benötigte Menge an visko­ ser Flüssigkeit eingefüllt wird, worauf anschließend der Schwungring mit seinen Lagerelementen eingesetzt wird. Dabei verteilt sich die viskose Flüssigkeit in der gewünschten Weise in den Scherspalten. Anschließend wird das vorher er­ wärmte zweite Gehäuseteil aufgesetzt und schrumpft bei Ab­ kühlung auf das erste Gehäuseteil dicht auf. Der so ent­ stehende Schrumpfsitz ist selbstverständlich so auszulegen, dass die entstehenden Drehmomente und Kräfte zwischen den Gehäuseteilen übertragen werden und Leckage der eingeschlos­ senen Flüssigkeit sicher vermieden werden kann.

Alternativ wird die vorgenannte Aufgabe bei einem Dreh­ schwingungsdämpfer der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, dass die beiden Gehäuseteile durch Presssitz mit­ einander verbunden sind.

Die Montage erfolgt dabei in ähnlicher Weise, aufwendige Verbindungsverfahren, wie Laserschweißen, Elektronenstrahl­ schweißen, Umbördeln, Kleben oder ähnliches, zum dichten Verbinden der Gehäuseteile, entfallen völlig. Es sind somit keine aufwendigen Laser- oder Elektronenstrahlschweißanlagen notwendig, der Abfüllvorgang für die viskose Flüssigkeit wird stark vereinfacht, da keine aufwendigen Füllanlagen be­ nötigt werden. Ferner treten an den Fügestellen der Gehäuse­ teile keine Dichtigkeitsprobleme auf, eben solche entstehen auch nicht an etwaigen Füllbohrungen für die viskose Flüs­ sigkeit, da diese vollständig entbehrlich sind. Dadurch kann nach der Montage und dem Reinigen auch auf einfache Weise lackiert werden. Ferner können nicht oder nur schwer schweißbare Werkstoffe Verwendung finden, der Herstell- bzw. Montageprozess ist offensichtlich kostengünstiger und prozesssicherer.

Bevorzugt ist bei beiden Ausgestaltungen vorgesehen, dass die beiden Gehäuseteile C-förmig ausgebildet und mit ihren C-Schenkeln ineinandergesteckt sind. Dabei ist die Anordnung dann so getroffen, dass das zweite Gehäuseteil von außen mit seinem C-förmigen Bereich den C-förmigen Bereich des ersten Gehäuseteiles umgreifend positioniert wird.

Bei einer Verbindung durch Presssitz ist in wenigstens einem Gehäuseteil vorzugsweise eine Entlüftungsbohrung vorgesehen. Wird das zweite Gehäuseteil auf das erste Gehäuseteil aufge­ presst, kann während dieses Vorganges durch die Entlüftungs­ bohrung überschüssige Luft entweichen. Diese Entlüftungsboh­ rung kann sehr klein dimensioniert sein, was es erlaubt, diese auf einfache Weise nach dem Fügevorgang abzudichten, z. B. durch Verschweißen, durch Verstemmen, durch Eindrücken einer Kugel, oder dergleichen. Das Abdichten einer solchen kleinen Entlüftungsbohrung ist wesentlich einfacher und kos­ tengünstiger zu bewerkstelligen als das Schließen und Ab­ dichten der großen Füll- und Entlüftungsbohrungen bei Dreh­ schwingungsdämpfern nach dem Stand der Technik.

Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe sieht die Erfin­ dung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Drehschwin­ gungsdämpfers vor, das sich dadurch auszeichnet, dass zu­ nächst in das erste Gehäuseteil die benötigte Menge an vis­ koser Flüssigkeit eingebracht und dann der Schwungring mit Lagerelementen in das erste Gehäuseteil eingesetzt wird, worauf nachfolgend das erwärmte zweite Gehäuseteil über das erste Gehäuseteil geschoben und abgekühlt wird.

Das zweite Gehäuseteil wird dabei auf eine gegenüber dem ersten Gehäuseteil höhere Temperatur gebracht, beispiels­ weise in einem Ofen, durch Induktion oder dergl., wodurch das dadurch aufgeweitete zweite Gehäuseteil einfach über das erste Gehäuseteil geschoben werden kann. Dabei kann über­ schüssige Luft durch den wärmedehnungsbedingten Spalt ent­ weichen, so dass eine zusätzliche Entlüftungsbohrung voll­ ständig entbehrlich ist. Bei sich einstellendem Temperatur­ gleichgewicht zwischen den beiden Gehäuseteilen entsteht dann die notwendige Presspassung, die so auszulegen ist, dass die entstehenden Drehmomente und Kräfte zwischen den Gehäuseteilen übertragen werden können und eine Leckage der eingeschlossenen viskosen Flüssigkeit sicher vermieden wird.

Alternativ schlägt die Erfindung auch ein Verfahren zur Her­ stellung eines Drehschwingungsdämpfers vor, das sich dadurch auszeichnet, dass zunächst in das erste Gehäuseteil die be­ nötigte Menge an viskoser Flüssigkeit eingebracht und dann der Schwungring mit den Lagerelementen in das erste Gehäuse­ teil eingesetzt wird, worauf dann das zweite Gehäuseteil auf das erste Gehäuseteil aufgepresst wird. Bei diesem Verfahren ist eine Entlüftungsbohrung vorzusehen, die nach dem Füge­ vorgang auf einfache Weise abgedichtet werden kann, bei­ spielsweise durch Verschweißen, Verstemmen, Eindrücken einer kleinen Kugel, oder dergleichen.

Bei beiden Herstellungsverfahren ist ganz besonders bevor­ zugt vorgesehen, dass die viskose Flüssigkeit in Form we­ nigstens eines flüssigkeitsgefüllten Folienbeutels in das erste Gehäuseteil eingebracht wird. Die Flüssigkeitsmenge kann so auf einfache Weise portioniert und dimensioniert werden, indem mehr oder weniger flüssigkeitsgefüllte Beutel in das erste Gehäuseteil eingelegt werden. Selbstverständ­ lich ist der Folienwerkstoff so zu wählen, dass die spätere Funktion des Schwingungsdämpfers nicht gefährdet wird, da die Folienreste nach dem Platzen der Beutel bei der Montage im Spalt verbleiben.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die viskose Flüs­ sigkeit in gefrorener glasharter Form in das erste Gehäuse­ teil eingebracht wird, beispielsweise in Würfel- oder Granu­ latform.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielhaft näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur einen viskosen Drehschwingungsdämpfer mit bereichsweise dar­ gestellter Nabe.

Ein viskoser Drehschwingungsdämpfer ist in der einzigen Figur allgemein mit 1 bezeichnet. Dieser Drehschwingungs­ dämpfer weist ein erstes Gehäuseteil 2 auf, das beim Aus­ führungsbeispiel einstückig mit einem Nabenbereich 3 her­ gestellt ist, dieser Nabenbereich 3 dient zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Antriebswelle, beispielsweise einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle, einer Ausgleichswelle oder einem anderen rotatorischen Antriebselement für Ver­ brennungsmotoren oder Getriebe. Der Nabenbereich 3 und das Gehäuseteil 2 könnten alternativ auch zweiteilig ausgeführt und geeignet miteinander verbunden sein (z. B. durch Press­ passung).

Das erste Gehäuseteil 2 ist querschnittlich C-förmig ausge­ staltet, die C-Schenkel sind mit 2a bezeichnet.

Das Dämpfergehäuse weist darüber hinaus ein zweites Gehäuse­ teil 4 auf, das ebenfalls C-förmig gestaltet ist, die C-Schenkel sind mit 4a bezeichnet. Die beiden Gehäuseteile 2, 4 sind im Bereich ihrer C-Schenkel 2a bzw. 4a übereinan­ der angeordnet, wobei die C-Schenkel 4a und die C-Schenkel 2a ineinandergreifen.

Im Inneren des so aus den beiden Gehäuseteilen 2 und 4 ge­ bildeten Dämpfergehäuses ist ein Schwungring 5 angeordnet, welcher beispielsweise mit Radiallagern 6 und Axiallagern 7 unter Ausbildung von Scherspalten 8, 9 zwischen dem Gehäuse­ inneren und dem Schwungring 5 gehalten ist. Diese Scher­ spalte 8, 9 sind mit einer viskosen Flüssigkeit, beispiels­ weise Silikonöl, gefüllt.

Zur Herstellung bzw. Montage eines derartigen viskosen Dreh­ schwingungsdämpfers 1 wird zunächst in das erste Gehäuseteil 2 eine dosierte Menge an viskoser Flüssigkeit, z. B. Silikon­ öl, eingebracht. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfol­ gen, beispielsweise im Niederdruckverfahren mit einer einfa­ chen Fasspumpe mit Dosiereinheit oder auch durch Einbringen einer vordosierten Menge in anderer Form, diese vordosierte Menge kann beispielsweise in einen oder mehreren Folienbeu­ teln aufgenommen sein, wobei der Folienwerkstoff dann so ge­ wählt werden muss, dass die spätere Funktion des Schwin­ gungsdämpfers nicht gefährdet wird, da die Folienreste nach dem Platzen der Beutel in den Scherspalten 8, 9 verbleiben. Anstelle von Folienbeuteln kann die Flüssigkeit auch in ge­ frorener glasharter Form in Würfel- oder Granulatform einge­ bracht werden.

Anschließend wird der Schwungring 5 mit den Radial- und Axiallagern 6, 7 versehen und gemeinsam mit diesen Lagern in das erste Gehäuseteil 2 eingesetzt. Anstelle derartiger Lager 6, 7 kann auch eine (Lager-)Beschichtung des Gehäuse­ innenteiles oder des Schwungringes selbst gewählt werden, wie dies für sich betrachtet bekannt ist.

Durch das Einsetzen des Schwungringes 5 in das Gehäuseteil 2 verteilt sich die Flüssigkeit in den zur Verfügung stehenden Spalten 8 zwischen dem Schwungring 5 und dem Gehäuseteil 2.

Danach wird das zweite Gehäuseteil 4 aufgebracht, was auf zwei alternative Weisen geschehen kann. Besonders bevorzugt wird ein Schrumpfsitz als Verbindung gewählt, dazu wird das zweite Gehäuseteil 4 auf eine gegenüber dem ersten Gehäuse­ teil 2 höhere Temperatur gebracht und weitet sich dadurch aus, wodurch das zweite Gehäuseteil 4 einfach über das erste Gehäuseteil 2 geschoben werden kann. Dabei kann überschüssi­ ge Luft durch den wärmedehnungsbedingten Spalt entweichen, ohne dass eine zusätzliche Entlüftungsbohrung notwendig wäre. Bei sich einstellendem Temperaturgleichgewicht zwi­ schen den Gehäuseteilen 2 und 4 entsteht dann die notwendige Presspassung, die so auszulegen ist, dass die entstehenden Drehmomente und Kräfte zwischen den Gehäuseteilen 2, 4 über­ tragen werden können und eine Leckage der eingeschlossenen Flüssigkeit sicher vermieden wird.

Alternativ kann das zweite Gehäuseteil 4 auch im Presssitz auf das erste Gehäuseteil 2 aufgepresst werden. Bei dieser Verfahrensführung ist dann vorgesehen, dass vorzugsweise im zweiten Gehäuseteil 4 eine kleine, nicht dargestellte Ent­ lüftungsgbohrung ausgebildet ist, die es erlaubt, dass die überschüssige Luft im Hohlraum beim Fügen der Gehäuseteile 2, 4 entweichen kann. Diese kleine Entlüftungsbohrung wird dann nach dem Fügevorgang auf einfache Weise abgedichtet, beispielsweise verschweißt, verstemmt oder durch Eindrücken einer Kugel oder dergleichen.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Aus­ führungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann die Querschnittsform der Gehäuseteile 2, 4 grundsätzlich auch anders gewählt sein, wesentlich ist, dass die Gehäuseteile durch Schrumpf- oder Presssitz miteinander verbunden sind.

Claims (9)

1. Viskoser Drehschwingungsdämpfer mit einem mit einer Antriebs­ welle oder dergl. verbundenen, geschlossenen Dämpfergehäuse das aus zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen besteht, und einem im Dämpfergehäuse gelagerten Schwungring, wobei zwischen dem Dämpfergehäuse und dem Schwungring Lagerelemen­ te zur Aufrechterhaltung von Scherspalten zwischen Dämpfer­ gehäuse und Schwungring vorgesehen sind, welche mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (2, 4) durch Schrumpfsitz mit­ einander verbunden sind.

2. Viskoser Drehschwingungsdämpfer mit einem mit einer Antriebs­ welle oder dergl. verbundenen, geschlossenen Dämpfergehäuse, das aus zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen besteht, und einem im Dämpfergehäuse gelagerten Schwungring, wobei zwischen dem Dämpfergehäuse und dem Schwungring Lagerele­ mente zur Aufrechterhaltung von Scherspalten zwischen Dämpfergehäuse und Schwungring vorgesehen sind, welche mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (2, 4) durch Presssitz miteinan­ der verbunden sind.

3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (2, 4) C-förmig ausgebildet und mit ihren C-Schenkeln (2a, 4a) ineinandergesteckt sind.

4. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Gehäuseteil (4) eine verschließbare Entlüftungsbohrung vorgesehen ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Drehschwingungsdämpfers nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in das erste Gehäuseteil (2) die benötigte Menge an viskoser Flüssigkeit eingebracht und dann der Schwungring (5) mit Lagerelementen (6, 7) in das erste Gehäu­ seteil (2) eingesetzt wird, worauf nachfolgend das erwärmte zweite Gehäuseteil (4) über das erste Gehäuseteil (2) ge­ schoben und abgekühlt wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Drehschwingungsdämpfers nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in das erste Gehäuseteil (2) die benötigte Menge an viskoser Flüssigkeit eingebracht und dann der Schwungring (5) mit den Lagerelementen (6, 7) in das erste Gehäuseteil (2) eingesetzt wird, worauf dann das zweite Gehäuseteil (4) auf das erste Gehäuseteil (2) aufgepresst wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fügevorgang die Entlüftungsbohrung verschlos­ sen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die viskose Flüssigkeit in Form wenigstens eines flüs­ sigkeitsgefüllten Folienbeutels in das erste Gehäuseteil (2) eingebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die viskose Flüssigkeit in gefrorener Form in das erste Gehäuseteil (2) eingebracht wird.