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Die
Erfindung betrifft einen Schwungring für einen Drehschwingungsdämpfer mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen Schwungringes.
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Drehschwingungsdämpfer, insbesondere zum
Einsatz als Kurbelwellenschwingungsdämpfer, sind in vielfältigen Ausgestaltungen
bekannt. Sie können
als reine Drehschwingungsdämpfer
ausgebildet sein oder auch Zusatzfunktionen übernehmen, beispielsweise,
wenn sie ein- oder mehrteilig mit einer Profilierung zur Drehmomentübertragung,
beispielsweise einem Riemenprofil, verbunden sind.
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Derartige
Drehschwingungsdämpfer
dienen beispielsweise zur Tilgung bzw. Dämpfung von Kurbelwellenschwingungen.
Sie bestehen aus einer mit dem zu bedämpfenden Maschinenteil drehfest
verbindbaren Nabe, einem Schwungring sowie einer elastischen Verbindung
zwischen Nabe und Schwungring aus einem elastomeren Federkörper.
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Zur
Realisierung solcher Schwungringe ist es bisher bekannt gewesen,
einen solchen Schwungring als Metallgussteil herzustellen (z. B.
DE 39 40 602 A1 ),
das nach dem Gießvorgang
zum Einbringen der Innen- und der Außenprofilierung spanend bearbeitet
werden muss. Das Herstellverfahren ist sehr aufwändig und damit kostenintensiv,
da für
jede Schwungringgeometrie eine neue Gussform hergestellt werden
muss. Da Gussteile nicht die erforderliche Oberflächengüte und Maßhaltigkeit
aufweisen, müssen
die gegossenen Schwungringe nicht nur im Bereich der Profilierungen,
sondern in bestimmten Anwendungsfällen allseitig mechanisch bearbeitet werden,
was entsprechend aufwändig
ist.
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Ein
gattungsähnlicher
Schwungring sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schwungringes
ist aus
DE 39 38 033
A1 bekannt. Entsprechend der Offenbarung dieser Druckschrift wird
der Schwungring durch Umformung eines ringförmigen Verformungsabschnittes
eines Bleches gebildet. Dieses Blech weist also als Ausgangsprodukt bereits
einen ringförmigen
Verformungsabschnitt auf, der umgeformt wird. Vorzugsweise ist das
Blech in Form einer kreisringförmig
ausgebildeten ebenen Scheibe ausgestaltet. Aus einer solchen ringförmigen Scheibe
wird ein Schwungring dadurch gebildet, dass der bereits kreisringförmige Außenumfang durch
Einwirkung einer radialen Stauchung, beispielsweise mittels Drückrollen,
in axialer Richtung unter Durchmesserverringerung verdickt wird.
Es ist somit gemäß der Lehre
dieser Druckschrift möglich, durch
Umformung eines ringförmigen
Blechrohlings einen Schwungring herzustellen. Die notwendige Wandverdickung
durch radiale Stauchung des ringförmigen Außenumfanges bedeutet jedoch
einen beachtlichen Herstellungsaufwand.
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Aus
EP 0 639 728 B1 ist
aus
2 ein Schwungring mit den Merkmalen des Oberbegriffes des
Patentanspruches 1 bekannt.
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Aufgabe
der Erfinung ist es, die Herstellung eines Schwungringes dieser
Art wesentlich zu vereinfachen und damit kostengünstiger zu gestalten.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Schwungring der eingangs bezeichneten Art
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß besteht
der Schwungring somit nicht mehr aus einem Gussteil oder aus einem relativ
aufwändig
umzuformenden ringförmigen Blechrohling,
sondern z. B. aus Blechabschnitten oder Standardbandprofilen, beispielsweise
aus einem kaltgezogenen Profil, das in hoher Maßhaltigkeit und Oberflächengüte verfügbar ist.
Dieses jeweilige Profil wird auf die erforderliche Länge geschnitten und
durch Kaltumformung in eine Ringform gebracht. Ein solcher Schwungring
lässt sich
ersichtlich einfach und wirtschaftlich fertigen, ferner weist er
den wesentlichen Vorteil auf, dass derartige Metallstreifen, beispielsweise
kaltgewalzte Bandstahlprofile, gegenüber Gussteilen eine wesentlich
höhere
Dichte aufweisen, so dass die erforderliche Schwungmasse bereits
bei einer kleineren Baugröße gegenüber einem Gussteil
erreicht werden kann, was bei begrenzten räumlichen Einbauverhältnissen
für den
Drehschwingungsdämpfer
von weiterem Vorteil ist. Der Einsatz von wenigstens zwei ringförmigen Schwungringteilen bietet
eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten.
Es ist möglich,
je nach Einsatzzweck auf besonders einfache und materialsparende
Weise die jeweils erforderliche Schwungringkonfiguration zu realisieren,
der Herstellungs- und Fertigungsaufwand ist dadurch erheblich vereinfacht
und kostengünstiger.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Schwungring
radial außenseitig
mit der Profilierung zur Drehmomentübertragung versehen ist. Alternativ
kann der Schwungring aber auch ein radial innenliegendes Bauteil
des Drehschwingungsdämpfers
sein und der Drehschwingungsdämpfer
eine Riemenscheibe mit Nabe aufweisen, wobei dann der Schwungring
radial innenseitig über
den elastomeren Federkörper
an die radiale Innenseite der Riemenlauffläche gekoppelt ist.
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Wenn
der Schwungring selbst die Riemenlauffläche, d. h. die Außenprofilierung,
aufweist, ist vorgesehen, dass der Schwungring radial innenseitig mit
der Profilierung zur Verbindung mit dem elastomeren Federkörper und
dem Nabenbereich versehen ist. Wenn dagegen der Schwungring nicht
radial außenseitig,
sondern, wie vorerwähnt,
innenseitig angeordnet ist, ist die Profilierung entsprechend an der
Außenseite
des Schwungringes ausgebildet.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Profilierung zur Drehmomentübertragung
eine Riemenprofilierung ist.
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Die
Erfindung sieht zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schwungringes
auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 und alternativ
ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 vor. Ausgestaltungen
dieser Verfahren sind im Patentanspruch 6 bzw. Patentanspruch 8
beansprucht.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass das zweite Schwungringteil axial benachbart
zur Profilierung radial außen- oder innenseitig
auf dem ersten Schwungringteil angeordnet ist. Selbstverständlich sind
auch Kombinationen der beiden vorgenannten Lösungen möglich, wenn der Schwungring
aus drei Schwungringteilen besteht, was je nach geforderter Geometrie
für den
Schwungring erforderlich sein kann.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass die Profilierung zur Drehmomentübertragung
eine Riemenprofilierung ist.
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Die
Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schwungringes
vor, das sich in der allgemeinsten Form dadurch auszeichnet, dass
flache bandartige Metallstreifen durch Umformen, insbesondere durch
Biegen oder Rollen, in eine Ring- oder eine sich zu einem vollständigen Ring
ergänzende
Teilringform gebracht werden, welche anschließend das wenigstens eine Schwungringteil
bildet bzw. bilden. Je nach gewünschter
Geometrie des Schwungringes wird dazu beispielsweise ein kaltgezogenes
Bandstahlprofil, das in hoher Maßhaltigkeit und Oberflächengüte verfügbar ist,
zunächst
auf die erforderliche Länge
zugeschnitten und in einer geeigneten Umformmaschine kalt zu einer
Ringform bzw. Teilringform umgeformt, was durch Biegen oder Rollen
geschehen kann. Dabei wird bevorzugt ein flacher Metallstreifen
verwandt, der querschnittlich so profiliert ist, dass die Formänderung
des Querschnittes bei der Umformung in die Ring- bzw. Teilringform derart berücksichtigt
wird, dass das fertige Schwungringteil einen rechteckigen Querschnitt
aufweist.
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In
Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Stoßseiten der Ringform bzw. der
Teilringform miteinander verbunden werden, was beispielsweise durch Verschweißen oder
Verkleben geschehen kann. Wenn das betreffende Schwungringteil beim
fertigen Drehschwingungsdämpfer
radial innenliegend angeordnet ist, d. h. von dem elastomeren Federkörper und
einer zusätzlichen
Riemenscheibe außenseitig umgeben
ist, kann auf das Verbinden der Stoßseiten zumindest dann ganz
verzichtet werden, wenn das Schwungringteil eine vollständige Ringform
hat.
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In
bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine
Schwungringteil auf einer Kaltumformmaschine mit der Außenprofilierung zur
Drehmomentübertragung
und/oder mit der Innenprofilierung zur Verbindung mit dem elastomeren Federkörper und
dem Nabenbereich versehen wird.
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Dies
kann bevorzugt dadurch geschehen, dass die Außen- und Innenprofilierung
in einem Arbeitsgang eingebracht wird, wobei der Innendorn der Kaltumformmaschine
eine der Innenprofilierung entsprechende Kontur aufweist. Während die
Außenprofilierung
durch entsprechende Rollenwerkzeuge in den Außenumfang des Schwungringteiles
eingebracht wird, entsteht dann am Innendurchmesser des Schwungringes
aufgrund der entsprechenden Ausnehmung des (z. B. geteilten) Innendornes
das erforderliche z. B. wellenförmige
Innenprofil, das mit dem entsprechenden Gegenprofil der Nabe den
Ringspalt für
den elastomeren Federkörper
bildet, der den Schwungring und die Nabe miteinander verbindet.
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In
weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zunächst ein erstes und ein zweites
ringförmiges
Schwungringteil bereitgestellt wird, beide Schwungringteile in Radialrichtung
gesehen übereinander
angeordnet werden und dann die Außenprofilierung in das erste
Schwungringteil eingeformt wird. Dies bietet den Vorteil, dass beim
Einbringen der Außenprofilierung
in das erste Schwungringteil gleichzeitig auch eine drehfeste Befestigung
der beiden Schwungringteile aneinander realisiert werden kann ohne
dass weitere Maßnahmen
erforderlich sind.
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Dabei
ist bevorzugt vorgesehen, dass in das radial innen angeordnete Schwungringteil
die Innenprofilierung eingeformt wird. Auch dies trägt dazu
bei, die drehfeste Verbindung der beiden Schwungringteile zu bewirken.
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Alternativ
ist auch vorgesehen, dass zunächst
ein erstes und ein zweites ringförmiges Schwungringteil
bereitgestellt wird, nachfolgend die Außenprofilierung in das erste
Schwungringteil eingeformt wird und anschließend beide Schwungringteile
in Radialrichtung gesehen übereinander
angeordnet werden, worauf dann nachfolgend eine drehfeste Verbindung
beider Schwungringteile bewirkt wird.
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Dabei
kann zusätzlich
vorgesehen sein, dass vor dem Zusammenfügen der beiden Schwungringteile
in das später
radial innenliegende Schwungringteil die Innenprofilierung eingeformt
wird.
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Zur
Herstellung der Schwungringteile können als Rohlinge auch geschweißte Rohre
eingesetzt werden, welche für
das jeweilige Schwungringteil auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese
zeigt in:
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1 eine
Teilschnittansicht eines Drehschwingungsdämpfers mit einem erfindungsgemäßen Schwungring
nach einer ersten Ausgestaltung,
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2 den
Schwungring nach 1 im Schnitt,
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3 ein
erstes ringförmiges
Schwungringteil des Schwungringes nach 2 im Schnitt,
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4 ein
zweites ringförmiges
Schwungringteil des Schwungringes nach 2 im Schnitt,
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5 teilweise
einen Drehschwingungsdämpfer
im Schnitt mit einem erfindungsgemäßen Schwungring nach einer
zweiten Ausgestaltung,
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6 den
Schwungring nach 5 im Schnitt,
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7 ebenfalls
im Schnitt das Vorprodukt des Schwungringes nach 6,
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8 ein
erstes ringförmiges
Schwungringteil des Schwungringes nach 6,
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9 einen
flachen Metallstreifen als Ausgangsprodukt für den Schwungring,
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10 einen
ringförmig
umgeformten Metallstreifen nach 9 unter
Ausbildung eines Schwungringes,
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11 einen
Fertigungsablauf zum gleichzeitigen Einbringen einer Außen- und
Innenprofilierung in den Schwungring nach 10,
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12 einen
fertigen Schwungring nach der Fertigungsabfolge gemäß 11 im
Schnitt,
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13 eine
perspektivische Darstellung des Schwungringes nach 12 und
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14 eine
abgewandelte Ausführungsform eines
Schwungringes.
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Ein
Drehschwingungsdämpfer
ist in 1 allgemein mit 1 bezeichnet. Dieser
Drehschwingungsdämpfer
weist bei dieser Ausführungsform
einen allgemein mit 2 bezeichneten zweiteiligen Schwungring
auf, welcher radial außenseitig
mit einer Riemenprofilierung 3 und radial innenseitig mit
einer Innenprofilierung 4 zur formschlüssigen Verbindung mit einem
elastischen Federkörper 5 versehen ist.
Radial innenseitig geht der Drehschwingungsdämpfer 1 in einen an
dem Federkörper 5 anliegenden
Umfangsbereich 6 über,
welcher eine mit der Innenprofilierung 4 korrespondierende
Ausbuchtung 7 auf weist. Der Umfangsbereich 6 setzt
sich in einen radialen Bereich 8 und anschließend in
einen Nabenbereich 9 zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle
oder dergleichen fort.
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Wesentlich
für den
Drehschwingungsdämpfer
nach 1 ist die Gestaltung des Schwungringes 2,
welche aus den 2 bis 4 hervorgeht.
Der Schwungring 2 besteht bei dieser Ausführungsform aus
einem ersten mit der Riemenprofilierung 3 versehenen ringförmigen Schwungringteil 10 und
einem zweiten ringförmigen
Schwungringteil 11, welches innenseitig die Innenprofilierung 4 aufweist.
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Wie
aus der Abfolge der 2 bis 4 erkennbar,
sind die beiden Schwungringteile 10 und 11 in
Radialrichtung gesehen übereinander
angeordnet, wobei bei dieser Ausgestaltung sich das zweite Schwungringteil 11 innerhalb
des ersten Schwungringteiles 10 befindet. Beide Schwungringteile 10, 11 sind
drehfest miteinander verbunden, was auf verschiedene Weise realisiert
werden kann.
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Bei
der in den 2 bis 4 dargestellten Ausführung wird
zunächst
ein erstes und ein zweites Schwungringteil 10, 11 aus
einem flachen Metallstreifen durch Biegen oder Rollen bereitgestellt,
nachfolgend wird die Riemenprofilierung 3 durch Umformung
oder dergl. in das erste Schwungringteil 11 eingebracht
genauso wie das zweite Schwungringteil 11 mit der Innenprofilierung 4 versehen
wird. Nachfolgend werden beide Schwungringteile 10, 11 in
Radialrichtung gesehen übereinander
angeordnet und drehfest miteinander verbunden, was grundsätzlich auf
alle bekannten Verbindungsarten, d. h. form-, stoff- und/oder kraftschlüssig, erfolgen
kann.
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Alternativ
können
beide Schwungringteile 10, 11 auch vor Einbringen
der Profilierungen 3, 4 in Radialrichtung gesehen übereinander
angeordnet werden und erst nachfolgend können dann die Riemenprofilierung 3 bzw.
die Innenprofilierung 4 eingeformt werden. Bei dieser Art
der Verfahrensführung erfolgt
gleichzeitig an den beiden Schwungringteilen 10, 11 eine
drehfeste Verbindung derselben, so dass kein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich
ist.
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5 zeigt
einen zweiten Drehschwingungsdämpfer 1,
der sich durch eine andere Gestaltung des Schwungringes 2' unterscheidet,
ansonsten ist er auf gleiche Weise aufgebaut, so dass dieselben Bezugszeichen
wie in 1 verwandt sind.
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Die
Ausgestaltung des Schwungringes 2' ist in den 6 bis 8 näher dargestellt.
Der Schwungring 2' bei
dieser Ausgestaltung besteht aus einem ersten ringförmigen Schwungringteil 10' und einem zweiten
ringförmigen
Schwungringteil 11'.
Das erste Schwungringteil 10' ist
wiederum mit der Riemenprofilierung 3 versehen, axial angrenzend
an das Riemenprofil 3 weist das erste ringförmige Schwungringteil 10' jedoch einen
axialen Bereich 12 auf, der ggf. im Übergangsbereich zur Riemenprofilierung 3 mit
einer umlaufenden Nut 12a versehen ist. Dieser Bereich 12 dient
zur radial außenseitigen
Aufnahme des zweiten ringförmigen
Schwungringteiles 11'.
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Da
somit das erste ringförmige
Schwungringteil 10' radial
innenliegend angeordnet ist, weist es neben der Riemenprofilierung 3 radial
innenseitig auch eine Innenprofilierung 4 auf.
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Vorzugsweise
wird der Schwungring 2' aus einem
einzigen rohrförmigen
Rohling 13, der aus einem flachen Metallstreifen oder alternativ
aus einem Rohrabschnitt entstanden ist, hergestellt, von dem zur
Vermeidung von Abfall das zweite ringförmige Schwungringteil 11' abgetrennt
wird. Das verbleibende Teil wird anschließend in das erste ringförmige Schwungringteil 10' gemäß 8 umgeformt.
Nachfolgend wird das zweite Schwungringteil 11' auf den axialen
Umfangsbereich 12 des ersten Schwungringteiles 2' aufgebracht
und mit diesem drehfest verbunden.
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Das
Ausgangsprodukt zur Herstellung der Schwungringteile 10, 10', 11, 11' ist gemäß 9 ein flacher
Metallstreifen 14, beispielsweise ein auf die erforderliche
Länge abgeschnittes
Bandstahlprofil.
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Dieser
Metallstreifen 14, der annähernd einen rechteckigen Querschnitt
aufweist, wird durch Umformung, beispielsweise Biegen oder Rollen,
in eine Ringform gebracht, wie aus 10 hervorgeht. Diese
Ringform ist mit 15 bezeichnet. Dabei werden die beiden
Stoßseiten 15a, 15b unlösbar miteinander verbunden,
beispielsweise durch Schweißen
oder Kleben, um einen geschlossenen Ring zu bilden. Die so gebildete
Ringform 15 kann bereits einen vollständigen Schwungring bilden oder
ein Schwungringteil 10, 10', 11, 11' gemäß der vorstehenden
Ausführungsformen.
Alternativ können
auch aus mehreren flachen Metallstreifen 14 Ringsegmente
gebildet werden, die dann anschließend zu einer vollständigen Ringform
zusammengesetzt und miteinander verbunden werden, was zeichnerisch
nicht dargestellt ist.
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Auf
die Verbindung der Stoßseiten 15a und 15b der
Ringform 15 kann verzichtet werden, wenn der fertige Schwungring
innerhalb des Drehschwingungsdämpfers
radial innenliegend angeordnet ist, wie die Ausführungsform gemäß 14 zeigt,
auf die nachfolgend noch eingegangen wird. Gleiches gilt auch für das zweite
Schwungringteil 11 gemäß 2.
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Die
Ringform 15 gemäß 10 kann
auch als (einzige) Vor form für
eine weitere Ausführungsform
eines Schwungringes nach 11 bis 13 sein.
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Diese
Ringform 15 wird gemäß 11 in eine
Kaltumformmaschine eingesetzt, und zwar bevorzugt auf einen zweigeteilten
Innendorn 16, der eine Ausnehmung 17 oder Ausbuchtung
aufweist, welche in ihrer Form komplementär der Form einer gewünschten
Innenprofilierung (konvex oder konkav) am zu bildenden Schwungring
entspricht. Ferner weist die Kaltumformmaschine neben dem Innendorn 16 ein
rollenförmiges
Bearbeitungswerkzeug 18 zum Einbringen der Außenprofilierung
auf, welches gegenüber
dem Innendorn 16 mit der Ringform 15 in Richtung
der Doppelpfeile radial verfahrbar ist, um das gewünschte Riemenprofil
zu erzeugen. Auf diese Weise ist es möglich, in einem einzigen Arbeitsschritt gleichzeitig
die Innenprofilierung und die Außenprofilierung zu erzeugen,
da beim Drücken
mit dem Rollenwerkzeug 18 innenseitig das Material der
Ringform 15 sich in die Ausnehmung 17 nach innen
verformen kann. Zur Erleichterung der Drückarbeit kann das Ausgangsprofil 14,
wie bereits erwähnt,
entsprechend vorprofiliert sein.
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Den
so gebildeten einteiligen fertigen Schwungring 2'' zeigen die 12 und 13.
Dieser Schwungring 2'' wird dann nachfolgend
zur Bildung des vollständigen
Drehschwingungsdämpfers radial
innenseitig mit einem elastischen Federkörper und einer Nabe verbunden,
und zwar in gleicher oder ähnlicher
Weise, wie dies in 1 dargestellt ist.
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Eine
weitere abgewandelte Ausführungsform
zeigt 14, nämlich einen Drehschwingungsdämpfer 1' mit einer Riemenscheibe 19 mit
Riemenprofil 19a und einem einstückigen Nabenbereich 20, wobei
die innere Riemenlauffläche
mit einem Innenprofil 21 ausgebildet ist, an welcher ein
elastischer Federkörper 5 anliegt.
Radial innenseitig des Federkörpers 5 ist
ein Schwungring 2''' angeordnet, dieser Schwungring 2''' ist
aus einer Ringform 15 gemäß 10 gebildet,
wobei eine feste Verbindung der Stoßseiten 15a, 15b in
diesem Falle nicht notwendig ist. Der Schwungring 2''' ist
bei dieser Ausgestaltung am Außenumfang
mit einer gegenüber
der Profilierung 21 der Riemenscheibe 18 komplementären Profilierung 22 versehen.
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Natürlich ist
die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen
sind möglich,
ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann die aus dem flachen Metallstreifen 14 gebildete
Ringform als Vorprodrukt oder auch als Endprodukt für die Schwungmasse auch
aus einzelnen Ringsegmenten gebildet sein, welche aus einem flachen
Metallstreifen teilringförmig
umgeformt worden sind.