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Die
Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung
an einer Kurbelwelle eines Motors eines Kraftwagens.
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Kurbelwellen
von Motoren dienen zum Erzeugen eines Drehmoments aus den mittels
der Pleuelstangen übertragenen Kräften. Da die
Pleuelstangen bei jedem Kolbenhub beschleunigt und verzögert
werden, treten an der Kurbelwelle Drehschwingungen mit hohen Momenten
auf. Erfolgen die Drehschwingungen im Bereich einer Eigenfrequenz der
Kurbelwelle, kann diese beschädigt werden oder brechen.
Um die während des Betriebs auftretenden Drehschwingungen
zu reduzieren, werden sogenannte Drehschwingungsdämpfer
an der Kurbelwelle angeordnet. Ein derartiger Drehschwingungsdämpfer
ist dabei beispielsweise bereits aus der
DE 101 14 610 A1 als bekannt
zu entnehmen und umfasst eine fluiddichte Arbeitskammer, welche
mit einer vorzugsweise Silikonöl umfassenden Dämpfungsflüssigkeit gefüllt
und innerhalb welcher zumindest eine Ausgleichsmasse beweglich eingebracht
ist. Zur Dämpfung der Drehschwingungen bewegt sich die
zumindest eine Ausgleichsmasse frei innerhalb der Arbeitskammer,
wobei sie die Dämpfungsflüssigkeit verdrängt.
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Als
nachteilig an dem bekannten Drehschwingungsdämpfer ist
dabei der Umstand anzusehen, dass dieser bezüglich des
von ihm beanspruchten Bauraums ein vergleichsweise geringes Massenträgheitsmoment
und eine entsprechend schlechte Dämpfungswirkung besitzt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Drehschwingungsdämpfer
der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei gleichem Bauraumbedarf
eine verbesserte Dämpfungswirkung besitzt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drehschwingungsdämpfer
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Ein
Drehschwingungsdämpfer, welcher bei gleichem Bauraumbedarf
eine verbesserte Dämpfungswirkung besitzt, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen,
dass ein an der Kurbelwelle festlegbares Innenteil und ein Außenteil
vorgesehen sind, welche relativ zueinander bewegbar sind und zur
Schwingungsdämpfung mittels zumindest einem Federelement
miteinander in Wirkverbindung stehen. Da der erfindungsgemäße
Drehschwingungsdämpfer im Gegensatz zum Stand der Technik
keine fluiddichte Arbeitskammer benötigt und konstruktiv
vergleichsweise einfach ausgebildet ist, können entsprechende Kostensenkungen
erzielt werden. Da zudem zumindest das Außenteil als Schwungmasse
fungiert, besitzt der Drehschwingungsdämpfer bei vorgegebenen
Abmessungen ein erhöhtes Massenträgheitsmoment
und damit eine entsprechend verbesserte Dämpfungswirkung.
Durch den modularen Aufbau aus Innenteil, Außenteil und
Federelement ist zudem eine besonders einfache Anpassung an unterschiedliche
Motortypen ermöglicht. Der Drehschwingungsdämpfer
kann dabei rotationssymmetrisch oder nicht-rotationssymmetrisch
ausgebildet sein.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass der Drehschwingungsdämpfer
zumindest als Teil einer Kurbelwange ausgebildet ist. Eine derartige
Integration des Drehschwingungsdämpfers erlaubt zusätzlich
zur verbesserten Dämpfungswirkung eine bauraumneutrale
Anordnung an der Kurbelwelle. Auf diese Weise können bislang
erforderliche Kurbelwellendurchtritte durch das Kurbelgehäuse
entfallen, so dass die Anzahl an potentiellen Leckagestellen gesenkt
und die Reibleistung durch Entfall eines Wellendichtrings verringert
wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das zumindest eine Federelement als insbesondere zweiteilige Blattfeder
ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine optimale Anpassbarkeit
der Eigenfrequenz des Drehschwingungsdämpfers und erhöht
zusätzlich dessen Lebensdauer.
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Indem
das zumindest eine Federelement zumindest bereichsweise innerhalb
einer Aufnahme des Innenteils und des Außenteils angeordnet
ist, kann der Drehschwingungsdämpfer besonders stabil ausgebildet
werden und entsprechend hohe Drehmomente aufnehmen.
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Zur
Reduzierung der thermischen Belastung und zur weiteren Verbesserung
der Dämpfungseigenschaften des Drehschwingungsdämpfers
ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Aufnahme
mit einem viskosen Medium, insbesondere einem Motoröl,
befüllbar ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
das Außenteil ein Deckelelement umfasst, mittels welchem
das Innenteil und/oder das zumindest eine Federelement zumindest
bereichsweise abzudecken ist. Ein derartiges Deckelelement ermöglicht
vorteilhafterweise eine Führung der Federelemente, eine
Aufnahme der während des Betriebs auftretenden Fliehkräfte,
eine Anpassung und Darstellung des gewünschten Massenträgheitsmoments
des Drehschwingungsdämpfers sowie gegebenenfalls eine Begrenzung der
mit dem viskosen Medium befüllten Aufnahme. Dabei kann
ebenfalls vorgesehen sein, dass das Deckelelemente einen Drosselkanal
zur Einstellung der erforderlichen Dämpfung umfasst.
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Eine
weitere Verbesserung der Bewegbarkeit zwischen dem Außenteil
und dem Innenteil wird in weiterer Ausgestaltung dadurch erzielt,
dass das Außenteil und das Deckelelement im Bereich einer Drehachse
des Drehschwingungsdämpfers vorzugsweise über
Gleitelemente am Innenteil gelagert ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie
anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische und teilgeschnittene Ansicht eines Drehschwingungsdämpfers
gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine
schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten
Drehschwingungsdämpfers entlang der Schnittlinie II-II;
und
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3 eine
schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten
Drehschwingungsdämpfers entlang der Schnittlinie III-III.
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1 zeigt
eine schematische und teilgeschnittene Ansicht eines Drehschwingungsdämpfers zur
Anordnung an einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) eines Motors eines
Kraftwagens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Der Drehschwingungsdämpfer ist dabei bauraumneutral als
Teil einer Kurbelwange und daher nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet,
um die ungleiche Massenverteilung zwischen Wellenzapfen und Kurbelzapfen
der Kurbelwelle auszugleichen und eine dynamische Wuchtung sicherzustellen.
Neben einer Reduktion der drehenden Massen innerhalb des Motors
ist damit zusätzlich die Möglichkeit gegeben,
den Motor beim Entfall des Riementriebs – wie bei Hybridmotoren üblich – kürzer
auszubilden, da kein außerhalb des Kurbelgehäuses
anzuordnender Drehschwingungsdämpfer benötigt
wird. Der Drehschwingungsdämpfer umfasst ein an der Kurbelwelle
festlegbares Innenteil 10 und ein Außenteil 12,
welche entlang eines Bereichs relativ zueinander verdrehbar sind
und zur Schwingungsdämpfung mittels mehrerer Federelemente 14 miteinander in
Wirkverbindung stehen. Die Federelemente 14 sind als zweiteilige
Blattfedern ausgebildet, wobei zwischen den Teilelementen 14a, 14b ein
Spannblättchen 16 (s. 3) angeordnet
ist. Die radial bezüglich der Drehachse I angeordneten
Federelemente 14 besitzen lediglich eine Eigenschwingungsform, welche
im Drehzahlbereich schnelllaufender Motoren erregt wird. Auf diese
Weise ist gewährleistet, dass keine Federbrüche
auftreten und der Drehschwingungsdämpfer eine entsprechend
hohe Betriebsfestigkeit besitzt. Das Außenteil 12 fungiert
dabei sowohl als Schwungmasse als auch als Dämpfungselement der
beim Betrieb des Motors auftretenden Drehschwingungen.
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Das
Innenteil 10 weist zu beiden Seiten Montagebohrungen 18a, 18b auf, über
welche es mit der Kurbelwelle verschraubt werden kann. Zusätzlich umfasst
das Innenteil 10 zwei Bohrungen 20a, 20b, durch
welche Motoröl in den Zwischenbereich 21 zwischen
Innenteil 10 und Außenteil 12 sowie in
Aufnahmen 22 des Außenteils 12 fließen
kann, innerhalb welchen die Federelemente 14 mit einem
Endbereich eingeklemmt sind. Die gegenüberliegenden Endbereiche
der Federelemente 14 sind in korrespondierenden Aufnahmen 23 des
Innenteils 10 angeordnet. Das Motoröl dient dabei
sowohl zur Dämpfung als auch zur Kühlung des Drehschwingungsdämpfers. Bei
einer Bewegung des Außenteils 12 relativ gegenüber
dem Innenteil 10 wird durch die Bewegung der zweiteiligen
Federelemente 14 Motoröl aus einer Seite 22a der
Aufnahme 22 in die andere Seite 22b bzw. umgekehrt
verdrängt. Die Bohrungen 20a, 20b der Zwischenbereich 21 und
die Aufnahmen 22 sind über eine Nut 24 (s. 2)
eines Deckelelements 26 des Außenteils 12 miteinander
verbunden. Das Deckelelement 26 ist über mehrere
Verschraubungen 28 fest mit dem Außenteil 12,
jedoch nicht mit dem Innenteil 10 verbunden. Das Deckelelement 26 deckt
dabei sowohl das Innenteil 10 als auch das gesamte Außenteil 12 ab
und dient gleichzeitig als Herausfallschutz für die Federelemente 14 sowie
zur Abdichtung des Drehschwingungsdämpfers gegen ein Herauslaufen
von Motoröl.
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2 zeigt
eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten
Drehschwingungsdämpfers entlang der Schnittlinie II-II.
Dabei ist insbesondere die in die Innenseite des Deckelelements 26 eingebrachte
Nut 24 erkennbar, durch welche das Motoröl zwischen
den Bohrungen 20a, 20b, dem Zwischenbereich 21 und
den Aufnahmen 22 fließen kann.
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In 3,
welche eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten
Drehschwingungsdämpfers entlang der Schnittlinie III-III
zeigt, sind insbesondere die im Innenteil 10 vorgesehene
Montagebohrung 18a sowie die zum Zu- bzw. Abführen
des Motoröls dienende Bohrung 20a erkennbar. Weiterhin
ist das zwischen den Teilelementen 14a, 14b der Federelemente 14 angeordnete
Spannblättchen 16 zu sehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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