DE102007040448A1 - Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung an einer Kurbelwelle - Google Patents

Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung an einer Kurbelwelle Download PDF

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Ulrich Dipl.-Ing. Holtmann
Michael Dipl.-Ing. Piry
Tobias SCHÄDEL
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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
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    • F16F15/1407Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung an einer Kurbelwelle eines Motors eines Kraftwagens, wobei ein an der Kurbelwelle festlegbares Innenteil (10) und ein Außenteil (12) vorgesehen sind, welche relativ zueinander bewegbar sind und zur Schwingungsdämpfung mittels zumindest eines Federelements (14) miteinander in Wirkverbindung stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung an einer Kurbelwelle eines Motors eines Kraftwagens.
  • 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.
  • 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.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Drehschwingungsdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei gleichem Bauraumbedarf eine verbesserte Dämpfungswirkung besitzt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische und teilgeschnittene Ansicht eines Drehschwingungsdämpfers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Drehschwingungsdämpfers entlang der Schnittlinie II-II; und
  • 3 eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Drehschwingungsdämpfers entlang der Schnittlinie III-III.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10114610 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Drehschwingungsdämpfer zur Anordnung an einer Kurbelwelle eines Motors eines Kraftwagens, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Kurbelwelle festlegbares Innenteil (10) und ein Außenteil (12) vorgesehen sind, welche relativ zueinander bewegbar sind und zur Schwingungsdämpfung mittels zumindest einem Federelement (14) miteinander in Wirkverbindung stehen.
  2. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest als Teil einer Kurbelwange ausgebildet ist.
  3. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (14) als insbesondere zweiteilige (14a, 14b) Blattfeder ausgebildet ist.
  4. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Federelement (14) zumindest bereichsweise innerhalb einer Aufnahme (23) des Innenteils (10) und/oder einer Aufnahme (24) des Außenteils (12) angeordnet ist.
  5. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (23, 24) mit einem viskosen Medium, insbesondere einem Motoröl, befüllbar ist.
  6. Drehschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (12) ein Deckelelement (26) umfasst, mittels welchem das Innenteil (10) und/oder das zumindest eine Federelement (14) zumindest bereichsweise abzudecken ist.
  7. Drehschwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (12) und das Deckelelement (26) im Bereich einer Drehachse (I) vorzugsweise über Gleitelemente (30) am Innenteil (10) gelagert ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105299135A (zh) * 2015-11-26 2016-02-03 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 簧片滑油型扭转振动减振器及其装配方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10114610A1 (de) 2001-03-23 2002-10-10 Hasse & Wrede Gmbh Drehschwingungsdämpfer

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