DE102008013865A1

DE102008013865A1 - Torsionsschwingungstilger, insbesondere für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008013865A1
Application number: DE200810013865
Authority: DE
Inventors: Christoph Toni Wilhelm; Ekkehard Gorski
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Torsionsschwingungstilger (1) mit einer Schwungmasse (2), die einen unkreisförmigen Innenumfang aufweist, und einer in die Schwungmasse (2) eingeschobenen Welle (3), die einen unkreisförmigen Außenumfang aufweist, wobei die Schwungmasse und die Welle (2, 3) aufgrund eines zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehenen Zwischenraums ein vorgegebenes Verdrehspiel aufweisen, wobei in dem Zwischenraum zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang ein elastisches Drahtkissen (4) anordenbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine bessere Konstanz der mechanischen Eigenschaften über die Laufzeit, insbesondere bezüglich der Resonanzamplitude, erzielt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungstilger mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In Antriebssträngen von Fahrzeugen können während des Betriebs Drehmomentstöße und Torsionsschwingungen unterschiedlichster Frequenz auftreten. Bei der Konstruktion muss stets ein Mittelweg zwischen hoher Torsionssteifigkeit und guten Dämpfungseigenschaften gefunden werden. Zudem sollte das Bauteilgewicht minimal sein. Aus dem Fahrzeugbau sind bereits sogenannte „Tube-In-Tube-Wellen” bekannt, die aus zwei ineinander geschobenen Rundrohren bestehen. Zwischen dem Außendurchmesser des Innenrohrs und dem Innendurchmesser des Außenrohrs ist ein Spalt, in dem eine elastische Puffer-, bzw. Dämpfungsschicht angeordnet ist, die aus einem Elastomer hergestellt ist. Das Elastomer ist hierbei zwischen die beiden Röhre eingepresst und/oder an die Außenseite des Innenrohrs, bzw. an die Innenseite des Außenrohrs anvulkanisiert. Die Elastomerschicht ermöglicht in gewissem Umfang eine Relativbewegung der beiden Rohre gegeneinander. Da die Elastomerschicht eine gewisse „Hysterese” aufweist, wirkt diese daher drehschwingungsdämpfend.
Derartige Torsionsschwingungen treten auch auf der dem Abtriebsstrang abgewandten Seite der Kurbelwelle auf. Aus diesem Grund wird zur Dämpfung der Torsionschwingungen ein sog. Torsionsschwingungstilger eingesetzt, der zur Dämpfung der Schwingungen ähnlich aufgebaut ist wie die „Tube-In-Tube-Wellen”. Diese weisen jedoch die Nachteile einer irreversiblen, chemischen Alterung, einer Relaxation (einem Spannungsverlust über die Zeit), einer reversiblen Änderung der Federkennung bei einer Temperaturänderung, einem reversiblen Verlust der Dämpfung, spätestens ab ca. 80°C (polymerabhängig) und einem relativ hohen Preis, wenn temperaturfestere Werkstoffe (z. B. HNBR) eingesetzt werden müssen, auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Torsionsschwingungstilger aufzuzeigen, der die o. g. Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Torsionsschwingungstilger, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Schwungmasse, die einen unkreisförmigen Innenumfang aufweist, und einer in die Schwungmasse eingeschobenen Welle, die einen korrespondierenden, unkreisförmigen Außenumfang aufweist, wobei die Schwungmasse und die Welle aufgrund eines zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehenen Zwischenraums ein vorgegebenes Verdrehspiel gegeneinander durchführen können.
Die Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass in dem Zwischenraum zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang ein elastisches „Drahtkissen” angeordnet ist. Der Begriff „Drahtkissen” ist hierbei äußerst breit zu verstehen. Das Drahtkissen kann z. B. die Struktur eines Geflechts, eines Gewirks oder eines Gestricks aufweisen. Bei geringen Relativverdrehwinkeln weist das Drahtkissen eine geringe Härte auf. Das heißt, die Torsionskennlinie des Torsionsschwingungstilgers ist bei geringen Relativtorsionswinkeln flach. Wenn das Drahtkissen ganz zusammengedrückt ist, d. h. wenn es auf „Block" geht, steigt die Torsionskennlinie relativ steil an. Eine derartige Kennliniencharakteristik ist für verschiedene Anwendungen von Vorteil.
Vorzugsweise ist das Drahtkissen ganz oder zumindest abschnittsweise von einem Elastomer umgeben bzw. umspritzt oder umgossen. Dadurch kann die Dämpfungscharakteristik anwendungsspezifisch beeinflusst werden.
Wie bereits erwähnt, sind für den Torsionsschwingungstilger vielfältige Querschnittsformen im Verbindungsteil denkbar. Alternativ zu ovalen, mehrkantigen oder verzahnten Außen- und Innenumfangsquerschnitten können auch Querschnitte mit mehreren in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Sicken verwendet werden. Die Sicken erstrecken sich in Rohrlängsrichtung und können z. B. durch Innenhochdruckumformung hergestellt werden.
Insgesamt ergeben sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Torsionsschwingungstilgers folgende Vorteile:

– Bessere Konstanz der mechanischen Eigenschaften über die Laufzeit, insbesondere für die Resonanzamplitude;
– Höhere Lebensdauer;
– Dissipation über der Temperatur annähernd konstant;
– Dissipationsanteil in weiten Bereichen unabhängig von der Federkennlinie wählbar;
– Deutlich niedrigere Kosten.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Zeichnungen für zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen ersten Torsionsschwingungstilger gemäß der Erfindung;
2 einen Querschnitt durch einen zweiten Torsionsschwingungstilger gemäß der Erfindung; Im Folgenden gelten in beiden Figuren für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt einen ersten bevorzugten Torsionsschwingungstilger 1 mit einer Schwungmasse 2 und einer in die Schwungmasse 2 eingeschobenen Welle 3. Die Schwungmasse 2 und die Welle 3 sind im Wesentlichen komplementär zueinander gestaltet. Ein zentral angeordneter Befestigungsflansch ist nicht beziffert.
Die Schwungmasse 2 und die Welle 3 weisen in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, beispielsweise vier sickenartige Ausformungen 2a–2d, bzw. 3a–3d auf, die sich jeweils in Wellenlängsrichtung, d. h. senkrecht zur Zeichenebene erstrecken. Die sickenartigen Ausformungen 3a–3b der Welle 3 greifen in die sickenartigen Ausformungen 2a–2d der Schwungmasse 2 ein. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist zwischen der Schwungmasse 2 und der Welle 3 ein Spalt vorgesehen, in dem ein elastisches Drahtkissen 4, bzw. eine elastische „Drahthülse” 4 anordenbar ist, die der Form des Spalts angepasst ist.
Aufgrund des Zwischenraums zwischen der Schwungmasse 2 und der Welle 3 können die Schwungmasse 2 und die Welle 3 um einen vorgegebenen Winkel relativ zueinander verdreht werden. Dabei wird das Drahtkissen 4 in einigen Bereichen komprimiert, in anderen Bereichen gestreckt. Bei geringen Relativverdrehwinkeln weist die Kennlinie einen relativ flachen Kennlinienverlauf auf. Bei einem großen Relativverdrehwinkel wird das Drahtkis sen 4 nahezu vollständig zusammengedrückt. Das heißt, das Drahtkissen 4 geht auf „Block”, was zu einem starken Anstieg der Kennlinie führt.
2 zeigt einen zweiten bevorzugten Torsionsschwingungstilger 1, der im Wesentlichen dem Torsionsschwingungstilger aus 1 entspricht. Im Unterschied zu 1 weist dieser zweite Torsionsschwingungstilger 1 fünf nicht bezifferte sickenartige Ausformungen auf, in denen tangential gegen die Schwungmasse 2 und die Welle 3 abgestützte Drahtkissen 4, mit weitgehend rechteckigem Querschnitt, angeordnet sind.
Insgesamt ergeben sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Torsionsschwingungstilgers wie oben bereits aufgeführt folgende Vorteile:

– Bessere mechanische Konstanz der Eigenschaften über die Laufzeit, insbesondere der Resonanzamplitude;
– Höhere Lebensdauer;
– Dissipation über der Temperatur annähernd konstant;
– Dissipationsanteil in weiten Bereichen unabhängig von der Federkennlinie wählbar;
– Deutlich niedrigere Kosten.

Claims

Torsionsschwingungstilger (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Schwungmasse (2), die einen unkreisförmigen Innenumfang aufweist, und einer in die Schwungmasse (2) eingeschobenen Welle (3), die einen unkreisförmigen Außenumfang aufweist, wobei die Schwungmasse und die Welle (2, 3) aufgrund eines zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang vorgesehenen Zwischenraums ein vorgegebenes Verdrehspiel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang ein elastisches Drahtkissen (4) anordenbar ist.
Torsionsschwingungstilger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtkissen (4) zumindest abschnittsweise von einem Elastomer umgeben ist.
Torsionsschwingungstilger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang und der Innenumfang jeweils mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Sicken (2a–2d; 3a–3d) aufweisen, die sich in Längsrichtung der Schwungmasse und der Welle (2, 3) erstrecken, wobei die Sicken (3a–3d) des Außenumfangs in zugeordnete Sicken (2a–2d) des Innenumfangs eingreifen.
Torsionsschwingungstilger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang und der Außenumfang einen Vieleckquerschnitt mit gleicher Eckenzahl aufweisen.
Torsionsschwingungstilger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang und der Außenumfang jeweils einen quadratischen Querschnitt aufweisen.
Torsionsschwingungstilger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtkissen (4) die Struktur eines Geflechts hat.
Torsionsschwingungstilger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtkissen (4) die Struktur eines Gewirks hat.
Torsionsschwingungstilger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtkissen (4) die Struktur eines Gestricks hat.