DE102008059082B4 - Vibration damper for a wave - Google Patents
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Abstract
Schwingungstilger für eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Kopplungselement (2) und eine Tilgermasse (3), wobei das Kopplungselement (2) und die Tilgermasse (3) über einen Elastomerkörper (6) verbunden sind und wobei der Elastomerkörper (6) zumindest zwei in Reihe geschaltete Elastomerelemente (11, 12, 13, 110, 120) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (6) bzw. die Elastomerelemente (11, 12) aus im Kreis und mit Abstand zueinander angeordneten Stegen (111, 112) besteht bzw. bestehen.A vibration damper for a drive shaft of a motor vehicle, comprising a coupling element (2) and an absorber mass (3), wherein the coupling element (2) and the absorber mass (3) are connected via an elastomer body (6) and wherein the elastomer body (6) comprises at least two in A series of connected elastomer elements (11, 12, 13, 110, 120), characterized in that the elastomer body (6) or the elastomer elements (11, 12) consists of circumferentially and spaced apart webs (111, 112) or . consist.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a vibration damper for a drive shaft of a Motor vehicle according to the preamble of claim 1
Stand der TechnikState of the art
Die
Torsionsschwingungstilger für die Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Es handelt sich dabei um Tilger mit einer Tilgermasse, welche elastisch mittels Kopplungselemente, mit der Antriebswelle des Fahrzeugs verbunden sind. Über eine geeignete Abstimmung der Resonanzfrequenz des Tilgers können bestimmte Resonanzschwingungen des Antriebsstranges vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden.torsional vibration for the Drive shaft of a motor vehicle are known. It is about in this case to Tilger with a Tilgermasse, which elastic means Coupling elements, connected to the drive shaft of the vehicle are. about a suitable tuning of the resonant frequency of the absorber can certain Resonant vibrations of the drive train avoided or at least significantly be reduced.
Mit bekannten Gelenkwellentilgern werden insbesondere Resonanzen höherer Ordnung, welche beispielsweise durch Drehungleichförmigkeiten des Motors verursacht werden, reduziert.With known Gelenkwellentilgern are in particular resonances of higher order, which caused for example by rotational irregularities of the engine be reduced.
Neben relativ hochfrequenten Drehungleichförmigkeiten des Motors kommt es allerdings auch zu niedrigfrequenten Schwingungen des Antriebsstranges, beispielsweise beim Auskuppeln oder auch bei Lastwechseln infolge von Eigenschwingungen des Antriebsstranges kleiner zweiter Ordnung. Insbesondere beim Auskuppeln kann der Triebstang durch die schlagartig geöffnete Kupplung ausschwingen, wodurch es beispielsweise zu störenden Klacker-Geräuschen kommen kann.Next relatively high-frequency rotational irregularities of the engine comes However, it also to low-frequency vibrations of the drive train, for example, when disengaging or even with load changes due of natural oscillations of the drive train small second order. In particular, when disengaging the drive rod by abruptly opened Swing out coupling, which, for example, come to disturbing Klacker noises can.
Die torsionalen Amplituden derartiger Schwingungen liegen zumeist wesentlich über den Amplituden der Anregungen durch Drehungleichförmigkeiten des Motors. So liegt die Anregeamplitude infolge von Drehungleichförmigkeiten des Motors in der Regel im Bereich von weniger als ±2°. Insbesondere beim Auskuppeln kann es dagegen an lokalen Stellen des Triebstranges zu Anregeamplituden von ±10° oder mehr kommen.The torsional amplitudes of such oscillations are mostly significantly greater than the amplitudes the suggestions by rotational irregularities of the engine. That's how it is the excitation amplitude due to rotational irregularities of the motor in the Usually in the range of less than ± 2 °. Especially when disengaging On the other hand, it can stimulate amplitudes at local locations of the powertrain of ± 10 ° or more come.
Bekannte Gelenkwellentilger haben in der Regel Resonanzfrequenzen von über 30 Hz.Known Articulated wave absorbers usually have resonance frequencies of over 30 Hz.
Es ist bislang nur unzureichend gelungen, einen niederfrequenten Gelenkwellentilger bereitzustellen, welcher zum einen nicht zu störenden Unwuchten bei höheren Drehzahlen führt und zum anderen für Anregeamplituden von mehr als ±2° geeignet ist.It has so far been insufficiently successful, a low-frequency Gelenkwellentilger to provide, on the one hand not disturbing imbalances at higher speeds leads and for another Excitation amplitudes of more than ± 2 ° suitable is.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung Liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungstilger für eine Welle bereitzustellen, bei dem die genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest reduziert sind.Of the Invention Is in contrast the object of providing a vibration damper for a shaft, in which the mentioned disadvantages of the prior art, at least are reduced.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, einen Schwingungstilger für eine Welle bereitzustellen, welcher auch auf Resonanzfrequenzen von unter 30 Hz abgestimmt werden kann.It In particular, it is an object of the invention to provide a vibration damper for one Wave, which is also at resonance frequencies of under 30 Hz can be tuned.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungstilger für eine Welle bereitzustellen, bei dem die Tilgermasse für eine torsionale Resonanzamplitude von mindestens 10° ausgebildet ist.A Another object of the invention is to provide a vibration damper for a shaft to provide the absorber mass for a torsional resonance amplitude formed of at least 10 ° is.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingungstilger für eine Welle mit einer präzisen Einstellbarkeit der Resonanzfrequenz bereitzustellen.A Another object of the invention is to provide a vibration damper for a shaft with a precise Adjustability of the resonant frequency provide.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Lösung der gestellten Aufgaben wird durch einen Schwingungstilger für eine Welle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.The solution The tasks set by a vibration absorber for a wave achieved with the features of claim 1.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 26 zu entnehmen.preferred embodiments and further developments of the invention are the dependent claims 2 to 26 to remove.
Die Erfindung betrifft zum einen einen Schwingungstilger für eine Welle, welcher insbesondere als Gelenkwellentilger zur Anbringung an der Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Der Schwingungstilger ist zur Dämpfung von Torsionsschwingungen vorgesehen.The Invention relates to a vibration damper for a shaft, which in particular as Gelenkwellentilger for attachment to the drive shaft a motor vehicle is formed. The vibration damper is for damping provided by torsional vibrations.
Der Schwingungstilger umfasst ein Kopplungselement, welches insbesondere auf oder an der Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs angebracht werden kann, beispielsweise angeschweißt oder aufgeschrumpft.Of the Vibration damper comprises a coupling element, which in particular be mounted on or on the drive shaft of a motor vehicle can, for example, welded or shrunk.
Weiter umfasst der Schwingungstilger eine Tilgermasse, welche vorzugsweise ringförmig um die Antriebswelle ausgebildet ist. Kopplungselement und Tilgermasse sind über einen Elastomerkörper verbunden, so dass die Tilgermasse um die Achse der Antriebswelle schwingen kann und so bei geeigneter Frequenzabstimmung als passiver Schwingungstilger wirkt.Furthermore, the vibration damper comprises a damping mass, which is preferably formed annularly around the drive shaft. Coupling element and absorber mass are connected via an elastomeric body, so that the absorber mass can oscillate about the axis of the drive shaft and so with a suitable frequency tuning as a passive vibration style ger acts.
Der Elastomerkörper weist zumindest zwei Elastomerelemente auf, welche in Reihe geschaltet sind. Unter einer Reihenschaltung der Elastomerelemente wird eine Anordnung verstanden, bei welcher beispielsweise ein Drehmoment von dem Kopplungselement zuerst auf ein Elastomerelement und von dort auf ein weiteres Elastomerelement übertragen wird. Bei einer Verdrehung der Tilgermasse relativ zum Kopplungselement nimmt jedes Elastomerelement nur einen Teil des Torsionswinkels auf. Bei beispielsweise zwei Elastomerelementen kann der Schwingungstilger so ausgebildet sein, dass jedes Elastomerelement nur die Hälfte des jeweiligen Torsionswinkels aufnimmt.Of the elastomer body has at least two elastomeric elements, which are connected in series. Under a series circuit of the elastomeric elements is an arrangement understood in which, for example, a torque from the coupling element is first transferred to an elastomeric element and from there to another elastomeric element. With a rotation of the absorber mass relative to the coupling element Each elastomeric element takes only part of the torsion angle on. For example, two elastomer elements of the vibration absorber be formed so that each elastomeric element only half of the absorbs respective torsion angle.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Elastomerkörper zumindest zwei Elastomerelemente mit unterschiedlichem Abstand zu einer Mittelachse des Kopplungselementes auf. Die Mittelachse des Kopplungselementes entspricht der Mittelachse der Antriebswelle, auf welcher der Schwingungstilger befestigt wird. Durch zumindest zwei Elastomerelemente, die einen unterschiedlichen Abstand zur Mittelachse haben und welche miteinander gekoppelt sind, wird der Drehwinkel der Tilgermasse auf mehrere Elastomerelemente aufgeteilt.at an embodiment According to the invention, the elastomeric body has at least two elastomeric elements with different distance to a central axis of the coupling element on. The central axis of the coupling element corresponds to the central axis the drive shaft on which the vibration damper is mounted. By at least two elastomeric elements having a different Distance to the central axis and which are coupled together, the angle of rotation of the absorber mass on several elastomeric elements divided up.
Durch eine derartige Anordnung ist es zum einen gelungen, einen Schwingungstilger für eine Welle bereitzustellen, welcher zur Tilgung von Anregeamplituden von zumindest ±3°, vorzugsweise von zumindest ±5° und besonders bevorzugt von zumindest ±10° ausgebildet ist. Insbesondere wird eine Drehbewegung der Tilgermasse von zumindest ±45°, vorzugsweise von zumindest ±60° und besonders bevorzugt von zumindest ±70° ermöglicht.By Such an arrangement is on the one hand, a vibration damper for a wave which is effective for eradicating excitation amplitudes of at least ± 3 °, preferably of at least ± 5 ° and especially preferably formed of at least ± 10 ° is. In particular, a rotational movement of the absorber mass of at least ± 45 °, preferably of at least ± 60 °, and more preferably of at least ± 70 °.
Gleichzeitig konnte ein Schwingungstilger mit einer niedrigeren Steifigkeit bereitgestellt werden, welcher insbesondere eine Resonanzfrequenz von weniger als 30 Hz, vorzugsweise von weniger als 15 Hz und besonders bevorzugt von weniger als 10 Hz aufweist.simultaneously could provide a vibration damper with a lower rigidity which in particular has a resonance frequency of less than 30 Hz, preferably less than 15 Hz, and more preferably of less than 10 Hz.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Elastomerelemente als Elastomerspuren, vorzugsweise als im Wesentlichen zylinderförmige Elastomerspuren ausgebildet. Über derartige Elastomerspuren lässt sich der gesamte Umfang ausnutzen, insbesondere können die Elastomerspuren sich über den gesamten Winkel von 360° erstrecken.at a preferred embodiment invention, the elastomeric elements as elastomer traces, preferably as essentially cylindrical Elastomer tracks formed. about such traces of elastomer leaves the whole extent exploit, in particular the Elastomer traces over extend the entire angle of 360 °.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Elastomerspuren im Wesentlichen randseitig miteinander verbunden.at In a further development of the invention, the elastomer traces are essentially connected at the edges.
Möglich ist auch, die Elastomerspuren über eine Insertbuchse zu verbinden. So ist zum einen eine besonders einfache Kopplung der Elastomerspuren möglich und zum anderen wird im Wesentlichen das gesamte Volumen der Elastomerspuren auf kleinem Raum zur Ausbildung eines Elastomerkörpers ausgenutzt.Is possible also, the elastomer traces over one Insert insert socket to connect. So for a very simple Coupling of the elastomer traces possible and second, essentially the entire volume of elastomer traces used in a small space to form an elastomeric body.
Vorzugsweise weist der Elastomerkörper zumindest drei Elastomerelemente, insbesondere Elastomerspuren mit unterschiedlichem Abstand zur Mittelachse des Kopplungselementes auf. Die miteinander verbundenen Elastomerspuren verlaufen dabei, in einer radialen Schnittansicht, vorzugsweise mäanderförmig vom Kopplungselement zur Tilgermasse. Die mäanderförmige Ausgestaltung ermöglicht ebenfalls eine besonders kompakte Ausbildung eines Elastomerkörpers mit niedriger Torsionssteifigkeit, der gleichzeitig für relativ große Verdrehwinkel geeignet ist.Preferably has the elastomeric body at least three elastomer elements, in particular elastomer traces with different distance to the central axis of the coupling element on. The interconnected Elastomerpuren run while, in a radial sectional view, preferably meandering from the coupling element to Absorber mass. The meandering design allows also a particularly compact design of an elastomer body with low torsional stiffness, at the same time for relative size Angle of rotation is suitable.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist eine innere Elastomerspur eine höhere Steifigkeit als eine im Verhältnis äußere Elastomerspur auf. Da aufgrund des größeren Hebels zur Tilgermasse die innere Elastomerspur höheren Kräften ausgesetzt ist, ist es durch die Ausbildung der inneren Elastomerspur mit höherer Steifigkeit möglich, den Drehwinkel im Wesentlichen gleichmäßig auf alle Elastomerspuren zu verteilen.at a development of the invention has an inner elastomer trace a higher one Stiffness as a relatively outer elastomer trace on. Because of the larger lever it is to the absorber mass the inner elastomer track is exposed to higher forces by forming the inner elastomer track with higher rigidity possible, the angle of rotation is substantially uniform to all traces of elastomer to distribute.
Gemäß der Erfindung ist die Tilgermasse zusätzlich zu dem Elastomerkörper über ein Radiallager auf dem Kopplungselement gelagert. Das Radiallager erlaubt nur eine Torsionsbewegung zwischen Tilgermasse und Kopplungselement. Hierdurch werden insbesondere Unwuchten aufgrund des weich ausgebildeten Elastomerkörpers und einer damit möglichen radialen und/oder axialen Verschiebung der Tilgermasse auf ein akzeptables Niveau begrenzt.According to the invention is the absorber mass in addition to the elastomeric body via a Radial bearing mounted on the coupling element. The radial bearing allowed only a torsional movement between absorber mass and coupling element. As a result, in particular imbalances due to the soft elastomer body and one possible with it radial and / or axial displacement of the absorber mass to an acceptable Level limited.
Vorzugsweise ist das Radiallager als Wälzlager, insbesondere als Kugellager ausgebildet. Derartige Lager haben zum einen einen niedrigen Verschleiß, zum anderen können Kugellager sehr leichtgängig ausgebildet sein und haben in der Regel gleichmäßige Rollreibkräfte. Daher ist bei Verwendung insbesondere eines Kugellagers eine besonders exakte Frequenzabstimmung des Schwingungstilger möglich.Preferably is the radial bearing as a rolling bearing, designed in particular as a ball bearing. Such bearings have to a low wear, to others Ball bearing very smooth be formed and usually have uniform rolling friction. Therefore is particularly special when using a ball bearing exact frequency tuning of the vibration damper possible.
Der bevorzugte Anwendungsbereich des Schwingungstilgers ist der Antriebsstrang bei einem Kraftfahrzeug und hier vor allem an der Verbindungsstelle der Antriebswelle mit einer Kardanwelle. Der Schwingungstilger wird so angebracht, dass er die kardanische Beweglichkeit von miteinander zu verbindenden Wellen nicht beeinträchtigt und auch keine sich negativ auswirkende Belastung für Elemente der Wellenverbindung ergibt.Of the preferred application of the vibration is the drive train in a motor vehicle and especially at the junction the drive shaft with a cardan shaft. The vibration damper becomes so attached that he has the gimbal mobility of each other connected waves are not affected and no negative impact on Elements of the shaft connection results.
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Based the embodiments shown in the drawing, the invention below explained.
Es zeigt:It shows:
Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention
Der
Schwingungstilger
Das
Kopplungselement
Bei
geeigneter Frequenzabstimmung wirkt die beispielsweise aus Grauguss
ausgebildete Tilgermasse
Neben
der Verbindung der Tilgermasse
An
der Schraube
Um
die Schrauben
Bezugnehmend
auf
Der
Elastomerkörper
Die äußere Elastomerspur
Untereinander
sind die Elastomerspuren
Die
Elastomerspuren
So
sind die Elastomerspuren
Zu
erkennen ist insbesondere der Torsionsanschlag
Zu
erkennen ist hier insbesondere die klauenförmige Ausgestaltung des Kopplungselementes
Durch die Erfindung kann ein besonders niederfrequent abgestimmter Schwingungstilger mit großem Drehwinkel bereitgestellt werden.By The invention may be a particularly low-frequency tuned vibration damper with big Rotation angle can be provided.
In
den
Im
Hinblick auf die sehr weiche Ausbildung des Elastomerkörpers
Die
Reihenschaltung der Elastomerelemente
Zur
sicheren Halterung und leichten Verdrehbarkeit der als Schwungring
ausgebildeten Tilgermasse
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