DE102010008760B4

DE102010008760B4 - Schwingungstilger

Info

Publication number: DE102010008760B4
Application number: DE102010008760A
Authority: DE
Inventors: Johann Löw; Franz Kobus
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: AU2011217497A1; WO2011101169A1; WO2011101169A8; CN102792055A; US20130126285A1; DE102010008760A1; AU2011217497B2; US8919506B2; CN102792055B

Abstract

Schwingungstilger (10), mit
– einem um eine Drehachse (M) drehbaren Innenträger (12),
– einem zu dem Innenträger (12) koaxialen Massering (14), der in einem radialem Abstand zu dem Innenträger (12) angeordnet ist, sowie
– einer Mehrzahl von Federelementen (16), die den Innenträger (12) und den Massering (14) miteinander verbinden,
wobei der Massering (14) an seiner Innenumfangsfläche (15) wenigstens eine Radialprofilformation (18) zur gleitenden Abstützung in Umfangsrichtung aufweist, und wobei der Massering (14) eine zwischen Innenring (12) und Massering (14) angeordnete elastomere Dämpfungsschicht (26) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass die elastomere Dämpfungsschicht (26) bei einer Relativdrehung zumindest im Bereich der wenigstens einen Radialprofilformationen (18) in Umfangsrichtung auf dem Innenträger (12) gleitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungstilger, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem um eine Drehachse drehbaren Innenträger, einem zu dem Innenträger im wesentlichen koaxialen Massering, der in einem radialen Abstand zu dem Innenträger angeordnet ist, und einer Mehrzahl von Federelementen, die den Innenträger und den Massering miteinander verbinden.
Derartige Schwingungstilger sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise aus dem Dokument DE 43 07 583 C1 . Zur radialen Abstützung des Masserings sind im Stand der Technik unterschiedliche Lösungsansätze gezeigt. So offenbart Dokument DE 43 07 583 C1 einen Drehschwingungstilger mit einem Tragkörper und einem Schwungring, die über sechs elastische Segmente miteinander verbunden sind. Die Segmente bestehen aus Gummi und sind an eine innere Mantelfläche des Schwungrings und an eine äußere Mantelfläche des Tragkörpers anvulkanisiert. An die äußere Mantelfläche des Tragkörpers sind drei aus Gummi bestehende Halterungen anvulkanisiert. In jede der Halterungen ist ein Gleitkörper aus einem hartelastischen Werkstoff axial eingeschoben. Die Gleitkörper weisen eine Gleitfläche auf, mit der sie sich teilweise an die innere Mantelfläche des Schwungrings anlegen. Die Gleitkörper sind ferner in Form einer Brücke mit einem Brückenbogen und zwei Brückenstützen ausgebildet. Die Brückenstützen werden in den Halterungen aufgenommen, wobei zwischen den Brückenstützen und den Halterungen ein Zwischenraum vorgesehen ist, der bei radialer Belastung des Drehschwingungstilgers geschlossen wird. Ferner ist zwischen dem Brückenbogen und den Halterungen ein Schmiermittelkanal ausgebildet.
Das Dokument DE 44 30 036 C1 beschreibt einen Drehschwingungstilger mit Gleitsteinen zur radialen Abstützung, die jeweils in einem Zwischenraum zwischen einem Paar Halterungen angeordnet sind und eine Füllung aufweisen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Drehschwingungstilger weisen gerade im Hinblick auf die Gleitstein/Halterungs-Anordnungen einen relativ komplexen Aufbau bzw. eine komplexe Geometrie auf, wie beispielsweise bei den Gleitstein/Halterungs-Anordnungen gemäß DE 43 07 583 C1 mit der Brückenform der Gleitsteine und den Halterungen, sowie dem zwischen diesen gebildeten Zwischenraum.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Lösungen bekannt, bei denen auf derartige Gleitsteine oder Gleitköper verzichtet wird und stattdessen die elastomeren Federelemente modifiziert werden, um eine radiale Abstützung des Masserings am Innenträger zu ermöglichen. So zeigt das Dokument DE 42 01 049 A1 einen drehzahladaptiven Drehschwingungsdämpfer, bei dem ein Massering und ein Innenträger durch gleichmäßig zwischen ihnen verteilte säulenförmige erste Federelemente aus Gummi drehzahlunabhängig und durch zweite Federelemente aus Gummi drehzahlabhängig miteinander verbunden bzw. verbindbar sind. Die zweite Gruppe von Federelementen wird bei Einleitung hoher Fliehkräfte nach radial außen gedehnt und gelangt auf diese Weise in Eingriff mit dem Massering bzw. mit an der Innenumfangsfläche angeordneten Anschlagflächen. Ein ähnlicher Drehschwingungstilger ist auch aus dem Dokument DE 36 38 209 A1 bekannt.
Das Dokument DE 41 21 746 A1 offenbart einen Drehschwingungstilger, bei dem Innenträger und Massering über zwei bis sechs axial ausgerichtete Verbindungsstege aus gummielastischem Werkstoff erreicht werden, die in axialer Richtung die Außenkontur eines radial ausgerichteten und sich tangential einschnürenden „X” haben. Zwischen den mit gleichen Winkelabständen voneinander verteilten Verbindungsstegen sind Pufferstege vorgesehen, die zu den benachbarten Verbindungsstegen und zur freien Mantelfläche des Nabenrings abstandswahrend einen vergleichsweise engen Trennbogenspalt ausbilden.
Aus dem Dokument US 6,883,653 B2 ist ein dynamischer Dämpfer bekannt, der direkt auf eine sich drehende Welle aufgezogen wird. Bei diesem Dämpfer ist eine Gummihülse vorgesehen, die wie ein Schrumpfschlauch auf die zu verbindende Welle mit Presssitz aufgezogen wird. Koaxial zu der zu dämpfenden Welle ist ein Massering in das elastische Element mit einem Abstand zu der Welle eingelassen. Das gummielastische Element umfasst einen rohrförmigen Abschnitt, der nach seiner Montage die zu dämpfende Welle umfasst, einen Ummantelungsabschnitt, der den Massering ummantelt und den Rohrabschnitt koaxial umgibt, sowie diese verbindende Verbindungsstege. Zwischen den Verbindungsstegen sind zudem Stopper aus gummielastischem Material ausgebildet, die die Relativbewegung des Innenträgers zum Massering in radialer Richtung begrenzen.
Schließlich zeigt das Dokument DE 10 2007 030 557 B3 einen Drehschwingungstiger, bei dem der Massering den Innenträger nicht umgibt, sondern axial versetzt zu diesem angeordnet ist. Zwischen dem Innenträger und dem Massering sind axial angeordnete Elastomerfederbereiche ausgebildet. Der Massering weist dementsprechend in axialer Richtung Ausnehmungsbereiche auf, in denen Elastomerfedern angeordnet sind, die den Innenträger und den Massering in axialer Richtung miteinander verbinden. Zusätzlich weist der Innenträger zur radialen Abstützung der Tilgermasse nach innen gebogene Radialführungsflächen auf. Somit verbinden die Elastomerfedern den Innenträger und den Masseträger axial miteinander, während ein Elastomerwerkstoff zwischen den Radialführungsflächen und dem Massering nur an dem Massering anvulkanisiert ist.
Diesen Lösungen ist gemein, dass auf eine möglichst passgenaue Herstellung geachtet werden muss und die Toleranzen verhältnismäßig klein gewählt sind, damit der Tilger in der gewünschten Art und Weise funktionieren kann. Hieraus ergibt sich ein beträchtlicher Aufwand während der Fertigung, der auch erhöhte Fertigungskosten nach sich zieht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungstilger der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, der bei einfachem Aufbau die Anforderungen an die Schwingungsdämpfung erfüllen kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Schwingungstilger der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei dem der Massering an seiner Innenumfangsfläche wenigstens eine Radialprofilformation zur gleitenden Abstützung in Umfangsrichtung aufweist, und wobei der Massering eine zwischen Innenring und Massering angeordnete elastomere Dämpfungsschicht umfasst, die derart ausgebildet ist, dass die Dämpfungsschicht bei einer Relativdrehung zwischen Massering und Innenträger zumindest im Bereich der wenigstens einen Radialprofilformation in Umfangsrichtung auf dem Innenträger gleitet.
Mit Hilfe der Federelemente wird grundsätzlich eine Relativdrehung um ein vorbestimmtes Maß zwischen dem Massering und dem Innenträger zur Dämpfung von torsionalen Schwingungen ermöglicht. Durch die Anordnung der Radialprofilformationen und der elastomeren Dämpfungsschicht kann sich der Massering radial an dem Innenträger abstützen und gleichzeitig bei einer im Betrieb auftretenden Relativdrehung zwischen Massering und Innenträger auf dem Innenträger unter Dämpfung von torsionalen Schwingungen gleiten. Mit anderen Worten schwingt der Massering bedingt durch seinen Massenträgheitsmoment gegenphasig zu dem Innenträger und einer mit dem Innenträger verbundenen Welle, um auftretende Drehschwingungen dämpfen zu können.
Der erfindungsgemäße torsionale Schwingungstilger erreicht bei einem gegenüber dem Stand der Technik deutlich vereinfachten Aufbau und Herstellungsprozess verbesserte Drehschwingungsdämpfungseigenschaften, da die Radialprofilformationen und die elastomere Dämpfungsschicht den Massering – gegenüber dem Stand der Technik – in radialer Richtung führen und somit der gesamte Drehschwingungstilger in radialer Richtung deutlich versteift wird. Mit anderen Worten, wird über die radiale Abstützung des Masserings an dem Innenträger mittels der Radialprofilformationen eine unerwünschte radiale Verlagerung des Masserings relativ zur Drehachse des Schwingungstilgers verhindert, da sich der Massering radial über seine Radialprofilformationen und die elastomere Dämpfungsschicht an dem Innenträger abstützt. In radialer Richtung auftretenden Schwingungen, die beispielsweise durch Ungleichförmigkeit der Drehbewegung einer mit dem Schwingungstilger verbundenen Welle entstehen, können jedoch über die elastomere Dämpfungsschicht gedämpft werden.
Mit der durch die Radialprofilformationen erreichten radialen Abstützung des Masserings an dem Innenträger wird zudem eine verbesserte Abstimmbarkeit des Drehschwingungstilgers auf verschiedene Anwendungsfälle, d. h. verschieden dimensionierte Wellen bzw. Antriebsstränge erreicht, da auch bei sehr dünn ausgeführten Gummipolstern oder bei Verwendung sehr weicher Gummimischungen eine ausreichende radiale Führung des Masserings gewährleistet ist.
Weiterhin hat die Ausbildung des Masserings mit den Radialprofilformationen den Vorteil, dass die Radialprofilformationen das Massenträgheitsmoment des Masserings zusätzlich erhöhen und in radialer Richtung an die Drehachse des Drehschwingungstilgers annähern, wodurch der erforderliche maximale Außendurchmesser des Masserings im Vergleich zu üblichen rohrförmigen Masseringen verringert werden kann.
Vorzugsweise erstreckt sich die wenigstens eine Radialprofilformation des Masserings in Richtung des Innenträgers und ist einstückig mit diesem ausgebildet. Dadurch kann der Massering mit einem einfachen und kostengünstigen Herstellungsverfahren z. B. einem Guss- oder Schmiedeverfahren, hergestellt werden, ohne dass anschließend eine Nachbearbeitung des Masserings notwendig wäre.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Innenträger eine Gleitfläche auf, an der die Dämpfungsschicht des Masserings anliegt. Bei einer solchen Ausführungsform werden die Radialprofilformationen beispielsweise mit einem Haftmittel beschichtet, während die entsprechenden Gleitflächen des Innenträgers unbehandelt bleiben, so dass die Dämpfungsschicht keine Haftung zu dem Innenträger hat. Da die elastomere Dämpfungsschicht im Bereich der Radialprofilformationen des Masserings nicht an den Innenträger angebunden ist, kann sich der Massering relativ zu dem Innenträger verdrehen, was für die Drehschwingungsdämpfung notwendig ist. Mit anderen Worten gleitet der Massering aufgrund seines Masseträgheitsmoments bei einer Relativdrehung zunächst auf dem Innenträger, so dass der Massering mit einer phasenverschobenen Frequenz schwingt, die die Schwingungsfrequenz der mit dem Innenträger verbundenen Welle kompensieren kann. Die Gleitfläche des Innenträgers kann zudem glattgedreht und/oder poliert ausgebildet sein, um besonders gute Gleiteigenschaften bereitzustellen.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Dämpfungsschicht an dem Innenträger befestigt ist und die Radialprofilformation eine Gleitfläche aufweist, an denen die Dämpfungsschicht anliegt.
Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es von Vorteil sein, zur weiteren Verbesserung der radialen Abstützung Gleitkörper vorzusehen. In diesem Fall kann jeder Radialprofilformation zusätzlich ein Gleitkörper zugeordnet sein, der mittels der Dämpfungsschicht an der Radialprofilformation befestigt ist und an einer Gleitfläche des Innenträgers anliegt. Auch bei dieser Gestaltungsvariante ist es denkbar, dass die Gleitkörper zusammen mit der Dämpfungsschicht an dem Innenträger befestigt sind und der Radialprofilformation eine Gleitfläche aufweisen, an denen die Gleitkörper anliegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Radialprofilformation des Masserings wenigstens einen Rücksprung umfasst. Mit derart gestalteten Radialprofilformationen kann der erfindungsgemäße Schwingungstilger auf bestimmte Anwendungsgebiete abgestimmt werden, d. h. die Radialprofilformationen können derart ausgebildet werden, dass sie mit korrespondierenden Profilformationen bzw. Anschlagkörper an dem Innenträger zusammenwirken, um beispielsweise nur sehr kleine Amplituden des Masserings relativ zu dem Innenträger zuzulassen.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Dämpfungsschicht den Massering vollständig umgibt. Bei einer solchen Ausführungsform bildet die Dämpfungsschicht quasi einen Überzug, der an dem Massering anvulkanisiert ist, was zu einer deutlichen Vereinfachung des Herstellungsverfahrens des Masserings führt. So kann der Massering bei einer solchen Ausführungsform mit seinen Radialprofilformationen als Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet sein, das keiner besonderen Nachbearbeitung vor dem Vulkanisierungsprozess mehr bedarf.
Alternativ kann der Massering mit seinen Radialprofilformationen durch Anwendung eines anderen Herstellungsverfahrens, wie Sintern, Strangpressen oder dergleichen, hergestellt werden. Wird ein Massering nach seiner Herstellung durch eines der oben genannten Herstellungsverfahren einer z. B. spanabhebenden Nachbearbeitung unterzogen, ist ein vollständiges Umgeben des Massering mit der elastomeren Dämpfungsschicht nicht mehr notwendig. Mit anderen Worten kann die elastomere Dämpfungschicht an den Stirnseiten des Masserings abgeprägt werden, wodurch Material eingespart werden kann.
Die Federelemente zum Verbinden des Innenträgers mit dem Massering können aus einem elastischen Material gebildet sein und den Innenträger mit dem Massering stegartig verbinden. Dabei können sich die Federelemente im Wesentlichen in radialer Richtung erstrecken. Um die Herstellung des Schwingungstilgers weiter zu vereinfachen, kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsschicht einteilig mit den Federelementen ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Massering zusammen mit dem Innenträger in eine Vulkanisationsform eingelegt und komplett mit Gummi umspritzt werden. Lediglich die Konturen der Federelemente werden durch die Vulkanisationsform geformt, ansonsten wird der gesamte Bereich zwischen Massering und Innenträger mit gummielastischem Material gefüllt. In den Bereichen, in denen eine Befestigung der Federelemente mit dem Innenträger und mit dem Massering bzw. der Dämpfungsschicht mit dem Massering oder dem Innenträger erfolgen soll, werden diese mit Haftmittel beschichtet, so dass sich Bereiche bilden, in welchen eine Gummihaftung vorliegt. In den anderen Bereichen entsteht folglich keine Haftung des Elastomerwerkstoffs zu dem jeweiligen Metallteil, wodurch die Gleitbewegung des Masserings auf dem Innenträger ermöglicht wird.
Ferner kann zumindest an der Außenumfangsfläche des Innenträgers wenigstens ein von dieser Außenumfangsfläche radial auswärts vorstehender Anschlagkörper vorgesehen sein, wobei insbesondere eine Mehrzahl von Anschlagkörpern in regelmäßigen Winkelabständen um die Drehachse herum angeordnet ist. Die Anschlagkörper können in einer Weiterbildung der Erfindung zur Begrenzung der Verdrehung des Masserings relativ zu dem Innenring mit den an der Innenumfangsfläche des Masserings angebrachten Radialprofilformationen zusammenwirken. Auf diese Weise wird die Relativdrehung von Massering relativ zu dem Innenträger um die Drehachse herum begrenzt.
Die Radialprofilformationen können um einen vorbestimmten Winkel zur Drehachse des Schwingungstilgers zueinander versetzt sein, insbesondere in einem Winkel zwischen 60° und 120°.
Die Federelemente können ferner ebenfalls um einen vorbestimmten Winkel zur Drehachse des Schwingungstilgers zueinander versetzt sein, insbesondere in einem Winkel zwischen 30° und 90°.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Innenträger zumindest abschnittsweise eine elastomere Dämpfungsschicht auf. Um auch bei dieser Ausführungsform weiterhin eine Relativdrehung zwischen Innenträger und Massering des Schwingungstilgers zuzulassen, kann ferner vorgesehen sein, dass der Innenträger zumindest einen Gleitkörper aufweist, der mittels der Dämpfungsschicht an dem Innenträger befestigt ist. Dabei kann der Gleitkörper derart an dem Innenträger angeordnet sein, dass er mit dem Gleitkörper an der wenigstens einen Radialprofilformation des Masserings in Eingriff steht. Mit anderen Worten gleiten bei einer Relativdrehung zwischen Innenträger und Massering die Gleitkörper des Masserings und des Innenträgers aufeinander, sodass eine direkte Berührung zwischen elastomerer Dämpfungsschicht und Gleitfläche vermieden wird, um auch bei sehr hohen Drehzahlen eine ausreichende radiale Abstützung zu gewährleisten, die Unwuchten durch eine Auslenkung des Masserings relativ zur Drehachse des Schwingungstilgers verhindert.
In diesem Zusammenhang können die Gleitkörper des Masserings und des Innenträgers mit in Umfangsrichtung des Schwingungstilgers verlaufenden Führungsbahnen versehen sein. Vorzugsweise sind die Führungsbahnen der Gleitkörper des Masserings und des Innenträgers korrespondierend zueinander ausgebildet und greifen ineinander ein, wodurch auch eine axiale Führung des Masserings erreicht wird. Durch eine derartige Ausbildung der Gleitsteine an dem Massering und dem Innenträger können die axiale Resonanzfrequenz und die torsionale Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers voneinander entkoppelt werden, d. h. unabhängig voneinander abgestimmt werden. Mit anderen Worten kann durch die korrespondierenden Gleitkörper an dem Massering und dem Innenträger der Freiheitsgrad in axialer Richtung des Masserings gesondert beseitigt werden, womit eine von axialen Auslenkungen des Masserings weitgehend unabhängige torsionalen Schwingungsdämpfungsabstimmung des Tilgers ermöglicht wird.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Schwingungstilger mit den vorstehend genannten Merkmalen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es stellen dar:
1 eine perspektivische Ansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Vorderansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine perspektivische Ansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
6 eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine perspektivische Ansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine Vorderansicht der dritten Ausführungsform der Erfindung;
9 eine Schnittansicht der dritten Ausführungsform der Erfindung;
10 eine perspektivische Ansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
11 eine Vorderansicht der vierten Ausführungsform der Erfindung;
12 eine Schnittansicht der vierten Ausführungsform der Erfindung;
13 eine perspektivische Ansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
14 eine Vorderansicht der fünften Ausführungsform der Erfindung
15 eine Schnittansicht der fünften Ausführungsform der Erfindung; und
16a, b Ansichten eines Gleitkörpers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwingungstilgers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Schwingungstilger allgemein mit 10 bezeichnet ist.
Der Schwingungstilger 10 weist einen Innenträger 12 auf, um den radial beabstandet ein koaxialer Massering 14 angeordnet ist. Der Innenträger 12 und der Massering 14 sind über radial verlaufende Federelemente 16 aus einem Elastomer miteinander verbunden. Aus 1 erkennt man Radialprofilformationen 18 an der Innenumfangsfläche 15 des Masserings 14. Unter einer Radialprofilformation 18 ist in diesem Zusammenhang ein Kreisringabschnitt des Masserings 14 zu verstehen, in dem der Massering 14 seinen Innenradius zumindest einmal verändert, d. h. von seinem kleinsten Innenradius r auf seinen größten Innenradius R springt. Mit anderen Worten setzt sich eine Radialprofilformation 18 bei dem Drehschwingungstilger 10 gemäß der ersten Ausführungsform der aus einem an dem Innenträger 12 anliegenden Radialbschnitt 18a und einem Rücksprung 18b zusammen, in dem bei dieser Ausführungsform die elastomeren Federelemente 16 angeordnet sind. Zur Beibehaltung der Übersichtlichkeit der Darstellung wird in 1 nur eine Radialprofilformation 18 mit Bezugszeichen versehen.
In dem Rücksprung 18b ist neben den Federelementen 16 auch ein an dem Innenträger 12 angebrachter Anschlagkörper 20 angeordnet, der eine Relativdrehung des Masserings 14 unter einer gummielastischen Deformierung der Federelemente 16 relativ zu dem Innenträger 12 begrenzt. Der Massering 14 kann sich um ein vorbestimmtes Maß relativ zu dem Innenträger 12 verdrehen bzw. auf dem Innenträger 12 gleiten, bevor die Anschlagkörper 20 an dem Abschnitt 18a der Radialprofilformation 18 anschlagen und die Relativdrehung dämpfen und schließlich begrenzen. Mit anderen Worten kann über die Anschläge 20 eine maximal zulässige Amplitude des Masserings 14 relativ zu dem Innenträger 12 eingestellt werden. Bei im Betrieb auftretenden Stößen und Schlägen kann sich der Radialabschnitt 18a an den Anschlagskörper 20 anlegen, um Schäden an dem Drehschwingungstilger 10 zu verhindern.
In dem Innenträger 12 sind Öffnungen 22 vorgesehen, um den Innenträger 12 an einer hier nicht gezeigten Welle anzubringen, deren Drehschwingungen gedämpft werden sollen. Zudem weist der Innenträger 12 Öffnungen 24 auf, die während des Herstellungsprozess als Eingriff für Werkzeuge dienen können und auch zur Gewichtsreduzierung des Schwingungstilgers 10 in dem Innenträger 12 beitragen.
2 zeigt eine Vorderansicht des Schwingungstilgers 10 mit dem Innenträger 12 und dem Massering 14. Aus 2 werden nun die Radialprofilformationen 18 mit ihrem an dem Innenträger 12 anliegenden Radialabschnitt 18a und dem Rücksprung 18b besser ersichtlich. In den Rücksprüngen 18b sind, wie bereits erwähnt, neben den Federelementen 16 auch die Anschlagkörper 20 zur Begrenzung einer Verdrehung des Massering 14 relativ zu dem Innenträger 12 angeordnet.
3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II aus 2.
Bei einer vergleichenden Zusammenschau der 2 und 3 erkennt man, dass der Massering 14 vollständig von einer elastomeren Dämpfungsschicht 26 umgeben ist. Zudem kann die elastomere Dämpfungsschicht 26 auch den Bereich zwischen Massering 12 und Innenträger 12 ausfüllend ausgeführt sein.
Ferner ist aus den 2 und 3 erkennbar, dass die Radialprofilformationen 18 integral an dem Massering 14 ausgebildet sind, d. h. die Radialprofilformationen 18 sind integral am Massering 14 vorgesehene radiale Vorsprünge und Rücksprünge.
Die Abschnitte 18a der Radialprofilformationen 18 liegen über die Dämpfungsschicht 26 an dem Innenträger 12 an. Mit anderen Worten ist die Dämpfungsschicht 26 im Bereich der radial einwärts vorspringenden Radialabschnitte 18a der Radialprofilformationen 18 nicht mit dem Innenträger 12 verbunden, so dass der Massering 14 zumindest im Bereich der Radialabschnitte 18a im Betrieb des Drehschwingungstilgers auf dem Innenträger 12 während einer Relativdrehung gleiten kann. Dazu ist an den zu den Radialabschnitten 18a korrespondierenden Bereichen an der Außenumfangsfläche 13 des Innenträgers 12 eine Gleitfläche ausgebildet, die beispielsweise durch Glattdrehen oder Polieren hergestellt werden kann, um eine möglichst materialschonende Relativdrehung zwischen dem Innenträger 12 und dem Massering 14 zuzulassen.
Wie man aus den 1 bis 3 erkennt, wird durch die Radialprofilformationen 18 und hier insbesondere durch die einwärts gerichteten Radialabschnitte 18a eine verbesserte radiale Abstützung des Masserings 14 an dem Innenträger 12 unter gleichzeitiger Beibehaltung der torsionalen und radialen Schwingungsdämpfungseigenschaften des Schwingungstilgers 10 erreicht.
Da der Massering 14 direkt nach seiner Herstellung beispielsweise durch Stranggießen oder Schmieden mit der elastomeren Dämpfungsschicht 26 umspritzt wird, ist keine spanabhebende Nachbearbeitung des Masserings 14 erforderlich, wodurch der Herstellungsprozess des Schwingungstilgers 10 relativ einfach gehalten werden kann. Die elastomere Dämpfungsschicht 26 kann auch einteilig mit den in den Rücksprüngen 18b vorgesehenen Anschlagkörpern 20 und den Federelementen 16 mit der elastomeren Dämpfungsschicht 26 ausgebildet werden. Die Federelemente 16 und die Anschlagkörper 20 sind dabei in Bereichen angeordnet, in denen die elastomere Dämpfungsschicht 26 fest mit dem Innenträger 12 verbunden ist. Dadurch wird ein besonders einfacher Herstellungsprozess des Schwingungstilgers 10 erreicht, da der Massering 14 und der Innenträger 12 zusammen in eine Vulkanisationsform eingelegt und auch der Bereich zwischen Innenträger 12 und Massering 14 mit der elastomeren Dämpfungsschicht 26 umspritzt wird. Mit dem Vulkanisationswerkzeug werden lediglich die Konturen der Federelemente 16 und der Anschlagkörper 20 ausgeformt.
Wie man aus 2 erkennt, sind die Radialabschnitte 18a bzw. die Rücksprünge 18b in regelmäßigen Winkelabständen, in 2 um jeweils 60°, zueinander versetzt angeordnet, um Umwuchterscheinungen bei in radialer Richtung auftretenden Schwingungen zu unterbinden. Die Federelemente 16 sind mit einem Winkel von 60° zueinander versetzt um den Umfang des Schwingungstilgers 10 herum angeordnet. Wie bereits erwähnt, schließt eine Radialprofilformation einen bestimmten Kreisringabschnitt des Masserings 14 ein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Radialprofilformationen 18 über einen Kreisringabschnitt von 60°.
Zur Abstimmung der Steifigkeit des Schwingungstilgers 10 kann die Dicke der Dämpfungsschicht 26 an dem Massering 14 bzw. die Härte der elastomeren Dämpfungsschicht 26 variiert werden.
Der Schwingungstilger 10 kann auch über die Federelemente 16 auf Schwingungsfrequenzen in torsionaler Richtung abgestimmt werden. Die Federelemente 16 können zum Einen durch ihre Geometrie und zum Anderen über das verwendete Material zur Abstimmung des Schwingungstilgers 10 beitragen. Mit anderen Worten können die Federelemente 16 durch das für sie verwendete Material bzw. die Härte dieses Materials auf bestimmte Frequenzbereiche eingestellt werden, da durch das gewählte Material die Amplitude der Relativdrehung des Masserings 14 relativ zu dem Innenträger 12 und somit auch die Schwingungsfrequenzen gezielt beeinflusst werden können. Bei der Auslegung des Schwingungstilgers 10 muss ferner die für den zu kompensierenden Frequenzbereich maximal zulässige Amplitude berücksichtigt werden, da diese durch die Anschlagskörper 20 an dem Innenträger 12 und die Radialabschnitte 18a des Masserings 14 festgelegt wird. Mit anderen Worten wird die maximal zulässige elastische Deformierung der Federelemente 16 durch die mit den Radialabschnitten 18a zusammenwirkenden Anschlagkörper 20 festgelegt, um auch bei starken im Betrieb auftretenden Schlägen und Stößen Schäden an dem Schwingungstilger 10 zu verhindern.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers beschrieben. Für gleichwirkende oder gleichartige Komponenten werden dieselben Bezugszeichen wie vorangehend verwendet, jedoch mit einer forlaufenden Ziffer vorangestellt.
Die in den 4 bis 6 gezeigte Ausführungsform entspricht in weiten Teilen der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3. Der einzige Unterschied zu der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3 liegt darin, dass der Massering 114 des Schwingungstilgers 110 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung nicht vollständig von einer elastomeren Dämpfungsschicht 126 umgeben ist, was am deutlichsten aus der Schnittansicht gemäß 6 ersichtlich wird.
Die Funktion des Schwingungstilgers 110 entspricht der des mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebenen Schwingungstilgers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine nur teilweise Umspritzung des Masserings 114 mit der elastomeren Dämpfungsschicht 126 ist dann ausreichend, wenn der Massering 114 durch ein Herstellungsverfahren, wie z. B. Sandgießen, Stranggießen oder Strangpressen, hergestellt und anschließend einer spanabhebenden Nachbearbeitung unterzogen wurde, um enge Toleranzen einhalten zu können. Ist eine nur teilweise Umspritzung des Masserings 114 ausreichend, können in einem Spritzguss- bzw. Vulkanisationswerkzeug Prägekanten vorgesehen werden, mit denen die gummielastische Dämpfungsschicht an den Stirnseiten 128 des Masserings 114 abgeprägt werden kann. Mit Bezug auf die 7 bis 9 wird nun eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei der Schwingungstilger allgemein mit 210 bezeichnet ist.
Aus 7 erkennt man wiederum die Radialprofilformationen 218 an dem Massering 214. In den Rücksprüngen 218b der Radialprofilformationen 218 sind die gummielastischen Federelemente 216 und die Anschlagkörper 220 angeordnet. Der wesentliche Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, dass die elastomere Dämpfungsschicht 226 im Bereich der Radialabschnitte 218a der Radialprofilformation 218 mit den in 7 lediglich andeutungsweise erkennbaren Gleitkörpern 230 versehen ist.
Bei bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise bei sehr hohen Drehzahlanforderungen, kann es sinnvoll sein, einen direkten Kontakt zwischen der elastomeren Dämpfungsschicht 226 und dem Innenträger 212 zu vermeiden und stattdessen Gleitkörper 230 an den Radialabschnitten 218a der Radialprofilformationen 218 anzubringen. Die Gleitkörper 230 sind ebenso wie die Radialabschnitte 218a in regelmäßigen Winkelabständen zueinander versetzt angeordnet, d. h. bei dieser Ausführungsform um 60°. Mit den Gleitsteinen bzw. dem Gleitkörper 230 kann die radiale Steifigkeit des Schwingungstilgers 210 weiter erhöht werden, da die elastomere Dämpfungsschicht 226 im Bereich der Gleitsteine 230 relativ dünn ausgeführt ist und somit nur geringe Verlagerungen in radialer Richtung des Masserings 214 relativ zu der Drehachse des Schwingungstilgers 210 möglich sind.
8 zeigt erneut eine Vorderansicht des Schwingungstilgers 200 und 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VIII-VIII aus 8.
Bei einer vergleichenden Betrachtungsweise der 8 und 9 erkennt man deutlich die Gleitkörper 230, über die sich nun der Massering 214 an dem Innenträger 212 abstützt. Die Gleitkörper 230 sind an der elastomeren Dämpfungsschicht 226 befestigt, beispielsweise anvulkanisiert. Mit anderen Worten legen sich die Gleitkörper 230 an der Außenumfangsfläche 213 des Innenträgers 212 an, können jedoch im Betrieb des Schwingungstilgers 210 relativ zu dieser verlagert werden bzw. auf dieser gleiten.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Radialprofilformation 318 des Masserings 314 aus zwei sich an die Außenumfangsfläche 313 des Innenträgers 312 anlegenden Radialabschnitten 318a, 318c, einem Rücksprung 318b, in dem die Federelemente 316 angeordnet sind, und einem die Anschlagskörper 320 an der Außenumfangsfläche 313 des Innenträgers 312 aufnehmenden Rücksprung 318c gebildet ist. Die Radialabschnitte 318a, 318c sind jeweils um 60° zueinander versetzt und eine Radialprofilformation nimmt einen Kreisringabschnitt von 120° ein.
Aus 11 erkennt man, wie die Radialabschnitte 318a, 318c der Radialprofilformationen 318 mit den im Rücksprung 318c aufgenommenen Anschlagkörpern 320 an dem Innenträger 312 zusammenwirken. Die Anschlagkörper 320 legen sich jeweils an einen Radialabschnitt 318a der Radialprofilformationen 318 an. Die Rücksprünge 318b und 318c erstrecken sich in radialer Richtung unterschiedlich weit in den Massering 314 hinein. Mit anderen Worten weist der Massering 314 drei unterschiedliche Innenradien r, Rm, R auf, wobei der kleinste Innenradius r durch die Radialabschnitte 318a der Radialprofilformationen 318 festgelegt wird. Jeweils zwei Anschlagkörper 320 des Innenträgers 312 sind in einem Rücksprung 318c aufgenommen und legen sich jeweils an die Radialabschnitte 318a von benachbarten Radialprofilformationen 318 an. In dem sich am weitesten in radialer Richtung in den Massering 314 erstreckenden Rücksprung 318b sind die Federelemente 316 angeordnet.
12 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XI-XI aus 11. Man erkennt aus 12 wie die Federelemente 316 den Innenträger 312 bzw. dessen Außenumfangsfläche 312a mit dem Massering 314 verbinden.
12 zeigt ferner einen Abstand in radialer Richtung zwischen dem Innenträger 312 und dem Massering 314, der durch den Rücksprung 318c der Radialprofilformationen 318 des Masserings 314 gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Federelemente 316 einstückig mit der elastomeren Dämpfungsschicht 326 ausgebildet.
Wie man aus den 10 bis 12 erkennt, stützt sich der Massering 314 über die Radialabschnitte 318a bzw. die elastomere Dämpfungsschicht 326 an den Radialabschnitten 318a an den Innenträger 312 ab, wobei bei einer im Betrieb auftretenden Relativdrehung zwischen dem Massering 314 und dem Innenträger 312 die Radialabschnitte 318a auf der Außenumfangsfläche 312a des Innenträgers 312 gleiten.
Wie bereits erwähnt wird die Amplitude, d. h. die maximal zulässige Relativdrehung zwischen Innenträger 312 und Massering 314, durch die mit den Anschlagkörpern an dem Innenträger zusammenwirkenden Radialabschnitte 318a der Radialprofilformation 318 des Massering 314 festgelegt. Insbesondere aus 11 wird ersichtlich, dass mit dem Schwingungstilger 310 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung nur relativ kleine Amplituden zwischen Innenträger 312 und Massering 314 realisiert werden können.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schwingungstilgers 410 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
Der Innenträger 412 ist hier im Wesentlichen in Form eines gelochten Dreiecks ausgeführt, wobei Umfangsflächen 432 des Innenträgers 412 abgerundet sind. Der Massering 414 weist erneut Radialprofilformationen 418 mit einem radialen Abschnitt 418a und einem Rücksprung 418b auf. Der Innenträger 412 und der Massering 414 sind wie bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen über Federelemente 416 verbunden. Die Federelemente 416 erstrecken sich stegartig zwischen dem Innenträger 412 und dem Massering 414 sind jedoch bei dieser Ausführungsform, anders als bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen, nicht in dem Rücksprung 418b vorgesehen, sondern erstrecken sich schräg zwischen den Radialabschnitten 418a und den Umfangsflächen 432 des Innenträgers 412. Die Rücksprünge 418b sind um 120° zueinander versetzt angeordnet und eine Radialprofilformation 418 nimmt einen Kreisringabschnitt von 120° ein.
Ferner erkennt man an dem Massering 414 die elastomere Dämpfungsschicht 426, die einstückig mit den Federelementen 416 ausgeführt ist. Die elastomere Dämpfungsschicht 426 weist im Bereich des Rücksprungs 418b der Radialprofilformationen 418 einen Gleitkörper 430 auf. An seinen Umfangsflächen 432 weist der Innenträger 412 ebenfalls eine Dämpfungsschicht 434 auf, die mit einem Gleitkörper 436 verbunden ist. Die Gleitkörper 430 des Masserings 414 und die Gleitkörper 436 an dem Innenträger 412 sind derart angeordnet, dass sie zueinander korrespondieren. Mit anderen Worten gleiten die Gleitkörper 430, 436 bei einer Relativdrehung zwischen Innenträger 412 und Massering 414 aufeinander. Die Gleitkörper 430, 436 sind um 120° zueinander versetzt in den Rücksprüngen 418b angeordnet.
Ferner erkennt man aus 13, dass der Innenträger 412 in den Rücksprung 418b vorsteht, wodurch die Seitenwände 438 des Rücksprungs 418b als Anschlag für den Innenträger 412 in Umfangsrichtung dienen, um eine Relativdrehung zwischen Innenträger 412 und Massering 414 zu begrenzen. Mit anderen Worten schlägt der Innenträger 412 nach der maximal zulässigen Amplitude zwischen Innenträger 412 und Massering 414 an den Seitenwänden 438 des Rücksprungs 418b an.
14 zeigt eine Vorderansicht des Schwingungstilgers 410 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung. Der Massering 414 weist die elastomere Dämpfungsschicht 426 auf, die im Bereich des Rücksprungs 418b mit einem Gleitkörper 430 versehen ist und einstückig mit den Federelementen 416 ausgebildet ist.
Aus 14 erkennt man deutlich, dass der Innenträger 412 die Grundform eines Dreiecks und an seinen Umfangsflächen 432 ebenfalls über die Dämpfungsschicht 434 an ihm befestigte Gleitkörper 436 umfasst.
Bei vergleichender Betrachtungsweise der 14 mit der eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIV-XIV aus 14 darstellenden 15 erkennt man, dass der Innenträger 412 bzw. seine Umfangsflächen 432 mit der elastomeren Dämpfungsschicht 434 überzogen sind.
Aus der Schnittansicht 15 werden zudem korrespondierend ausgebildeten Gleitkörper 430 und 436 ersichtlich, die mit korrespondierenden, ineinander eingreifenden Führungsbahnen 430a, 430b, 430c und 436a, 436b ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich eine schienenartige Führungsstruktur, wobei durch die ineinander eingreifenden Gleitkörper 430 die Gleitbewegung bei einer Relativdrehung zwischen dem Massering 414 und dem Innenträger 412 sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung der Mittelachse M des Schwingungstilgers 410 geführt werden kann. Dadurch kann die axiale Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers von dessen torsionale Resonanzfrequenz entkoppelt werden. Mit anderen Worten kann der axiale Freiheitsgrad des Schwingungstilgers durch die Führungsbahnen 430a, 430b bzw. 436a, 436b und 436c der Gleitsteine 430, 436 beseitigt werden, wodurch der Schwingungstilger 410 unabhängig von axialen Auslenkungen auf torsionale Schwingungen abgestimmt werden kann.
Die 16a und 16b zeigen perspektivische Darstellungen der Gleitkörper 430 und 436, wobei 16a die beiden Gleitkörper 430 und 436 getrennt voneinander darstellt und 16b die beiden Gleitkörper 430, 436 in Eingriff miteinander zeigt, wie dies in einem in dem Drehschwingungstilger 410 eingebauten Zustand der Fall ist.
In 16a erkennt man die Führungsbahnen 430a, 430b, 430c und 436a, 436b der Gleitkörper 430 und 436, über die die beiden Gleitkörper 430, 436 ineinander eingreifen können (16b).
Stehen die beiden Gleitkörper 430, 436, wie in 16b gezeigt, in Eingriff miteinander, können sie im Betrieb des Drehschwingungstilgers 410 (13–15) aufeinander gleiten, und somit eine Relativdrehung zwischen Massenring 414 und Innenträger 412 in Umfangsrichtung zulassen und dabei gleichzeitig aufgrund ihrer in Umfangsrichtung des Drehschwingungstilgers 410 verlaufenden die Führungsbahnen 430a, 430b, 430c und 436a, 436b den axialen Freiheitsgrad des Masserings 414 nahezu beseitigen, wodurch der Schwingungstilger 410 unabhängig von axialen Auslenkungen auf torsionale Schwingungen abgestimmt werden kann.

Claims

Schwingungstilger (10), mit – einem um eine Drehachse (M) drehbaren Innenträger (12), – einem zu dem Innenträger (12) koaxialen Massering (14), der in einem radialem Abstand zu dem Innenträger (12) angeordnet ist, sowie – einer Mehrzahl von Federelementen (16), die den Innenträger (12) und den Massering (14) miteinander verbinden, wobei der Massering (14) an seiner Innenumfangsfläche (15) wenigstens eine Radialprofilformation (18) zur gleitenden Abstützung in Umfangsrichtung aufweist, und wobei der Massering (14) eine zwischen Innenring (12) und Massering (14) angeordnete elastomere Dämpfungsschicht (26) umfasst, die derart ausgebildet ist, dass die elastomere Dämpfungsschicht (26) bei einer Relativdrehung zumindest im Bereich der wenigstens einen Radialprofilformationen (18) in Umfangsrichtung auf dem Innenträger (12) gleitet.
Schwingungstilger (10) nach Anspruch 1, wobei sich die wenigstens eine Radialprofilformation (10) in Richtung des Innenträgers (12) erstreckt und einstückig mit dem Massering (14) ausgebildet ist.
Schwingungstilger (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenträger (12) eine Gleitfläche aufweist, an der die Dämpfungsschicht (26) des Masserings (14) anliegt.
Schwingungstilger (10) nach Anspruch 1 bis 3, wobei jeder Radialprofilformation (18) wenigstens ein Gleitkörper (30) zugeordnet ist, der mittels der Dämpfungsschicht (26) an der Radialprofilformation (18) befestigt ist und an einer Gleitfläche des Innenträgers (12) anliegt.
Schwingungstilger (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wenigstens eine Radialprofilformation (18) des Masserings (14) wenigstens einen Rücksprung (18b) in radialer Richtung aufweist.
Schwingungstilger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungsschicht (26) den Massering (14) vollständig umgibt.
Schwingungstilger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federelemente (16) zum Verbinden des Innenträgers (12) mit dem Massering (14) aus einem elastischen Material hergestellt sind und den Innenträger (12) mit dem Massering (14) stegartig verbinden.
Schwingungstilger (10) nach Anspruch 7, wobei sich die Federelemente (16) im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken.
Schwingungstilger (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungsschicht (26) einstückig mit den Federelementen (16) ausgebildet ist.
Schwingungstilger (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest an der Außenumfangsfläche (13) des Innenträgers (12) wenigstens ein von dieser Außenumfangsfläche (13) radial auswärts vorstehender Anschlagkörper (20) vorgesehen ist, wobei eine Mehrzahl von Anschlagkörpern (20) in regelmäßigen Winkelabständen um die Drehachse (M) herum angeordnet ist.
Schwingungstilger (10) nach Anspruch 10, wobei die Anschlagkörper (20) zur Begrenzung der Verdrehung des Masserings (14) relativ zu dem Innenring (12) mit den an der Innenumfangsfläche (15) des Masserings (14) angebrachten Radialprofilformation (18) zusammenwirken.
Schwingungstilger (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Radialprofilformationen (18) um einen vorbestimmten Winkel zur Drehachse (M) des Schwingungstilgers (10) zueinander versetzt sind.
Schwingungstilger (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Federelemente (16) um einen vorbestimmten Winkel zur Drehachse (M) des Schwingungstilgers (10) zueinander versetzt sind.
Schwingungstilger (410) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenträger (412) zumindest abschnittweise eine elastomere Dämpfungsschicht aufweist, mittels der zumindest ein Gleitkörper (436) an dem Innenträger (412) angebracht ist.
Schwingungstilger (410) nach Anspruch 13, wobei der Gleitkörper (436) derart an den Innenträger (412) angeordnet ist, dass er mit dem Gleitkörper (430) an den Radialprofilformationen (418) des Masserings (412) in Eingriff steht.
Schwingungstilger (410) nach Anspruch 14, wobei die Gleitkörper (430, 436) des Masserings (414) und des Innenträgers (412) in Umfangsrichtung des Schwingungstilgers (412) verlaufende Führungsbahnen (430a, 430b, 430c, 436a, 436b,) aufweisen, und wobei die Führungsbahnen (430a, 430b, 430c, 436a, 436b) der Gleitköper (430, 436) des Masserings (414) und des Innenträgers (412) korrespondierend ausgebildet sind und ineinander eingreifen.
Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Schwingungstilger (10) nach einem Ansprüche 1 bis 16.