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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung von Drehschwingungen einer rotierenden Welle mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Merkmalen. Eine solche Vorrichtung kann in Antriebssträngen mit oder ohne Drehmomentübertragungsfunktion, also als reiner Tilger oder als elastische Kupplung, eingesetzt werden.
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Die Antriebsstränge können dabei beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor umfassen. Insbesondere werden derartige Vorrichtungen zur Verminderung von Drehschwingungen beziehungsweise zur Dämpfung von Drehschwingungen als Torsionsschwingungsdämpfer für einen Verbrennungsmotor eingesetzt. Die Torsionsschwingungsdämpfer der genannten Art umfassen dabei typischerweise ein Primärteil und ein Sekundärteil. Diese bilden gemeinsam einen Hohlraum, welcher eine Federeinrichtung sowie eine Dämpfungseinrichtung umfasst.
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Beispielhaft soll die
US 5 573 460 A genannt werden, welche eine derartige elastische Kupplung in Scheibenbauweise beschreibt, welche zwei Kupplungshälften umfasst. Die Kupplungshälften sind begrenzt gegeneinander verdrehbar und über elastische Kopplungselemente miteinander verbunden. Im radial äußeren Bereich eines Innenraums befinden sich Dämpfungskammern, die mit einem Dämpfungsmedium füllbar sind. Die Aufgabe von derartigen elastischen Kupplungen liegt darin, die Laufruhe von Antrieben in Brennkraftmaschinen, und hier insbesondere in Fahrzeugen, in allen Betriebszuständen zu gewährleisten. Insbesondere sollen störende Torsionsschwingungen vom Antriebsstrang fern gehalten werden.
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Neben derartigen elastischen Kupplungen sind auch sogenannte Tilger bekannt, welche Drehschwingungen dämpfen, ohne eine drehmomentübertragende Funktion zu haben. Derartige Tilger werden dabei typischerweise auf die Welle aufgesetzt. So beschreibt die
DE 199 14 871 C2 beispielsweise einen Schwingungstilger, welcher zum Tilgen von Torsionsschwingungen eingesetzt wird. Der Aufbau ist hier so gewählt, dass Masseelemente mit zunehmender Rotation nach außen gedrückt werden und durch eine Kulissenführung ein sich über die Rotation bzw. Drehzahl veränderndes Trägheitsmoment des Schwingungsdämpfers und damit der rotierenden Welle erzeugen. Auf diese Art werden die Torsionsschwingungen der Welle gedämpft.
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Gemäß dem allgemeinen Stand der Technik sind derartige elastische Kupplungen und/oder Tilger dabei typischerweise so aufgebaut, dass diese ein mit der Welle umlaufendes Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse ist typischerweise aus zwei Blechelementen ausgebildet, welche im Bereich des äußeren Umfangs zumindest in Teilabschnitten des Umfangs miteinander verbunden sind. Innerhalb dieses Gehäuses, welches nach außen häufig nicht vollkommen geschlossen ausgebildet ist, befindet sich dann typischerweise ein weiteres Bauteil, beispielsweise bei einer elastischen Kupplung das Sekundärteil, während das Gehäuse in diesem Fall das Primärteil bilden würde, welches über elastische Mittel mit dem Gehäuse verbunden ist. Beim analogen Aufbau eines Tilgers sind typischerweise im Gehäuse angeordnete Massen vorhanden, welche über elastische Mittel mit dem Gehäuse entsprechend gekoppelt sind. Daneben sind ferner kombinierte Aufbauten aus Kupplung und Tilger denkbar, ebenso wie ein Aufbau mit einer Dämpfung, beispielsweise durch ein Fluid, welches über entsprechende Kammern mit sich verändernden Querschnitten geleitet wird, wenn Torsionsschwingungen auftreten.
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Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannten Vorrichtungen entsprechend weiterzuentwickeln und einen einfachen und effizienten Aufbau zu gewährleisten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die kennzeichnenden Merkmale nach Anspruch 1 definiert. Dabei sind an den verbundenen, umgebogenen Bereichen Masseelemente angeordnet, welche als Nieten ausgebildet sind. Durch dieses Umbiegen beziehungsweise Umbördeln der verbundenen Bereiche in die eine oder andere axiale Richtung entsteht ein sehr einfacher Aufbau, welcher insbesondere in radialer Richtung sehr kompakt baut und gegenüber vergleichbaren Aufbauten aus dem Stand der Technik weniger radialen Bauraum benötigt.
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Die umgebogenen Bereiche des Außengehäuses, welches mit der Welle umläuft, können außerdem sehr einfach und effizient dazu genutzt werden, um beispielsweise durch das Entfernen von Masse, insbesondere durch Bohren, Abfräsen, Abschleifen oder dergleichen, eine Auswuchtung des Gehäuses zu erzielen, sodass das Außengehäuse beziehungsweise die mit dem Außengehäuse versehene Vorrichtung rund umläuft. Erfindungsgemäß bietet sich der umgebördelte Bereich außerdem dazu an, dass beispielsweise Bohrungen eingebracht und diese mit entsprechenden Masseelementen in Form von Nieten, beispielsweise Wuchtnieten, versehen werden, um bei Bedarf eine größere Masse in diesem Bereich anzuordnen.
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In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es darüber hinaus vorgesehen, dass wenigstens eines der Blechelemente in den verbundenen Bereichen eine größere Ausdehnung in axialer Richtung aufweist, als das/die anderen.
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Dieser Aufbau, bei dem eines der Blechelemente gegenüber dem anderen oder den anderen Blechelementen übersteht, ist dabei besonders einfach und effizient, wenn beispielsweise Wuchtnieten in die umgebogenen Bereiche eingebracht werden sollen, wie dies oben als vorteilhafte Nutzung derselben bereits beschrieben worden ist. In diesem Fall reicht es aus, die Bohrung in ein einziges Blechelement, nämlich das, welches gegenüber dem oder den anderen übersteht, einzubringen. Damit wird Montageaufwand gespart. Ist das gegenüber dem oder den anderen Blechelementen überstehende Blechelement außerdem das radial innen liegende, so kann außerdem ein Einbringen der Wuchtnieten so erreicht werden, dass diese bei entsprechender Kopfgröße nicht oder nur minimal über den radialen äußeren Umfang, welcher dann durch das andere Blechelement mit kürzerer axialer Ausdehnung gebildet wird, hinausstehen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es ferner vorgesehen sein, dass das Gehäuse zwischen den verbundenen Bereichen in Umfangsrichtung offen ausgebildet ist, wobei Teilabschnitte des Bauteils durch die in Umfangsrichtung offenen Abschnitte ragen, wobei durch ein Anschlagen der Teilabschnitte an den verbundenen Bereichen der Drehwinkel des Bauteils gegenüber dem Gehäuse begrenzt ist.
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Die Ausführung gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung sieht es also vor, dass Teilabschnitte des im Inneren des Gehäuses befindlichen Bauteils durch offene Bereiche in Umfangsrichtung aus dem Gehäuse hinausragen. Die offenen Bereiche sind dabei in Umfangsrichtung durch die Bereiche, in denen die Blechelemente des Gehäuses miteinander verbunden sind, begrenzt. Die Teilabschnitte des Bauteils schlagen so nach einem gewissen Drehwinkel an einem der verbundenen Bereiche an. Dadurch lässt sich ein Endanschlag des Bauteils gegenüber dem Gehäuse erreichen, ohne dass hierfür zusätzliche Anschlagelemente oder Bauteile verwendet werden müssen. Der Aufwand beschränkt sich auf die Teilabschnitte des Bauteils, welche durch die in Umfangsrichtung offenen Bereiche des Gehäuses hinausragen. Die Endanschläge können so sehr einfach und mit sehr wenig zusätzlicher Masse realisiert werden.
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Die Vorrichtung lässt sich dabei prinzipiell sowohl als Tilger als auch als elastische Kupplung verwenden. In der Ausführungsform als Tilger ist es entsprechend vorgesehen, dass das Gehäuse drehfest mit der rotierenden Welle verbunden ist. Das Bauteil, welches als Masse bevorzugt im radial äußeren Bereich des Gehäuses ausgebildet ist, ist dann an das Gehäuse über die elastischen Mittel angebunden und kann so Drehschwingungen tilgen.
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Die alternative Ausführungsform zur Verwendung der Vorrichtung sieht es vor, dass diese als elastische Kupplung verwendet wird. Dabei ist dann die Welle in eine Antriebsseite und eine Abtriebsseite aufgeteilt und entweder das Gehäuse oder das Bauteil sind drehfest mit der Antriebsseite verbunden und entweder das Bauteil oder das Gehäuse sind drehfest mit der Abtriebsseite verbunden.
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Dieser Aufbau einer in ihrer Funktionsweise an sich bekannten elastischen Kupplung ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenso denkbar.
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Alternativ oder ergänzend sind selbstverständlich auch Kombinationen dieser Ausführungsformen denkbar, bei denen neben dem Bauteil weitere Masseelemente über geeignete elastische Mittel angebunden sind, sodass neben der Funktionsweise einer elastischen Kupplung zusätzlich die Funktionsweise eines Tilgers mit realisiert werden kann. Derartige Aufbauten sind dabei mit herkömmlichen Gehäusen soweit aus dem Stand der Technik bekannt, dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich außerdem aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
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Dabei zeigen:
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1 eine dreidimensionale Ansicht einer elastischen Kupplung in einem Aufbau gemäß der Erfindung;
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2 einen Teilschnitt durch den Aufbau gemäß 1; und
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3 eine alternative Ausführungsform eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In der Darstellung der 1 ist in einer dreidimensionalen Ansicht eine elastische Kupplung in einem Aufbau gemäß der Erfindung zu erkennen. Die elastische Kupplung 1 ist dabei in an sich bekannter Art und Weise aufgebaut. Ein Gehäuse 2 als Primärteil ist mit einer Antriebsseite einer hier nicht näher dargestellten Welle drehfest verbunden und läuft mit dieser um. Das Gehäuse 2 umfasst dabei zumindest teilweise ein Bauteil 3, welches hier als Sekundärteil 3 ausgebildet ist und demnach mit einer Abtriebsseite der nicht dargestellten Welle umläuft. Das Bauteil 3 besteht aus einer Nabe 31 sowie einem scheibenförmigen mit der Nabe verbundenen Teil 32, welcher hier verdeckt dargestellt und als solcher nicht zu erkennen ist. Das Gehäuse 2 als Primärteil und das Bauteil 3 als Sekundärteil sind dabei über mehrere elastische Elemente, welche hier in Form von Federn 41, 42 angedeutet sind, miteinander verbunden. Dafür verbinden die auf einem kleineren Radius liegenden Federn 41 das scheibenförmige Teil 32 des Sekundärteils 3 mit einer Mittelscheibe 4 als weiterem Bauteil. Die auf einem größeren Radius liegenden Federelemente 42 verbinden wiederum die Mittelscheibe 4 mit dem Gehäuse bzw. Primärteil 2. Der Aufbau bildet somit einem Reihendämpfer.
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Die Besonderheit des hier dargestellten Aufbaus liegt nun in dem in radialer Richtung außen liegenden Bereich des Gehäuses 2. Wie in der Darstellung der 1 zu erkennen ist, weist das Gehäuse 2, welches aus einem primärseitig angeordneten Blechteil 5 und einem sekundärseitig angeordneten Blechteil 6 besteht, im Bereich des Außenumfangs verbundene Bereiche 7 der beiden Blechteile 5, 6 auf. Die Blechteile 5, 6 sind in diesen Bereichen 7 in an sich bekannter Art und Weise miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt. Die verbundenen Bereiche 7 sind dabei in axialer Richtung, hier beispielsweise in Richtung der Sekundärseite, umgebogen beziehungsweise umgebördelt. Dabei sind hier beispielhaft alle Bereiche 7 in eine Richtung umgebogen. Prinzipiell wäre es auch denkbar einige in die eine Richtung und einige in die andere Richtung umzubiegen. Die umgebogenen Bereiche 7 sind auch in den Schnittdarstellungen der 2 und 3 nochmals zu erkennen. Die verbundenen umgebogenen Bereiche 7 bilden also in einem umgebördelten Rand die Verbindung zwischen den beiden Blechteilelementen 5, 6 des Gehäuses 2 aus. Dadurch, dass diese Bereiche 7 in axialer Richtung umgebogen beziehungsweise umgebördelt ausgebildet sind, entsteht ein in radialer Richtung sehr kompakter Aufbau der elastischen Kupplung 1. Außerdem weisen die umgebogenen Bereiche 7 den Vorteil auf, dass sie als in Umfangsrichtung weit außen liegende Bereiche ideal genutzt werden können, um zum Zwecke des Auswuchtens der elastischen Kupplung 1 Masse zu entfernen oder hinzuzufügen. In der Darstellung der 1 sind exemplarisch in jedem der umgebogenen Bereiche 7 drei Bohrungen 8 gezeigt. Diese Bohrungen 8 können beispielhaft dazu dienen Masse aus den verbundenen Bereichen 7 zu entfernen, um so ein Auswuchten der elastischen Kupplung 1 zu realisieren. In der Praxis werden die Bohrungen 8 dabei, anders als hier gezeigt, je nach Notwendigkeit mit unterschiedlicher Größe oder Tiefe ausgeführt sein, um eine ausgewuchtete elastische Kupplung 1 zu erhalten.
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Alternativ oder ergänzend zu einem solchen Auswuchten der elastischen Kupplung 1 über Bohrungen 8 in den verbundenen Bereichen 7 lassen sich außerdem zusätzliche Masseelemente 9, beispielsweise in Form der in 3 gezeigten Wuchtniete 9, in diesen Bereich mit einbringen, um so durch ein Hinzufügen von Masse ebenfalls auf einen ausgewuchteten Lauf der elastischen Kupplung 1 hinzuwirken.
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In der Darstellung der 2 ist nochmals ein Teilschnitt des Aufbaus analog zu dem in 1 zu erkennen. Hierbei sind die beiden Blechelemente 5, 6 in an sich bekannter Art und Weise miteinander verbunden, beispielsweise durch Punktschweißen. Sie werden dann entweder nach dem Verbinden oder insbesondere vor dem Verbinden der Blechelemente entsprechend umgebogen beziehungsweise umgebördelt, um so den oben beschriebenen sehr kompakten Aufbau zu realisieren.
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In der Darstellung der 3, welche im Wesentlichen einen vergleichbaren Ausschnitt zu dem in 2 gezeigten Ausschnitt darstellt, sind die Blechelemente 5, 6 nochmals zu erkennen. In diesem Fall ragt eines der Blechelemente, hier das sekundärseitige Blechelement 6, in axialer Richtung über das andere der Blechelemente 5 hinaus. Die Blechelemente 5, 6 weisen dabei einen überlappenden Bereich auf, in dem sie in an sich bekannter Art und Weise miteinander verbunden werden können. In dem überstehenden Bereich des Blechelements 6 ist die oben bereits angesprochene Bohrung 8 eingebracht, in welcher die Wuchtniete bzw. Niete 9 als Masseelement zum Auswuchten der elastischen Kupplung 1 angeordnet ist. Der Aufbau hat dabei den Vorteil, dass zum Anbringen der Wuchtniete 9 die Bohrung 8 lediglich durch eines der Blechelemente, hier das Blechelement 6, gebohrt werden muss. Dadurch, dass nur geringere Wandstärken durchbohrt werden müssen, können Produktionszeiten und Standzeiten der Bohrwerkzeuge in der Produktion verlängert werden, sodass dieser Aufbau einen weiteren Kostenvorteil beim Herstellen und Auswuchten der elastischen Kupplung 1 ermöglicht.
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In den Darstellungen der 1 und 3 sind außerdem im Bereich des Bauteils 3 Teilabschnitte 10 zu erkennen, welche in Umfangsrichtung nach außen über das Gehäuse 2 überstehen. In der Darstellung der 1 ist zu erkennen, dass das Gehäuse 2 in seinem radial äußeren Bereich zwischen den Bereichen 7, in welchen die Blechelemente 5, 6 miteinander verbunden sind, in Umfangsrichtung offen ausgebildet ist. Die Teilabschnitte 10 des Bauteils 3 sind nun so in diesen offenen Bereichen des Gehäuses 2 angeordnet, dass diese in radialer Richtung über das Gehäuse 3 hinausragen. Die Teilabschnitte 10 sind außerdem so ausgebildet, dass sie bei einer Verdrehung des Bauteils 3 gegenüber dem Gehäuse 2, welche im regulären Betrieb typischerweise auftritt, in den offenen Bereichen des Gehäuses 2 bewegt werden. Kommt es nun zu einem sehr starken Verdrehen des Bauteils 3 gegenüber dem Gehäuse 2, so nähern sich die Teilabschnitte 10 zunehmend den verbundenen Bereichen 7, in welchen das Gehäuse 2 in Umfangsrichtung nicht mehr offen ausgebildet ist. Die Teilabschnitte 10 werden ab einem bestimmten Verdrehwinkel des Bauteils 3 gegenüber dem Gehäuse 2 also in diesen Bereichen 7 anschlagen und somit den Drehwinkel des Bauteils 3 gegenüber dem Gehäuse 2 begrenzen. Der Aufbau erlaubt es in sehr einfacher Art und Weise einen Endanschlag zwischen dem Bauteil 3 und dem Gehäuse 2 zu realisieren. Da dieser im typischerweise auftretenden Betrieb eher selten zum Anschlag zwischen dem Teilabschnitt 10 und dem verbundenen Bereich 7 führen wird, sind hier keine weiteren besonderen Maßnahmen notwendig, sondern die Blechelemente 5, 6 in den verbundenen Bereichen 7 und die beispielsweise ebenfalls aus Blechelementen aufgebauten Teilabschnitte 10 reichen aus, um den Drehwinkel in den notwendigen Situationen zu begrenzen.
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Alles in allem entsteht so ein sehr einfacher Aufbau einer elastischen Kupplung in Form eines Reihendämpfers, welcher analog so auch für einen Tilger, Ordnungstilger beziehungsweise Reihentilger verwendet werden kann. Auch die Kombination dieser beiden Funktionalitäten in einer Vorrichtung ist mit dem Aufbau des Gehäuses 2 mit den verbundenen umgebogenen Bereichen 7 in der oben genannten Art und Weise möglich.
