DE102011010191B4

DE102011010191B4 - Anordnung mit einem Tilger zur Tilgung von torsionalen Schwingungen einer Welle

Info

Publication number: DE102011010191B4
Application number: DE102011010191A
Authority: DE
Inventors: Markus Dürre; Andreas Mahling
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: US20120192673A1; US8591344B2; CN102628487B; CN102628487A; DE102011010191A1

Abstract

Eine Anordnung, umfassend eine Welle (1) und einen Tilger (2), wobei der Tilger (2) einen Schwungring (3) und eine Nabe (4) umfasst, wobei zwischen dem Schwungring (3) und der Nabe (4) eine Elastomerlage (5) angeordnet ist, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Anordnung zur Tilgung von niederfrequenten torsionalen Schwingungen mit großen Amplituden in Wellen anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine hohe Robustheit gegen Verschleiß und Verschmutzung zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilger (2) zwischen einem getriebeseitigen Flansch (6) und einem wellenseitigen Flansch (7) befestigt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der DE 37 20 557 A1 ist eine solche, gattungsgemäße Anordnung bereits bekannt. Aus der DE 10 2008 059 082 A1 ist ein Schwingungstilger bekannt, welcher durch Aufschweißen fixiert ist. Die DE 103 55 327 A1 zeigt einen Schwingungsdämpfer, der durch einen Presssitz mit einer Gleitkreuzgelenkgabel zusammen arbeitet. Die DE 695 07 984 T2 zeigt einen Schwingungsdämpfer, dessen Masseteile mit einem axialen Abstand getrennt sind, wobei die Masseteile durch ein zwischen ihnen angeordnetes elastisches Verbindungsstück verbunden sind.
Bei heck- und allradangetriebenen Kraftfahrzeugen wird die Drehmomentübertragung vom Schaltgetriebe zum Hinterachsgetriebe über sogenannte Gelenkwellen bewirkt. Aufgrund von Aggregatebewegungen muss die Gelenkwelle im Betrieb einen Winkelversatz ausgleichen können.
Wenn auf einen Einsatz von Gummigelenkscheiben verzichtet wird, erfolgt der genannte Winkelausgleich in der Regel durch Kardangelenke, insbesondere Kreuzgelenke, oder homokinetische Gelenke, insbesondere Gleichlaufgelenke.
Die Reduktion der Zylinderzahl zur Gewichtseinsparung sowie der Einsatz hochaufgeladener Verbrennungsmotoren verstärken Drehungleichförmigkeiten im Triebstrang eines Kraftfahrzeugs. Dadurch entstehen verstärkt niederfrequente Drehungleichförmigkeiten.
Drehungleichförmigkeiten eines Verbrennungsmotors können eine lokale Resonanzstelle in einem Triebstrang anregen. Dies kann zu einer akustischen Auffälligkeit führen. Um dem zu begegnen, kommen oft torsional abgestimmte Tilger zum Einsatz. Üblicherweise werden diese Tilger entweder relativ dicht an einem Getriebeflansch auf einem Wellenrohr oder auf einem Flansch mittels Presspassung befestigt.
Die torsionale Frequenz der Tilger liegt bei einer stetig wachsenden Zahl von Anwendungsfällen unter 50 Hz. Um bei diesen niedrigen Frequenzen größere Unwuchten durch radiales Auswandern des Schwungrings zu verhindern, werden bei konventionellen Anordnungen üblicherweise radiale Abstützkörper in Form von Wälzkörpern oder Gleitlagern benötigt. Ein Design eines Tilgers der genannten Art ist durch das Gemeinschaftsgeschmacksmuster 001 785 676-0001 bekannt geworden.
Ein Tilger, der radiale Abstützkörper aufweist, ist jedoch anfällig für Verschleiß und Verschmutzung. Des Weiteren müssen bei der Fertigung von Metallteilen strenge Toleranzwerte eingehalten werden, da die Metallteile auf die Abstützkörper abgestimmt werden müssen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Tilgung von niederfrequenten torsionalen Schwingungen mit großen Amplituden in Wellen anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine hohe Robustheit gegen Verschleiß und Verschmutzung zeigt.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung eine Welle und einen Tilger, wobei der Tilger einen Schwungring und eine Nabe umfasst, wobei zwischen dem Schwungring und der Nabe eine Elastomerlage angeordnet ist und wobei der Tilger zwischen einem getriebeseitigen Flansch und einem wellenseitigen Flansch befestigt ist. Erfindungsgemäß ist hierbei zunächst erkannt worden, dass der Tilger vorteilhaft sandwichartig zwischen dem getriebeseitigen Flansch und einem Kardan- oder Gleichlaufgelenk verschraubt werden kann. Hierfür sind erfindungsgemäß lediglich eine Kürzung eines Wellenrohrs sowie Zentrierungen zwischen den vorgesehenen Flanschen und der Nabe erforderlich. Eine Elastomerlage kann aufgrund dieser Bauweise extrem zentrumsnah angeordnet werden. Hierdurch zeigt der Tilger überraschend eine ausreichend hohe Radialsteifigkeit, so dass auf radiale Abstützkörper verzichtet werden kann, um kritische Unwuchten zu vermeiden. Vorteilhaft entsteht durch die zentrumsnahe Elastomerlage eine optimierte Restunwucht. Durch Nutzung eines mittigen Bauraums für die Elastomerlage und den Entfall jeglicher Abstützkörper kann bei beschränktem radialem Bauraum ein maximales Trägheitsmoment eingebracht werden. Durch den Verzicht auf radiale Abstützkörper ist die erfindungsgemäße Anordnung deutlich robuster gegen Verschleiß und Verschmutzung. Auch Metallteiltoleranzen können deutlich größer ausfallen, da diese nicht auf die Abstützkörper abgestimmt werden müssen. Insoweit ist eine Anordnung zur Tilgung von torsionalen Schwingungen in Wellen angegeben, die bei einfachem Aufbau eine hohe Robustheit gegen Verschleiß und Verschmutzung zeigt.
Der Tilger ist nur über die Nabe sowohl mit dem getriebeseitigen Flansch als auch mit dem wellenseitigen Flansch verschraubt, wobei der Schwungring relativ zur Nabe beweglich ist. Im Schadensfall ist hierdurch ein einfacher Austausch des Tilgers möglich.
Der Schwungring weist eine die Nabe in axialer und radialer Richtung übergreifende Schwungfelge auf, die mit einem Speichenelement verbunden ist, wobei das Speichenelement in einer in der Nabe ausgebildeten Vertiefung liegt. Hierdurch ist ein kompakter Aufbau des Tilgers ermöglicht, da die Nabe quasi innerhalb des Schwungrings liegt. Die Vertiefung in der Nabe wird vorteilhaft genutzt, um Schwungmasse aufzunehmen.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Die Nabe könnte drei oder vier Verschraubungsdome aufweisen, wobei die Verschraubungsdome in axialer Richtung von einer Basisebene abragen. Die Nabe kann hierdurch in axialer Wellenrichtung derart dick ausgeführt werden, dass zwischen den Anschraubstellen Aussparungen in der Nabe möglich sind. In einer hierdurch entstehenden Vertiefung kann ein beweglicher Schwungring einragen, wobei eine Berührung der Nabe vermieden wird.
Die Verschraubungsdome könnten von Anschlagsgummierungen umgeben sein. Hierdurch können gummierte Torsionsanschläge gegen Überlastung im Missbrauchsfall vorgesehen werden.
Die Nabe könnte eine radial mittige Aufnahme aufweisen, welche sich in axialer und radialer Richtung erstreckt, wobei in der Aufnahme die Elastomerlage aufgenommen ist. Hierdurch zeigt der Tilger überraschend eine ausreichend hohe Radialsteifigkeit, so dass auf radiale Abstützkörper verzichtet werden kann, um kritische Unwuchten zu vermeiden. Vorteilhaft entsteht durch die zentrumsnahe Elastomerlage eine optimierte Restunwucht. Durch Nutzung eines mittigen Bauraums für die Elastomerlage und den Entfall jeglicher Abstützkörper kann bei beschränktem radialem Bauraum ein maximales Trägheitsmoment eingebracht werden.
Vor diesem Hintergrund könnte die Elastomerlage aus der Aufnahme in axialer Richtung herausragen und mit einem in radialer Richtung umgewölbten Rand an der Nabe anliegen. Hierdurch ist eine elastische Abstützung des Schwungrings an der Nabe in axialer Richtung ermöglicht. Des Weiteren kann die Torsionssteifigkeit zur Frequenzabstimmung erhöht werden.
In der Elastomerlage könnte eine Innenhülse aufgenommen sein, welche die Elastomerlage zwischen sich und der Nabe sandwichartig einschließt.
In der Nabe und/oder in den Flanschen könnten Zentriermittel ausgebildet sein. Die Zentriermittel könnten als Nuten ausgebildet sein.
Die Welle könnte als Gelenkwelle ausgebildet sein. Bei heck- und allradangetriebenen Kraftfahrzeugen wird die Drehmomentübertragung vom Schaltgetriebe zum Hinterachsgetriebe über sogenannte Gelenkwellen bewirkt. Aufgrund von Aggregatebewegungen muss die Gelenkwelle im Betrieb einen Winkelversatz ausgleichen können. Gelenkwellen sind aufgrund ihrer Struktur besonders anfällig für das Entstehen lokaler Resonanzstellen, welche mit Tilgern kompensiert werden sollen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiter zu bilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung anhand der Zeichnung zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer Anordnung mit einer Gelenkwelle und einem Gelenkwellentilger,
2 eine perspektivische Schnittansicht des Gelenkwellentilgers, der eine Nabe und einen Schwungring umfasst,
3 eine weitere perspektivische Schnittansicht des Gelenkwellentilgers gemäß 2,
4 eine perspektivische Schnittansicht der Nabe des Gelenkwellentilgers und
5 eine weitere perspektivische Schnittansicht der Nabe des Gelenkwellentilgers gemäß 4.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Anordnung, umfassend eine Welle 1, nämlich eine Gelenkwelle, und einen Tilger 2, nämlich einen Gelenkwellentilger, wobei der Tilger 2 einen Schwungring 3 und eine Nabe 4 umfasst, wobei zwischen dem Schwungring 3 und der Nabe 4 eine Elastomerlage 5 angeordnet ist. Der Tilger 2 ist zwischen einem getriebeseitigen Flansch 6 und einem wellenseitigen Flansch 7 befestigt.
Der Tilger 2 ist nur über die Nabe 4 sowohl mit dem getriebeseitigen Flansch 6 als auch mit dem wellenseitigen Flansch 7 verschraubt, wobei der Schwungring 3 relativ zur Nabe beweglich ist.
2 und 3 zeigen, dass die Nabe 4 vier Verschraubungsdome 8 aufweist, wobei die Verschraubungsdome 8 in axialer Richtung von einer Basisebene 9 abragen. Es ist jedoch auch denkbar, nur drei oder mehr als vier Verschraubungsdome 8 vorzusehen.
Die Verschraubungsdome 8 sind von Anschlagsgummierungen 10 umfänglich umgeben. Die Anschlagsgummierungen 10 sind als hülsenartige Elemente ausgestaltet und sind über die äußeren Umfangsflächen der Verschraubungsdome 8 gelegt.
2 und 3 zeigen, dass der Schwungring 3 eine die Nabe in axialer und radialer Richtung übergreifende Schwungfelge 3a aufweist, die mit einem Speichenelement 3b verbunden ist, wobei das Speichenelement 3b in einer in der Nabe 4 ausgebildeten Vertiefung 9a liegt. Die Vertiefung 9a wird durch die Verschraubungsdome 8 und die Basisebene 9 teilweise begrenzt. Hierdurch wird eine Art Mulde ausgebildet, in welcher das Speichenelement 3b liegt. Im Speichenelement 3b sind Ausnehmungen 3c ausgebildet, durch welche die Verschraubungsdome 8 hindurchgreifen können. Das Speichenelement 3b ist im Wesentlichen als Scheibe mit Ausnehmungen ausgebildet.
4 und 5 zeigen, dass die Nabe 4 eine radial mittige Aufnahme 11 aufweist, welche sich in axialer Richtung erstreckt, wobei in der Aufnahme 11 die Elastomerlage 5 aufgenommen ist. Die Elastomerlage 5 ragt aus der Aufnahme 11 in axialer Richtung heraus und liegt mit einem in radialer Richtung umgewölbten Rand 5a an der Nabe 4 an. Die Elastomerlage 5 ist hierdurch topfförmig ausgestaltet.
In der Elastomerlage 5 ist eine Innenhülse 12 aufgenommen, welche die Elastomerlage 5 zwischen sich und der Nabe 4 sandwichartig einschließt. Die Innenhülse 12 ist ebenfalls topfartig ausgebildet.
Eine Zentralverschraubung 13 fluchtet mit der Längsachse der Welle 1 sowie der Längsachse der Nabe 4. Die Zentralverschraubung 13 steht mit dem Speichenelement 3b in Eingriff.
4 und 5 zeigen, dass in der Nabe 4 Zentriermittel 14, 15 ausgebildet sind. Ein erstes Zentriermittel 14 ist als Stufe ausgebildet, die dem getriebseitigen Flansch 6 zugewandt ist und mit diesem passgenau in Eingriff steht. Ein zweites Zentriermittel 15 umfasst Stufen, die dem getriebseitigen Flansch 7 zugewandt sind und mit diesem passgenau in Eingriff stehen. Dies ist in 1 gezeigt. Die Stufen des zweiten Zentriermittels 15 sind in den Verschraubungsdomen 8 ausgebildet. Die Stufe des ersten Zentriermittels 14 ist um die mittige Aufnahme 11 herum ausgebildet.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.

Claims

Anordnung, umfassend eine Welle (1) und einen Tilger (2), wobei der Tilger (2) einen Schwungring (3) und eine Nabe (4) umfasst, wobei zwischen dem Schwungring (3) und der Nabe (4) eine Elastomerlage (5) angeordnet ist, wobei der Tilger (2) zwischen einem getriebeseitigen Flansch (6) und einem wellenseitigen Flansch (7) befestigt ist, wobei der Tilger (2) nur über die Nabe (4) sowohl mit dem getriebeseitigen Flansch (6) als auch mit dem wellenseitigen Flansch (7) verschraubt ist und wobei der Schwungring (3) relativ zur Nabe (4) beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungring (3) eine die Nabe (4) in axialer und radialer Richtung übergreifende Schwungfelge (3a) aufweist, die mit einem Speichenelement (3b) verbunden ist, wobei das Speichenelement (3b) in einer in der Nabe (4) ausgebildeten Vertiefung (9a) liegt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) drei oder vier Verschraubungsdome (8) aufweist, wobei die Verschraubungsdome (8) in axialer Richtung von einer Basisebene (9) abragen.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubungsdome (8) von Anschlagsgummierungen (10) umgeben sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) eine radial mittige Aufnahme (11) aufweist, welche sich in axialer Richtung erstreckt, wobei in der Aufnahme (11) die Elastomerlage (5) aufgenommen ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerlage (5) aus der Aufnahme (11) in axialer Richtung herausragt und mit einem in radialer Richtung umgewölbten Rand (5a) an der Nabe (4) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Elastomerlage (5) eine Innenhülse (12) aufgenommen ist, welche die Elastomerlage (5) zwischen sich und der Nabe (4) sandwichartig einschließt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenhülse (12) mit dem Schwungring (3) durch eine Zentralverschraubung (13) verschraubt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nabe (4) und/oder in den Flanschen (6, 7) Zentriermittel (14, 15) ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) als Gelenkwelle ausgebildet ist.