DE102012004330B4

DE102012004330B4 - Drehzahladaptiver Schwingungstilger

Info

Publication number: DE102012004330B4
Application number: DE102012004330.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Dürre
Original assignee: Vibracoustic SE
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: DE102012004330A1

Abstract

Drehzahladaptiver Schwingungstilger für eine um eine Achse (1) rotierbare Welle, umfassend ein Nabenteil (2), an dem eine Anzahl in Umfangsrichtung benachbarter Drehschwinger (3) mit Trägheitsmassen (9) gelagert ist, wobei die Drehschwinger (3) jeweils eine Verzahnungsachse (4) aufweisen, auf der zwei Trägheitsmassen (9) symmetrisch gelagert sind und die mit einer jeweils im Nabenteil (2) vorgesehenen Verzahnung (8) mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis derart verzahnt ist, dass die im Nabenteil (2) vorgesehene Verzahnung (8) eine Laufbahn für die Verzahnungsachse (4) des Drehschwingers (3) vorgibt und dieser sich pro Schwingspiel um einen bestimmten Winkel um seine eigene Verzahnungsachse (4) dreht, und wobei die Trägheitsmassen (9) axial vor und nach der Verzahnung der Verzahnungsachse (4) gelagert sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen drehzahladaptiven Schwingungstilger für eine um eine Achse rotierbare Welle, die ein Nabenteil umfasst, an dem eine Anzahl in Umfangsrichtung benachbarter Drehschwinger mit Trägheitsmassen gelagert ist.
Stand der Technik
Ein derartiger Schwingungstilger ist beispielsweise aus der DE 198 311 53 A1 bekannt.
An Wellen von periodisch arbeitenden Maschinen, wie an der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, treten die Rotationswelle überlagernde Drehschwingungen auf, deren Frequenz sich mit der Drehzahl der Welle verändert. Zur Verringerung dieser Drehschwingungen können Schwingungstilger vorgesehen werden. Diese werden als drehzahladaptiv bezeichnet, wenn sie Drehschwingungen über einen größeren Drehzahlbereich, idealerweise über den gesamten Drehzahlbereich der Maschine tilgen können.
Den Schwingungstilgern liegt das Prinzip zugrunde, dass die Trägheitsmassen fliehkraftbedingt bestrebt sind, die Achse bei Einleitung einer Drehbewegung im größtmöglichen Abstand zu umkreisen. Die Drehbewegung überlagernde Drehschwingungen führen zu einer Relativbewegung der Trägheitsmassenelemente in radialer Richtung nach innen, was zu einem Schwingungstilgungseffekt führt. Der Schwingungstilger hat eine der Drehzahl proportionale Eigenfrequenz, so dass Drehschwingungen mit der Drehzahl proportionalen Frequenzen über einen großen Drehzahlbereich tilgbar sind.
DE 199 11 564 A1 beschreibt eine drehzahladaptive Schwingungsdämpfungsvorrichtung für ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs. DE 10 2010 052 822 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Isolierung einer Triebstrangeinrichtung oder eines Getriebes eines Fahrzeugs von Torsionsschwingungen. JP H09-236155 A beschreibt einen Pendeldämpfer. DE 197 24 461 C1 offenbart einen Torsionsschwingungsdämpfer mit bewegbaren Massen, bei dem die Dämpfung durch Antrieb von Planetenrädern eines Planetengetriebes gedämpft wird. DE 10 2011 104 407 A1 zeigt eine Schwingungsisolationsvorrichtung, die ein Hohlrad aufweist, an welchem fest angeordnete Planetenräder mit dem Hohlrad kämmend ablaufen können.
Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine deutliche Leistungssteigerung bei solchen drehzahladaptiven Schwingungstilgern zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 angegebenen drehzahladaptiven Schwingungstilger gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 zeigen spezielle Ausführungsformen des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß Anspruch 1.
Insbesondere weisen die Drehschwinger jeweils eine Verzahnungsachse auf, auf der zwei Trägheitsmassen symmetrisch gelagert sind und die mit einer jeweils im Nabenteil vorgesehenen Verzahnung mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis derart verzahnt ist, dass die im Nabenteil vorgesehene Verzahnung eine Laufbahn für die Verzahnungsachse des Drehschwingers vorgibt und dieser sich pro Schwingspiel um einen bestimmten Winkel um seine eigene Verzahnungsachse dreht. Weiterhin sind Trägheitsmassen axial vor und nach der Verzahnung der Verzahnungsachse gelagert, um ein Verkippen zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird somit ein einfach aufgebauter drehzahladaptiver Schwingungstilger zur Verfügung gestellt, durch welchen eine deutliche Leistungssteigerung erreichbar ist.
Weiterhin ist vorzugsweise durch die Übersetzung der Verzahnung zwischen den im Nabenteil vorgesehenen Verzahnungen und den Verzahnungsachsen der Drehschwinger ein erwünschtes Trägheitsmoment einstellbar.
Bevorzugt ist auch eine mit der Drehzahl des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gekoppelte erwünschte Resonanzfrequenz durch Auswählen einer geeigneten Pendellänge von Pendelelementen einstellbar.
Insbesondere ist die Pendellänge der Pendelelemente zum Ausgleich einer erhöhten Trägheitsmasse und zum Erhöhen eines Auslenkungswinkels reduziert.
Somit erfolgt durch den erfindungsgemäßen drehzahladaptiven Schwingungstilger ein Ausgleich der Trägheitsmasse durch eine reduzierte Pendellänge, eine Kopplung der Resonanzfrequenz an die Zentrifugalkraft und auch eine Erhöhung des Pendelträgheitsmoments durch eine geeignete Übersetzung. Insbesondere bewirkt eine Erhöhung des Pendelauslenkungswinkels durch einen reduzierten Hebelarm eine stärkere Ausnutzung der Zentrifugalkraft.
Bei dem erfindungsgemäßen drehzahladaptiven Schwingungstilger ist vorzugsweise um die Achse des Schwingungstilgers ein Bauraum für eine Biegedrehfeder mit einem äußeren Rand vorgesehen, an dem in Umfangsrichtung benachbarte Drehzapfen zur drehbaren Lagerung von Pendelelementen angeordnet sind, die jeweils mit der Verzahnungsachse der Drehschwinger verzahnt sind. Bevorzugt sind die Drehzapfen in Nuten des äußeren Rands des Bauraums für eine Biegedrehfeder angeordnet. Zudem ist eine symmetrische Anordnung von in Umfangsrichtung benachbarten Drehschwingern vorgesehen.
Die Drehzapfen zur drehbaren Lagerung der Pendelelemente sind für einen leichten Andruck in die Verzahnung der Verzahnungsachse ausgebildet.
Der erfindungsgemäße drehzahladaptive Schwingungstilgers ist somit einfach aufgebaut.
Figurenliste
Die angegebenen und weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden einem Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen klarer werden, die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels darstellen und wobei:

1 eine Schrägansicht eines drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine aufgeschnittene Schrägansicht des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine weitere aufgeschnittene Schrägansicht des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
4 eine aufgeschnittene Schrägansicht eines Drehschwingers des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführung der Erfindung
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erklärt.
Die 1 zeigt eine Schrägansicht des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß der vorliegenden Erfindung. Der drehzahladaptive Schwingungstilger für eine um eine Achse 1 rotierbare Welle, umfasst ein Nabenteil 2, an dem eine Anzahl in Umfangsrichtung benachbarter Drehschwinger 3 gelagert ist. Vorzugsweise ist eine symmetrische Anordnung von in Umfangsrichtung benachbarten Drehschwingern 3 vorgesehen.
In 1 ist zu sehen, dass die Drehschwinger 3 jeweils eine Verzahnungsachse 4 aufweisen. Weiterhin ist um die Achse 1 des Schwingungstilgers ein Bauraum 10 für eine Biegedrehfeder mit einem äußeren Rand vorgesehen, an dem in Umfangsrichtung benachbarte Drehzapfen 6 zur drehbaren Lagerung von Pendelelementen 5 angeordnet sind, die jeweils mit der Verzahnungsachse 4 der Drehschwinger 3 verzahnt sind. Erfindungsgemäß ist insbesondere eine mit der Drehzahl des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gekoppelte erwünschte Resonanzfrequenz durch Auswählen einer geeigneten Pendellänge der Pendelelemente 5 einstellbar.
Die 2 zeigt den in 1 dargestellten drehzahladaptiven Schwingungstilger gemäß der vorliegenden Erfindung in einer aufgeschnittenen Schrägansicht, so dass weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen drehzahladaptiven Schwingungstilgers zu erkennen sind.
Insbesondere ist in der 2 zu sehen, dass im Nabenteil 2 eine Verzahnung 8 vorgesehen ist, die mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis derart verzahnt ist, dass die im Nabenteil 2 vorgesehene Verzahnung 8 eine Laufbahn für die Verzahnungsachse 4 des Drehschwingers 3 vorgibt und dieser sich pro Schwingspiel um einen bestimmten Winkel um seine eigene Verzahnungsachse 4 dreht. Erfindungsgemäß kann durch Auslegung der Übersetzung der Verzahnung zwischen den im Nabenteil 2 vorgesehenen Verzahnungen 8 und den Verzahnungsachsen 4 der Drehschwinger 3 ein erwünschtes Trägheitsmoment eingestellt werden. Zudem ist die Pendellänge der Pendelelemente 5 zum Ausgleich einer erhöhten Trägheitsmasse und zum Erhöhen eines Auslenkungswinkels reduziert.
In der 2 sind auch Nuten 7 am äußeren Rand des Bauraums 10 für eine Biegedrehfeder zu sehen, in der die Drehzapfen 6 angeordnet sind. Die Drehzapfen 6 zur drehbaren Lagerung der Pendelelemente 5 sind bevorzugt für einen leichten Andruck in die Verzahnung der Verzahnungsachse 4 ausgebildet.
Die 3 zeigt eine weitere aufgeschnittene Schrägansicht des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei insbesondere der Bauraum 10 für eine Biegedrehfeder aufgeschnitten zu sehen ist.
Die 4 zeigt einen einzelnen Drehschwinger 3 des drehzahladaptiven Schwingungstilgers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei zu sehen ist, dass der Drehschwinger 3 die Verzahnungsachse 4 und wenigstens eine Trägheitsmasse 9 aufweist. In der 4 ist der Drehschwinger 3 mit zwei symmetrisch gelagerten Trägheitsmassen 9 gezeigt.
Wie es gezeigt ist, ist der drehzahladaptive Schwingungstilger gemäß der vorliegenden Erfindung einfach und wirkungsvoll aufgebaut. Durch ihn kann eine erwünschte Leistungssteigerung erreicht werden, indem ein Ausgleich der Trägheitsmasse durch eine reduzierte Pendellänge erfolgt, eine Kopplung der Resonanzfrequenz an die Zentrifugalkraft vorgesehen ist und auch eine Erhöhung des Pendelträgheitsmoments durch eine geeignete Übersetzung erfolgt. Insbesondere bewirkt eine Erhöhung des Pendelauslenkungswinkels durch einen reduzierten Hebelarm eine stärkere Ausnutzung der Zentrifugalkraft.

Claims

Drehzahladaptiver Schwingungstilger für eine um eine Achse (1) rotierbare Welle, umfassend ein Nabenteil (2), an dem eine Anzahl in Umfangsrichtung benachbarter Drehschwinger (3) mit Trägheitsmassen (9) gelagert ist, wobei die Drehschwinger (3) jeweils eine Verzahnungsachse (4) aufweisen, auf der zwei Trägheitsmassen (9) symmetrisch gelagert sind und die mit einer jeweils im Nabenteil (2) vorgesehenen Verzahnung (8) mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis derart verzahnt ist, dass die im Nabenteil (2) vorgesehene Verzahnung (8) eine Laufbahn für die Verzahnungsachse (4) des Drehschwingers (3) vorgibt und dieser sich pro Schwingspiel um einen bestimmten Winkel um seine eigene Verzahnungsachse (4) dreht, und wobei die Trägheitsmassen (9) axial vor und nach der Verzahnung der Verzahnungsachse (4) gelagert sind.
Drehzahladaptiver Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Übersetzung der Verzahnung zwischen den im Nabenteil (2) vorgesehenen Verzahnungen (8) und den Verzahnungsachsen (4) der Drehschwinger (3) ein erwünschtes Trägheitsmoment einstellbar ist.
Drehzahladaptiver Schwingungstilger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Achse (1) des Schwingungstilgers ein Bauraum (10) für eine Biegedrehfeder mit einem äußeren Rand vorgesehen ist, an dem in Umfangsrichtung benachbarte Drehzapfen (6) zur drehbaren Lagerung der Pendelelemente (5) angeordnet sind, die jeweils mit der Verzahnungsachse (4) der Drehschwinger (3) verzahnt sind.
Drehzahladaptiver Schwingungstilger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzapfen (6) in Nuten (7) des äußeren Rands des Bauraums (10) für eine Biegedrehfeder angeordnet sind.
Drehzahladaptiver Schwingungstilger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine symmetrische Anordnung von in Umfangsrichtung benachbarten Drehschwingern (3) vorgesehen ist.
Drehzahladaptiver Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzapfen (6) zur drehbaren Lagerung der Pendelelemente (5) für einen leichten Andruck in die Verzahnung der Verzahnungsachse (4) ausgebildet sind.