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Die Erfindung betrifft einen Rotationsdämpfer mit einem Gehäuse, welches einen Innenraum besitzt und eine Öffnung hin zu einem Außenraum aufweist, wobei ein Rotationselement im Innenraum aufgenommen ist, ein mit dem Rotationselement verbundener Schaft oder Zapfen sich durch die Öffnung des Gehäuses zum Außenraum hin erstreckt und der Innenraum des Gehäuses mit einer Dämpfungsmedium befüllbar oder befüllt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Verfahren zum Befüllen eines Gehäuses eines solchen Rotationsdämpfers mit einem Dämpfungsmedium, wie z.B. einer Dämpfungsflüssigkeit.
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Ein Rotationsdämpfer mit den eingangs genannten Merkmalen ist beispielsweise aus der
DE 601 12 652 T2 bekannt. Derartige handelsübliche, nach dem Viskose-Prinzip arbeitende Rotationsdämpfer weisen oft starke Drehmomentschwankungen auf, wie dies beispielsweise in
5, einer zeitabhängigen Darstellung des Drehmomentverlaufs eines Rotationsdämpfers nach dem Stand der Technik, dargestellt ist. Eine häufige Ursache für derartige Schwankungen des Drehmomentverlaufs dieser bekannten Rotationsdämpfer sind Lufteinschlüsse in dem im Innenraum des Gehäuses befindlichen Dämpfungsmedium, in der Regel Silikonöl. Eine bisher praktizierte Möglichkeit der Befüllung des Innenraums des Gehäuses des Rotationsdämpfers mit einem Dämpfungsmedium besteht darin, die untere Gehäuseschale, welche bereits das Rotationselement aufnimmt, mit dem Dämpfungsmedium zu befüllen und anschließend diese Gehäuseschale mit dem den Innenraum abschließenden Deckelelement zu verschließen, wobei Gehäuseschale und Deckelelement beispielsweise mittels Ultraschallschweißens, Verklipsen oder auch durch Kleben miteinander verbunden sind. Damit eine dauerhafte Verbindung von Gehäuseschale und Deckelelement gewährleistet ist, dürfen die Verbindungsflächen nicht mit Dämpfungsflüssigkeit benetzt sein, sodass der Innenraum des Gehäuses in der Regel nicht vollständig mit dem Dämpfungsmedium befüllt ist und infolgedessen Lufteinschlüsse zu diesen Drehmomentschwankungen, wie sie in
5 dargestellt sind, führen.
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Aus der
DD 218 150 A1 ist es bereits bekannt, bei Drehschwingungsdämpfern die viskose Flüssigkeit durch eine im Dämpfergehäuse befindliche Füllöffnung einzubringen, während durch eine zweite Öffnung die im Gehäuse befindliche Luft unter Vakuumbeaufschlagung abgesaugt wird. Nach dem Befüllen des Drehschwingungsdämpfers mit Silikonöl wird die Füllöffnung im Gehäuse verschlossen.
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Die
DD 144 587 A zeigt einen weiteren Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer, bei dem eine gaspolsterfreie Füllung des Spaltvolumens mit hochviskoser Flüssigkeit erfolgt. Hierzu ist ebenfalls in dem Gehäuse des Drehschwingungsdämpfers eine Füllöffnung vorgesehen, die nach dem Befüllen mittels eines Dichtungselements bzw. eines Stopfens verschlossen wird.
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Auch die
DE 16 75 696 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Einbringen von Druckgas in einen Stoßdämpfer, wobei die Einfüllöffnung nach Erreichen des Fülldrucks mittels eines Schlag- oder Presswerkzeugs durch einen Eintreib-Füllkörper verschlossen wird, welcher als Kugel ausgebildet ist.
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Aus der
DE 31 039 52 A1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, dessen Mantelrohr eine verschließbare Füllöffnung besitzt. Zum abdichtenden Verschließen dieser Füllöffnung ist in diese ein Ventilkörper eingesetzt, der in der Füllöffnung einen Ringraum freilässt. Dabei trägt der Ventilkörper einen Sicherungsring und besitzt innen einen Ventilkegel, der einen Dichtungsring unter Vorspannung aufnimmt. Dadurch liegt der Dichtungsring dichtend um die Füllöffnung an der Mantelfläche des Mantelrohrs an.
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Aus der
DE 89 15 445 U ist ein Dichtelement für Füllöffnungen von Flüssigkeitsbehältern, insbesondere einem hydraulisch dämpfenden Motorlager, bekannt, welches zweiteilig ausgebildet ist und aus einem hohlen Verschlussstopfen mit einem Außendurchmesser entsprechend dem Durchmesser der Füllöffnung sowie einem in den Verschlussstopfen einpressbaren Sicherungsbolzen besteht.
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Das Befüllen des Innenraums dieser bekannten Dämpfungsvorrichtungen über Einfüllöffnungen im Gehäuse erweist sich als aufwendig, da die Gehäuseöffnungen nach dem Befüllen des Innenraums mit einem Dämpfungsmedium in einem separaten Arbeitsschritt, ggf. durch aufwendige Maßnahmen, geschlossen werden müssen. Auch ist bei den bekannten Dämpfungsvorrichtungen nicht sichergestellt, dass das Befüllen des Innenraums des Gehäuses des Dämpfers mit dem Dämpfungsmedium so vollständig erfolgt, dass Lufteinschlüsse sicher vermieden werden können.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotationsdämpfer sowie ein Verfahren zum Befüllen dieses Rotationsdämpfers mit einem Dämpfungsmedium anzugeben, so dass sichergestellt ist, dass Lufteinschlüsse im Dämpfungsmedium nicht vorhanden sind und das Einfüllen des Dämpfungsmediums rasch und sicher durchführbar ist, wobei das Verschließen des Durchgangskanals zum Befüllen des Innenraums des Gehäuses des Dämpfers nach Abschluss des Befüllvorgangs einfach, sicher und unaufwendig erfolgen kann.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Rotationsdämpfer im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Schaft des Rotationselements einen Durchgangskanal aufweist, der den Außenraum mit dem Innenraum des Gehäuses verbindet.
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Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Maßnahme wird dafür gesorgt, dass das den Innenraum bildende Gehäuse des Dämpfers eine separate Einfüllöffnung nicht mehr aufweist, da das Befüllen des Innenraums nunmehr über einen Durchgangskanal des im Innenraum des Dämpfers gelagerten Rotationselements erfolgt. Da dieses Rotationselement des Rotationsdämpfers über ein Maschinenteil mit dem in seiner Bewegung zu dämpfenden Gegenstand gekoppelt ist, kann dieses ohnehin erforderliche Maschinenteil dazu verwendet werden, nach dem Befüllen des Innenraums des Dämpfers mit dem Dämpfungsmedium den Einlasskanal im Rotationselement zu verschließen. Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, dass das in der Regel mehrstückig ausgebildete Gehäuse des Rotationsdämpfers nunmehr vor dem eigentlichen Befüllen mit dem Dämpfungsmedium mittels Ultraschallschweißen, Verklipsen, Kleben oder dergleichen fertiggestellt werden kann, wobei die Verbindungsflächen frei von Dämpfungsflüssigkeit sind.
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Von Vorteil ist der Durchgangskanal des Rotationselements nach dem Befüllen des Rotationsdämpfers mit dem Dämpfungsmedium mittels eines Verschlusselements, wie einem Zapfen, Stopfen oder dergleichen, verschließbar.
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Dabei ist von besonderem Vorteil das Verschlusselement Bestandteil eines dem Schaft aufsitzenden Maschinenteils, insbesondere zur Übertragung von Drehmomenten, wie beispielsweise einem Zahnrad, Ritzel, Mehrkant oder dergleichen. Da der Rotationsdämpfer ohnehin mit einem derartigen Maschinenteil ausgestattet ist, welches zur Kopplung mit dem in der Bewegung zu dämpfenden Element dient, kann dieses Maschinenteil zusätzlich mit dem Verschlusselement ausgestattet sein, um durch einfaches Aufsetzen des Maschinenteils auf den Schaft den Durchgangskanal zu verschließen.
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Von Vorteil ist vorgesehen, dass das Verschlussteil und das Maschinenteil einstückig miteinander verbunden sind. Bevorzugt ist das solchermaßen ausgebildete Maschinenteil als Spritzgussteil hergestellt und verschließt den Durchgangskanal durch einfaches Aufsetzen auf den Schaft.
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Dabei bietet es sich nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung an, dass Maschinenteil und Schaft drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, sodass Drehmomente zwischen dem zu dämpfenden Gegenstand und dem Rotationselement sicher übertragen werden können.
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Nach einer anderen besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Maschinenelement dem Schaft aufsitzt, und mittels einer Rastverbindung, insbesondere über eine Nut-Feder-Verbindung am Schaft, lösbar befestigt ist. Das Maschinenteil lässt sich nach dieser Ausgestaltung leicht austauschen bzw. lösen, um ggf. Dämpfungsflüssigkeit im Rotationsdämpfer erneuern oder nachfüllen zu können.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist zwischen einer Umfangswandung des Schaftes und einer Wandung der Öffnung im Gehäuse eine Dichtung, insbesondere eine Ringdichtung oder ein O-Ring, angeordnet. Diese Dichtung sorgt für eine sichere Abdichtung des mit dem Dichtungsfluid befüllten Innenraums des Gehäuses hin zum Außenraum, sodass das Dichtungsmedium im Innenraum aufgenommen ist und auch Luft vom Außenraum nicht in den Innenraum eintreten kann.
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Von besonderem Vorteil ist nach einem eigenständigen erfinderischen Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Dichtung im obersten Abschnitt des Innenraums unmittelbar unterhalb der Öffnung positioniert ist. Aufgrund dieser Maßnahme wird beim Befüllen des Innenraums mit dem Dichtungsmedium durch den Durchgangskanal im Schaft des Rotationselements dafür gesorgt, dass das Dämpfungsmedium während des Befüllvorgangs in dem Innenraum des Gehäuses des Rotationsdämpfers allmählich nach oben hin zur Öffnung des Gehäuses ansteigt und die im Innenraum zunächst vorhandene Luft an der Dichtung vorbei, ggf. mittels Unterdruckunterstützung, hin zum Außenraum transportiert. Dadurch, dass die Dichtung im obersten Abschnitt positioniert ist, wird die zunächst im Innenraum befindliche Luft nach und nach in den Außenraum transportiert, wobei am Ende des Befüllvorgangs die Luft gänzlich aus dem Innenraum entwichen ist und dieser Innenraum lufteinschlussfrei mit dem Dämpfungsmedium befüllt ist.
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Von Vorteil ist das Rotationselement in dem Innenraum des Gehäuses mittels eines Drehlagers drehbar gelagert, wobei dieses Drehlager beispielsweise durch einen am Boden des Gehäuses befindlichen Zapfens gebildet wird, der mit geringem Spiel in eine zentrische Aufnahme des Rotationselements unterhalb des Schaftes eingreift.
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Nach einer anderen Ausgestaltung weist das Gehäuse des Rotationsdämpfers eine Gehäuseschale sowie ein Deckelelement auf, welche durch Verklipsen, Kleben, Ultraschallschweißen oder dergleichen Verbindungsmaßnahmen miteinander verbunden sind.
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Das Verfahren zum Befüllen eines Gehäuses eines Rotationsdämpfers mit Dämpfungsflüssigkeit bzw. einem Dämpfungsmedium zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämpfungsflüssigkeit bzw. das Dämpfungsmedium über den Durchgangskanal des Schafts in den Innenraum des Gehäuses gefüllt und anschließend der Durchgangskanal nach Beendigung des Befüllvorgangs mittels des Verschlusselements verschlossen wird.
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Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen darin, dass eine lufteinschlussfreie Befüllung des Innenraums des Gehäuses des Rotationsdämpfers mit dem Dämpfungsmedium ermöglicht wird, wodurch Schwankungen des zeitlichen Drehmomentverlaufs des Rotationsdämpfers vermieden werden können. Ein beispielhafter zeitlicher Drehmomentverlauf eines erfindungsgemäßen Rotationsdämpfers, dessen Gehäusekammer bzw. Gehäuseinnenraum vollständig mit dem Dämpfungsmedium befüllt ist, ist in 4 dargestellt. Deutlich erkennbar sind die im Vergleich zur 5 erheblich reduzierten Drehmomentschwankungen
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Die ebenfalls sichtbaren Kurzzeitschwankungen sind auf geringe unsymmetrische Geometrien des Dämpfers und der Drehmoment-Prüfeinrichtung zurückzuführen. Geringe Symmetrieabweichungen sind bei diesen Dämpfern als Massenware normal. Ein Zyklus der höherfrequenten Schwankung entspricht dabei einer Umdrehung des Rotors mit aufgesetztem Zahnrad.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Gehäuse des Rotationsdämpfers während des Befüllens im Bereich der Dichtung oder Öffnung mit Unterdruck beaufschlagt wird. Hierzu kann z.B. ein spezieller Befüllungskopf zur Befüllung des Dämpfers mit Dämpfungsmedium eingesetzt werden. Dieser Befüllungskopf weist seitliche Kanäle auf, die vom Außenraum im Bereich der Dichtung des Rotationsdämpfers münden und die von außen mit Unterdruck bzw. mit einem Vakuum beaufschlagt werden. Aufgrund dieser Maßnahme wird das Austreten der im Innenraum des Gehäuses befindlichen Luft vor und während des Befüllvorgangs mit dem Dämpfungsmedium begünstigt.
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Von Vorteil wird die Dämpfungsflüssigkeit mittels einer Injektionsnadel in den Durchgangskanal des Schaftes des Rotationselements eingebracht. Insoweit weist der Befüllungskopf einen im Wesentlichen zentrischen Kanal auf, in dem sich eine Injektionsnadel zum Einfüllen der Dämpfungsflüssigkeit befindet. Der Kopf der Injektionsnadel ist bevorzugt mit einem Dichtelement versehen, welches dichtend eingangsseitig des Durchgangskanals des Schaftes während des Befüllvorganges anliegt.
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rotationsdämpfer vor dem Befüllen,
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2 den Rotationsdämpfer der 1 während des Befüllvorgangs mit aufgesetztem Befüllungskopf,
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3 den befüllten Rotationsdämpfer mit verschlossenem Durchgangskanal und aufgesetztem Maschinenteil,
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4 den zeitlichen Drehmomentverlauf des erfindungsgemäßen lufteinschlussfreien Rotationsdämpfers und
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5 den zeitlichen Drehmomentverlauf eines Rotationsdämpfers nach dem Stand der Technik mit Lufteinschlüssen in dem Dämpfungsmedium.
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In den 1 bis 3 ist ein Rotationsdämpfer 10 mit einem Gehäuse 12 dargestellt, welches einen Innenraum 14 bzw. eine Kammer besitzt und eine Öffnung 16 hin zu einem Außenraum 18 aufweist. Ein Rotor bzw. ein Rotationselement 20 ist im Innenraum 14 aufgenommen. Zentrisch an dem Rotationselement 20 ist ein Schaft 22 bzw. ein Zapfen angeordnet bzw. mit diesem verbunden, wobei dieser Schaft 22 sich durch die Öffnung 16 des Gehäuses 12 hin zum Außenraum 18 erstreckt. Des Weiteren ist der Innenraum 14 bzw. die Kammer des Gehäuses 12 mit einer Dämpfungsflüssigkeit 24 befüllbar (1) oder befüllt (3).
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Der Schaft 22 des Rotationselements 20 besitzt einen Durchgangskanal 26, der den Außenraum 18 mit dem Innenraum 14 des Gehäuses 12 verbindet.
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Nach dem Befüllen der Kammer bzw. des Innenraums 14 des Rotationsdämpfers 10 mit einem Dämpfungsmedium, insbesondere der Dämpfungsflüssigkeit 24, bevorzugt Silikonöl, wird der Durchgangskanal 26 des Schaftes 22 mit einem Zapfen, einem Stopfen oder dergleichen Verschlusselement 28 verschlossen, wie dies in 3 dargestellt ist. Dabei ist dieses Verschlusselement 28 eines dem Schaft 22 aufsitzenden Zahnrades, Ritzels, Mehrkants oder dergleichen Maschinenteil 30, insbesondere eines solchen Maschinenteils 30 zur Übertragung von Drehmomenten. Wie ebenfalls aus 3 ersichtlich ist, sind das Verschlusselement 28 und das Maschinenteil 30 einstückig miteinander verbunden. Beispielsweise kann es sich bei dem Maschinenteil 30 um ein aus Kunststoff gefertigtes Spritzgussteil handeln. Des Weiteren sind auch das Maschinenteil 30 und der Schaft 22 drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Insoweit kann der Schaft 22 beispielsweise unrund, insbesondere als Mehrkant ausgebildet sein, und das Maschinenteil 30 eine dieser Geometrie angepasste Aufnahme für den Schaft 22 aufweisen.
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Bevorzugt sitzt das Maschinenteil 30 dem Schaft 22 drehfest auf und ist mit einer Rastverbindung 32 am Schaft lösbar befestigt. Wie in 3 gezeigt, kann diese Rastverbindung 32 durch nutartige Aufnahmen im Schaft 22 gebildet sein, in die Vorsprünge im Bereich einer Ausnehmung des auf den Schaft 22 aufgesteckten Maschinenteils 30 eingreifen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass natürlich auch auf eine lösbare Befestigung des Maschinenteils 30 am Schaft 22 zugunsten einer unlösbaren Verbindung, beispielsweise durch Verklipsen, Kleben, Ultraschallschweißen oder dergleichen, verzichtet werden kann. Es ist auf jeden Fall dafür Sorge zu tragen, dass der Durchgangskanal 26 nach Aufstecken oder Verbinden des Maschinenteils 30 mit dem Schaft 22 sicher und dauerhaft verschlossen ist.
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Damit zwischen der Wandung 36 der Öffnung 16 im Gehäuse 12 und der Umfangswandung 34 des Schaftes 22 des drehbeweglichen Rotationselements 20 Dämpfungsflüssigkeit 24 nicht austreten kann, ist dort eine elastische Dichtung 38, insbesondere eine Ringdichtung oder ein O-Ring, angeordnet.
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Diese Dichtung 38 ist nach einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung im obersten Abschnitt 40 des Innenraums 14 unmittelbar unterhalb der Öffnung 16 positioniert. Aufgrund dieser Maßnahme kann während des Befüllvorgangs der Kammer bzw. des Innenraums 14 des Gehäuses 12 dafür gesorgt werden, dass die zunächst in dem Innenraum 14 befindliche Luft kontinuierlich im Bereich der Dichtung 38 austreten kann, bis die Kammer komplett mit dem Dämpfungsmedium befüllt ist und Lufteinschlüsse im Innenraum 14 nicht mehr vorhanden bzw. sicher vermieden sind.
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Das Rotationselement 20 ist in der Kammer bzw. dem Innenraum 14 des Gehäuses 12 mittels eines Drehlagers 42 gelagert, wobei dieses Drehlager durch einen zentrischen Zapfen, der in den Innenraum 14 des Gehäuses 12 ragt, gebildet wird, und dieser Zapfen in eine zentrische Aufnahme des Rotationselements 20 eintaucht. Weiterhin bietet es sich an, dass das Gehäuse 12 eine Gehäuseschale 44 sowie ein Deckelelement 46 aufweist, und diese Teile durch Verklipsen, Kleben, Ultraschallschweißen oder dergleichen dauerhaft miteinander verbunden sind. Das Deckelelement 46 weist bevorzugt die Öffnung 16 auf.
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Das Verfahren zum Befüllen des Innenraums 14 bzw. der Kammer des Gehäuses 12 des Rotationsdämpfers 10 mit dem Dämpfungsmedium bzw. der Dämpfungsflüssigkeit 24 zeichnet sich dadurch aus, dass die Dämpfungsflüssigkeit 24 über den Durchgangskanal 26 des Schafts 22 in den Innenraum 14 bzw. die Kammer des Gehäuses 12 gefüllt wird und anschließend der Durchgangskanal 26 mittels des Verschlusselements 28, welches bevorzugt Bestandteil des als Zahnrad oder dergleichen ausgebildeten Maschinenteils 30 ist, verschlossen wird.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, kann zum Befüllen des Rotationsdämpfers 10 ein spezieller Befüllungskopf 52 eingesetzt werden. Dieser dem Rotationsdämpfer 10 zum Befüllen aufgesetzte Befüllungskopf 52 weist einen zentrischen Kanal auf, der mit dem Durchgangskanal 26 fluchtet und in dem eine Injektionsnadel 50 vorgesehen ist, die zum Befüllen in den Durchgangskanal 26 eintaucht und das Dämpfungsmedium in den Innenraum 14 spritzt. Die Injektionsnadel 50 weist ebenfalls eine Dichtung auf, welche dichtend dem Schaft 22 im Eingangsbereich des Durchgangskanals 26 anliegt.
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Während des Befüllens entweicht die zunächst im Innenraum 14 befindliche Luft über den Bereich der Dichtung 38 aus dem Innenraum 14 in den Außenraum 18. Dieser Entlüftungsvorgang kann auch dadurch unterstützt werden, dass mittels des Befüllungskopfes 52 oder unabhängig hiervon der Dichtungsbereich im Bereich der Dichtung 38 mit einem Vakuum oder Unterdruck 48 beaufschlagt wird.
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Nach der Beendigung des Befüllvorgangs ist die Kammer des Rotationsdämpfers 10 bzw. dessen Innenraum 14 vollständig mit dem Dämpfungsmedium befüllt, ohne dass noch Lufteinschlüsse vorhanden wären. Dann wird der Befüllungskopf 52 vom Rotationsdämpfer 10 entfernt und das Maschinenteil 30 mit dem Verschlusselement 28 auf den Schaft 22 gesteckt, sodass der Durchgangskanal 26 nunmehr dauerhaft und dicht verschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rotationsdämpfer
- 12
- Gehäuse
- 14
- Innenraum
- 16
- Öffnung
- 18
- Außenraum
- 20
- Rotationselement
- 22
- Schaft
- 24
- Dämpfungsflüssigkeit
- 26
- Durchgangskanal
- 28
- Verschlusselement
- 30
- Maschinenteil
- 32
- Rastverbindung
- 34
- Umfangswandung
- 36
- Wandung
- 38
- Dichtung
- 40
- Abschnitt
- 42
- Drehlager
- 44
- Gehäuseschale
- 46
- Deckelement
- 48
- Unterdruck
- 50
- Injektionsnadel
- 52
- Befüllungskopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60112652 T2 [0002]
- DD 218150 A1 [0003]
- DD 144587 A [0004]
- DE 1675696 B1 [0005]
- DE 3103952 A1 [0006]
- DE 8915445 U [0007]
