DE102014201960A1 - Schwingungsdämpfer mit einem Generatoranschluss - Google Patents

Schwingungsdämpfer mit einem Generatoranschluss Download PDF

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Abstract

Schwingungsdämpfer, umfassend einen mit Druckmittel gefüllten Zylinder, in dem ein Verdränger einen Generator antreibt, wobei der Schwingungsdämpfer ein Elastizitätselement aufweist, das Druckspitzen aus der Verdrängerbewegung zum Generator kompensiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastizitätselement als ein Torsionsdämpfer für den Generator ausgeführt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einem Generatoranschluss gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Aus der DE 10 2009 056 874 A1 ist ein Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug bekannt, dessen Hydraulikzylinder mit einem Generator verbunden ist, der eine Hubbewegung des Schwingungsdämpfers zumindest teilweise in elektrische Energie umwandelt. Ein Schwingungsdämpfer wird im üblichen Gebrauch höchst unterschiedlichen Anregungen ausgesetzt, die zu Lastspitzen am Generator führen können. Diese Lastspitzen machen sich z. B. als ein Geräusch bemerkbar oder führen auch zu Beschädigungen am System.
  • Als Lösung wird in der DE 10 2009 056 874 A1 ein mit Druckmedium gefüllter Speicher vorgeschlagen, über den die Druckspitzen abgefedert werden. Ein derartiger Speicher kann jedoch zu einem Mehraufwand im Zusammenhang mit einem der Leitungssysteme innerhalb und/oder außerhalb des Schwingungsdämpfers führen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Alternativlösung für das Problem der auftretenden Druckspitzen innerhalb des Schwingungsdämpfers zu finden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Elastizitätselement als ein Torsionsdämpfer für den Generator ausgeführt ist. Anstatt eines hydraulischen Speichers, der einen nicht zu unterschätzenden Bauraum benötigt, wird ein rein mechanischer Torsionsdämpfer eingesetzt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Torsionsdämpfer ein Eingangselement und ein Ausgangselement auf, wobei zwischen den beiden Elementen mindestens ein Federelement angeordnet ist. Als Federelement kann praktisch jede Feder verwendet werden, wobei sich Schraubenfeder wegen des vergleichsweise großen Federwegs oder Elastomerfedern wegen der einfachen Bauform und hohen Belastungsgrenze als besonders vorteilhaft herausgestellt haben.
  • Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Torsionsdämpfer einen Schwingungsdämpfer auf. Dieser Schwingungsdämpfer wirkt der Betriebsbewegung des Torsionsdämpfers entgegen und zwingt ihm eine Abklinkfunktion auf.
  • Als besonders einfach und für die Anwendung als völlig ausreichend hat sich ein Reibungsdämpfer als Schwingungsdämpfer des Torsionsdämpfers bewährt.
  • Im Hinblick auf eine kompakte Bauform ist vorgesehen, dass der Torsionsdämpfer zwischen einer vom Verdränger angetriebenen Turbine und einer elektrischen Maschine als Teile des Generators angeordnet ist. Es ist bei dieser Anordnung denkbar, dass eine allgemein bekannte Turbine als Baueinheit, der Torsionsdämpfer als Baueinheit und der elektrischen Maschine als Baueinheit in Reihe angeordnet sind. Man kann, sofern die Bauraumverhältnisse es erforderlich machen auch vorsehen, dass der Torsionsdämpfer zwischen der Eingangsseite und Ausgangsseite der Turbine angeordnet ist.
  • In weiterer konstruktiver Ausgestaltung sind die Turbine, der Torsionsdämpfer und die elektrische Maschine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
  • Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • 1 Prinzipdarstellung des Schwingungsdämpfers mit einem Generator
  • 2–4 Torsionsdämpfer
  • 5–7 Torsionsdämpfer mit einem Reibungsdämpfer
  • Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Schwingungsdämpfers 1 beliebiger Bauform, d. h. Einrohrschwingungsdämpfer oder Zweirohrschwingungsdämpfer. In einem Zylinder 3 ist eine Kolbenstange 5 ggf. mit einem Kolben 7 als Verdränger axial beweglich geführt. Der Zylinder 3 ist in seinen beiden Arbeitsräumen 9; 11 vollständig mit einem Druckmedium gefüllt, so dass eine Verdrängerbewegung Druckmedium durch Leitungen 13; 15 zu einem Generator 17 fördert, mit dem die Verdrängerbewegung in elektrische Energie umgewandelt wird.
  • Der Schwingungsdämpfer 1 verfügt des Weiteren in einer Bypassleitung 19 zur Leitung 15 über einen Speicher 21, der zur Kompensation des von der Kolbenstange 5 aus dem Zylinder 3 verdrängten Druckmediumvolumens dient. Der Speicher 21 ist druckvorgespannt, so dass auch ein bei einer Verdrängereinfahrbewegung in den Arbeitsraum 11 auftretendes Druckvolumen primär dem Generator 17 zugeführt wird.
  • Der Generator 17 umfasst eine Turbine 23, die von dem verdrängten Druckmedium angetrieben wird. Die Turbine 23 treibt eine elektrische Maschine 25 an, die die elektrische Energie erzeugt. Des Weiteren verfügt der Generator 17 über einen Torsionsdämpfer 27 als Elastizitätselement, der Druckspitzen im Druckmedium bzw. an der Turbine 23 glättet. Der Generator 17 kann jedoch auch bei Anschluss an eine Stromquelle als Motor fungieren.
  • Der Torsionsdämpfer 27 ist funktional zwischen der Turbine 23 und der elektrischen Maschine 25 angeordnet. Man kann den Torsionsdämpfer als separate Baueinheit oder auch als ein Bestandteil z. B. der Turbine einsetzen. Vorliegend sind alle Komponenten des Generators 17 in einem gemeinsamen Gehäuse 29 angeordnet.
  • Die 2 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform des Torsionsdämpfers 27, der von der Turbine 23 ein Eingangselement 31 und zur elektrischen Maschine 25 ein Ausgangselement 33 aufweist, wobei zwischen den beiden Elementen 31; 33 mindestens ein Federelement 35 angeordnet ist. Das Ausgangselement 33 verfügt über eine Trägerscheibe 37 mit axialen segmentartigen Vorsprüngen 39. In Umfangsrichtung stützen sich Elastomerkörper als Federelemente 35 ab. In diesem Ausführungsbeispiel verfügt das Eingangselement über drei Vorsprünge 39, die mit sechs Elastomerkörpern 35 zusammen wirken. Wie man aus der 3 entnehmen kann, begrenzen die Elastomerkörper 35 jeweils paarweise einen Eingriffsbereich 41 für das scheibenförmige Eingangselement 31, 4, das drei Rippen 43 aufweist, die in die Eingriffsbereich 41 ragen und im Wesentlichen ausfüllen, wie die 2 zeigt. Die Rippen 43 verfügen über Drehmomentübertragungsflächen 45, genauso wie die Vorsprünge 39 Drehmomentübertragungsflächen 47 aufweisen. Die Drehmomentübertragungsflächen 45 begrenzen wiederum einen Aufnahmebereich 49 für die Vorsprünge 39 und die Elastomerkörper 35. Zur axialen Verbindung des Eingangs- und des Ausgangselements 31; 33 dienen Bolzen 51, die Langlöcher 53 des Ausgangsteils 33 durchgreifen und in Befestigungsöffnungen 55 des Eingangselement 31 fixiert sind, so dass die beiden Elemente 31; 33 zusammengehalten werden. Das Ausgangsteil 33 verfügt über einen Nabenflansch 57 mit einer Führungsfläche 59 für das Eingangselement 31.
  • Eine Druckspitze im hydraulischen Bereich des Schwingungsdämpfers 1 wirkt auch auf eine Welle 61 (1) zwischen der Turbine 23 und der elektrischen Maschine 25. Diese Welle 23 ist geteilt ausgeführt zwischen den beiden Wellenabschnitten ist der Torsionsdämpfer 27 angeordnet. Die Druckspitze wirkt in Umfangsrichtung auf das Eingangselement 31 des Torsionsdämpfers 27. Die elektrische Maschine 25 verfügt über eine Massenträgheit, die der Drehbewegung der Welle 61 entgegenwirkt. Das Eingangsmoment am Eingangselement 31 und das Massenträgheitsmoment am Ausgangselement 33 des Torsionsdämpfers 27 sorgen für eine Relativbewegung, zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement 31; 33, die von den Elastomerelementen 35 kompensiert wird.
  • Die 5 und 6 zeigen einen Torsionsdämpfer 27 als Baugruppe, der auf der Welle 61 zwischen der Turbine 23 und der elektrischen Maschine 25 angeordnet ist. Der Torsionsdämpfer 17 umfasst als Eingangselement eine Nabenscheibe 63, die zur Drehmomentübertragung ein beliebiges Wellenaufnahmeprofil aufweist. Die Nabenscheibe 63 verfügt über einen Nabenflansch 65, an dem seitlich Abdeckscheiben 67; 69 befestigt sind. Beispielhaft ist eine Nietverbindung 71 dargestellt. Die Abdeckscheiben 67; 69 und eine äußere Mantelfläche der Nabenscheibe begrenzen einen Ringraum, in dem eine Mitnehmerscheibe 73 als Ausgangselement in Umfangsrichtung verschiebbar gelagert ist. Des Weiteren ist in dem Ringraum zwischen der Mitnehmerscheibe 73 und einer Abdeckscheibe 67; 69 mindestens eine Reibscheibe 75 angeordnet. Alle Scheibenkörper 67; 69; 73 verfügen über Fenster 77 zur Aufnahme mindestens einer Schraubenfeder als Federelement 35. Dadurch kann sich die Mitnehmerscheibe 73 rotatorisch zur Nabenscheibe 63 bewegen, wobei die Schraubenfedern 35 vorgespannt werden.
  • Diese Bauform eines Torsionsdämpfers 27 verfügt über einen Schwingungsdämpfer in der Bauform eines Reibungsdämpfers. Bei einer theoretischen Betrachtung des Torsionsdämpfers würde eine äußere Anregung zu einer unendlich langen Schwingbewegung zwischen dem Eingangs- 61 und dem Ausgangselement 73 führen. Die reibungsbehaftete Relativbewegung zwischen der Mitnehmerscheibe 73 und der mindestens einen Reibscheibe 75 lässt die Schwingbewegung schnell abklingen.
  • Die Ausführung nach 7 zeigt einen Torsionsdämpfer 27, der im Aufbau dem Prinzip nach den 2 bis 4 gleicht. Abweichend werden Schraubenfedern 35 anstelle von Elastomerkörpern eingesetzt. Des Weiteren verfügt auch dieser Torsionsdämpfer 27 über einen Schwingungsdämpfer in der Bauform eines Reibungsdämpfers. Das Ausgangselement 33 verfügt über eine polygone Mantelfläche 79, so dass bei einer Relativbewegung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement 31; 33 eine radiale Reduzierung des Eingriffsbereichs 41 bewirkt. Dadurch werden radial vorgespannte Reibkörper 81 drehwinkelabhängig wirksam. Die Reibkörper 81 führen die Schraubenfedern 35 und stützen sich radial zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement 31; 33 ab. Wird der radiale Abstand zwischen der polygonen Mantelfläche 79 des Ausgangselements 33 und einer konzentrischen Reibfläche 83 des Eingangselements 31 verändert, dann verändert sich auch die Reibwirkung des Schwingungsdämpfers.
  • Auf die Darstellung der Anbindungsflächen an die Welle 61 wurde verzichtet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schwingungsdämpfer
    3
    Zylinder
    5
    Kolbenstange
    7
    Kolben
    9
    Arbeitsraum
    11
    Arbeitsraum
    13
    Leitung
    15
    Leitung
    17
    Generator
    19
    Bypassleitung
    21
    Speicher
    23
    Turbine
    25
    elektrische Maschine
    27
    Torsionsdämpfer
    29
    Gehäuse
    31
    Eingangselement
    33
    Ausgangselement
    35
    Federelement
    37
    Trägerscheibe
    39
    Vorsprung
    41
    Eingriffsbereich
    43
    Rippe
    45
    Drehmomentübertragungsfläche
    47
    Drehmomentübertragungsfläche
    49
    Aufnahmebereich
    51
    Bolzen
    53
    Langlöcher
    55
    Befestigungsöffnungen
    57
    Nabenflansch
    59
    Führungsfläche
    61
    Welle
    63
    Nabenscheibe
    65
    Nabenflansch
    67
    Abdeckscheiben
    69
    Abdeckscheiben
    71
    Nietverbindung
    73
    Mitnehmerscheibe
    75
    Reibscheibe
    77
    Fenster
    79
    Mantelfläche
    81
    Reibkörper
    83
    Reibfläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009056874 A1 [0002, 0003]

Claims (6)

  1. Schwingungsdämpfer (1), umfassend einen mit Druckmittel gefüllten Zylinder (3), in dem ein Verdränger (5) einen Generator (17) antreibt, wobei der Schwingungsdämpfer (1) ein Elastizitätselement (27) aufweist, das Druckspitzen aus der Verdrängerbewegung zum Generator (17) kompensiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastizitätselement als ein Torsionsdämpfer (27) für den Generator (17) ausgeführt ist.
  2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer (27) ein Eingangselement (31) und ein Ausgangselement (33) aufweist, wobei zwischen den beiden Elementen (31; 33) mindestens ein Federelement (35) angeordnet ist.
  3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer (27) einen Schwingungsdämpfer (75; 79; 81; 83) aufweist.
  4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (75; 79; 81; 83) des Torsionsdämpfers als ein Reibungsdämpfer ausgeführt ist.
  5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsdämpfer (27) zwischen einer vom Verdränger angetriebenen Turbine (23) und einer elektrischen Maschine (25) als Teile des Generators (17) angeordnet ist.
  6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (23), der Torsionsdämpfer (27) und die elektrischen Maschine (25) in einem gemeinsamen Gehäuse (29) angeordnet sind.
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