-
Die Erfindung betrifft einen auch als Drehschwingungsdämpfer bezeichneten Torsionsschwingungsdämpfer zur Anordnung an einem Endbereich einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, mit einem eine Nabe mit einem beispielsweise als Riemenscheibe ausgeführten Schwungring verbindenden Nabenring, wobei in einem Ringspalt zwischen dem Schwungring und dem Nabenring eine elastische Schicht angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Torsionsschwingungsdämpfer.
-
Im Betrieb von Kolbenmaschinen kommt es durch den in verschiedene Takte aufgeteilten Prozess an der Kurbelwelle zu einer Drehzahl- und Momentenpulsation. Diese sogenannte Drehungleichförmigkeit ist die Ursache für unerwünschte Torsionsschwingungen innerhalb des Antriebes. Insbesondere führen die von der Brennkraftmaschine eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten zwangsläufig zu Drehschwingungen.
-
Die
DE 10 2009 032 334 A1 betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeuges, mit einem Zweimassenschwungrad, das eine Primärmasse und eine Sekundärmasse umfasst, die durch mindestens eine Bogenfederanordnung mit einer Innenfeder und einer dazu koaxial angeordneten Außenfeder gegen die Kraft der Bogenfederanordnung drehbeweglich miteinander gekoppelt sind.
-
Aus der
DE 10 2010 023 373 A1 ist ein Zweimassenschwungrad zur Drehschwingungsdämpfung insbesondere einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors bekannt.
-
In der Praxis sind Torsionsschwingungsdämpfer üblicherweise an der Kurbelwelle angeordnet und weisen eine Keilriemenscheibe auf, sodass die Funktion des Antriebes von Nebenaggregaten und die Funktion der Schwingungsdämpfung integriert sind.
-
Als nachteilig erweist es sich jedoch in der Praxis, dass der Torsionsschwingungsdämpfer oftmals aufgrund der auf diesen wirkenden Anregung, insbesondere aufgrund der Kurbelwelle oder des Riementriebes, seinerseits zu akustisch wahrnehmbaren Schwingungen angeregt werden kann. Derartige Geräuschentwicklungen sind jedoch insbesondere bei Kraftfahrzeugen der Oberklasse unerwünscht und daher zu vermeiden.
-
Es sind bereits Maßnahmen zur Reduzierung dieser Schallemissionen vorgeschlagen worden, die vor allem darauf abzielen, den Torsionsschwingungsdämpfer stirnseitig mit einer Abdeckung zu versehen. Dadurch wird zwischen dem eigentlichen Nabenring, der in diesem Bereich oftmals konkav ausgeformt ist, und der Abdeckung ein Luftvolumen eingeschlossen, welches der Schalldämmung dienen soll. Nähere Untersuchungen haben aber gezeigt, dass sich durch die dichtend gegen den Torsionsschwingungsdämpfer anliegende Abdeckung lediglich die Eigenfrequenz ändert, sodass die Wirkung dieser Maßnahme im Wesentlichen lediglich beschränkt praxisgerecht ist und oftmals als ungenügend beurteilt wird.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unerwünschte Schallemissionen des Torsionsschwingungsdämpfers sowie einer mit einem solchen Torsionsschwingungsdämpfer ausgestatteten Brennkraftmaschine wirkungsvoll zu reduzieren.
-
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Torsionsschwingungsdämpfers gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß hat also der Torsionsschwingungsdämpfer zumindest einen insbesondere porösen bzw. offenporigen Formkörper zur Schalldämpfung aus einem Schaum wie beispielsweise aus Polyurethan. Anders als beim Stand der Technik, bei dem durch eine Abdeckung lediglich der Körperschall durch die Modifizierung der Eigenfrequenz des Nabenringes verändert wird, wird erfindungsgemäß durch den porösen, insbesondere offenporigen Formkörper eine Schalldämpfung erreicht. Durch die Schalldämpfung wird eine Behinderung der Schallausbreitung durch Absorption von Luftschall erreicht. Durch die Schallabsorption wird die Schallenergie in nicht hörbare Schwingungsenergiewellen umgewandelt. Im Gegensatz dazu vermindert die Schalldämmung allenfalls die Schallausbreitung von Luftschall oder Körperschall durch Schallreflexion des sich ausbreitenden Schalles.
-
Die erfindungsgemäß genutzten physikalischen Mechanismen der Schalldämpfung spielen sich dementsprechend in der unmittelbaren Nähe von Grenzflächen zwischen dem Nabenring und dem Formkörper ab. Dadurch wird in effizienter Weise eine unerwünschte Geräuschentwicklung wirkungsvoll vermieden.
-
Der Formkörper könnte als eine Beschichtung auf den Nabenring aufgebracht werden. Vorzugsweise wird die Ausbreitung des Luftschalles ausgehend von dem Nabenring dadurch verhindert, dass in jedem Abschnitt des Nabenringes zumindest gegen eine der beiden Außenflächen ein Formkörper anliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass keine der Außenflächen des als ein Blechformteil ausgeführten Nabenringes gegenüber der Umgebung vollkommen freiliegt. Insbesondere sind nahezu alle Flächenabschnitte an beiden einander gegenüberliegenden Außenflächen mit jeweils zumindest einem Formkörper verbunden und durch diesen abgedeckt.
-
Dabei hat es sich bereits als besonders Erfolg versprechend erwiesen, wenn der Formkörper als ein gegen die Außenfläche formschlüssig anliegender Schaumkörper ausgeführt ist. Hierdurch ist der Schaumkörper an die Ausformung oder Kontur des Nabenringes optimal angepasst und gestattet dadurch eine großflächige Verbindung mit der jeweiligen Außenfläche des Nabenringes. Die Wirksamkeit der Schalldämpfung wird dadurch weiter verbessert, wobei sich geschäumte Formkörper als besonders zweckmäßig erwiesen haben.
-
Bei einer besonders praxisgerechten Weiterbildung der Erfindung weist der Nabenring zumindest eine zu der Umfangsfläche der Kurbelwelle im Wesentlichen konzentrisch verlaufende Ausformung oder Abwinkelung auf, welche radial außenseitig eine Kontaktfläche für die elastische Schicht und radial innenseitig eine Kontaktfläche für den Formkörper bildet. Somit gelingt es mittels zweier konzentrischer Formkörper, alle Bereiche des Nabenringes von zumindest einer Seite mit dem vorzugsweise elastischen Formkörper zu verbinden, ohne dass die axialen Abmessungen des Nabenringes dadurch verändert werden. Vielmehr schließen die Ausformungen den jeweilige Formkörper ohne einen unerwünschten axialen Überstand ein.
-
Hierzu eignet sich eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung, bei der zumindest ein Formkörper zwischen zwei Ausformungen des Nabenringes eingeschlossen ist, indem der jeweilige Formkörper in den konkaven Bereich des Nabenringes zwischen den beiden als Abwinkelungen ausgeführten Ausformungen eingesetzt wird. Durch den so erzielbaren Formschluss wird zugleich auch die Fixierung vereinfacht. Dabei können sowohl mechanische Fixierungen, beispielsweise in Verbindung mit Hinterschneidungen, als auch flächige Haftverbindungen durch Adhäsionsmittel realisiert werden.
-
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass zumindest ein Formkörper vor einer stirnseitig angeordneten Abdeckung zwischen diesem und dem Nabenring eingeschlossen ist. Diese als Deckel ausgeführte Abdeckung dient einerseits dem Schutz des eingeschlossenen Formkörpers, andererseits zugleich auch dessen zuverlässiger Fixierung. Zudem wirkt die Abdeckung insbesondere in Verbindung mit einer umlaufenden, ringförmigen Dichtung schalldämmend, um so gegebenenfalls durch die Kombination der erfindungsgemäß realisierten Schalldämpfung mit einer Schalldämmung die Wirksamkeit noch weiter zu verbessern.
-
Hierzu besteht die Abdeckung aus Kunststoff und liegt gegen einen kreisringförmigen Bereich des Nabenringes dichtend an, während die Dichtung als ein integraler Bestandteil der Abdeckung aus einem thermoplastischen Elastomer in einem 2-Komponenten-Spritzgussverfahren erzeugt werden kann.
-
Die Abdeckung könnte gemeinsam mit dem Nabenring an der Nabe mittels einer oder mehrerer Schraubverbindungen fixiert sein. Besonders praxisgerecht ist es hingegen, wenn die Abdeckung mittels eines Schnellverschlusses an dem Nabenring lösbar oder unlösbar fixiert ist. Indem die Abdeckung durch einen beispielsweise als eine Clip-Verbindung ausgeführten Schnellverschluss an dem Nabenring angeordnet ist, kann dieser unabhängig von der Anordnung auf der Kurbelwelle zu einer Baueinheit vormontiert werden, wobei die entsprechenden Durchbrechungen in der Abdeckung für die Schrauben diese verliersicher aufnehmen können. Hierdurch wird die Montage des Torsionsschwingungsdämpfers wesentlich vereinfacht.
-
Hierzu weist gemäß einer vorteilhaften Abwandlung der Erfindung die Abdeckung mehrere Durchbrechungen für jeweils ein den Nabenring mit der Nabe verbindendes Fixiermittel, vorzugsweise eine Gewindeschraube auf, die in einem die jeweilige Durchbrechung einschließenden hohlzylindrischen Abschnitt insbesondere verliersicher sowie drehbeweglich sowie eingeschränkt axial beweglich gehalten ist.
-
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Abdeckung als Vorsprünge ausgeführte Ausformungen aufweist, welche durch Ausnehmungen des Nabenringes hindurchragen und zumindest einen auf der gegenüberliegende Seite des Nabenringes gegen diesen anliegenden Formkörper fixiert. Auf diese Weise werden auf der der Ausnehmung zugewandten Seite angeordnete Formkörper von der Abdeckung eingeschlossen und auf der der abgewandten Seite angeordnete Formkörper mittels der als Vorsprung ausgeführten Ausformungen der Abdeckung durch entsprechende Durchbrechungen des Nabenringes fixiert. Hierdurch wird die Montage durch den Entfall zusätzlicher Fixiermittel weiter vereinfacht.
-
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch mit einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einem daran fixierten Torsionsschwingungsdämpfer, welcher mittels einer Nabe auf der Kurbelwelle fixiert ist und an der ein eine Riemenscheibe tragender Nabenring angeordnet ist, gelöst durch zumindest einen insbesondere porösen, offenporigen Formkörper zur Schalldämpfung, welcher an einer oder beiden einander gegenüberliegenden Außenflächen des Nabenringes mit diesem zumindest abschnittsweise flächig verbunden ist. Hierdurch wird erstmals durch das Prinzip der Schalldämpfung eine besonders wirkungsvolle Reduzierung der im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden, von dem Torsionsschwingungsdämpfer ausgehenden Schallemissionen erreicht. Diese können zudem in entsprechende konkave Ausformungen des Nabenringes insbesondere formschlüssig eingesetzt werden, ohne dass sich die äußeren Abmessungen des Torsionsschwingungsdämpfers ändern. Eine stirnseitige Abdeckung zur Schalldämmung kann dadurch entfallen, wobei jedoch eine Abdeckung zur einfachen Fixierung des Formkörpers verwendet werden kann.
-
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
-
1 eine Brennkraftmaschine mit einem Torsionsschwingungsdämpfer in einer Explosionsdarstellung;
-
2 eine geschnittene Seitenansicht des Torsionsschwingungsdämpfers;
-
3 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung des Torsionsschwingungsdämpfers;
-
4 eine Abdeckung des Torsionsschwingungsdämpfers in einer perspektivischen Darstellung;
-
5 zwei ringförmige Formkörper des Torsionsschwingungsdämpfers in einer perspektivischen Darstellung.
-
In der 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem an einer Kurbelwelle 2 angeordneten auch als Drehschwingungsdämpfer bezeichneten Torsionsschwingungsdämpfer 3 in einer Explosionsdarstellung zu erkennen. Der Torsionsschwingungsdämpfer 3 wird zur Reduzierung der Drehschwingungen eingesetzt, die im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 durch den in verschiedene Takte aufgeteilten Prozess an der Kurbelwelle 2 als Drehzahl- und Momentenpulsation auftreten. Diese sogenannte Drehungleichförmigkeit ist die Ursache für unerwünschte Torsionsschwingungen innerhalb des Antriebes.
-
Der Torsionsschwingungsdämpfer 3 umfasst als wesentliche Bauelemente eine auf der Kurbelwelle 2 fixierte Nabe 4, einen mit der Nabe 4 durch mehrere in den 2 und 3 vergrößert dargestellte Schraubenbolzen 5 verbundenen Nabenring 6, welcher als Blechformteil ausgeführt ist, sowie einen zugleich als Riemenscheibe dienenden Schwungring 7, der mittels einer elastischen Schicht 8 mit einer Außenfläche einer Abwinkelung 9 des Nabenringes 6 verbunden ist.
-
In 2 ist ein unterer Schraubenbolzen 5 in einer Montageposition vor der Fixierung dargestellt. Dieser wird mittels eines nicht gezeigten Werkzeuges in eine Gewindeaufnahme 21 der Nabe 4 eingedreht, bis diese die dem oberen Schraubenbolzen 5 entsprechende Fixierposition erreicht hat, in welcher die Schraubenbolzen 5 den Nabenring 6 mit der Nabe 4 verbinden.
-
Derartige Torsionsschwingungsdämpfer 3 reduzieren zwar wirkungsvoll die auftretenden Drehschwingungen, verursachen aber ihrerseits akustisch wahrnehmbare Luftschwingungen, die von den Fahrzeuginsassen eines Kraftfahrzeuges oder als Außengeräusch als unangenehm empfunden werden.
-
Zur effizienten Reduzierung der auftretenden Schallemissionen ist der Torsionsschwingungsdämpfer 3 mit zwei in 5 vergrößert dargestellten geschäumten Formkörpern 10, 11 aus Polyurethanschaum ausgestattet, die in einem radial inneren Bereich bzw. in einem sich daran anschließenden radial äußeren Bereich gegen verschiedene Außenflächen 12, 13 des Nabenringes 6 flächig anliegen. Dabei wird der radial innen liegende Formkörper 10 von einer in 4 vergrößert dargestellten Abdeckung 14 eingeschlossen, die mittels einer angeformten, als Weichlippe bzw. Dichtlippe aus einem thermoplastischen Elastomer ausgeführten ringförmigen Dichtung 15 gegen die Außenfläche 12 des Nabenringes 6 anliegt und den Formkörper 10 formschlüssig fixiert. Zur Fixierung der Abdeckung 14 an dem Nabenring 6 hat dieser drei als Bajonettclipse ausgeführte Rastverbindungen 16, die in entsprechende Ausnehmungen 17 des Nabenringes 6 eingreifen und dort formschlüssig verrasten.
-
Zugleich dienen drei gleichverteilt an der Abdeckung 14 angeordnete, als Pilzköpfe ausgeführte Vorsprünge 18 der Fixierung des radial außen liegenden Formkörpers 11 an der Außenfläche 13 des Nabenringes 6, indem diese durch entsprechend bemessene Durchlassöffnungen des Nabenringes 6 hindurch bis auf die der Abdeckung 14 gegenüberliegende Seite des Nabenringes 6 reichen. Dadurch greifen die Vorsprünge 18 in entsprechende, in 5 gezeigte Ausnehmungen 19 in dem Formkörper 11 ein und fixieren diesen. Zusätzliche Fixiermittel für den Formkörper 11 sind dadurch entbehrlich.
-
Die Abdeckung 14 hat weiterhin vier auf einem gemeinsamen Lochkreis angeordnete rohrförmige Führungen 20, welche jeweils einen der in den 2 und 3 erkennbaren Schraubenbolzen 5 aufnehmen. Dabei sind die Schraubenbolzen 5 in der jeweiligen Führung 20 verliersicher gehalten, sodass die Montage vereinfacht wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Kurbelwelle
- 3
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 4
- Nabe
- 5
- Schraubenbolzen
- 6
- Nabenring
- 7
- Schwungring
- 8
- Schicht
- 9
- Abwinkelung
- 10
- Formkörper
- 11
- Formkörper
- 12
- Außenfläche
- 13
- Außenfläche
- 14
- Abdeckung
- 15
- Dichtung
- 16
- Rastverbindung
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Vorsprung
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Führung
- 21
- Gewindeaufnahme
-
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 102009032334 A1 [0003]
- DE 102010023373 A1 [0004]
