DE102017004126B4 - Torsional vibration damper - Google Patents
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- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
Abstract
Drehschwingungsdämpfer (10; 20), insbesondere zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuse (11; 21), das mindestens eine erste Kammer (12; 22) und eine zweite Kammer (14; 24) aufweist, wobei
a1) in der ersten Kammer (12; 22) eine erste Sekundärmasse (13; 23), die über eine in der ersten Kammer (12; 22) angeordnete erste Viskoseflüssigkeit mit dem Gehäuse (11; 21) in Kontakt ist, angeordnet ist; und
a2) in der zweiten Kammer (14; 24) eine zweite Sekundärmasse (15; 25), die über eine in der zweiten Kammer (14; 24) angeordnete zweite Viskoseflüssigkeit mit dem Gehäuse (11; 21) in Kontakt ist, angeordnet ist; und
b) die mindestens eine erste Kammer (12; 22) und die zweite Kammer (14; 24) nicht fluidisch miteinander verbunden sind,
wobei die Sekundärmassen (13; 15; 23; 25) sich in ihrer jeweiligen Kammer um eine Drehachse (1) des Drehschwingungsdämpfers herum erstrecken; und
wobei die Sekundärmassen (13; 15; 23; 25) jeweils kreisringförmig ausgebildet sind; und
wobei die Sekundärmassen (23, 25) im Gehäuse (21) radial versetzt zueinander angeordnet sind.
Torsional vibration damper (10; 20), in particular for damping torsional vibrations of an internal combustion engine, with a housing (11; 21) which has at least a first chamber (12; 22) and a second chamber (14; 24), wherein
a1) a first secondary mass (13; 23), which is in contact with the housing (11; 21) via a first viscous liquid arranged in the first chamber (12; 22), is arranged in the first chamber (12; 22); and
a2) a second secondary mass (15; 25), which is in contact with the housing (11; 21) via a second viscous liquid arranged in the second chamber (14; 24), is arranged in the second chamber (14; 24); and
b) the at least one first chamber (12; 22) and the second chamber (14; 24) are not fluidly connected to one another,
wherein the secondary masses (13; 15; 23; 25) extend in their respective chambers around an axis of rotation (1) of the torsional vibration damper; and
wherein the secondary masses (13; 15; 23; 25) are each designed in the shape of a circular ring; and
wherein the secondary masses (23, 25) in the housing (21) are arranged radially offset from one another.
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Verbrennungsmotors.The invention relates to a torsional vibration damper, in particular for damping torsional vibrations of an internal combustion engine.
Hubkolbenmaschinen in Form von Verbrennungsmotoren setzen die antreibende lineare Bewegung der Kolben mittels Kurbelwellen in Drehbewegungen um und erzeugen damit einen nutzbaren Antrieb. Neben der Drehungleichförmigkeit führt eine Zündung im Zylinder mit seinen Gas- und anschließenden Massekräften zu einem Stoß auf die Kurbelwelle, so dass diese an der Stelle leicht tordiert. Dies führt dann zu Torsionseigenschwingungen der Kurbelwelle. Durch die Regelmäßigkeit der Torsionsschwingungsanregungen kann es unter bestimmten Bedingungen zu Resonanzüberhöhungen kommen, die zu einem Versagen von Bauteilen führen können. Um derartige Resonanzüberhöhungen innerhalb des Motors zu verringern, werden Drehschwingungsdämpfer, die auch Drehschwingungstilger genannt werden, eingesetzt.Reciprocating piston machines in the form of internal combustion engines convert the driving linear movement of the pistons into rotary movements using crankshafts and thus generate a usable drive. In addition to the rotational irregularity, ignition in the cylinder with its gas and subsequent mass forces leads to a shock on the crankshaft, so that it twists slightly at that point. This then leads to natural torsional vibrations of the crankshaft. Due to the regularity of the torsional vibration excitations, under certain conditions resonance peaks can occur, which can lead to component failure. In order to reduce such resonance increases within the engine, torsional vibration dampers, also known as torsional vibration absorbers, are used.
Es sind so genannte Gummi-Drehschwingungsdämpfer mit einer drehstarr mit dem zu dämpfenden System (z. B. Kurbelwelle, Nockenwelle) verbundenen Primärmasse (Nabe) und einer mittels eines Gummifederelements elastisch mit der Primärmasse verbundenen Sekundärmasse (Dämpfermasse) bekannt. Gummidämpfer wurden bisher als ausreichend z. B. für gewöhnliche 4-Zylinder-PKW-Motoren erachtet. Mit zunehmender Leistung solcher Motoren entsteht insbesondere bei Dieselmotoren Bedarf für leistungsfähigere Schwingungsdämpfer ohne zusätzlichen Bauraumbedarf.So-called rubber torsional vibration dampers are known with a primary mass (hub) that is torsionally rigidly connected to the system to be damped (e.g. crankshaft, camshaft) and a secondary mass (damper mass) that is elastically connected to the primary mass by means of a rubber spring element. Rubber dampers have so far been considered sufficient e.g. B. considered for ordinary 4-cylinder car engines. As the performance of such engines increases, there is a need for more powerful vibration dampers, especially in diesel engines, without requiring additional installation space.
Eine Alternative zum Gummidämpfer bildet der so genannte Viskositätsdämpfer, bei dem die Sekundärmasse (seismische Masse) in einem Gehäuse der Primärmasse frei drehbar gelagert ist. Ein Spalt zwischen dem Gehäuse und der Sekundärmasse ist mit einer hochviskosen Flüssigkeit gefüllt (z. B. Silikonöl). Die durch Drehschwingungen induzierte Scherströmung dissipiert mechanische Leistung, wodurch der Viskositätsdämpfer eine hohe Dämpfungswirkung erhält, die einen Einsatz selbst an Großmotoren ermöglicht. Bei Verwendung von Silikonöl verwendet man zudem die nicht-newtonschen Effekte der Flüssigkeit, die zu einer Federankopplung der Sekundärseite führen, so dass der Schwingungsdämpfer zusätzlich auf die Torsionseigenfrequenz der Kurbelwelle abgestimmt werden kann, was zu einem insgesamt besseren Wirkungsgrad des Schwingungsdämpfers führt.An alternative to the rubber damper is the so-called viscosity damper, in which the secondary mass (seismic mass) is freely rotatable in a primary mass housing. A gap between the housing and the secondary mass is filled with a highly viscous liquid (e.g. silicone oil). The shear flow induced by torsional vibrations dissipates mechanical power, giving the viscosity damper a high damping effect, which enables it to be used even on large engines. When using silicone oil, the non-Newtonian effects of the liquid are also used, which lead to a spring coupling of the secondary side, so that the vibration damper can also be tuned to the torsional natural frequency of the crankshaft, which leads to an overall better efficiency of the vibration damper.
Die
Ein weiterer Viskositätsdämpfer mit zwei Sekundärmassen ist aus der
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, den bekannten Stand der Technik weiterzubilden, um einen Drehschwingungsdämpfer bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen Drehschwingungsdämpfer bereitzustellen, dessen Dämpfungswirkung auf einfache Weise einstellbar und/oder anpassbar ist.It is an object of the invention to further develop the known prior art in order to provide a torsional vibration damper with which disadvantages of conventional techniques can be avoided. The object of the invention is, in particular, to provide a torsional vibration damper deliver, the damping effect of which can be easily adjusted and/or adapted.
Diese Aufgaben werden durch einen Drehschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Der Drehschwingungsdämpfer wird nachfolgend auch als Schwingungsdämpfer oder Dämpfer bezeichnet.These tasks are solved by a torsional vibration damper with the features of the independent claim. Advantageous embodiments and applications of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures. The torsional vibration damper is also referred to below as a vibration damper or damper.
Gemäß allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung wird ein Drehschwingungsdämpfer bereitgestellt, insbesondere zur Dämpfung von Drehschwingungen eines Verbrennungsmotors, z. B. Drehschwingungen einer Kurbelwelle oder Nockenwelle des Verbrennungsmotors. Der Drehschwingungsdämpfer ist ein Viskositätsdämpfer. Der Drehschwingungsdämpfer umfasst ein Gehäuse, das mindestens eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweist. Hierbei ist in der ersten Kammer eine erste Sekundärmasse, die über eine in der ersten Kammer angeordnete erste Viskoseflüssigkeit mit dem Gehäuse in Kontakt ist, angeordnet. Ferner ist in der zweiten Kammer eine zweite Sekundärmasse, die über eine in der zweiten Kammer angeordnete zweite Viskoseflüssigkeit mit dem Gehäuse in Kontakt ist, angeordnet. Ferner sind die mindestens eine erste Kammer und die zweite Kammer nicht fluidisch miteinander verbunden. Die mindestens zwei Sekundärmassen sind somit jeweils in einer eigenen, separaten Kammer untergebracht, die nicht in Fluidverbindung mit einer anderen Kammer steht.According to general aspects of the invention, a torsional vibration damper is provided, in particular for damping torsional vibrations of an internal combustion engine, e.g. B. Torsional vibrations of a crankshaft or camshaft of the internal combustion engine. The torsional vibration damper is a viscosity damper. The torsional vibration damper includes a housing that has at least a first chamber and a second chamber. Here, a first secondary mass is arranged in the first chamber, which is in contact with the housing via a first viscous liquid arranged in the first chamber. Furthermore, a second secondary mass, which is in contact with the housing via a second viscous liquid arranged in the second chamber, is arranged in the second chamber. Furthermore, the at least one first chamber and the second chamber are not fluidly connected to one another. The at least two secondary masses are therefore each accommodated in their own, separate chamber, which is not in fluid communication with another chamber.
Ein besonderer Vorzug des Drehschwingungsdämpfers ist, dass die unterschiedlichen Kammern somit mit unterschiedlichen Viskoseflüssigkeiten befüllt werden können. Die Dämpfungswirkung kann auf diese Weise durch die unterschiedlichen Viskoseflüssigkeiten auf einfache Weise und sehr gezielt eingestellt werden. Hierdurch ist eine besonders genaue und leicht zu handhabende Frequenzabstimmung, auch für unterschiedliche Antriebsstrangkonfigurationen, möglich.A particular advantage of the torsional vibration damper is that the different chambers can be filled with different viscous liquids. In this way, the damping effect can be adjusted in a simple and very targeted manner using the different viscous liquids. This makes particularly precise and easy-to-use frequency tuning possible, even for different drive train configurations.
Beispielsweise können die erste und zweite Viskoseflüssigkeit unterschiedlich sein, insbesondere kann die erste Viskoseflüssigkeit eine von der zweiten Viskoseflüssigkeit unterschiedliche Viskosität aufweisen. Durch Wahl der Viskoseflüssigkeit, insbesondere durch Variation der Viskosität, kann eine genaue und leicht zu handhabende Abstimmung der Dämpfungswirkung des Drehschwingungsdämpfers vorgenommen werden. Die Viskoseflüssigkeiten in den Kammern können auch gleich sein. Die Viskoseflüssigkeit kann insbesondere eine viskoelastische Flüssigkeit, z. B. Silikonöl oder eine andere Flüssigkeit, sein.For example, the first and second viscous liquid can be different, in particular the first viscous liquid can have a different viscosity than the second viscous liquid. By choosing the viscous liquid, in particular by varying the viscosity, the damping effect of the torsional vibration damper can be adjusted precisely and easily. The viscous liquids in the chambers can also be the same. The viscous liquid can in particular be a viscoelastic liquid, e.g. B. silicone oil or another liquid.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse genau zwei Kammern, wobei in jeder der Kammern eine Sekundärmasse angeordnet ist. Der Drehschwingungsdämpfer ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann mehr als zwei Kammern und mehr als zwei Sekundärmassen aufweisen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist das Gehäuse demzufolge mindestens eine weitere Kammer auf, die fluidisch nicht mit einer anderen, eine Sekundärmasse aufweisenden Kammer des Gehäuses verbunden ist und in der eine Sekundärmasse angeordnet ist, die über eine in der weiteren Kammer angeordnete Viskoseflüssigkeit mit dem Gehäuse in Kontakt ist.According to a preferred embodiment, the housing comprises exactly two chambers, with a secondary mass being arranged in each of the chambers. However, the torsional vibration damper is not limited to this, but can have more than two chambers and more than two secondary masses. According to an alternative embodiment, the housing therefore has at least one further chamber which is not fluidly connected to another chamber of the housing which has a secondary mass and in which a secondary mass is arranged which communicates with the housing via a viscous liquid arranged in the further chamber Contact is.
Die mindestens eine erste Kammer und eine zweite Kammer sind vorzugsweise in das gleiche Gehäuseteil, vorzugsweise in ein einstückig ausgeführtes Gehäuseteil, integriert. Die mindestens eine erste Kammer und eine zweite Kammer sind vorzugsweise in ein Gehäuseteil integriert, das nur eine Anbindungsstelle, z. B. eine Nabe, aufweist zur drehfesten Anbringung des Drehschwingungsdämpfers bzw. Gehäuses an einer Welle, insbesondere der Kurbelwelle, des Verbrennungsmotors.The at least one first chamber and a second chamber are preferably integrated into the same housing part, preferably into a one-piece housing part. The at least one first chamber and a second chamber are preferably integrated into a housing part that only has one connection point, e.g. B. a hub, for the rotationally fixed attachment of the torsional vibration damper or housing on a shaft, in particular the crankshaft, of the internal combustion engine.
Die Sekundärmassen können sich in ihrer jeweiligen Kammer um eine Drehachse des Schwingungsdämpfers herum erstrecken. Der Drehschwingungsdämpfer und/oder das Gehäuse, die Kammern und die Sekundärmassen können im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Drehachse des Dämpfers sein.The secondary masses can extend in their respective chambers around an axis of rotation of the vibration damper. The torsional vibration damper and/or the housing, the chambers and the secondary masses can be essentially rotationally symmetrical to the axis of rotation of the damper.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können die Sekundärmassen jeweils kreisringförmig ausgebildet sein, vorzugsweise mit unterschiedlicher Größe. Der Begriff „ringförmig“ soll insbesondere auch flache Ringformen umfassen, d. h. Ringformen mit unteren und oberen Planseiten. Gemäß einem weiteren Aspekt können die Sekundärmassen ein unterschiedliches Gewicht aufweisen.According to an advantageous embodiment, the secondary masses can each be designed in the shape of a circular ring, preferably with different sizes. The term “ring-shaped” should in particular also include flat ring shapes, i.e. H. Ring shapes with lower and upper plan sides. According to a further aspect, the secondary masses can have different weights.
Gemäß einer Ausführungsvariante können die Sekundärmassen im Gehäuse axial versetzt, zueinander angeordnet sein. Dies bedeutet, dass die Sekundärmassen in Richtung der Dreh-achse des Schwingungsdämpfers versetzt angeordnet sind.According to one embodiment variant, the secondary masses in the housing can be arranged axially offset from one another. This means that the secondary masses are arranged offset in the direction of the axis of rotation of the vibration damper.
Gemäß einer Ausführungsvariante können die Sekundärmassen im Gehäuse radial versetzt zueinander angeordnet sein.According to one embodiment variant, the secondary masses in the housing can be arranged radially offset from one another.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einem Drehschwingungsdämpfer wie in diesem Dokument beschrieben.The invention further relates to a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, with a Torsional vibration damper as described in this document.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 einen axialen Querschnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und -
2 einen axialen Querschnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 an axial cross section through a torsional vibration damper according to a preferred embodiment of the invention; and -
2 an axial cross section through a torsional vibration damper according to a further preferred embodiment of the invention.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are designated with the same reference numerals in all figures.
Der Drehschwingungsdämpfer ist in
Das Gehäuse 21 des Drehschwingungsdämpfers 10 ist querschnittlich so gestaltet, dass es im radial äußeren Bereich einen Bereich größerer Dicke in Axialrichtung aufweist. In diesem Bereich bildet das Gehäuse zwei voneinander getrennte Kammern bzw. Hohlräume 12 und 14 aus. In jeder der Kammern befindet sich eine Sekundärmasse 13, 15. Jede Kammer 12, 14 ist zudem mit einer viskosen Flüssigkeit (Viskoseflüssigkeit) befüllt, z. B. Silikonöl.The
Lediglich beispielhaft kann der Drehschwingungsdämpfer 10 so hergestellt werden, dass in die offene, noch nicht mit einem Deckelteil verschlossene Kammer 12 bzw. 14 zunächst die Sekundärmasse 13 bzw. 15 eingebracht wird. Dann werden die Kammern 12 und 14 jeweils mit einem Deckelteil (nicht gezeigt) verschlossen (beispielsweise verschweißt). Anschließend werden die Kammern 12 und 14 durch eine oder mehrere Füllöffnungen (nicht gezeigt) mit der viskosen Flüssigkeit befüllt. Anschließend wird die Füllöffnung bzw. werden die Füllöffnungen verschlossen.By way of example only, the
Die beiden Kammern 12 und 14 sind hierbei fluidisch nicht miteinander gekoppelt, d. h., Viskoseflüssigkeit aus einer Kammer kann nicht in die andere Kammer gelangen.The two
Die viskose Flüssigkeit bewirkt eine Kraftkopplung der Sekundärmassen 12 oder 15 mit dem Gehäuse 11, wodurch die Drehschwingungen der Welle 2 wirksam gedämpft werden.The viscous liquid causes a force coupling of the
Im Ausführungsbeispiel der
Beim in
Dieser Drehschwingungsdämpfer 20 weist zunächst wieder ein Gehäuse 21 (Primärmasse) auf, das querschnittlich wiederum so gestaltet ist, dass es im radial äußeren Bereich einen Bereich größerer Dicke in Axialrichtung aufweist. In diesem Bereich bildet das Gehäuse 21 zwei wiederum voneinander getrennte Kammern bzw. Hohlräume 22 und 24 aus. In jeder der Kammern befindet sich eine Sekundärmasse 23, 25. Jede Kammer 22, 24 ist zudem mit einer viskosen Flüssigkeit (Viskoseflüssigkeit) befüllt, z. B. Silikonöl. Die beiden Kammern 22 und 24 sind hierbei fluidisch nicht miteinander gekoppelt, d. h., Viskoseflüssigkeit aus einer Kammer kann nicht in die andere Kammer gelangen.This
Die Besonderheit der in
Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass der Drehschwingungsdämpfer auch mehr als zwei Kammern und mehr als zwei Sekundärmassen aufweisen kann.It was already mentioned above that the torsional vibration damper also had more than two came mers and can have more than two secondary masses.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention is not intended to be limited to the embodiments disclosed, but is intended to include all embodiments that fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims, regardless of the claims referred to.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Mittelachse der KurbelwelleCentral axis of the crankshaft
- 22
- Kurbelwellecrankshaft
- 1010
- DrehschwingungsdämpferTorsional vibration damper
- 1111
- GehäuseHousing
- 1212
- Erste KammerFirst chamber
- 1313
- Erste SekundärmasseFirst secondary mass
- 1414
- Zweite KammerSecond chamber
- 1515
- Zweite SekundärmasseSecond secondary mass
- 2020
- DrehschwingungsdämpferTorsional vibration damper
- 2121
- GehäuseHousing
- 2222
- Erste KammerFirst chamber
- 2323
- Erste SekundärmasseFirst secondary mass
- 2424
- Zweite KammerSecond chamber
- 2525
- Zweite SekundärmasseSecond secondary mass
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-
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Owner name: MAN TRUCK & BUS SE, DE Free format text: FORMER OWNER: MAN TRUCK & BUS AG, 80995 MUENCHEN, DE |
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