DE10248647A1 - Schwingungsdämpfer für eine Kurbelwelle - Google Patents

Abstract

Ein Schwingungsdämpfer für eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine weist ein mit der Kurbelwelle verbundenes Flanschteil, eine gegenüber dem Flanschteil verdrehbare Schwungmasse, wenigstens ein zwischen dem Flanschteil und der Schwungmasse angeordnetes Primär-Dämpfungselement und mehrere Sekundär-Dämpfungselemente zur axialen Verbindung des Flanschteils mit der Schwungmasse auf, welche zum Erreichen einer Viscosedämpfung zwischen dem Flanschteil und der Schwungmasse mit Zwischenräumen zur Aufnahme von Öl vorgesehen sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer für eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, mit einem mit der Kurbelwelle verbundenen Flanschteile und einer gegenüber dem Flanschteil verdrehbaren Schwungmasse. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle.
• Aus dem Stand der Technik sind Schwingungsdämpfer für Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen bzw. für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen bekannt. Nur beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die DE 25 34 684 A1 , die WO 98/05882 A1, die WO 01/13004 A1 und die DE 197 04 786 C1 verwiesen.
• Bei zukünftigen Brennkraftmaschinen wird die Tendenz immer mehr dazu gehen, statt des üblichen Anlassers einen sogenannten Startergenerator einzusetzen, der zum Starten der Brennkraftmaschine als Motor und während des Betriebs derselben als Generator dient. Durch diesen Startergenerator kann sowohl der Anlasser als auch die Lichtmaschine ersetzt werden.
• Der Einsatz eines solchen Startergenerators führt jedoch auch dazu, dass das ansonsten zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe vorgesehene Schwungrad entfällt. Aufgrund des größeren Massenträgheitsmoments des Rotors des Startergenerators gegenüber dem Massenträgheitsmoment des konventionellen Schwungrades und dem Entfall des ansonsten vorhandenen Riementriebes führt der Einsatz des Startergenerators jedoch zu einer erheblichen höheren Belastung des Schwingungsdämpfers an demjenigen Ende der Kurbelwelle, das dem bisherigen Schwungrad gegenüberliegt. Durch den Startergenerator entfällt außerdem der Riementrieb, der bisher über den Schwingungsdämpfer geführt wurde, was eine weitere Verringerung des Dämpfungseffektes mit sich bringt. Ein weiteres Problem ist die hohe Umgebungstemperatur und die öldampfhaltige Umgebung, in welcher der Schwingungsdämpfer angeordnet ist.
• Die oben angegebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungsdämpfer überschreiten aus diesen Gründen sehr schnell die Grenzen ihrer Belastbarkeit und sind deshalb für den Einsatz bei Brennkraftmaschinen mit Startergeneratoren nicht geeignet.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schwingungsdämpfer für eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zu schaffen, welcher eine hohe Belastbarkeit besitzt, in der Lage ist, die Schwingungen der Kurbelwelle in ausreichender Weise zu dämpfen, und darüber hinaus zu Kosten hergestellt werden kann, die für eine Serienfertigung geeignet sind.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
• Durch die erfindungsgemäßen Sekundär-Dämpfungselemente mit den Zwischenräumen zur Aufnahme von Öl wird eine Viscosedämpfung erreicht, die vorteilhafterweise zu einer progressiven Kennlinie des gesamten Schwingungsdämpfers führt. Diese progressive Kennlinie ermöglicht es, die Belastungsspitzen am Primär-Dämpfungselement zu senken und so die Lebensdauer des gesamten Schwingungsdämpfers beträchtlich zu erhöhen.
• Der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer wandelt damit den an sich bestehenden Nachteil der Anordnung desselben in einer Ölatmosphäre in einen Vorteil um, nämlich der Tatsache, daß der vorhandene Ölnebel für eine Viscosedämpfung genutzt wird.
• Diese Viscosedämpfung ergibt sich in einfacher Weise durch das Ansaugen von Öl in die Zwischenräume und das sofortige Verdrängen desselben.
• Eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einem Schwingungsdämpfer ergibt sich aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 10.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
• Dabei zeigen:
• 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer nach der Linie I-I aus 2;
• 2 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer gemäß dem Pfeil II aus 1;
• 3 eine Ansicht des Schwingungsdämpfers gemäß dem Pfeil III aus 1; und
• 4 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie IV aus 3.
• Ein in 1 im Schnitt dargestellter Schwingungsdämpfer 1 dient zur Dämpfung von Schwingungen einer lediglich angedeuteten Kurbelwelle 2. Die Kurbelwelle 2 ist Teil einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten, jedoch an sich bekannten Brennkraftmaschine.
• Der Schwingungsdämpfer 1 weist ein mit einem Ende der Kurbelwelle 2 verbundenes Flanschteil 3, das auch als Nabe bezeichnet werden kann, und eine gegenüber dem Flanschteil 3 um einen gewissen Winkel verdrehbare Schwungmasse 4 auf. Der Schwingungsdämpfer 1 ist an demjenigen Ende der Kurbelwelle 2 angebracht, das einem nicht dargestellten, mit einem Getriebe bzw. einer Kupplung der Brennkraftmaschine verbundenen Ende der Kurbelwelle 2 gegenüberliegt.
• Das Flanschteil 3 besteht im vorliegenden Fall aus mehreren einzelnen Bauteilen, die durch Schrauben 5 miteinander verschraubt sind. Da diese einzelnen Bauteile jedoch für die im folgenden beschriebene Funktion des Schwingungsdämpfers 1 weniger wichtig sind und das Flanschteil 3 gegebenenfalls auch einteilig ausgeführt sein könnte, wird hier nicht näher darauf eingegangen. Sowohl das Flanschteil 3 als auch die Schwungmasse 4 können als Tiefziehteile ausgebildet sein.
• Zwischen dem Flanschteil 3 und der Schwungmasse 4 befindet sich ein Primär-Dämpfungselement 6, welches die Bewegungen des Flanschteils 3 nur gedämpft an die Schwungmasse 4 weitergibt und so für eine Dämpfung der Schwingungen der Kurbelwelle 2 sorgt. Das Primär-Dämpfungselement 6 übernimmt dabei die Hauptdämpfung des Schwingungsdämpfers 1 und besitzt eine lineare Kennlinie. Vorzugsweise besteht das Primär-Dämpfungselement 6 hierzu aus einem Elastomer, wobei selbstverständlich auch andere geeignete Werkstoffe verwendet werden können.
• Das Flanschteil 3 ist mit der Schwungmasse 4 des weiteren mittels mehrerer Sekundär-Dämpfungselemente 7 verbunden, welche in axialer Richtung verlaufen. Wie in 2 und 3 erkennbar, sind am Umfang des Schwingungsdämpfers 1 insgesamt zwölf Sekundär-Dämpfungselemente 7 vorgesehen. Selbstverständlich ist hier auch eine andere Anzahl und/oder eine andere Anordnung denkbar, insbesondere wenn der Schwingungsdämpfer 1 eine andere Größe als dargestellt aufweist.
• Jedes der Sekundär-Dämpfungselemente 7 weist einen ringförmigen Dämpfungskörper 8, eine innerhalb des Dämpfungskörpers 8 angeordnete Hülse 9 sowie einen innerhalb der Hülse 9 angeordneten Verbindungsbolzen 10 auf. Die Verbindungsbolzen 10 sind im vorliegenden Fall jeweils als Schrauben ausgeführt, die in jeweilige Gewinde 11 der Schwungmasse 4 eingeschraubt sind und auf diese Weise die Verbindung des Flanschteils 3 mit der Schwungmasse 4 herstellen. Alternativ wäre auch eine Schweißverbindung der Verbindungsbolzen 10 mit dem Flanschteil 3 oder der Schwungmasse 4 möglich. Die Hülse 9 besteht vorzugsweise aus Metall und ist mit dem beispielsweise aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungskörper 8 z.B. durch Vulkanisieren verbunden. Alternativ kann der Dämpfungskörper 8 auch aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metall bestehen und in anderer Weise mit der Hülse 9 verbunden sein.
• Jeder Dämpfungskörper 8 des jeweiligen Sekundär-Dämpfungselements 7 weist gegenüber der Schwungmasse 4, in der es untergebracht ist, mehrere Zwischenräume 12 auf. Der Schwingungsdämpfer 1 ist in der Brennkraftmaschine innerhalb einer Ölatmosphäre bzw. einem Ölnebel angeordnet und es ist vorgesehen, zwischen dem Flanschteil 3 und der Schwungmasse 4 durch das Einströmen von Ö1 über in der Schwungmasse 4 angebrachte Bohrungen 13 zu den Zwischenräumen 12 eine Viscosedämpfung für den Schwingungsdämpfer 1 zu erreichen. Das Ö1 liegt hierbei in stark zerstäubter Form vor und wird durch die Bewegungen der Sekundär-Dämpfungselemente 7 gegenüber der Schwungmasse 4 in die Zwischenräume 12 gesaugt und sofort wieder aus denselben verdrängt, was den beschriebenen Viscose-Dämpfungseffekt bewirkt. Im vorliegenden Fall sind jedem der Sekundär-Dämpfungselemente 7 zwei Bohrungen 13 zugeordnet, es könnte jedoch auch jede andere geeignete Anzahl an Bohrungen 13 vorgesehen sein.
• Wie in 4 besser erkennbar, sind die Zwischenräume 12 durch eine Profilierung 14 des Dämpfungskörpers 8 gebildet. Dort wird auch deutlich, wie der Ölnebel über die Bohrungen 13 in die Zwischenräume 12 gelangen kann. Durch die unterschiedliche Dicke des Ölfilms zwischen den Sekundär-Dämpfungselementen 7 und der Schwungmasse 4 entsteht eine Progression der Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers 1.
• Diese Progression wird durch den oben beschriebenen Aufbau der Sekundär-Dämpfungselemente 7 unterstützt, da der Verbund aus dem Dämpfungskörper 8 und der Hülse 9 als weicher Anschlag für die Verdrehbewegung des Flanschteils 3 gegenüber der Schwungmasse 4 wirkt.
• Durch die entsprechende Wahl der Geometrie und der Werkstoffe des Dämpfungskörpers 8 und der Hülse 9 ist die Kennlinie der Sekundär-Dämpfungselemente 7 nahezu beliebig einstellbar. Die Dämpfungswirkung der Sekundär-Dämpfungselemente 7 kann des weiteren noch durch die Geometrie der Profilierung 14 beeinflußt werden, da diese einen Einfluß auf das angesaugte Ölvolumen und somit auf die Höhe der Progression hat.

Claims (10)

1. Schwingungsdämpfer (1) für eine Kurbelwelle (2) einer Brennkraftmaschine, mit einem mit der Kurbelwelle (2) verbundenen Flanschteil (3) und einer gegenüber dem Flanschteil (3) verdrehbaren Schwungmasse (4), mit wenigstens einem zwischen dem Flanschteil (3) und der Schwungmasse (4) angeordneten Primär-Dämpfungselement (6) und mit mehreren Sekundär-Dämpfungselementen (7) zur axialen Verbindung des Flanschteils (3) mit der Schwungmasse (4), welche zum Erreichen einer Viscosedämpfung zwischen dem Flanschteil (3) und der Schwungmasse (4) mit Zwischenräumen (12) zur Aufnahme von Öl versehen sind.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundär-Dämpfungselemente (7) jeweils einen Dämpfungskörper (8), eine innerhalb des Dämpfungskörpers (8) angeordnete Hülse (9) und einen innerhalb der. Hülse (9) angeordneten Verbindungsbolzen (10) aufweisen.
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume (12) durch eine Profilierung (14) am äußeren Umfang der Sekundär-Dämpfungselemente (7) gebildet sind.
4. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschteil (3) oder die Schwungmasse (4) mit jeweiligen Bohrungen (13) zur Zuführung von Öl zu den Sekundär-Dämpfungselementen (7) versehen ist.
5. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskörper (8) aus einem Elastomer bestehen.
6. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (9) und die Dämpfungskörper (8) durch Vulkanisieren miteinander verbunden sind.
7. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (9) aus Metall bestehen.
8. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (10) als Schraube ausgebildet und in jeweilige Gewinde (11) in dem Flanschteil (3) oder der Schwungmasse (4) eingeschraubt sind.
9. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Primär-Dämpfungselement (6) aus einem Elastomer besteht.
10. Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, einem mit der Kurbelwelle (2) verbundenen Startergenerator und mit einem Schwingungsdämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welcher mit der Kurbelwelle (2) verbunden und in einer Ölatmosphäre innerhalb der Brennkraftmaschine angeordnet ist.