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Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer für eine Kurbelwelle
eines Verbrennungsmotors.
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Mit zunehmender Zylinderzahl eines
Verbrennungsmotors spielen Drehschwingungen des Schwingsystems Kurbelwelle,
Pleuel und Kolben eine immer größere Rolle.
Insbesondere die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle können im
Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges zu akustischen Beeinträchtigungen
führen.
Diese nimmt der Fahrer des Fahrzeuges als Rassel-, Schnarr- oder
Brummgeräusche
wahr. Drehschwingungen mit großen
Amplituden können
darüber
hinaus zu Beschädigungen,
beispielsweise am Getriebe des Fahrzeuges führen. Die Torsionsschwingungen
der Kurbelwelle können durch
den Einsatz eines Torsionsschwingungsdämpfers auf unkritische Wert
zurückgeführt werden.
Dabei wird der Torsionsschwingungsdämpfer selbst nach Art einer
Membran von der Kurbelwelle zum Schwingen angeregt. Der Torsionsschwingungsdämpfer wird
somit zum Hauptschallabstrahler des Verbrennungsmotors. Das Anbringen
von üblichen, aus
dem Stand der Technik bekannten mechanischen Versteifungen am Torsionsschwingungsdämpfer ist
jedoch aufgrund des nur begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraums nicht
möglich.
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Aus der
JP 51 010 140 A ist eine
Geräuschdämpfung für rotierende
Teile bekannt. Die dort vorgeschlagene Lösung sieht den kombinierten
Einsatz von elastischen Teilen und Blechteilen vor.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
Torsionsschwingungsdämpfer
zu schaffen, der sich durch eine verbesserte Dämpfungsleistung auszeichnet. Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch einen Torsionsschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Eine Grundidee der Erfindung besteht
darin, an der Torsionsdämpfernabe
des Torsionsschwingungsdämpfers
ein Dämpfungsblech
anzubringen. Wesentlich ist dabei, dass das Dämpfungselement in Form eines
Bleches vorliegt. Dies bedeutet, dass es an die Form der Torsionsdämpfernabe
angepasst werden kann und im Ergebnis als eine Art Mantel an der
Torsionsdämpfernabe
anliegt. Die Art und Weise der Anbringung des Dämpfungsbleches an der Torsionsdämpfernabe
spielt hierbei keine Rolle. Das Dämpfungsblech kann beispielsweise
mittels Schraub-, Niet- oder Schweissverbindungen an der Torsionsdämpfernabe
angebracht sein. Das Dämpfungsblech
kann daher auch bei kleinsten Bauräumen eingesetzt werden. Da
das Dämpfungsblech
direkt an der Torsionsdämpfernabe
angebracht ist, können
auftretende Drehschwingungen unmittelbar aufgenommen und gedämpft werden.
Dies hat zum einen eine verbesserte Dämpfung der Eigenschwingungen
des Systems Kurbelwelle-Torsionsschwingungsdämpfer zur
Folge, wodurch die Dauerfestigkeit des Torsionsschwingungsdämpfers gewährleistet
werden kann. Zum anderen erfolgt eine erhebliche Reduzierung der
Schallabstrahlung des Torsionsschwingungsdämpfers. Mit dem erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer ist
somit sowohl eine akustische, als auch eine schwingungstechnische Optimierung
von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Motoren mit hohen Zylinderzahlen
möglich.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform
der Erfindung, wonach das Dämpfungsblech
zumindest teilweise aus wenigstens zwei Schichten unterschiedlichen
Materials aufgebaut ist. Ein derartiges Sandwichblech besteht vorteilhafterweise
aus drei Schichten, wobei als mittlere Schicht ein Kunststoff, vorzugsweise
ein Elastomer oder ein Werkstoff mit ähnlichen Werkstoffeigenschaften
verwendet wird. Das Elastomer wird vorzugsweise sowohl von einer
unteren als auch von einer oberen Stahlblechschicht umgeben. Die
Anzahl der verwendeten Schichten kann dabei variieren. Wesentlich
dabei ist, dass bei einer Biegung der Torsionsdämpfernabe und damit des daran
angebrachten Dämpfungsbleches
das Elastomer auf Scherung beansprucht wird, wodurch Schwingungsenergie
in innere Reibung umgesetzt wird. Durch die Verwendung der Kunststoffstruktur
kann darüber
hinaus das Gewicht des Dämpfungsbleches
verringert werden.
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Besonders vorteilhaft sind darüber hinaus Ausführungsformen
der Erfindung, bei denen das Dämpfungsblech
beidseitig an der Torsionsdämpfernabe
angebracht ist bzw. die Torsionsdämpfernabe nahezu vollständig bedeckt.
Durch die hierdurch erreichte geschlossene Bedeckung großer Teile
der Torsionsdämpfernabe
mit dem Dämpfungsblech
wird eine besonders effektive Aufnahme der Schwingungsenergie ermöglicht.
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In der Praxis erweist es sich als
besonders zweckmäßig, wenn
das Dämpfungsblech
im Anschlussbereich des Kurbelwellenflansches lediglich aus einer
Schicht besteht. Vorteilhafterweise ist dies die äußere Schicht
des mehrschichtigen Dämpfungsbleches.
Dadurch ergibt sich eine durchgehende äußere Dämpfungsblechschicht, die vorzugsweise
zu beiden Seiten der Torsionsdämpfernabe
anliegt. Diese äußere Schicht
ersetzt zudem im Anschlussbereich des Kurbelwellenflansches die
bisher verwendeten Unterlegscheiben für die Schraubverbindungen zwischen
der Torsionsdämpfernabe
und dem Kurbelwellenflansch. Mit anderen Worten werden die äußeren Schichten
des Dämpfungsbleches
zusammen mit dem Torsionsschwingungsdämpfer an die Kurbelwelle geschraubt.
Die Fixierung der äußeren Schichten
des Dämpfungsbleches
im Anschlussbereich des Kurbelwellenflansches führen zu einer erhöhten Dämpfungsleistung
bei Biegungen im Nabenbereich, da das Elastomer deutlich stärker auf
Scherung beansprucht wird. Gleichzeitig führt eine derartige Biegungsdämpfung eines
Torsionsschwingungsdämpfers
zu einer weiteren wesentlichen Verringerung der Schallabstrahlung.
Das für
die äußere Schicht
des Dämpfungsbleches
verwendete Material genügt
in diesem Fall den Festigkeitsanforderungen, wie sie an die bisher
verwendeten Unterlegscheiben gestellt wurden.
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Zur Verdeutlichung des Grundprinzips
der Erfindung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung
beschrieben. Die Zeichnung stellt schematisch einen Torsionsschwingungsdämpfer 1 für eine Kurbelwelle
eines Verbrennungsmotors dar. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist
eine Torsionsdämpfernabe 2 auf,
mit der der Torsionsschwingungsdämpfer 1 an
einem Kurbelwellenflansch 3 befestigt ist. Im Anschlussbereich 4 ist
die Torsionsdämpfernabe 2 hierzu
durch Schrauben 5 mit dem Kurbelwellenflansch 3 verbunden.
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Die Torsionsdämpfernabe 2 ist beidseitig
mit einem Dämpfungsblech 6 versehen,
das an der Oberfläche 7 der
Torsionsdämpfernabe 2 angebracht ist
und sich an diese anschmiegt. Das Dämpfungsblech 6 ist
dabei derart ausgeformt, dass es die Konturen der Torsionsdämpfernabe 2 nachvollzieht.
Außerhalb
des Anschlussbereiches 4 ist das Dämpfungsblech 6 als
Sandwichblech aufgebaut. Es besteht dabei aus drei Schichten, wobei
die innere, direkt auf der Oberfläche 7 der Torsionsdämpfernabe 2 angebrachte
Schicht 8 eine Stahlblech-Schicht ist. Über dieser inneren Schicht 8 ist
als Mittelschicht 9 ein Elastomer angeordnet. Als dritte
und abschließende äußere Schicht 10 wird
das Dämpfungsblech 6 von
einer zweiten Stahlblech-Schicht abgeschlossen.
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Im Anschlussbereich 4 des
Kurbelwellenflansches 2 weist das Dämpfungsblech 6 lediglich
eine einzelne Stahlblech-Schicht auf. Hierzu dient die äußere Stahlblech-Schicht 10 des
Sandwichbleches, die den Anschlussbereich 4 vollständig überdeckt. Diese äußere Schicht
10 erstreckt
sich also durchgehend über
den Anschlussbereich 4 hinaus nach beiden Seiten der Torsionsdämpfernabe 2.
Die mittlere Schicht 9 und die innere Schicht 8 des
Sandwichbleches reichen hingegen nicht in den Anschlussbereich 4 hinein.
Mit anderen Worten ist das Dämpfungsblech 6 im
Anschlussbereich 4 lediglich mit der äußeren Schicht 10 an
der Torsionsdämpfernabe 2 verbunden.
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In einem Übergangsbereich 11 vom
Anschlussbereich 4 des Kurbelwellenflansches 2 hin
zu den außermittigen
Bereichen 12 der Torsionsdämpfernabe 2 ist das
Dämpfungsblech 6 zweischichtig aufgebaut.
Beginnend vom Ende 13 des Anschlussbereiches 4 baut
sich unterhalb der äußeren Stahlblech-Schicht 10 kontinuierlich
die Zwischenschicht 9 aus dem Elastomer auf, bis sie ihre
volle Schichtstärke
erreicht hat. Dies wird dadurch erreicht, dass die äußere Stahlblech-Schicht 10 noch
um einen gewissen Bereich 14 parallel zur Montagefläche 15 des
Anschlussbereiches 4 herausgezogen wird, während sich
der Körper
der Torsionsdämpfernabe 2 im
Querschnitt verjüngt.
In diesem Übergangsbereich 11 liegt somit
die Elastomer-Zwischenschicht 9 mit ihrer derart gebildeten
schrägen
Stirnseite 16 direkt an der Torsionsdämpfernabe 2 an. Der Übergangsbereich 11 endet
mit dem Beginn der inneren Stahlblech-Schicht 8, die sich
an die Torsionsdämpfernabe 2 anschmiegt
und zusammen mit der äußeren Stahlblech-Schicht 10 das
Elastomer bedeckt.
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- 1
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 2
- Torsionsdämpfernabe
- 3
- Kurbelwellenflansch
- 4
- Anschlussbereich
- 5
- Schraube
- 6
- Dämpfungsblech
- 7
- Oberfläche
- 8
- Innere
Schicht
- 9
- Mittelschicht
- 10
- Äußere Schicht
- 11
- Übergangsbereich
- 12
- Außermittiger
Bereich
- 13
- Ende
des Anschlussbereiches
- 14
- Parallelbereich
- 15
- Montagefläche
- 16
- Stirnseite