DE1082766B - Drehschwingungsdaempfer mit einer in Gummi gebetteten ringfoermigen Schwungmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehschwingungsdämpfer zur Verwendung für Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen und insbesondere auf Drehschwingungsdämpfer, bei welchen eine frei schwingende Schwungmasse mit der schwingenden Welle mittels einer Gummimasse verbunden ist, wobei unter der Bezeichnung »Gummi« sowohl natürlicher und synthetischer Gummi als auch gleichartige Werkstoffe zu verstehen sind.

Es sind bereits Drehschwingungsdämpfer mit einer auf einer Drehschwingungen ausgesetzten Welle zu befestigenden Nabe vorgeschlagen worden, die zwei radial zur Wellenachse verlaufende Flächen aufweist, einer ringförmigen Schwungmasse, die auf der Nabe gleichachsig angeordnet ist und zwei radiale Flächen aufweist, wobei jede Nabenfläche einer der Schwungmassenflächen gegenüberliegt und sich in axialem Abstand von der gegenüberliegenden radialen Schwungmassenfläche befindet und mit dieser Ringräume bildet, und einem in den Ringräumen angeordneten ringförmigen Gummikörper, der an den radialen Flächen der Schwungmasse und an den radialen Nabenflächen anliegt.

Bei der bekannten Anordnung besteht der Nachteil, daß ein radiales Auswärtsfließen des Gummis stattfinden kann.

Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß die einander gegenüberliegenden Flächen der Nabe und der Schwungmassen zueinander mit zunehmendem Abstand von der Welle konvergieren, so daß dem radialen Auswärtsfließen des Gummis aus den Ringräumen unter Fliehkraftwirkung ein Widerstand durch die sich nach außen verringernde Querschnittsfläche der Ringräume entgegengesetzt wird. Ferner weist die Schwungmasse einen wesentlich größeren Innenhalbmesser auf als der Außenumfang desjenigen Teils der Nabe, auf dem die Schwungmasse angeordnet ist und mit dieser einen weiteren Ringraum bildet, wobei sich der Gummikörper in an sich bekannter Weise durch den erwähnten weiteren Ringraum erstreckt, so daß der Gesamtgummikörper eine U-förmige Gestalt besitzt

Zweckmäßig ist ein Klemmorgan, durch das der radial konvergierende Gummikörper in axialer Richtung zusammengedrückt wird, und ein Flansch an der Nabe oder an dem Klemmorgan vorgesehen, der an der Außenfläche eines radialen Schenkels des Gummikörpers anliegt, wobei die Nabe bzw. das Klemmorgan einen zylindrischen Teil hat, auf dem ein zylindrischer Teil des Gummikörpers angeordnet ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll diese in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Aus-Drehsdiwingungsdämpfer

mit einer in Gummi gebetteten

ringförmigen Schwungmasse

Anmelder:

Thomas Henry Peirce,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Eriedenau,

und Dipl.-Ing, K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Februar 1951

Thomas Henry Peirce, Detroit, Mich.,

und James Buchanan Robinson,

Hunting Woods, Oakland, Mich. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

führungsform des Drehschwingungsdämpfers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Gummikörper der Fig. 1; ^.

Fig. 3 zeigt einen teilweisen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Gummidrehschwingungsdämpfers gemäß der Erfindung;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die in dem Schwingungsdämpfer nach Fig. 3 verwendete Klemmplatte;

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen Teil eines Schwingungsdämpfers und stellt noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar.

Die in der Zeichnung dargestellte Welle 1 ist beispielsweise Drehschwingungen ausgesetzt, die mit Hilfe des auf ihr angeordneten Schwingungsdämpfers ausgeschaltet werden sollen. Bei Kraftwagenmotoren tritt am vorderen Ende der Kurbelwelle die größte Schwingungsamplitude auf; hier ist daher die optimale Stelle für das Anbringen des Schwingungsdämpfers. Da am vorderen Ende der Kurbelwelle auch die Kraft für den Antrieb des Lüfters und des Generators abgenommen wird, wird im allgemeinen der

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Schwingungsdämpfer mit dem Keilriemenantrieb körpers als im Zustand radialer Zusammendrückung kombiniert und die sich daraus ergebende Kon- betrachtet werden kann. Dies wird vorzugsweise dastruktion am vorderen Ende der Kurbelwelle angeord- durch erreicht, daß der Außendurchmesser des ringnet. Eine solche kombinierte Konstruktion aus Riemen- förmigen Stegs 37 des Gummikörpers ebenso groß gescheibe und Schwingungsdämpfer ist in Fig. ί bis 3 5 macht wird wie der Innendurchmesser der Scheibe 23, gezeigt. jedoch der Innendurchmesser des ringförmigen

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Gummiteils 37 kleiner als der Außendurchmesser des

erwähnten Konstruktion bezeichnet 3 eine Nabe, die Halteringteils 53. Infolgedessen wird beim Zusammen-

am Ende der Welle 1 angeordnet und zur Drehung mit bau der Innendurchmesser des ringförmigen Gummi-

der Welle verkeilt ist, so daß die Drehschwingungen io teils vergrößert, während sein Außendurchmesser im

auf die Nabe übertragen werden. Die Nabe 3 ist mit wesentlichen gleich groß bleibt, was notwendigerweise

zwei Keilriemennuten 7 und 9 zur Aufnahme ge- eine Verminderung der radialen Dicke des ring-

eigneter (nicht gezeigter) Keilriemen für den Antrieb förmigen Gummisteges 37 zur Folge hat. Der über-

des Lüfters, des Generators od. dgl. versehen. Der ge- schüssige Gummi fließt im ringförmigen Teil 37 in

preßte metallene Haltering 41 hat einen radial nach 15 axialer Richtung und dann radial in die radialen

innen gerichteten Flansch 13, der an der Seite einer Schenkel 33 und 35.

radialen Nabenfläche 39 anliegt und an diese durch Es sind Mittel vorgesehen, die dem radialen Fluß Schrauben 15 angedrückt wird. Der Haltering 41 hat des Gummis längs der Schenkel 33 und 35 des Gummieinen sich nach außen erstreckenden weiteren Flansch körpers 31 einen zusätzlichen Widerstand entgegen-17. Dieser Flansch befindet sich im Abstand vom 20 setzen. Wie bereits beschrieben, wird dieser Fluß Flansch 13 in Richtung nach vorn und besteht mit dem durch die radiale Zusammendrückung des Stegteils 37 letzteren aus einem Stück, wobei die Verbindung des Gummikörpers verursacht und tritt auch während durch den Ringteil 53 hergestellt wird, der konzen- des Betriebs des Schwingungsdämpfers unter der Eintrisch zur Achse der Nabe 3 und der Welle 1 ist. Ein wirkung der Fliehkraft auf. Der Gummikörper 31 hat ringförmiger Gummikörper 31 ist am äußeren Durch- 25 bei der gezeigten Ausführungsform einen U-förmigen messer des ringförmigen Halteteils 53 in der Weise Querschnitt, wobei in der Zeichnung der innere angeordnet, daß sein Steg 37 am Halteteil 53 aufliegt Schenkel mit 33, der äußere Schenkel mit 35 und der und die Außenseiten der Schenkel 33 und 35 des Stegteil mit 37 bezeichnet ist. Die Nabe 3 hat eine Gummikörpers an der radialen Fläche 39 der Nabe 3 radiale Fläche 39, die an der Außenfläche des Schenkels bzw. am radialen Halteflansch 17 anliegen. 30 33 des ringförmigen Gummikörpers 31 anliegt. Der

Auf dem Außendurchmesser des Steges des Gummi- äußere radiale Flansch 43 des Halteklemmrings 41 ist körpers 31 ist eine ringförmige Schwungmasse 23 an- leicht gegen die Fläche 39 der Nabe geneigt. In geordnet, die vorzugsweise die Form einer flachen gleicher Weise ist die Nabenfläche 39 gegen den Scheibe oder eines Ringes hat. Die gegenüberliegenden Flansch 43 geneigt. Jede der Flächen 39 und 43 kann radialen Flächen der Schwungmasse 23 liegen an den 35 gegebenenfalls an ihrer äußeren Kante mit einem nach Innenseiten der Schenkel des Gummikörpers 31 an, innen gerichteten Rand 45 ausgebildet sein, der als wobei die Scheibe jedoch einen wesentlich größeren Puffer zur Begrenzung des radialen Flusses des Außendurchmesser hat als der Gummikörper 31, wie Gummis dient. Die Schwungmasse 23 wird auch bei aus der Zeichnung klar ersichtlich ist. Die relative dem in Fig. 1 gezeigten Schwingungsdämpfer verDrehbewegung zwischen der Schwungmasse 23 und 40 wendet, und da ihre Seitenflächen senkrecht oder dem Gummikörper 31 sowie eine relative Dreh- genau radial zur Achse der Nabe 3 und der Welle 1 bewegung zwischen dem Gummikörper 31, dem Halte- sind, nehmen die durch ihre Seitenflächen und die ring 17 und der radialen Fläche 39 wird durch Rei- Fläche 39 und den Flansch 43 begrenzten Räume in bung zwischen dem Gummi und den an diesem an- radialer Richtung in ihrem Querschnitt ab. Daher liegenden Flächen statt durch Oberflächenhaftung ver- 45 _muß der Gummi bei seinem Fluß nach außen in Abhindert. Die für diesen Zweck erforderliche Reibung schnitte von sich allmählich verringerndem Querwird durch auf den Gummi wirksam werdende Axial- schnitt eintreten, wobei sich der Widerstand gegen kräfte erreicht, wenn der Haltering 41 gegen die das Fließen in radialer Richtung nach außen mit dem radiale Fläche 39 angedrückt wird. Durch das Fest- Betrag dieses Flusses erhöht.

klemmen des Halteringes 41 an der Nabe 3 wird der 50 Ein weiteres Merkmal besteht in der Ausbildung

Gummi fest zwischen den gegenüberliegenden Flächen einer radialen Lippe 47 am Gummikörper 31, die sich

der Scheibe und der Nabe und des Flansches 17 zu- vom Stegteil 37 in der Ebene des Schenkels 33 nach

sammengedrückt, so daß ein radiales Fließen des innen erstreckt. Die Lippe 47 füllt den zwischen der

Gummis nach außen in den Schenkeln des Gummi- Innenfläche der Scheibe 41 und der Fläche 33 gewöhn-

körpers 31 sowie ein axiales Zusammendrücken des 55 lieh bestehenden Leerraum infolge des Umstandes aus,

ringförmigen Steges des Gummikörpers die Folge ist. daß die Verbindungsstelle 49 zwischen dem Innen-

Wenn gewünscht, kann das Fließen des Gummis nach flansch 51 und dem ringförmigen Mittelteil 53 der

außen durch einen nach innen gerichteten, an der Scheibe 41 beim Pressen normalerweise mit einem

Kante des Halteringflansches 17 ausgebildeten Rand Halbmesser ausgebildet wird.

45 begrenzt werden. Die Eigenelastizität des Flansches 60 Fig. 3 stellt eine Abänderung der in Fig. 1 und 2

17 hat das Bestreben, die Verformung des Gummis gezeigten Konstruktion dar. Der Gummikörper 31' hat

aufzunehmen. im zusammengebauten Zustand einen unter radialem

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in den Druck stehenden mittleren Teil 37', wie der Körper 31

relativen Durchmessern des Innenumfangs der Scheibe in Fig. 1, sowie einen inneren Schenkel 33' und einen

23 sowie des Außenumfangs des ringförmigen Teils 53 65 äußeren Schenkel 35', die den Schenkeln 33 und 35 des

und des Innen- und Außenumfangs des Stegs 37 des in Fig. 1 gezeigten Gummikörpers entsprechen. Bei

Gummikörpers 31. Diese sind so bemessen, daß die dieser Ausführungsform hat die Nabe 3 eine kegelige

Dicke des ringförmigen Stegs 37 des Gummikörpers radiale Fläche 39, ist jedoch mit einer Ringfläche 61

im zusammengebauten Zustand geringer ist als im versehen, die vorzugsweise einen geringfügig größeren

ausgebauten Zustand, so daß dieser Teil des Gummi- 70 Durchmesser hat als der Innenumfang des Gummiteils

37' in seinem nicht eingebauten Zustand, auf welche der Gutntniteil 37' zur Auflage kommt. Die die axiale Zusammendrückung bewirkenden Kräfte, welche den Gummikörpex 31' und die Schwungmasse 23 halten, werden bei dieser Atisführungsform durch eine Klemmplatte 63 erzeugt, die sich völlig in einer im wesentlichen radialen Ebene befindet. Die Platte 63 wird an das Ende der Welle 1 und gegen den äußeren Schenkel 35' des Gummikörpers durch einen Bolzen 65 angedrückt, der in die Welle eingeschraubt wird und auf die Beilagscheibe 67j die an der Außenfläche der Platte 63 anliegt, drückt. Das Verdrehen der Platte 63 gegenüber der Welle 1 wird durch Dübel 69 verhindert, die sich durch geeignete Bohrungen in der Platte 63 und in der Nabe 3 erstrecken. Der äußere Teil 71 der Platte 63, der an der Außenfläche des Gummischenkels 35' anliegt, ist in der gleichen Weise wie der Flansch 43 der Scheibe 41 nach innen geneigt. Die Umfangskante 73 der Platte 63 kann nach innen gebogen sein und ähnlich wie der im vorangehenden im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte Puffer 45 ebenfalls als solcher dienen. Wie ersichtlich, hat bei dieser Ausführungsform die Platte 63 eine Federwirkung, um einen Ausgleich für die Verformung des elastischen Körpers 31' zu schaffen.

Wie bereits erwähnt, haben die ringförmigen Gummikörper 31 und 31' Mittelteile 37 und 37', deren Innendurchmesser in unbelastetem Zustand vorzugsweise geringfügig kleiner sind als die Durchmesser der Flächen, auf denen sie im zusammengebauten Zustand anliegen, so daß ihr Durchmesser größer wird und infolgedessen eine radiale Zusammendrückung stattfindet. Vorzugsweise sind ferner die Außenflächen der Schenkel 33 und 33' sowie 35 und 35' kegelförmig ausgebildet und im wesentlichen parallel zu den Flächen 39, 43 und 71, die an ihnen anliegen, während die Innenflächen der Schenkel dieser Gummikörper parallel zu den Flächen der Scheibe 23 sind, wie in Fig. 2 gezeigt. Infolgedessen haben bei der bevorzugten Form der Körper 31 und 31' die Schenkel in radialer Richtung eine sich verringernde Querschnittsfläche in der gleichen Weise wie der für die Körper durch die Scheibe 23 und die radialen Flächen der Klemmplatte und der Nabe gebildete Raum. Vorzugsweise haben die Innen- und Außenschenkel der Gummikörper sowohl dieselbe Dicke als auch dieselbe Länge.

Bei den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen hat die Schwungmasse 23 rechtwinkelig zur Achse der Bohrung der Nabe 3 verlaufende Seitenflächen. Die gewünschte kegelige Form kann jedoch in der in Fig. 5 gezeigten Weise vorgesehen sein, dadurch, daß die äußeren radialen Halteflächen 79 für den Gummikörper 81 so ausgebildet werden, daß sie zur Achse des Schwingungsdämpfer senkrecht verlaufen, und dadurch, daß die Seitenflächen 83 der Schwungmasse 23' zueinander geneigt sind. Diese Anordnung ergibt eine Beschränkung des radialen Flusses nach außen in der gleichen Weise wie die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Konstruktion. Selbstverständlich können die Anordnungen nach Fig. 1 bis 5 so kombiniert werden, daß eine kegelige Ausbildung sowohl an den inneren als auch an den äußeren Begrenzungsflächen vorgesehen ist, um eine Beschränkung des radialen Flusses zu erzielen.

Mit einem Schwingungsdämpfer der in Fig. 1 gezeigten Art gelang eine völlige Beseitigung von Schwingungen der 6. Ordnung I. Grades bei 2900U/ min von 0,7 Grad und der 4V2. Ordnung I. Grades bei 3800 U/min von über 0,8 Grad bei einer 6-Zylinder-Reihenbrennkraftmaschine, ähnlich wie sie für Personenkraftwagen verwendet wird, wobei dieser Motor eine Eigenschwingungszahl von etwa 290 Perioden in der Sekunde hatte. Dieser Schwingungsdämpfer war wie üblich auf dem der Schwungscheibe entgegengesetzten Ende der Kurbelwelle angeordnet. Die Abmessungen der Scheibe 23 betrugen 197 mm für den Außendurchmesser, 108 mm für den Innendurchmesser und 12,7 mm für die Breite. Ihr WR² betrug 3,173 kg/ cm², etwa 15% des polaren Trägheitsmomentes der Kurbelwelle, Der Gummikörper 31 hatte einen Außendurchmesser von 146 mm, wobei der Abstand der Schenkel 12,7 mm betrug und die Verjüngung von 7,24 bis 4,42 mm (0,285" bis 0,174") ging. Die Dicke der Schenkel im eingebauten, zusammengedrückten Zustand war 3,96 und 6,35 mm. Die Durometerhärte des Gummis betrug 60, und der Schwingungsausschlag des Körpers 31 bei einem Halbmesser von 254 mm und kg/m betrug 2,92 mm. Der Stegteil 37 hatte im unbelasteten Zustand eine Dicke von 3,17 mm, während sein Innendurchmesser 101,6 mm war. Der Außendurchmesser des Halteringes 41 war 102,77 mm. Die Frequenz des Schwingungsdämpfers betrug Perioden je Sekunde, d. h. etwa 52% der Motorschwingungszahl. Wie bereits erwähnt, wurden durch diesen Schwingungsdämpfer die angegebenen Drehschwingungen des Motors völlig vernichtet, wobei sich als weiteres wünschenswertes Merkmal ergab, daß die Grundschwingungen des Schwingungssystems nicht unterdrückt worden zu sein scheinen, da keine Schwingungen II. Grades beobachtet wurden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Drehschwingungsdämpfer mit einer auf einer Drehschwingungen ausgesetzten Welle zu befestigenden Nabe, die zwei radial zur Wellenachse verlaufende Flächen aufweist, einer ringförmigen Schwungmasse, die auf der Nabe gleichachsig angeordnet ist und zwei radiale Flächen aufweist, wobei jede Nabenfiäche einer der Schwungmassenflächen gegenüberliegt und sich im axialen Abstand von der gegenüberliegenden radialen Schwungmassenfläche befindet und mit dieser Ringräume bildet, und einem in den Ringräumen angeordneten ringförmigen Gummikörper, der an den radialen Flächen der Schwungmasse und an den radialen Nabenflächen anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Flächen der Nabe und der Schwungmassen zueinander mit zunehmendem Abstand von der Welle konvergieren, so daß dem radialen Auswärtsfließen des Gummis aus den Ringräumen unter Fliehkraftwirkung ein Widerstand durch die sich nach außen verringernde Querschnittsfläche der Ringräume entgegengesetzt wird, und daß die Schwungmasse einen wesentlich größeren Innenhalbmesser aufweist als der Außenumfang desjenigen Teils der Nabe, auf dem die Schwungmasse angeordnet ist und mit dieser einen weiteren Ringraum bildet, wobei sich der Gummikörper in an sich bekannter Weise durch den erwähnten weiteren Ringraum erstreckt, so daß der Gesamtgummikörper eine U-förmige Gestalt besitzt.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Seitenflächen des Gummikörpers (31 bzw. 31' bzw. 81) ebenfalls gegeneinander in der genannten Richtung konvergieren.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenflächen zueinander geneigt sind, so daß sie sich einander mit zunehmendem Abstand von der Welle nähern,

4. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Schwungmassenflächen (83) zueinander so geneigt sind, daß sie sich einander mit abnehmendem Abstand von der Welle nähern.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Klemmorgan (41 bzw. 63), durch das der radial konvergierende Gummikörper (31 bzw. 31') in axialer Richtung zusammengedrückt wird, und einen Flansch (45 bzw. 73) an der Nabe (3) oder an dem Klemmorgan, der an der Außenfläche eines radialen Schenkels des Gummikörpers anliegt, wobei die Nabe bzw. das Klemmorgan einen zylindrischen Teil hat, auf dem ein zylinderischer Teil (37 bzw. 37') des Gummikörpers angeordnet ist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine ringförmige Aussparung an der einen Kante des zylindrischen Teils des Klemmorgans, wobei der zylindrische Teil des Gummikörpers eine sich in diese Aussparung erstreckende radiale Lippe (47) aufweist.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor mit einer Drehschwingungen ausgesetzten Welle vorgesehen ist, wobei die erwähnte Nabe auf dieser Welle angeordnet ist und der Schwingungsdämpfer eine Eigenschwingungszahl von 30 bis 60% der Eigenschwingungszahl des Motors hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 688 314, 588 245;
USA.-Patentschrift.en Nr. 2 526 744, 2 049 133,
925 072.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009· 528/90 5.60