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Torsionsschwingungsdämpfer Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer
mit einem antreibenden Glied und einer Schwungmasse. Zur Vermeidung über mäßiger
Schwingungsausschläge und Beanspruchungen der Triebteile ist es bekannt, das antreibende
Glied mit der Schwungmasse durch reibend aufeinanderliegende Teile miteinander zu
verbinden. Diese reibende Verbindung führt aber zu unerwünschten Abnutzungen.
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Nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag ist die Schwungmasse
in zwei miteinander verbundene Ringe unterteilt, die einen flachen Ringraum für
eine Dämpfungsflüssigkeit einschließen, in den ein flanschförmiger Rand des antreibenden
Gliedes eingreift und der durch elastische Einlagen abgedichtet ist, die zwischen
zwei einander praktisch parallelen Flächen des treibenden Gliedes und der Schwungmasse
angeordnet sind. Hierbei sind diese drehelastischen Einlagen fest mit den an ihnen
anliegenden Flächen des treibenden Gliedes und der Schwungmasse verbunden, wobei
diese parallelen Flächen zur Dämpfungsachse senkrechte, ringförmige Ebenen bilden.
Dies hat den Nachteil. daß die Schwungmasse durch die elastischen Einlagen in ihrer
Lage zur Dämpfungsachse nicht fest genug gehalten ist, da die senkrecht zur Dämpfungsachse
gerichteten Komponenten von auf die Schwungmasse einwirkenden Kräften von Scherkräften
der elastischen Einlagen aufgenommen werden, die für eine einwandfreie Zentrierung
der Schwungmasse nicht ausreichen. Aus diesem Grunde ist es bei diesem Torsionsschwingungsdämpfer
erforderlich, Führungsflächen vorzusehen, mit denen das antreibende Glied die Schwungmasse
unmittelbar berührt. Diese Führungsflächen müssen mit äußerster Genauigkeit ausgeführt
werden, so daß dadurch die Kosten der Herstellung wesentlich vergrößert werden.
Auch führt der unmittelbare Kontakt zwischen den Führungsflächen des antreibenden
Gliedes und der Schwungmasse zu unerwünschten Abnutzungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer
der obengenannten Art zu schaffen, bei dem die unmittelbare Berührung von Teilen
des antreibenden Gliedes und der Schwungmasse zur Zentrierung der Schwungmasse nicht
erforderlich ist, so daß die oben geschilderten Nachteile nicht auftreten. Diese
Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die drehelastischen Einlagen
parallel oder unter einem so spitzen Winkel zur Achse des Dämpfers angeordnet sind,
daß sie gleichzeitig die Schwungmasse zentrieren. Dadurch wird erreicht, daß die
zur Dämpferachse senkrechten Komponenten von auf die Schwungmassen einwirkenden
Kräften ein Zusammendrücken der elastischen Einlagen bewirken. Die dadurch in den
Einlagen verursachten Gegendruckkräfte reichen aber im Gegensatz zu den beim älteren
Vorschlag auftretenden Scherkräften dazu aus, die Schwungmassen zu zentrieren, so
daß eine metallische Berührung entfällt und die für diese Berührung entsprechend
genau hergestellten Führungsflächen nicht erforderlich sind.
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Es ist zwar ein Schwingungsdämpfer bekannt, bei dem das antreibende
Glied mit der Schwungmasse nicht nur durch reibend aufeinanderliegende Teile, sondern
auch durch diesen in ihrer Wirkung als Dämpfungsglieder vorgeschaltene drehelastische
Einlagen verbunden ist, die parallel zur Achse des Dämpfers angeordnet sind. Infolge
der Haftreibung der reibend aufeinanderliegenden Teile werden Schwingungen mit kleineren
Amplituden zunächst nur durch die drehelastischen Einlagen gedämpft. Erst wenn die
Schwingungen ein bestimmtes Maß überschritten haben, kommen die aufeinanderreibenden
Teile für die Schwingungsdämpfung zur Wirkung. Dadurch werden aber bei kleinen Schwingungen
allein die drehelastischen Einlagen beansprucht und stark abgenutzt. Der bekannte
Schwingungsdämpfer mit der Hintereinanderschaltung einer elastisch federnden und
einer davon getrennten Reibverbindung
hat also den Nachteil, daß
sowohl die federnd elastischen Einlagen als auch die reibend aufeinanderliegenden
Teile einer unerwünschten Abnutzung unterliegen. Demgegenüber wird die Belastung
der drehelastischen Einlagen beim Erfindungsgegenstand durch die Dämpfungsflüssigkeit
verringert, und eine Abnutzung durch Reibung tritt überhaupt nicht auf.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die zwischen den Flächen des antreibenden Gliedes und der Schwungmasse angeordneten
drehelastischen Einlagen radial zusammengedrückt sind. Dadurch werden in überraschend
einfacher Weise die Zentrierungskräfte vergrößert, so daß eine noch bessere Zentrierung
möglich ist. Auch ist es nicht erforderlich, die Einlagen mit den an ihnen anliegenden
Flächen des treibenden Gliedes und der Schwungmasse zu verbinden, wodurch der beim
Torsionsschwingungsdämpfer gemäß dem älteren Vorschlag erforderliche entsprechende
Arbeitsaufwand eingespart wird.
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Um die Zentrierung der Schwungmasse auch in der zur Dämpferachse senkrechten
Ebene zu verbessern, kann vorgesehen sein, daß die an den drehelastischen Einlagen
anliegenden Flächen Kegelstümpfe mit entgegengesetzter Konizität bilden oder daß
der Winkel dieser Flächen mit der Dämpferachse von der Mittelebene des Dämpfers
nach seinen Außenflächen hin zunimmt.
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Die Erfindung ist in der Beschreibung an Hand von in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. ES zeigt Fig. 1 einen
seitlichen Schnitt einer Dämpferanordnung gemäß der Erfindung, Fig.2 eine Stirnansicht
des in Fig. 1 gezeigten Dämpfers, Fig. 3 einen seitlichen Teilschnitt, der eine
andere Ausführungsform einer der Dämpferbestandteile darstellt, Fig.4 eine Darstellung
ähnlich Fig. 1 einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 eine teilweise
Stirnansicht mit weggebrochenen Teilen der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der
Erfindung, Fig. 6 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines der Bestandteile
der Dämpferanordnung, Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 einer weiter abgewandelten
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 einer wieder
anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 9 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fig. 10 eine Darstellung ähnlich Fig.
8 noch einer anderen abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.
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Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform der Anordnung gemäß der
Erfindung enthält ein treibendes Glied 10, das etwa in der Gestalt eines hohlen
Zylinders ausgeführt ist. Mit dem treibenden Glied 10 ist ein mit Flanschen versehenes
ringförmiges Glied 11 starr verbunden, und ein radial nach innen zu verjüngter Teil
des treibenden Gliedes 10 und der anschließende Teil des ringförmigen Gliedes 11
bilden einen radialen Flansch 12 zum Aufsetzen einer Nabe, einer Zusatzantriebsscheibe
oder ähnlicher mit der Kurbelwelle einer umkehrbaren Maschine üblicherweise verbundener
Bestandteile. Der Flansch 12 kann mit einer Mehrzahl von Aussparungen 13 versehen
sein, um Bolzen zum Befestigen des treibenden Gliedes 10 mit der nicht gezeigten
Kurbelwelle aufzunehmen.
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Eine im ganzen mit 14 bezeichnete angetriebene Schwungmasse besteht
aus zwei ringförmigen Teilen 16 und 16a, die an ihren Randteilen mittels Niete 17
verbunden sind. Vor dem Zusammenbau wurden die Teile 16 und 16a derart bearbeitet,
daß sie einen Hohlraum 18 bilden, der der Aufnahme einer viskosen Flüssigkeit dient.
Das obere Ende des Hohlraumes ist mit einer Erweiterung 19 versehen, um einen etwaigen
überschuß der viskosen Flüssigkeit aufzunehmen und einen Raum für die Ausdehnung
der Flüssigkeit bereitzustellen, wenn sich die Temperatur ändern sollte. Füllkanäle
21 dienen dazu, die Flüssigkeit in den Hohlraum einzubringen. Ein Dichtungsring
22 verschließt den Außenrand des Hohlraumes. Der Hohlraum ist derart dimensioniert,
daß ein flanschförmiger Rand 23 des treibenden Gliedes 10 lose darin untergebracht
werden kann, wobei der Rand hier als. Verlängerung des ringförmigen Gliedes 11 dargestellt
ist.
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Zwischen dem angetriebenen Glied 14 und dem treibenden Glied 10 befindet
sieh eine im ganzen mit 24 bezeichnete elastische Einlage. Die elastische Einlage
24 besteht aus zwei ringförmigen elastischen Bändern 26 und 27, die nebeneinander
angeordnet sind. Die durch das treibende und das angetriebene Glied begrenzten Bänder
26 und 27 können aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Material bestehen und
können in den Raum zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Glied vor oder
nach dem Vulkanisieren od. dgl. eingespritzt werden. Diese Bänder 26, 27 können
sich in der Anordnung im Zustand einer radialen Kompression befinden, und zwischen
dem elastischen Glied einerseits und dem treibenden und dem angetriebenen Glied
andererseits kann sich ein Bindemittel befinden, je nach Herstellungs- und Anwendungsart.
Außer um die Schwingungen zu absorbieren, wofür sie nach Art einer Abstimmfeder
wirkt, dient die elastische Einlage 24 auch zum Abschließen des inneren Endes des
Hohlraumes 18. Das Material der elastischen Einlage wird so ausgewählt, daß seine
physikalischen Eigenschaften die gewünschte Abstimmung des Dämpfers und die gewünschte
Arbeitsteilung zwischen der elastischen Einlage und dem viskosen Dämpfmittel ergeben.
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Im Betrieb absorbiert die elastische Einlage 24 einen Teil der Torsionsschwingungen.
Wegen seines Scherwiderstandes absorbiert der zwischen den benachbarten Seitenflächen
des Hohlraumes 18 und dem Rand 23 befindliche dünne Flüssigkeitsfilm einen weiteren
Anteil der Schwingungen.
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Fig. 3 zeigt weitere zum Abschließen und zum Befestigen von zwei Teilen
16 b und 16 c der angetriebenen Schwungmasse dienende Bestandteile. Die Teile 16
b und 16 c werden mittels eines ringförmigen Bandes 28 gehalten, dessen äußere Randteile
in Vertiefungen 29 der Teile 16 b und 16 e der Schwungmasse gedrückt sind. Eine
kreisförmige Warze 31 ragt zwischen die Teile 16 b und 16 c und bildet den Boden
des Hohlraumes 18, in dem der Rand 23 des treibenden Gliedes 10 untergebracht ist.
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Fig.4 und 5 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,
derzufolge das treibende Glied 10 aus außen mit Flanschen 32a, 33a versehenen
ringförmigen Bestandteilen 32 und 33 besteht.
Die äußeren Flanschteile
32 u bzw. 33 ct sind im Querschnitt kurvenförmig gekrümmt ausgebildet, um den Axialkräften
Widerstand zu leisten, die auf die Anordnung ausgeübt werden.
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Die angetriebene Schwungmasse ist aus einem duktilen Material geformt
oder gegossen und besteht aus zwei Teilen 34 und 36, die einen die Flüssigkeit aufnehmenden
Hohlraum 37 bilden, zu dem ein verbreiteter Reservoirteil 38 und ein Füllkanal 39
gehören.
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Der Teil34 der Schwungmasse ist mit einem Flansch 41 versehen, und
eine Schulter 42 am Flansch 41 liegt an der Randfläche des Teiles 36 der Schwungmasse
an, wodurch diese Teile 34, 36 so angeordnet sind, daß die erforderliche Weite des
axialen Hohlraumes erzielt wird. In einer äußeren Vertiefung 43 im Teil 36 der Schwungmasse
ist ein Versiegelungsmaterial unter Druck untergebracht, das die Teile 34 und 36
fest verbindet. Ferner können auf den Teilen 34, 36 der Schwungmasse Kühllamellen
44 vorgesehen sein, um die durch die Dämpferanordnung abzuführende Wärmemenge zu
vergrößern. In manchen Fällen, wenn die abzuführende thermische Energie verhältnismäßig
gering ist, können diese Lamellen auch wegbleiben.
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Zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Glied befindet sich
eine elastische Einlage, die aus zwei ringförmigen elastischen Bändern 46 und 47
besteht, die dieselbe Funktion haben wie die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen
Bänder 26 und 27, von denen sie sich nur geringfügig in der Gestaltung unterscheiden,
um den entsprechenden gekrümmten Oberflächen des, treibenden und des angetriebenen
Gliedes angepaßt zu sein.
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Zum treibenden Glied gehört ferner eine Scheibe 48, die sich zwischen
den ringförmigen Bestandteilen 32 und 33 befindet und mit diesen starr verbunden
ist. Die Scheibe 48 erstreckt sich zwischen den Innenrändern der elastischen Bänder
46 und 47 hindurch in den Hohlraum 37 hinein, wobei die Bänder 46 und 47 einen Verschluß
für den Innenrand des Hohlraumes bilden.
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Wie am besten in Fig. 5 zu sehen ist, ist der Randteil der Scheibe
48 unter Ausbildung von Fingern 49 geschlitzt, die derart deformiert sind, daß sie
in abwechselnd entgegengesetzten Richtungen aus der Scheibenebene heraustreten.
Auf der der entsprechenden Seite des Hohlraumes 37 zugekehrten Fläche weist jeder
der Finger 49 eine Reibungsfläche auf. Diese Reibungsfläche kann in einfacher Weise
erzielt werden, indem man über beiden Seiten der Randfläche der Scheibe 48 einen
Ring 51 anordnet, der aus einem Material mit hohen Reibungskennwerten besteht, wobei
das Reibungsmaterial mit den Fingern abwechselnd in Kontakt gerät.
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Beim Zusammenbau des Dämpfers werden die Finger etwas verbogen, so
daß sie ihre Reibungsfläche auf die Seitenflächen des Hohlraumes drücken. Die Scheibe
48 besteht aus etwas elastischem Material, und der Betrag, um den die Finger 49
von der Scheibenebene abweichen, hängt von der Dicke der Scheibe, den physikalischen
Eigenschaften des Scheibenmaterials und der von den Fingern auf die Seitenfläche
des Hohlraumes wunschgemäß auszuübenden Kraft ab.
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Im Betrieb wird eine Schwingungskomponente durch den aus den Bändern
46 und 47 gebildeten elastischen Bestandteil absorbiert, und eine weitere Schwingungskomponente
wird durch den Scherwiderstand des Flüssigkeitsfilmes absorbiert, der sich zwischen
der Reibungsfläche der Scheibenfinger 49 und den benachbarten Seitenflächen des
Hohlraumes 37 ausbildet.
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Die Federwirkung der von dem treibenden Glied getragenen Finger 49
stellt sich selbst ein, d. h. die Anordnung selbst kompensiert eine etwa stattfindende
Abnutzung, wodurch großzügige Toleranzen bei der Herstellung und beim Zusammenbau
möglich sind. Indem man die Abweichung der Finger von der Hauptebene der Scheibe
ändert, können sich die Filmdicke der viskosen Flüssigkeit und entsprechend die
Dämpfungseigenschaften der Anordnung verändern.
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Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Anordnung des Zusammenbaues der Teile
des angetriebenen Gliedes, wobei das treibende und das angetriebene Glied die im
Zusammenhang mit Fig.4 beschriebene Form haben. Bei dieser Anordnung ist der eine
Teil 61 des angetriebenen Gliedes mit einem in Richtung der Achse verlängerten Flansch
62 versehen, der das Äußere des zweiten Teiles 63 überdeckt. Eine Ecke des Teiles
63 ist so bearbeitet, daß sie eine kreisringförmige Vertiefung 64 und eine kreisringförmige
Tasche 66 bildet. Die untere (innere) Fläche des Flansches 62 ist mit einer Vertiefung
67 versehen. Ein Versiegelungsmaterial wird in die Tasche 66 eingebracht, und ein
duktiler Drahtring 65 wird im Inneren der Vertiefung 64 angeordnet und derart gerollt
oder behandelt, daß er sich abflacht und in die Vertiefung 67 hinein ausdehnt, wodurch
die die Schwungmasse bildenden Teile in ihrer Zuordnung und das Versiegelungsmittel
unter Druck in der Tasche 66 gehalten werden.
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Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese stimmt
mit der im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen überein mit der Ausnahme, daß die
entsprechenden Bestandteile 32 b und 33 b kegelstumpfförmig statt gekrümmt
ausgebildet sind. Ein weiterer Unterschied gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig.
4 besteht in der Ausbildung der Mittel zum Zusammenhalten der beiden Teile des angetriebenen
Gliedes. Diese Teile sind mit einander entsprechenden Vertiefungen versehen, wie
in Fig. 7 gezeigt, wobei sich in dem durch die Vertiefungen gebildeten Raum ein
Versiegelungsmittel71 und ein metallener Haltering 72 befinden, der zu einer verschließenden
Stellung in der Vertiefung angeordnet ist.
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Fig.8 zeigt eine weitere Abwandlungsform der Erfindung. Hiernach besteht
das treibende Glied aus einem Bestandteil 81, der in ähnlicher Weise wie der in
Fig. 1 gezeigte Bestandteil 10 ausgebildet ist, sowie aus einem scheibenförmigen,
starr damit verbundenen Bestandteil 82. Der scheibenförmige Be-Standteil
erstreckt sich in einen zwischen den Teilen 83 und 84 des angetriebenen Gliedes
gebildeten Hohlraum hinein und weist elastische Finger 86 auf, die an ihren Außenseiten
Reibungsflächen 87 tragen. Eine elastische Einlage 85, die sich zwischen dem treibenden
und dem angetriebenen Glied befindet, ist ähnlich der in Fig. 1 beschriebenen elastischen
Einlage 26, 27 ausgebildet. Einander entsprechende Flächen der beiden Teile des
angetriebenen Gliedes sind mittels eines wulstförmigen Ringes 88 aus elastischem
Material versiegelt und durch einen Haltering 89 in zusammengebauter Zuordnung gehalten,
der
in entsprechend angepaßte Vertiefungen in den Teilen des angetriebenen
Gliedes gedrückt ist.
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Eine weitere, in Fig. 9 gezeigte abgewandelte Ausführungsform der
Erfindung enthält ein treibendes Glied 91. Das angetriebene Glied besteht aus einem
Teil 92, in dessen einer axialen Fläche eine ringförmige Vertiefung vorgesehen ist,
die unter Bildung eines Hohlraumes 93 für die Flüssigkeit mit einem Teilglied 94
des treibenden Gliedes zusammenwirkt. Das Teilglied 94 besteht vorzugsweise aus
Metallfolie oder Blech, kann aber auch aus duktilem Material gegossen sein. Eine
elastische Einlage 96 und ein wulstförmiger Ring 97 aus elastischem Material, die
in einer Vertiefung des Teilgliedes 94 angeordnet sind und eine Scheibe 98 berühren,
verhindern, daß die im Hohlraum 93 befindliche Flüssigkeit daraus an dessen innerem
Ende entweicht. Ein axial sich erstreckender Füllkanal 99 ist im Teil
92 des angetriebenen Gliedes vorgesehen, um das Einfüllen der Flüssigkeit
in den Hohlraum zu ermöglichen.
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Die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform der Erfindung ,enthält ein
aus Flanschen 101 und 102 bestehendes treibendes Glied, dessen Flansche Rücken an
Rücken mit einer dazwischen angeordneten Scheibe 103 angeordnet sind. Eine
elastische Einlage 104, ähnlich der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen elastischen
Einlage 26, 27, befindet sich zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Glied
und dient dazu, die Eintrittsfläche der Scheibe 103 in einen Hohlraum 106 für die
Flüssigkeit zu versiegeln. Die Teile 107 und 108 des angetriebenen Gliedes sind
an ihren Mantelflächen gleichbearbeitet und werden durch ein Halteband 109 in zusammengebauter
Zuordnung gehalten. Ein wulstförmiger elastischer Dichtungsring 110 ist in einer
Vertiefung gelagert, die von zwei Kammern am Mantel der Teile 107, 108 des angetriebenen
Gliedes gebildet werden, und stellt eine flüssigkeitsdichte Versiegelung dar.