DE1775432B2 - Drehschwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschwingungsdämpfer zur Befestigung an einer Drehschwingungen unterworfenen Welle mit einem ringförmigen treibenden Element, das zur konzentrischen Befestigung an der Welle geeignet ist und eine radial nach außen gerichtete Fläche aufweist, einem ringförmigen elastischen Element und einem getriebenen Trägheitselement, die beide in der Nähe der nach außen gerichteten Fläche des treibenden Elementes angeordnet sind, und einer Vorrichtung zum Festklemmen des Trägheitselements am treibenden Element.

Ein derartiger Drehschwingungsdämpfer ist bereits aus der deutschen Patentschrift 1 074 333 bekannt.

Bei diesem bekannten Drehschwingungsdämpfer ist am Umfang des treibenden Elements ein radial nach außen gerichteter Flansch angebracht, zu dessen beiden Seiten zwei ringförmige Schwungmassen verlaufen, die am Umfangsrand des Flansches miteinander verbunden sind. In dem Zwischenraum zwischen den Seitenflächen des Flansches und den Schwungmassen ist eine zähe Flüssigkeit eingefüllt, die die Aufgabe hat, infolge ihrer Viskosität Relativbewegungen zwischen dem Flansch und den Schwungmassen zu dämpfen. An den inneren Enden der Zwischenräume zwischen dem Flansch und den Schwungmassen sind elastische ringförmige Kupplungselemente angebracht, die an dem Flansch anliegen und mit den Schwungmassen fest verbunden sind. Auch diese elastischen Kupplungselemente tragen zur Drehschwingungsdämpfung bei. Bei der Herstellung dieses Drehschwingungsdämpfers müssen zur Erzielung der die Dämpfungsflüssigkeit aufnehmenden Zwischenräume enge Herstellungstoleranzen eingehalten werden.

Außerdem ist es kaum möglich, die Anteile der von der Flüssigkeit und von den Kupplungselementen aufgenommenen Energie durch konstruktive Maßnahmen zu beeinflussen. Ferner müssen die elastischen Kupplungselemente auch Spitzenbelastungen in voller Höhe aufnehmen, was leicht zu ihrer Zerstörung führen kann.

Bei einem aus der USA.-Patentschrift 3 303 719 bekannten Drehschwingungsdämpfer sind in einem

radial nach außen stehenden Flansch des treibenden sehe Element und das Trägheitselement nicht nur in

Elements durchgehende Hohlräume angebracht, in axialer Richtung, sondern auch in radialer Richtung

denen sich im zusammengebauten Zustand des Dreh- abgestützt und gehalten.

Schwingungsdämpfers eine zähe Flüssigkeit befindet Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

Die· Schwingungsdämpfung wird durch einen Flüssig- 5 Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

keitsfilm bewirkt, der im Zwischenraum zwischen F i g. 1 eine Vorderansicht eines Drehschwingungs-

dem Flansch des treibenden Elements und dem Trag- dämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei

heitselemeni vorhanden ist und mit den öffnungen in ein Teil weggebrochen dargestellt ist, um die innere

Verbindung steht. Der Zwischenraum ist dabei an Anordnung zu zeigen,

seinen achsnahen Enden von elastischen Elementen 10 F i g. 2 einen Schnitt im wesentlichen entlang der

abgedichtet, deren Funktion es neben der Dichtwir- Linie 2-2 in F i g. 1,

kung auch ist, das treibende Element bezüglich des F i g. 3 einen Teilschnitt, ähnlich der F i g. 2, durch

Trägheitselements zentriert zu halten. Auch bei die- eine andere Ausführungsform der Erfindung,

sern bekannten Drehschwingungsdämpfer sind enge F i g. 4 einen Teilschnitt, ähnlich der F i g. 3, durch

Fertigungstoleranzen zur Erzielung einer guten 15 eine weitere Ausführungsform der Erfindung und

Dämpfungswirkung notwendig, da diese ausschließ- F i g. 5 einen Teilschnitt, ähnlich der F i g. 4, durch

Hch von der Dicke des Flüssigkeitsfilms abhängt. eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, enthält der Drehschwingungsdämpfer der eingangs angegebenen Drehschwingungsdämpfer ein im wesentlichen ring-Art zu schaffen, der äußerst wirksam ist, eine lange ao förmiges treibendes Element 10. Das treibende EIe-Lebensdauer aufweist und ohne Einhaltung enger ment 10 hat einen radial nach innen gerichteten AbToleranzen hergestellt werden kann. schnitt 11, der auf einer Nabe, einer Zubehöran-

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß triebsscbeibe oder einer ähnlichen Anordnung befe-

das elastische Element Hohlräume aufweist, die mit stigt sein kann, die in herkömmlicher Weise mit der

einer zähen Flüssigkeit gefüllt sind, die in dem 35 Kurbelwelle eines Motors verbunden ist. Der nach

Dämpfer nach dem Festklemmen des Trägheitsele- innen gerichtete Abschnitt 11 kann mit einer Viel-

ments am treibenden Element eingeschlossen ist, wo- zahl von Bohrungen 12 versehen sein, um Schrauben

bei das elastische Element dazwischen zusammenge- zur Befestigung des treibenden Elements 10 an der

preßt ist. Kurbelwelle (nicht gezeigt) aufzunehmen. Das trei-

Bei dem nach der Erfindung ausgebildeten Dreh- 30 bende Element 10 ist außerdem mit einem radial schwingungsdämpfer besteht eine sehr starke Wech- nach außen gerichteten Flansch 13 versehen,
selwirkung zwischen der Dämpfungswirkung der Das getriebene Trägheitselement 14 umgibt den Flüssigkeit und dem elastischen Element. Beim Auf- mittleren Abschnitt des treibenden Elements 10, das treten von Drehschwingungen wird das elastische auf einem hülsenförmigen Antifriktionslager 15 geElement auf Scherspannungen und die zähe Flüssig- 35 tragen und mit einem ausgeschnittenen Abschnitt 16 keit zusätzlich noch auf Druckspannungen bean- (F i g. 2) versehen ist, in den sich der Flansch 13 ersprucht, die infolge der Verformung der Hohlräume streckt. Die Außenfläche des Trägheitselements 14 vom elastischen Element auf die Flüssigkeit ausgeübt ist so ausgeformt, daß sie Rippen oder Flügel 19 bilwerden. Durch genaue Wahl des Volumens der det, die die Ableitung der Wärme von der Anord-Hohlräume oder der Viskosität der verwendeten 40 nung unterstützen.

Flüssigkeit kann eine beliebige gewünschte Vertei- Zwischen das Trägheitselement 14 und das treilung der von der Flüssigkeit und vom elastischen bende Element 10 ist ein elastisches Element 24 einElement aufgenommenen Energieanteile erreicht gesetzt. Das elastische Element kann in einem Stück werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, für das ausgebildet sein, ist jedoch in der dargestellten Auselastische Element ein Material zu verwenden, das 45 führung von zwei Elementen 24 α und 24 b gebildet, eine geringe Hystereseeigenschaft und eine geringere die in zusammengesetztem Zustand das elastische Änderung der Steifigkeit in Abhängigkeit von der Element mit im wesentlichen U-förmiger Gestall bil-Temperatur aufweist. Ein weiterer Vorteil des erfin- den. Eine Klemmvorrichtung 26 in Form eines ririgdungsgemäßen Drehschwingungsdämpfers besteht förmigen Bechers klemmt das Trägheitselement 14 darin, daß die in den Hohlräumen eingeschlossene 50 an den Flansch 13, wobei das dazwischen eingefügte Flüssigkeit beim Auftreten von Spitzenbelastungen elastische Element 24 durch diese Klemmwirkung zwischen die aneinander anliegenden Flächen des zusammengepreßt wird. Das das elastische Element treibenden Elements, des elastischen Elements und 24 bildende Material ist so ausgewählt, daß es physides Trägheitselements gepreßt wird und so bis zu kaiische Eigenschaften hat, die die gewünschte natüreinem gewissen Grad als Schmiermittel wirkt, das die 55 liehe Frequenz für den Dämpfer schaffen.
Übertragung von übergroßen Scherkräften auf das Um den Umfang des elastischen Elements 24 verelastische Element verhindert. Dadurch wird die Le- teilt sind im Abstand voneinander eine Reihe von rebensdauer des elastischen Elements wesentlich ver- lativ kleinen, als öffnungen ausgebildeten Hohlräumen längen. Ti vorgesehen, die sich durch beide Seiten des EIe-

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, 60 ments 24 erstrecken. Vor dem Zusammenbau des daß der radial nach außen gerichtete Flansch des Dämpfers werden diese öffnungen mit einem zähtreibenden Elements einen Abschnitt hat, der in be- flüssigen Material, vorzugsweise einer Silikonflüszug auf die Drehachse des treibenden Elements ge- sigkeit, gefüllt. Nach dem Zusammenbau des Dämpneigt ist, und daß das elastische Element Abschnitte fers sind diese Flüssigkeitshohlräume dauerhaft einhat, die an den geneigten Abschnitten des Flansches 65 geschlossen, wobei die benachbarten Flächen des anliegen. Trägheitselemcnts 14 des Flansches 13 und der

Bei einem derartig weitergebildeten erfindungsge- Klemmvorrichtung 26 die Flüssigkeit einschließen,

mäßen Drehschwingungsdämpfer werden das elasti- wie es aus F i g. 2 ersichtlich ist.

Im Betrieb erzeugen auf den Dämpfer einwirkende Schwingungskräfte Scherspannungen in dem elastischen Element 24; ein Teil der gesamten Schwingungsenergie wird dadurch infolge der inneren Reibung des elastischen Elements 24 in Wärmeenergie umgewandelt. Die Schwingungskräfte wirken außerdem auf die zähe Flüssigkeit in den öffnungen ein, weil diese dabei verdreht werden. Diese Einwirkung auf die Flüssigkeit führt zur Umwandlung eines weiteren Teils der gesamten Schwingungsenergie in Wärme. Ein weiterer Teil der gesamten Schwingungsenergie wird infolge der Scherwirkung auf den Flüssigkeitsfilm der zwischen den Oberflächen des elastischen Elements, des benachbarten Trägheitselements und des treibenden Elements besteht, in Wärme umgewandelt. Die Flüssigkeit wirkt auch bis zu einem gewissen Ausmaß als Schmiermittel. Bei hohen Drehamplituden ermöglicht die Schmierwirkung der Flüssigkeit einen Schlupf des Trägheitselements 14 und der Klemmvorrichtung 26 in bezug auf *o den Flansch 13 des getriebenen Elements. Diese durch Schmiermittel unterstützte Gleitwirkung bei hohen Drehkräften dient dazu, das elastische Element 24 von den Spitzenbelastungen zu entlasten, die sonst auf dieses Element ausgeübt würden; dadurch »5 wird die wirksame Lebensdauer des elastischen Elements verlängert. Da die Flüssigkeit in den Hohlräumen 27 einen Teil der Schwingungsenergie absorbiert, braucht das elastische Element 24 nicht die gesamte Schwingungsenergie zu absorbieren, und auf diese Weise können verschiedene Arten von elastomerischen Materialien als elastische Elemente verwendet werden, die eine niedrige Hysteresis, aber eine geringere Veränderung ihrer Steifigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur aufweisen. Eine Ab-Stimmung des Dämpfers auf optimale Leistung kann durch Verändern des Elastizitätsmoduls des elastischen Elements und auch durch Verändern des Volumens und der Viskosität der zähflüssigen Flüssigkeit in den Hohlräumen 27 erzielt werden. Die Dämpferkonstruktion kombiniert die Vorteile der Dämpfer mit zähen Flüssigkeiten und der abgestimmten Dämpfer in einer relativ einfachen Konstruktion mit geringen Kosten.

In F i g. 3 ist eine abgewandelte Form eines Dämpfers mit einem Lagerträger für das Trägheitselement am Umfang des Flansches des getriebenen Elements dargestellt. Das getriebene Element 31 hat Befestigungsöffnungen 32, und der radial gerichtete Flansch

33 ist das Gegenstück zum Flansch 13 in F i g. 2. Das Trägheitselement besteht aus zwei einander

ergänzenden Abschnitten 34 λ und 346, die durch Schrauben 36 zusammengehalten sind und den Flansch 33 umgeben. Die ergänzenden Abschnitte

34 a, 34 b des Trägheitselements sind derart hinterschnitten, daß ein Raum entsteht, der das aus den Teilen 37 und 38 gebildete elastische Element aufnimmt. "Die elastischen Teile ragen geringfügig in Nuten 39 in dem Trägheitselement hinein, damit die TeOe 37 and 38 im zusammengebauten Zustand in ihrer Lage gehalten werden. Das Trägheitselement wird durch ein ringförmiges Antifrikiionslager 41 in bezug auf den Umfangsrand des Flansches 33 des treibenden Elements frei drehbar gehalten. Das Lager ist im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ausgebildet.

Die Teile 37 und 38 des elastischen Elements sind mit Hohlräumen 42 versehen, die um die Teile herum im Abstand voneinander angeordnet und mit den Hohlräumen 27 in F i g. 1 und 2 vergleichbar sind. Diese Hohlräume enthalten ein zähflüssiges Material, z.B. eine zähe Silikonflüssigkeit, und sie bewirken in dieser Dämpferausführung dieselben Vorteile, wie sie oben in bezug auf die Dämpferkonstruktion in F i g. 1 und 2 beschrieben wurden.

F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Drehschwingungsdämpfers, bei dem das elastische Element 53 in seiner Gestalt so abgewandelt worden ist, daß es sowohl eine axiale als auch eine radiale Abstützung für das getriebene Trägheitselement 56 bewirkt. In Fig.4 besitzt das treibende Element 51 einen versetzten, radial gerichteten Flansch 52, der von dem elastischen Element 53 umgeben ist, das im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist und Schenkel 53 und 54 aufweist, die sich entlang der Seitenflächen des Flansches 52 erstrecken. Die Schenkel 53 und 54 sind mit Hohlräumen 58 versehen, die mit den Hohlräumen 27 gemäß F i g. 1 und 2 vergleichbar sind. Sie sind ebenfalls mit einer zähen Flüssigkeit gefüllt. Die Verlängerung der Schenkel 53 und 54 des elastischen Elements 53 über den schrägen Abschnitt des Flansches S2 hinaus bildet eine radiale Abstützung für das Trägheitselement 56. Die Klemmvorrichtung 57 ist in ähnlicher Weise ausgebildet wie die in F i g. 2 gezeigte Klemmvorrichtung 26. Die mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume 58 in dem elastischen Element 53 bieten die in Verbindung mit F i g. 1 und 2 erwähnten Vorteile.

Fig.5 zeigt eine weitere Ausführung des Drehschwingungsdämpfers, bei dem das elastische Element 67 im Querschnitt eine flügelartige Gestalt hat. Bas Trägheitselement ist aus zwei einander ergänzenden Teilen 61 und 62 hergestellt, die durch Schrauben 63 zusammengehalten werden. Das treibende Element 64 ist so geformt, daß es einen seitlich gerichteten Flansch 66 bildet, dessen Umfangsfläche eine der Gestalt der angrenzenden Flächen der Trägheitselementteile 6]l und 62 entsprechende, von zwei sich schneidenden Flächen gebildete Form aufweist. Wie in F i g. 5 zu erkennen ist, sind die sich schneidenden Flächen bogenförmig gekrümmt, sie könnten aber auch eben sein, oder eine könnte eben und eine gewölbt sein. Die Form könnte auch von mehr als zwei sich schneidenden Flächen gebildet werden. Zwischen den !Flansch und das Trägheitselement aus den Teilen »51 und 62 ist ein elastisches Element 67 eingefügt, das eine Reihe von im Abstand voneinander augeordneten Hohlräumen 68 aufweist, die mit einer zähen Flüssigkeit gefüllt sind. Die Hohlräume 68 sind mit den Hohlräumen 27 in F i g. 1 und 2 vergleichbar, und sie bieten dieselben Vorteile, wie sie anfänglich mit Bezug auf die in F i g. 1 und 2 beschriebene Ausführung erläutert wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Drehschwingungsdämpfer zur Befestigung an einer Drehschwingungen unterworfenen Welle mit einem ringförmigen treibenden Element, das zur konzentrischen Befestigung an der Welle geeignet ist und eine radial nach außen gerichtete Fläche aufweist, einem ringförmigen elastischen Element und einem getriebenen Trägheitselement, die beide in der Nähe der nach außen gerichteten Fläche des treibenden Elements angeordnet sind, und einer Vorrichtung zum Festklemmen des Trägheiiselements am treibenden Element^ dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (24; 37, 38; S3, 54; 67) Hohlräume (27; 42; 58; 68) aufweist, die mit einer zähen Flüssigkeit gefüllt sind, die in dem Dämpfer nach dem Festklemmen des Trägheitselements (14; 34 a, 34 ft; 56; 61, 62) am treibenden Element (10; 31; 51; 64) eingeschlossen ist, wobei das elastische Element dazwischen zusammengepreßt ist.

2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (27, 42, 58, 68) in dem elastischen Element (24, 37, 38, 53, 54, 67) als eine Reihe von Öffnungen durch das elastische Element ausgebildet sind und daß die öffnungen auf einer Seite durch das Trägheitselement (14; 34 a, 34 b; 56; 61, 62) und auf der anderen Seite durch das treibende Element abgeschlossen sind.

3. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (24) im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist, daß das treibende Element (10, 51) einen radial nach außen gerichteten Flansch (13, 52) aufweist, der von dem elastischen Element (24) eingeschlossen ist, und daß eine becherförmige, einen Teil des Trägheitselements (14) bildende Klemmvorrichtung (26) vorgesehen ist, die an einer Seite des elastischen Elements (24) anliegt und das Trägheitselement (14) in Anlage an der anderen Seite des elastischen Elements (24) hält.

4. Dämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Antifriktionslager (15, 41) zwischen das treibende Element (10, 31) und das Trägheitselement (14; 34 a, 34 b) eingefügt ist.

5. Dämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem treibenden Element (31) eine hinterschnittene Ausnehmung angebracht, ist, in die ein Teil des elastischen Elements (37, 38) nach seiner Kompression ragt und das elastische Element (37, 38) gegen radiale Bewegung festhält.

6. Dämpfer nach Anspruch 4 öder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (37, 38) aus zwei Teilen gebildet ist, die sich längs der Seitenflächen des radial nach außen gerichteten Flansches (33) des treibenden Elements (31) erstrecken und daß das ringförmige Antifriktionslager (41) zwischen die beiden Teile des elastischen Elements (37, 38) eingesetzt ist und den Umfangsrand des radial nach außen gerichteten Flansches (33) umgibt.

7. Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach außen gerichtete Flansch (52) des treibenden Elements (51) einen Abschnitt hat, der in bezug auf die Drehachse des treibenden Elements (51) geneigt ist, und daß das elastische Element (53) Abschnitte hat, die an den geneigten Abschnitten des Flansches (52) anliegen.

8. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach außen gerichtete Flansch des treibenden Elements (64) mit einem Abschnitt (66) versehen ist, der sich seitlich im wesentlichen parallel zur Drehachse des treibenden Elements (64) erstreckt, daß der seitlich gerichtete Abschnitt (66) von dem Trägheitselement (61, 62) umschlossen ist, wobei das elastische Element (67) dazwischen eingesetzt ist, und daß die benachbarten Flächen des Flanschabschnitt und des Trägheitselements (61, 62) einander ergänzende Formen haben, die durch zwei sich schneidende Flächen gebildet sind.

9. Dämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sich schneidenden Flächen zwei bogenförmig gekrümmte Flächen sind.