DE1912872A1

DE1912872A1 - Schwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE1912872A1
Application number: DE19691912872
Authority: DE
Inventors: Behlmer Wilbur Dale
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1969-03-13
Publication date: 1971-02-11
Also published as: US3485063A; DE1912872C3; ES364739A1; GB1230284A; FR2003973A1; DE1912872B2

Description

(3193) DEBRE & COMPANY ■ 19178

Schwingungsdämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsdämpfer mit je einem koaxial angeordneten, über Federn miteinander verbundenen, um eine gemeinsame Achse umlaufenden treibenden und getriebenen Teil.

Bekanntlich haben bei Kraftfahrzeugmotoren» die Kurbelwelle mit dem Kurbeltriebwerk und die mit ihr zwangsläufig verbundenen Antriebswellen und den darauf befestigten rotierenden Bauteilen ein Massenträgheitsmoment, das in der Regel kleiner ist, als es für einen vorgeschriebenen Ungleichförmigkeitsgrad erforderlich ist. Der fehlende Anteil ist bis zu einem gewissen Grade in einem Schwungrad unterzubringen. Das heißt, der Ungleichförmigkeitsgrad des Motors kann nicht ganz absorbiert werden, weshalb Schwingungsdämpfer in Form einer Kupplungsplatte mit zwei Scheiben verwendet werden, wobei jede .Scheibe mit der anderen über auf dem Umfang verteilten Druckfedern verbunden ist (John Deere Schlepper 310). Derartige Schwingungsdämpfer können jedoch nur dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo relativ geringe Drehschwingungen auftreten.

Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, den Schwingungsdämpfer vorteilhafter auszubilden als bisher. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß die Federn mit Bezug auf die gemeinsame Achse radial oder etwa radial angeordnet sind. Auf diese Weise ist ej.% Schwingungsdämpfer geschaffen, der Drehschwingungen über $i<* ! nen weiten Frequenz- oder Drehmomentbereich dämpft, sich automatisch in Abhängigkeit von den Änderungen des Lastdrehraoments einstellt und mit dem₅ x^enn er zwischen der Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors und dem Getriebe angeordnet ist j die Ungleichförmigkeitsgrade des Motors im weitesten Maße absorbiert werden feönnen«,

- 2

1111

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Federn als Zugfedern ausgebildet und bei Relativbewegungen des treibenden Teils mit Bezug zum getriebenen Teil um die gemeinsame Achse spannbar. Somit kann dieser Schwingungsdämpfer im unbelasteten Zustand kein Drehmoment außer dem, das über die Reibung übertragen wird, übertragen, da die Federkraft genau auf die Drehachse wirkt und kein Moment entsteht. Wird nun der Schwingungsdämpfer belastet, so wird ein Teil, in der Regel der treibende Teil, sich mit Bezug auf den getriebenen Teil verdrehen, wodurch ein Hebelarm entsteht, über den die Federn dann ein Moment ausüben können. Hierbei wird die Feder gespannt. Wird sich nun der gegenseitige Versatz vergrößern, so wird sowohl die Federspannung anwachsen als auch der Hebelarm größer werden, so daß das maximale Drehmoment übertragbar ist.

Im einzelnen sind die Federn erfindungsgemäß gleichmäßig auf de.m Umfang dea treibenden bzw. getriebenen Teiles radial verteilt und derart angeordnet, daß in mit Bezug auf die gemeinsame Achse radialer Richtung keine oder fast kane Kraft ausgeübt wird.

Vorteilhaft können die Angriffsstellen der Federn am getriebenen Teil zu den Angriffsstellen der Federn am treibenden Teil mit Bezug auf die gemeinsame Achse axial versetzt angeordnet sein, wodurch die die Angriffsstellen miteinander verbindenden Federn mit der senkrechten Radialebene einen Winkel bilden, was wiederum eine Behinderung des getriebenen Teiles durch die Federn unterbindet..

Zweckmäßig sind die Federn derart anzuordnen, daß ihre Axialkomponente auf eine am treibenden bzw. getriebenen Teil angeordnete, gegen den getriebenen bzw. treibenden Teil anliegende Reibscheibe einwirkt. Diese tritt dann in Tätigkeit, wenn die Frequenz der Schwingungen, beispielsweise im Schwungrad, der Frequenz des Systems entspricht.

009887/070

Zur konstruktiv einfachen Anordnung des Schwingungsdämpfers ist der treibende Teil mit einer Eingangswelle fest und der getriebene Teil mit einer Ausgangswelle drehfest, jedoch axial verschiebbar, verbunden, die koaxial in der Eingangswelle gelagert ist,,.

Erfindungsgemäß sind die radial angeordneten Federn einenends am mit dem ringförmig ausgebildeten,mit einer planen radialen Oberfläche versehenen,treibenden Teil verbundenen und auf einem Kreis gleichmäßig verteilten Bolzen, anderenends an mit dem ringförmig ausgebildeten getriebenen Teil verbundenen und auf einem Kreis gleichmäßig verteilten Bolzen angeordnet, wobei der Bolzenkreis am treibenden Teil einen größeren Durchmesser als der am getriebenen Teil aufweist.

Zur einfachen Anordnung der Federn weist der getriebene Teil einen kleineren Durchmesser als der Bolzenkreis am treibenden Teil auf j wobei die Bolzen am getriebenen Teil an der dem treibenden Teil abgelegenen Seite vorgesehen sind.

In der Zeichnung ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 den Schwingungsdämpfer

Fig. 2 einen Schnitt entlang die Linie 2 : 2 in Fig. 1

In der Zeichnung ist mit 10 ein über Schrauben 11 mit einem Flansch 12 verbundenes Schwungrad bezeichnet. Der Flansch 12 ist mit dem rückwärtigen Ende einer Kurbelwelle 13 verbunden. Die Kopfenden der Schrauben 11 sind in einer zentrisch im Schwungrad 10 eingearbeiteten Eindrehung 14 angeordnet. Somit stehen sie nicht über die rückwärtige Oberfläche des Schwungrades über. Eine Getriebewelle 16 ist mit ihrem vorderen einen kldneren Durchmesser aufweisenden Ende 15 in einer in der Drehachse des Schwungrades vorgesehenen Bohrung 17 über ein Lager

009887/0702

gelagert. Letzteres ist durch den Flansch 12 und beispielsweise einen Segerring 19 axial gesichert und gewährleistet die koaxiale Anordnung der Getriebewelle mit Bezug auf die Kurbelwelle 13.

Eine Ringscheibe 20 mit einer zentrisch angeordneten Nabe 21 ist auf der Getriebewelle 16 drehfest aber axial verschiebbar mittels Keile 22 gehalten. Die Scheibe 20 weist im Bereich ihrer äußeren Begrenzung mehrere auf dem Umfang verteilte Bohrungen 23 auf. Die Bohrungen 23 sind auf einem Kreis gleichmäßig verteilt, weisen also zu den benachbarten Bohrungen einen gleichen Abstand auf und haben eine Länge, die der Breite der Ringscheibe 20 entspricht. In jede der Bohrungen 23 kann ein eine Feder aufnehmender Bolzen 24 eingeschraubt werden. Um also den Bolzen ausreichenden Halt zu geben, ist die dem Schwungrad 10 zugelegene Seite der Ringscheibe 20 mit einem ringförmigen Flansch 25 versehen. Das heißt, dieser Flansch bildet die äußere Peripherie. Die dem Flansch abgelegene Seite der Ringscheibe weist mehrere die Bohrungen aufnehmende Angüsse 26 auf. Des weiteren ist die Ringscheibe im Bereich des ringförmigen Flansches 25 mit einer Reibscheibe 27 versehen. Letztere kann gegen eine bearbeitete Oberfläche des Schwungrades 10 zur Anlage kommen, um so jeder Drehbewegung zwischen Schwungrad 10 und Ringscheibe 20 entgegenzuwirken.

Das Schwungrad 10 ist ebenfalls mit mehreren auf dem Umfang verteilten Bohrungen 28 versehen. Diese befinden sich im Bereich der äußeren Peripherie und jede weist zur benachbarten gleichen Abstand auf. Die Anzahl der Bohrungen 28 im Schwungrad 10 entspricht der Anzahl der Bohrungen 23 in der Ringscheibe 20. Auch in die Bohrungen 28 am Schwungrad 10 sind Federn aufnehmende Bolzen 29 einsetzbar. Die Bolzen 24 und 29 nehmen jeweils die äußeren Enden von je einer Feder 30 auf. Infolge ihrer Anordnung haben diese die Tendenz, den inneren Bolzenkreis 24 zum äußeren Bolzenkreis 29 radial auszurichten. Dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt. Damit die Zentrifugalkraft die Federn 30 nicht von den am Schwungrad 10 vorgesehenen

009887/0702 "' ⁵~

Bolzen 29, und zwar iisbesonders bei hohen Drehzahlen, abheben kann, ist jeder äußere Bolzen 29 mit einer die Federn auf ihrem Sits haltenden Klemme 31 versehen. Die Notwendigkeit der Klemmen 31 ist eine Funktion der Anfangsspannung der Federn 30 und der Drehzahl des Schwungrades.

Die Federn 30 dienen gleichermaßen dazu, um auf die Reibschei be 27 eine Druckkraft auszuüben. Diese Wirkung tritt ein, wenn jdie Bolzen Zk an der Ringscheibe 20 mit Bezug auf die Bolzen am Schwungrad 10 axial versetzt sind. Somit wird stets eine Komponente der Federkraft die Ringscheibe 20 axial in Richtung auf das Schwungrad 10 drücken und daher auch die Reibscheibe 27 gegen die bearbeitete Oberfläche des Schwungrades 10. Die dem Schwungrad 10 abgelegene Oberfläche der Ringscheibe 20 ist, wie in Pig_o 2 bei 32 zu sehen ist, kegelig ausgebildet, so daß die Ringscheibe 20 die Federn 30 nicht behindert, wenn die Bolzen 29 mit Bezug auf die Bolzen 24- verdreht werden. Der Sitz der Federn auf ihren zugehörigen Böigen wird noch dadurch verbessert«, daß die Bolzen Zk mit einem konischen Federsitz und die Bolzen 29 mit einem umgekehrt konischen Federsits versehen sind* Da die Bolzen Zk des weiteren mit Bezug auf die Bolzen 29 a2:ial versetzt angeordnet sind₈ wird somit die Federkraft die Federenden in Richtung auf das dickere Ende der konischen Sitze drücken.

Zur Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Schwingungsdäm-. pfers ist folgendes auszuführen« Im unbelasteten Zustand, in der die Getriebenen© nicht belastet ist und somit der Drehbewegung kein Widerstand entgegengesetzt wirdg nimmt die Ringscheibe 20 eine im wesentlichen neutrale Stellung mit Bezug auf das Schwungrad 10, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ein. Befindet sich &t®v die Ringscheibe ZQ in ihrer neutralen Stellung, so feasm über den Schwingungsdämpfer feein Drehmoment übertragen'werdens außer _deii_s das lter die Reibung der Reib-.acfeeibe 27'und dem Schwtiograö 10 entsteht. Dies deshalb, da 'di© F©d©ra direkt %ut die Brohechse wirken; und kein Hebelarm

vorhanden ist. In dem Augenblick aber> in dem die Getriebewelle 16 belastet ist, werden die äußeren Bolzen 29 mit Bezug zu den inneren Bolzen 24 verdreht, wodurch ein Drehmoment entsteht, das mit zunehmender Last ebenfalls zunimmt» Dieses Moment wächst in Abhängigkeit von der Vergrößerung des Hebelarms. Die anfängliche Relativverschiebung zwischen den Bolzen 29 und den Bolzen 24 bringt lediglich ein geringes Anwachsen der Federspannung mit sich. Da normalerweise die Federspannung zu diesem Zeitpunkt nur relativ gering ansteigt ₃ hat die Kupplung eine relativ große Drehschwingungsdämpfungskapazität. Die Federn können dann noch einen großen Teil der Drehschwingungen aufnehmen, ohne daB sie auf die Ringscheibe 20 übertragen Herden. Eine zusätzliche Last auf die Getriebewelle 16 bewirkt eine größere gegenseitige Verschiebung und somit ein Anwachsen sowohl der Fedepspannung als auch des Hebelarms* Damit aber_p d. h., wenn sowohl die Fedepspannung-steigt als auch der Hebelarm wächst, wird der Schwingungsdämpfer in der- Lage sein_? ein immer größeres Drehmoment zu übertragene Sind die Federn maximal gespannt _s nimmt die Fälligkeit: ά®ν Federn, Drehschwingungen des Schwungrades 10 su absorbieren j, ab_o Ein *Peil dieser Schwingungen wird daan fiber¹ die Ped©ra auf die Ringscheibe ■ 20 übertragen. Da jede auf. die Ringscheibe 20 übertragene Schwingung somit über das Federsystem erfolgt, ergibt sich eine Resonanz, wenn die Frequenz der Schwinguagen im Schwungrad der der natürlichen Frequenz im System entspricht _o Jedoch wird dann die Reibscheibe 27 äer relative» Drehbewegung zwischen dem Schwungrad 10 und der Ringscheibe 20 in einem ausreichenden Maße entgegenwirken. Wird der Schwingungsdämpfer in einem System verwendet, in dem relativ hohe Drehmomente stoßweise auftreten, die die Feder über Gebühr beanspruchen_s so können Anschläge zwischen dent Schwungrad 10 und der· Ringscheibe 20 vorgesehen werden, um die relative Drehung zwischen den beiden Teilen zu begrenzen.

Patentansprüche -

009887/0702

Claims

P atent anspruche

Schwingungsdämpfer mit je einem koaxial angeordneten, über Federn miteinander verbundenen, um eine gemeinsame Achse umlaufenden, treibenden und getriebenen Teil, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (30) mit Bezug auf die gemeinsame Achse (13, 16) radial oder etwa radial angeordnet sind.
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (30) als Zugfedern ausgebildet und bei Relativbewegungen des treibenden Teils (10) mit Bezug zum getriebenen Teil (20) um die gemeinsame Achse (13» 16) spannbar sind;
3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (30) gleichmäßig auf dem Umfang des treibenden bzw. getriebenen Teils (10 bzw. 20) radial verteilt angeordnet sind.
4. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Federn (30), daß in mit Bezug auf die gemeinsame Achse (13, 16) radialer Richtung keine oder fast keine Kraft ausgeübt wird.
5. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsstellen (24) der Federn (30) am getriebenen Teil (20) zu den Angriffsstellen (29) der Federn am treibenden Teil (lo) mit Bezug auf die gemeinsame Achse (I3_f 16) axial versetzt angeordnet sind.
6. Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Federn (30), daß eine Axialkomponente der Federn auf eine am treibenden bzw. getriebenen Teil (10 bzw. 20) angeordnete, gegen den getriebenen bzw. treibenden Teil

009887/0702 - 8 -

■ -β- 1312872

anliegende Reibscheibe (27) einwirkt.

Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorherigen· Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der treibende Teil (10) mit einer Eingangswelle (13) fest und der getriebene Teil (20) mit einer Ausgangswelle (16) drehfest, jedoch axial verschiebbar, verbunden ist, die koaxial in der Eingangswelle gelagert ist.

Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial angeordneten Federn (30) einenends an mit dem ringförmig ausgebildeten, mit einer planen radialen Oberfläche versehenen, treibenden Teil (10) verbundenen und auf einem Kreis gleichmäßig verteilten Bolzen (29),anderenends an mit dem ringförmig ausgebildeten, getriebenen Teil (20) verbundenen und auf einem Kreis gleichmäßig verteilten Bolzen (24) angeordnet sind, wobei der Bolzenkreis am treibenden Teil einen größeren Durchmesser als der am getriebenen Teil aufweist.- .

Schwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebene Teil (20) einen kleineren Durchmesser als der Bolzenkreis am treibenden Teil (.10) aufweist und die Bolzen (24) am getriebenen Teil an der dem treibenden Teil abgelegenen Seite vorgesehen sind. :

009887/0702