DE19623627A1 - Reibungsdämpfer für einen Synchrontrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Reibungsdämpfer zum Dämpfen der Schwingungen eines Synchrontriebes einer Brennkraftma­ schine, insbesondere einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine.

Ein umlaufender Synchrontrieb in einer Brennkraftmaschine mit einer Kette oder einem Riemen und Kettenräder, die von einer Nockenwelle angetrieben werden, kann häufig mit seiner Resonanzfrequenz schwingen. Derartige Schwingungen können zu erheblichen Beanspruchungen der Kette bzw. des Riemens füh­ ren, die bzw. der zum Antrieb der Nockenwelle verwendet wird, was eine starke Abnutzung bzw. ein vorzeitiges Ver­ sagen der Nockenwellenelemente zur Folge haben kann. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es bekannt, einen sogenannten Nockenwellendämpfer auf der umlaufenden Nocken­ welle an einer Stelle in der Nähe des Nockenwellen-Ketten­ rades bzw. der Nockenwellen-Riemenscheibe außerhalb des Mo­ torblocks anzubringen.

Ein typischer vorbekannter Nockenwellendämpfer besitzt eine innere Nabe, die an der Nockenwelle drehfest angebracht ist, einen Ring, in dem und mit dem die innere Nabe umläuft, der jedoch eine geringfügige Schwingungsbewegung relativ zu die­ ser ausführen kann, sowie ein elastomeres Dämpfungsfluid, das die Schwingungsbewegungen zwischen der inneren Nabe und dem Ring dämpft, Schwingungsbewegungen, die auftreten, wenn die Nockenwelle als Reaktion auf die Drehmomentimpulse, die sie bei normalem Betrieb erfährt, periodisch beschleunigt und dann wieder verzögert wird. Diese Drehmomentimpulse füh­ ren zu Schwingungen, die besonders groß sind, wenn die Dreh­ zahl der Nockenwelle sich an ihrer Resonanzfrequenz befin­ det. Ein derartiger Dämpfer hat die Wirkung, daß die Ampli­ tude der Schwingung der Nockenwelle geändert wird, wenn sie mit ihrer Resonanzfrequenz umläuft, indem eine Schwingung hervorgerufen wird, die gegenüber der Schwingung des Syn­ chrontriebes um 180° phasenverschoben ist.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Reibungsdämpfer zum Dämpfen der Schwingungen eines Synchrontriebes einer Brenn­ kraftmaschine geschaffen werden, der die Nachteile des Stan­ des der Technik vermeidet und insbesondere als "Trockendämp­ fer" ausgebildet ist.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den Ansprüchen definiert.

Bei dem Dämpfer der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Trockendämpfer, da bei ihm keine Dämpfungsflüssig­ keit oder ein anderes elastomeres Dämpfungsfluid wie bei den vorbekannten "Viskositätsdämpfern" erforderlich ist.

Allgemein beschrieben, besitzt der Reibungsdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung ein ringförmiges Gehäuse mit einem geschlossenen Ende. Das ringförmige Gehäuse besitzt eine ringförmige Innenwand, die an einer Nockenwelle an einer Stelle in der Nähe eines Nockenwellen-Kettenrades bzw. einer Nockenwelle-Riemenscheibe, außerhalb des Motorblocks der zu­ gehörigen Brennkraftmaschine angeordnet ist. Das Gehäuse be­ sitzt ferner eine ringförmige Außenwand, die mit der Innen­ wand durch eine querverlaufende Stirnwand verbunden ist, so­ wie eine zentrale, diametral verlaufende Trennwand, die zwi­ schen der Innenwand und der Außenwand verläuft und das Ge­ häuse in zwei gegenüberliegende, im wesentlichen halbzylin­ drische Kammern unterteilt.

Ein bogenförmiger Backen ist in jeder der Kammern des ring­ förmigen Gehäuses angeordnet, und die Backen werden von der zentralen Trennwand des Gehäuses elastisch weggedrückt, und zwar durch eine Anzahl von Druckfedern, die von Stiften ge­ halten werden, welche sich durch Öffnungen in der zentralen Trennwand erstrecken. Die Backen greifen dann reibschlüssig an der Innenfläche der ringförmigen Außenwand des Gehäuses an und übertragen Drehmomentimpulse auf die Nockenwelle, die synchron, jedoch entgegengerichtet zu den normalen Drehmo­ mentimpulsen sind, denen der Synchrontrieb ausgesetzt ist, wenn er mit der Resonanzfrequenz umläuft.

Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Endansicht eines Reibungsdämpfers für eine Nockenwelle und

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, in der die Nockenwelle und das Kettenrad der Nockenwelle mit strichpunktierten Linien an­ gedeutet sind.

Der in der Zeichnung dargestellte Reibungsdämpfer 10 ist an einem Ende einer Nockenwelle C einer im übrigen nicht darge­ stellten Brennkraftmaschine angebracht, und zwar insbeson­ dere einer Viertakt-Brennkraftmaschine, bei der die Nocken­ welle C mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle der Brenn­ kraftmaschine umläuft. Die Nockenwelle C wird von einem Ket­ tenrad S und einer endlosen Kette CH angetrieben. Die Noc­ kenwelle C, das Kettenrad S und die Kette CH sind lediglich in Fig. 2 und dort nur durch strichpunktierte Linien darge­ stellt und bilden einen Teil des Synchrontriebes der nicht gezeigten zugehörigen Brennkraftmaschine, die die Nocken­ welle C umfaßt. In jedem Fall ist der Dämpfer 10 unmittelbar außerhalb des Kettenrades S auf der Nockenwelle C ange­ bracht.

Wie bekannt, erfährt die Nockenwelle C bei normalem Betrieb Drehmomentumkehrungen, und zwar als Folge des Öffnens und Schließens der Nockenfolgeglieder der Brennkraftmaschine bei der Drehung der Nockenwelle C. Diese Drehmomentumkehrungen rufen Schwingungen in der Nockenwelle C und in den anderen Elementen des Motor-Synchrontriebes hervor. Wenn der Syn­ chrontrieb mit seiner Resonanzfrequenz schwingt, üben die Schwingungen des Synchrontriebes ungewöhnlich große Kräfte auf das Kettenrad S und die Kette CH sowie die anderen Ele­ mente im Getriebezug für den Antrieb der Nockenwelle C aus. Diese Resonanzfrequenzschwingungen können einen erheblichen Verschleiß bzw. ein vorzeitiges Versagen der Elemente des Nockenwellen-Getriebezuges hervorrufen, und sie können ins­ besondere bei einer Nockenwelle einer Viertakt-Brennkraft­ maschine auftreten, da die Nockenwellen derartiger Brenn­ kraftmaschinen häufig mit einer Drehzahl bzw. benachbart zu einer Drehzahl umlaufen, welche Resonanzfrequenzschwingungen hervorrufen kann.

Der Reibungsdämpfer 10 besitzt ein ringförmiges Gehäuse 12. Das Gehäuse 12 wird gebildet von einer ringförmigen Innen­ wand 14, die an der Nockenwelle C drehfest angebracht ist, einer ringförmigen Außenwand 16, einer ringförmigen Stirn­ wand 18, die quer zu der Innenwand 14 und der Außenwand 16 verläuft und diese miteinander verbindet, sowie einer zen­ tralen Trennwand 20, die diametral zwischen der Außenwand 16 und der Innenwand 14 verläuft. Die Trennwand 20 ist inner­ halb des Umfangs der Innenwand 14 nicht weitergeführt. Vor­ zugsweise wird das Gehäuse 12 durch einen Stanzvorgang aus einem einzigen Teil aus Stahl oder einem anderen Metall hergestellt. Die Trennwand 20 unterteilt somit das Innere des Gehäuses 12 in ungefähr halbzylindrische Kammern 22, 24.

Der Reibungsdämpfer 10 besitzt ferner bogenförmige Backen 26, 28, die in den Kammern 22, 24 angeordnet sind. Die Bak­ ken 26, 28 bestehen vorzugsweise aus einem harten, dauerfe­ sten Material wie z. B. Stahl und haben einen äußeren Umfang, mit dem sie sich an die Innenfläche der Außenwand 16 anlegen können.

Die Backen 26, 28 werden von einer Anzahl von Druckfederan­ ordnungen 30 nach außen gegen die Innenfläche der Außenwand 16 vorgespannt. Jede Druckfederanordnung 30 wird gleitend von einem Stift 32 gehalten, der sich durch eine Öffnung in der Trennwand 20 von der Kammer 22 in die Kammer 24 er­ streckt. Um eine maximale Vorspannwirkung zu erzielen, um­ faßt jede Federanordnung 30 vorzugsweise konzentrische in­ nere und äußere Druckfedern 34 bzw. 36, von denen jede zwi­ schen der Trennwand 20 und einem der Backen 26, 28 einge­ spannt ist. Jeder Stift 32 verläuft konzentrisch durch das Innere der inneren Druckfedern 34 eines gegenüberliegenden Paares von Federanordnungen 30. Für eine einwandfreie Schmierung der Gleitbewegung der Backen 26, 28 bezüglich der Stirnwand 18 und der Federanordnungen 30 ist die Stirnwand 18 mit einer Anzahl von Öffnungen 38 versehen, durch die ein Schmiermittel, vorzugsweise Motoröl, in das Gehäuse 12 ein­ geführt werden kann.

Während der Drehung des Reibungsdämpfers 10 hat das Gehäuse 12 die Tendenz, periodisch beschleunigt zu werden, wenn der Drehmomentimpuls in dem Synchrontrieb mit seiner Resonanz­ frequenz in einer bestimmten Richtung arbeitet, und perio­ disch verzögert zu werden, wenn der Drehmomentimpuls im Syn­ chrontrieb mit seiner Resonanzfrequenz in der entgegenge­ setzten Richtung arbeitet. Die Backen 26, 28 neigen aufgrund ihrer Trägheit nicht dazu, beschleunigt zu werden, wenn das Gehäuse 12 beschleunigt wird, und nicht verzögert zu werden, wenn das Gehäuse 12 verzögert wird. Somit entsteht eine Reibkraft zwischen den Backen 26, 28 und dem Inneren der Außenwand 16 durch die Zentrifugalkraft und die Kraft der Federn 34, 36, und diese Reibkraft, die synchron und entge­ gengesetzt gerichtet zu dem Drehmoment ist, das der Syn­ chrontrieb als Folge seiner natürlichen Resonanzfrequenz erfährt, dient dazu, die Amplitude der Schwingungen zu dämp­ fen, die der Synchrontrieb erfährt, wenn er mit seiner Re­ sonanzfrequenz schwingt. Mit anderen Worten, dämpft die Reibkraft, die von der Anlage zwischen der Außenwand 16 des Gehäuses 12 und den Backen 26, 28 herrührt, die Schwingungen des Synchrontriebes, wenn die Schwingungsfrequenz des Syn­ chrontriebes durch die Resonanzfrequenz läuft.

Claims (7)

1. Reibungsdämpfer (10) zum Dämpfen der Schwingungen eines Synchrontriebes einer Brennkraftmaschine, bei dem der Synchrontrieb eine Nockenwelle (C) und ein mit der Nocken­ welle drehfest verbundenes Bauteil (S) aufweist, mit:
einem ringförmigen Gehäuse (12) mit
einer ringförmigen Innenwand (14), die mit der Nockenwelle (C) drehfest verbindbar ist;
einer ringförmigen Außenwand (16), die die Innenwand (14) mit Abstand umgibt, und
einer Trennwand (20), die zwischen der Außenwand (16) und der Innenwand (14) verläuft und mit diesen Wänden zwei gegenüberliegende Kammern (22, 24) bildet,
zwei gegenüberliegenden Backen (26,28), von denen der eine in der einen Kammer und der andere in der anderen Kammer angeordnet ist, und
einer Druckfedereinrichtung (30), die jeden der beiden Backen nach außen in Reibanlage mit der Außenwand (16) drückt.

2. Reibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckfedereinrichtung (30) eine Gruppe von Druckfedern (34) für jeden der beiden gegenüberliegenden Backen (26, 28) aufweist, wobei jede Druckfedergruppe zwi­ schen der Trennwand (20) und demjenigen Backen (26, 28) ein­ gespannt ist, der von der Druckfeder vorgespannt wird.

3. Reibungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennwand (20) mit mehreren Durchgangs­ öffnungen versehen ist, daß eine Druckfeder (34; 36), die einen der beiden Backen (26, 28) vorspannt, axial zu einer Druckfeder (36) ausgerichtet ist, die den anderen Backen vorspannt, und daß mehrere Stifte (32) vorgesehen sind, von denen jeder durch eine der Durchgangsöffnungen in der Trenn­ wand (20) verläuft, wobei jeder der Stifte (32) ein axial ausgerichtetes, gegenüberliegendes Druckfederpaar gleitend lagert.

4. Reibungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Gehäuse (12) ferner eine ringförmige Stirnwand (18) aufweist, die quer zu der Innenwand (14), der Außenwand (16) und der Trennwand (20) verläuft und diese miteinander verbindet.

5. Reibungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Ge­ häuse (12) einstückig aus Metall hergestellt ist.

6. Reibungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (18) mehrere Löcher (38) aufweist, durch die Schmiermittel in das ringförmige Gehäuse (12) einführbar ist.

7. Reibungsdämpfer nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedereinrich­ tung (30) eine Gruppe von konzentrischen Druckfederpaaren (34, 36) für jeden der beiden Backen (26, 28) aufweist, wobei jedes Druckfederpaar zwischen der Trennwand (20) und demje­ nigen Backen (26, 28) eingespannt ist, der von dem konzen­ trischen Druckfederpaar vorgespannt wird.