DE19623627A1 - Reibungsdämpfer für einen Synchrontrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Reibungsdämpfer für einen Synchrontrieb einer BrennkraftmaschineInfo
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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.
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.
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