DE19907414B4

DE19907414B4 - Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen, insbesondere Torsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19907414B4
Application number: DE1999107414
Authority: DE
Inventors: Rolf Brockmann
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1999-02-20
Filing date: 1999-02-20
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2019-02-21
Also published as: DE19907414A1

Abstract

Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere elastische Kupplung zum Zwischenschalten zwischen einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe;
1.1 mit zwei Schwungmassen (1, 2) die in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind und deren eine erste Schwungmasse ein Nabenteil (2.6) aufweist;
1.2 mit einer Dämpfungseinrichtung;
1.3 mit einer Federkoppelung zwischen beiden Schwungmassen;
1.4 das Nabenteil (2.6) der ersten Schwungmasse (2) und die zweite Schwungmasse (1) bilden einen Zwischenraum zur Aufnahme einer Dichteinrichtung (30);
1.5 das Nabenteil (2.6) der ersten Schwungmasse (2) und die zweite Schwungmasse (1) sind derart gestaltet, daß diese in Einbaulage ein geringes Spiel miteinander bilden;
1.6 der zweiten Schwungmasse (1) ist ein Gehäuse zugeordnet, das die Schwungmassen (1, 2) wenigstens teilweise umschließt und welches mit dieser eine bauliche Einheit bildet;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.7 das Nabenteil (2.6) weist in seinem radial inneren Bereich Wülste (2.6.1, 2.6.2) auf – in radialer Richtung betrachtet wenigstens...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen eines rotierenden Bauelementes, insbesondere Torsionsschwingungsdämpfer, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung handelt es sich in der Regel um eine elastische Kupplung, die zwischen zwei Bauelementen eines Antriebsstranges angeordnet wird, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe. Sie dienen neben der Drehmomentenübertragung zwischen den zwei Bauelementen im Antriebsstrang dazu, die Torsionsschwingungen nicht auf den übrigen Antriebsstrang zu übertragen. Die Grundfunktion entspricht dabei einer drehelastischen Kupplung. Zur Realisierung dieser einzelnen Funktionen weist der Torsionsschwingungsdämpfer eine Federkopplung und eine Dämpfungskopplung auf. Beide Funktionen können von denselben Bauelementen erfüllt werden, es ist jedoch auch eine Funktionstrennung denkbar.

Im Grundaufbau weist der Torsionsschwingungsdämpfer zwei Schwungmassen auf, eine erste Schwungmasse und eine zweite Schwungmasse, welche in Umfangsrichtung relativ zueinander verdrehbar ausgeführt sind. Die eine der beiden Schwungmassen ist dabei drehfest mit der Antriebsseite im Traktionsbetrieb betrachtet, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, verbindbar, während die andere in Kraftflußrichtung im Traktionsbetrieb betrachtet von der Antriebsmaschine zum Abtrieb abtriebsseitig zweite Schwungmasse beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle verbindbar ist. Die beiden Schwungmassen sind derart in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar, daß diese Verdrehung entgegen der Kraft von Federeinrichtungen erfolgt, welche über den Umfang des Torsionsschwingungsdämpfers verteilt angeordnet sind. Die Federeinrichtungen befinden sich dazu beispielsweise innerhalb von Dämpfungskammern, welche mit einem Dämpfungsmedium, beispielsweise Fett, befüllt sind. Da durch die Kopplung der beiden Schwungmassen eine Drehmomentenübertragung erfolgt, werden die einzelnen Schwungmassen auch als Primärteil und Sekundärteil einer Kupplungseinrichtung betrachtet. Derartige Kupplungseinrichtungen sind aus

1) DE-PS 29 37 237
2) DE 083 18 041 U1

bekannt. Diese weisen zwei als Schwungmassen fungierende Kupplungshälften auf, einerseits ein zweiteiliges Kupplungsgehäuse und des weiteren eine Mittelscheibe, an die eine Nabe angeformt ist. In der Mittelscheibe sind Durchgangsöffnungen angeordnet, denen in Einbaulage an der Innenseite des Gehäuses entsprechende Ausnehmungen zugeordnet sind, in denen Federeinrichtungen, unterstützt durch sogenannte Federteller, angeordnet sind. Der Außenumfang der Mittelscheibe bildet dann zusammen mit dem Gehäuse Verdrängungskammern, die mit einem Dämpfungsmedium, beispielsweise Fett, befüllt sein können. Diese dienen zusammen mit einer in das Kupplungsgehäuse eingefüllten Flüssigkeit der Dämpfung von Torsionsschwingungen. Der Innenraum des Kupplungsgehäuses ist nach außen hin abgedichtet. Dazu ist zu beiden Seiten der Mittelscheibe je eine Dichtungsanordnung vorgesehen. Die einzelne Dichtungsanordnung umfasst zwei sogenannte O-Ringe – einen ersten O-Ring und einen zweiten O-Ring. In die Nabe ist in möglichst geringem Abstand von Gehäuse oder Deckel der erste als O-Ring ausgebildete Dichtungsring mit einem Ringdurchmesser bestimmter Größe in eine Ringnut eingesetzt. Ein weiterer zweiter O-Ring, dessen Ringdurchmesser größer ist als der des ersten O-Ringes, ist an der Innenseite des Kupplungsgehäuses ebenfalls in eine weitere zweite Ringnut eingesetzt. Zwischen die beiden O-Ringe ist ein Zwischenring eingespannt, welcher als eine vorzugsweise dünnwandige Scheibe ausgebildet ist. Diese Scheibe ist in radialer Richtung innerhalb gewisser Grenzen frei beweglich, so daß diese im wesentlichen nur an den O-Ringen anliegt. Unter den Anlagekräften werden dann einerseits die O-Ringe in der üblichen Weise im Querschnitt betrachtet abgeplattet, andererseits wird aber auch der Zwischenring etwas verformt, beispielsweise indem dieser anstelle seiner ursprünglich flachen Gestalt die Form einer Tellerfeder annimmt. Der Zwischenring kann jedoch auch schon im spannungslosen Zustand die Form einer Tellerfeder aufweisen. Die Verwendung von O-Ringen ist nicht zwingend. Die Dichtungsringe können auch als sogenannte Quadringe oder Lippendichtringe ausgeführt sein. Der Zwischenring, welcher entsprechend dieser Ausführung nur mit den beiden Dichtungsringen in Berührung steht und damit zwischen diesen eine schwimmende Lage einnimmt, bewirkt, daß beide Dichtungsringe relativ zum Zwischenring als dynamische Dichtungen wirken. Aufgrund der frei beweglichen Anordnung des Zwischenringes, wird eine etwaige Abnützung der Dichtringe auf beide Dichtungen weitgehend gleichmäßig verteilt. Es stellt sich zwischen dem Zwischenring und jedem der benachbarten Bauteile eine Relativgeschwindigkeit ein, die etwa der halben Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden benachbarten Bauteilen, d. h. den Schwungmassen, beträgt. Aufgrund der schwimmenden Anordnung des Zwischenringes, der sich unter den am inneren und äußeren Bereich anliegenden Dichtungsringen elastisch verformen kann, wirken beide Dichtungen als dynamische Dichtungen. Diese Ausführung ermöglicht desweiteren, daß die beiden Bauteile, d.h. die beiden Schwungmassen, verhältnismäßig weit relativ zueinander aus ihrer Normallage versetzt oder verschoben werden können, denn der Verschiebeweg verteilt sich ebenfalls auf beide Dichtungsringe.

Derartige Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtungen sind desweiteren derart gestaltet, daß die kritische Drehzahl des gesamten Massensystems genügend weit unterhalb des Betriebsbereiches liegt. Dabei sollen beim Durchfahren der kritischen Drehzahl keine großen Amplituden und keine großen Torsionsmomente in den einzelnen Elementen entstehen.

Von einer Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtung wird in erster Linie erwartet, daß diese ihre eigentliche Funktion erfüllt, nämlich Schwingungen wirksam zu dämpfen. Es sind jedoch auch weitere Anforderungen zu erfüllen. Dazu gehört u.a. die Gewährleistung der Dichtheit des gesamten Torsionsschwingungsdämpfers. Der Innenraum, der die eigentliche Dämpfungseinrichtung mit dem Dämpfungsmedium enthält, soll dabei in jedem Zustand gegenüber der äußeren Umgebung derart dicht sein, daß kein Dämpfungsmedium austreten kann, was bestimmte Anforderungen an die Dichtungen bedingt. Dies wird bereits vom Hersteller überprüft. In der Praxis werden derartige Torsionsschwingungsdämpfungseinrichtungen daher vor Auslieferung an den Kunden einem Probelauf unterzogen, um die Dichtheit zu überprüfen. Dabei hat sich jedoch gezeigt, daß trotz einwandfreiem Prüfergebnis nach Auslieferung an den Kunden so wie Montage oder Demontage, beispielsweise an einem Schwungrad, unter bestimmten Bedingungen dennoch unerwünschte Undichtheiten auftreten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Torsionsschwingungsdämpfer anzugeben, der auch nach der Montage an seinem Einsatzort, d.h. beispielsweise an einem Getriebe, sowie während des Betriebes unabhängig von einer eventuell möglichen, jedoch mit Aufwand verbundenen Auslegung der Dichteinrichtungen absolut dicht ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Der Erfinder hat folgendes erkannt: Zwischen den Bauteilen, insbesondere den beiden Schwungmassen und dem Gehäuse, die ein Torsionsschwingungsdämpfer umfaßt, verbleibt ein gewisses Axialspiel. Die Bauteile können zahlreich sein. So umfaßt beispielsweise ein sogenanntes Zweimassenschwungrad zwei Schwungmassen, die ihrerseits aus mehreren axial nebeneinander angeordneten Einzelscheiben aufgebaut sein können, ferner Gehäuseteile, die die Gesamtheit aller Scheiben umhüllen. Bei der Montage des Torsionsschwingungsdämpfers selbst lassen sich dessen Einzelteile derart montieren, daß das Einzelspiel zwischen zwei einander benachbarten Teilen in akzeptablen Grenzen verbleibt, so daß es bei der Erprobung im Herstellerwerk nicht zu Undichtigkeiten kommt. Wird jedoch der Torsionsschwingungsdämpfer mit anderen Aggregaten zusammengebaut, so werden hierbei auf den Torsionsschwingungsdämpfer zwangsläufig Stöße und Schläge ausgeübt. Diese führen zu Verlagerungen und Verkantungen von Einzelteilen des Torsionsschwingungsdämpfers. Das kann dazu führen, daß das Spiel zwischen gewissen Einzelteilen des Torsionsschwingungsdämpfers aufgehoben wird, sich jedoch dafür an einer anderen Stelle ein großes Gesamtspiel ergibt, das zu Leckagen führt.

Der Torsionsschwingungsdämpfer weist zwei Schwungmassen – erste Schwungmasse und zweite Schwungmasse, wobei eine mit der Antriebsseite und eine mit der Abtriebsseite gekoppelt ist – auf, die in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind und deren eine mit einer Nabe drehfest verbunden ist. Die beiden Schwungmassen des Torsionsschwingungsdämpfers fungieren dabei jeweils als Primärteil und Sekundärteil einer elastischen Kupplung. Die Funktionszuordnung Primärteil und Sekundärteil zu den einzelnen Schwungmassen, d.h. zur ersten oder zweiten, erfolgt entsprechend der Kraftflußrichtung im Traktionsbetrieb, d.h. sowohl die erste als auch die zweite Schwungmasse können als Primärteil oder Sekundärteil fungieren. Dazu weist der Torsionsschwingungsdämpfer eine Kopplung, vorzugsweise in Form einer Federkopplung, und eine Dämpfungskopplung auf, wobei die Federkopplung im wesentlichen zur Übertragung von Drehmoment dient, während die Dämpfungseinrichtung zum Abbau der Torsionsschwingungen und damit zur Vermeidung der Übertragung von Torsionsschwingungen auf die Abtriebsseite bzw. Antriebsseite je nach Kraftflußrichtung im gesamten Antriebssystem dient. Die Schwungmassen sind von einem Gehäuse umgeben, welches vorzugsweise Bestandteil einer Schwungmasse, der ersten oder zweiten Schwungmasse, ist. Zur Abdichtung des Innenraumes des Gehäuses des Torsionsschwingungsdämpfers gegenüber der Umgebung ist wenigstens eine Dichteinrichtung vorgesehen, welche zwischen der Nabe der einen Schwungmasse und dem mit der anderen Schwungmasse gekoppelten Gehäuse angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind das Nabenteil und das Gehäuse derart gestaltet, dass diese nur ein geringes Spiel miteinander bilden. Vorzugsweise wird ein Spiel in axialer Richtung in einem Bereich zwischen einschließlich 0,1 bis einschließlich 0,9 mm benötigt. Die bisherigen bekannten Ausführungen weisen nämlich erheblich größere Axialspiele zwischen den einzelnen Schwungmassen im Nabenbereich auf.

Durch die Ausgestaltung des Torsionsschwingungsdämpfers mit geringem Spiel zwischen Nabe und Gehäuse werden Verkantungen und andere Relativbewegungen der Einzelteile des Torsionsschwingungsdämpfers während der Montage vermieden. Die einzelnen Elemente werden somit aufgrund der Konstruktion hinsichtlich ihrer Lage zueinander in axialer Richtung fixiert.

Vorzugsweise sind Nabenteil und Gehäuse derart gestaltet, dass sie lediglich ein geringes Spiel in axialer Richtung in Einbaulage des Torsionsschwingungsdämpfers betrachtet aufweisen. Das Spiel weist dabei eine Größe zwischen 0,1 bis 0,9 mm auf.

Die erfindungsgemäße Lösung ist für eine Vielzahl von Ausführungen von Torsionsschwingungsdämpfern einsetzbar. Wesentlich ist, dass die Dichtungsanordnung sich in einem Zwischenraum befindet, der sich zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden gleichachsigen und gegeneinander verdrehbaren Bauteile, d. h. Schwungmassen, befindet. Im Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der zwei gleichachsigen gegeneinander verdrehbaren Bauteile, d. h. Schwungmassen, befindet sich ein sich in radialer Richtung erstreckender Zwischenring, der mit jedem der beiden Bauteile, d. h. den beiden Schwungmassen, einen Spalt bildet, wobei der eine Spalt mittels eines im radial äußeren Bereich und der andere Spalt mittels eines im radial inneren Bereich des Zwischenringes angeordneten, vom jeweiligen benachbarten Bauteil geführten Dichtungsringes abgedichtet ist und der Zwischenring zwischen die beiden Dichtungsringe eingespannt ist. Vorzugsweise erfolgt die Ausführung der Dichtung und damit der Anordnung der einzelnen Dichtungsringe derart, daß eine rein dynamische Dichtung erzielt wird. Der Zwischenring steht dazu nur mit den beiden Dichtungsringen in Berührung und nimmt zwischen diesen eine schwimmende Lage ein, so daß beide Dichtungsringe relativ zum Zwischenring als dynamische Dichtungen wirken. Diese frei bewegbare Anordnung des Zwischenringes hat zur Folge, daß sich eine etwaige Abnützung der Dichtringe auf beide Dichtringe weitgehend gleichmäßig verteilt. Es stellt sich dabei zwischen dem Zwischenring und jedem der Bauteile eine Relativgeschwindigkeit ein, die etwa der halben Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Bauteilen beträgt. Aufgrund der schwimmenden Anordnung des Zwischenringes, der sich unter der am inneren und äußeren Bereich anliegenden Dichtungsringe elastisch verformen kann, wirken diese beiden Dichtungen als dynamische Dichtungen. Der Zwischenring kann beispielsweise auch als Tellerfeder ausgeführt sein.

Vorzugsweise ist bei Anordnung in einem Torsionsschwingungsdämpfer beiden Zwischenräumen, die zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden gleichachsigen gegeneinander verdrehbaren Bauteile – der Schwungmassen bzw. den mit diesen gekoppelten Gehäuse- und/oder Nabenteilen – gebildet werden, eine derartige Dichtungsanordnung zugeordnet. Jede Dichtungsanordnung weist vorzugsweise zwei Dichtringe auf, welche beispielsweise als O-Ringe, Quad-Ringe oder Lippendichtringe ausgeführt sind.

Die Torsionsschwingungsdämpfer können hinsichtlich ihrer konstruktiven Ausführung der einzelnen Schwungmassen sowie der Federkopplung und Dämpfungskopplung zwischen den beiden Schwungmassen ebenfalls vielgestaltig ausgeführt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, die Funktionen der Federkopplung und der Dämpfungskopplung von ein und demselben konstruktiven Bauelement oder aber nach Art einer Funktionstrennung von unterschiedlichen Konstruktionselementen durchführen zu lassen. Dabei kann die Drehmomentenübertragung und damit die Federkopplung entweder direkt über Federeinrichtungen, welche zwischen den einzelnen Schwungmassen angeordnet sind und diese miteinander kraftschlüssig koppeln, realisiert werden. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen, bei welchen die Übertragung über andere Medien, beispielsweise eine Flüssigkeit, erfolgt. Bei diesen wird immer ein Zustand erreicht, welcher eine Drehmomentenübertragung und damit Kopplung zwischen den beiden Schwungmassen ermöglicht. Die Dämpfungseinrichtung selbst kann eine Dämpfungskammer umfassen, die mit einem Dämpfungsmedium, beispielsweise Fett, gefüllt ist.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der Ausführung eines Zweimassenschwungrades mit entsprechender Dichtungseinrichtung und Zuordnung der beiden relativ gegeneinander verschiebbaren Schwungmassen in der erfindungsgemäßen Art und Weise.

Eine andere Lösung der Problematik des entstehenden Axialspieles besteht darin, daß Gehäuse bzw. einzelne Gehäuseteile versteift auszuführen, so daß die beim Zusammenbau des Torsionsschwingungsdämpfers mit anderen Aggregaten an den einzelnen Elementen des Torsionsschwingungsdämpfers auftretende Stöße auf diesen nicht in Form von Verkantungen der Einzelelemente wirksam werden. Blechausführungen des Gehäuses erfahren dabei eine Versteifung durch Rippen- oder Sicken, während bei Gußausführungen vorzugsweise Rippen gewählt werden. Diese Maßnahme kann für sich allein betrachtet zu einer Verhinderung von Verkantungen und anderen Relativbewegungen der Einzelteile des Torsionsschwingungsdämpfers während der Montage führen. Es ist jedoch auch denkbar, daß diese Maßnahme mit der vorher genannten Maßnahme des geringen bereitzustellenden Axialspieles kombiniert zum Einsatz gebracht wird.

Eine weitere dritte Lösungsmöglichkeit besteht darin, bei Ausführungen mit doppelter Dichteinrichtung, vorzugsweise in Form einer doppelten O-Ring-Dichteinrichtung, das Widerstandsmoment des Zwischenringes einstellbar zu gestalten, um somit bei Verkantung oder Relativbewegung der einzelnen Elemente des Torsionsschwingungsdämpfers diesen eine bestimmte Kraft entgegensetzen zu können. Das Widerstandsmoment des Zwischenringes kann dabei gezielt eingestellt werden durch die Änderung des Durchmessers des äußeren O-Ringes, die Änderung des Durchmessers des inneren O-Ringes, die Änderung des äußeren Durchmessers der Dichtscheibe sowie die Änderung des inneren Durchmessers der Dichtscheibe und die Breite der Dichtscheibe. Dabei besteht die Möglichkeit, lediglich einen dieser Parameter zu ändern oder aber eine Mehrzahl von diesen in Abstimmung aufeinander.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1a zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung in einem achssenkrechten Teilschnitt.
1b zeigt einen Ausschnitt aus einem achsparellelen Schnitt durch die Kupplung gemäß 1a entlang der Linie II-II in um 180° gedrehter Darstellung.
1c zeigt einen Ausschnitt aus einem achsparallelen Schnitt durch die Kupplung gemäß 1a entlang der Linie III-III.
1d zeigt in einem achsparallelen Schnitt den Gegenstand der 1a–1c.
2 zeigt einen Ausschnitt des Gegenstandes von 1d im Bereich der Nabe in starker Vergrößerung.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Kupplung dargestellt, bei der gegenüber üblichen Torsionsschwingungsdämpfern ein schwimmender Dämpfungsring vorgesehen ist, der im Innenraum zwischen den beiden Seitenscheiben zusätzlich eingefügt ist und der gegenüber den beiden Kupplungshälften jeweils begrenzt verdrehbar ist. Hierauf soll noch im einzelnen eingegangen werden.
Im einzelnen erkennt man aus den 1a–1d die folgenden Bauteile:
Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 umfaßt eine erste Schwungmasse und eine zweite Schwungmasse. Die erste Schwungmasse fungiert hier als Primärteil 1 einer Kupplung. Das Primärteil 1 umfaßt zwei Seitenscheiben 1.1 und 1.2, ferner zwei Gehäuseteile 1.3 und 1.4, die die genannten Seitenscheiben umschließen. Das Primärteil ist in der Regel mit einer, hier im einzelnen nicht dargestellten Antriebsmaschine wenigstens mittelbar gekoppelt. Die zweite Schwungmasse fungiert als sogenanntes Sekundärteil 20. Dieses umfaßt wenigstens eine Mittelscheibe 2, welche im dargestellten Fall aus zwei Einzelscheiben 2.1, 2.2 zu einer Baueinheit zusammengefügt ist. Die Mittelscheibe 2 weist an ihrem Außenumfang eine Mehrzahl von Nocken 2.3 auf. Die Mittelscheibe 2 ist mit einer Nabe 2.5 verbunden, vorzugsweise drehfest. Beide – Mittelscheibe 2 und Nabe 2.5 – werden von dem Primärteil 1 eingeschlossen. Die Drehmomentenübertragung zwischen den einzelnen Bauelementen – Primärteil 1 und Sekundärteil 20 – und damit der beiden Kupplungshälften erfolgt wie bekannt über tangential angeordnete Spiraldruckfedern 4, die entsprechenden Ausschnitten 4.2 in der Mittelscheibe 2 bzw. entsprechenden Ausschnitten 4.11 und 4.12 in den Seitenscheiben 1.1 und 1.2 zugeordnet und in diese eingelegt sind. Die beiden Seitenscheiben 1.1 und 1.2 bilden mit dem Gehäuse 1.3 bzw. 1.4 einen flüssigkeitsdichten Innenraum 12. Zwischen dem äußeren Umfang 11 der Mittelscheibe 2 und dem radial äußeren Umfang des Innenraumes 12 befindet sich ein schwimmender Dämpfungsring 5. Dieser ist innerhalb des Primärteiles 1, d.h. in den Seitenscheiben 1.1 und 1.2 drehbeweglich gelagert und sowohl gegenüber dem Primärteil 1 als auch dem Sekundärteil 2, nämlich der Mittelscheibe, jeweils begrenzt verdrehbar geführt. Mit keiner der beiden Kupplungshälften – Primärteil 1 und Sekundärteil 2 – steht er jedoch in formschlüssiger Verbindung. Der schwimmende Dämpfungsring 5 bildet dagegen sowohl mit dem Primärteil 1 eine radial außen liegende erste Verdrängungskammer 5.7 und mit dem Sekundärteil, nämlich der Mittelscheibe 2, eine zweite Verdrängungskammer 5.8. Dazu weist der schwimmende Dämpfungsring 5 am äußeren Umfang mehrere Vorsprünge 5.9 auf, die die ersten Verdrängungskammern 5.7 begrenzen. Zur Bildung der zweiten Verdrängungskammer 5.8 bilden die Vorsprünge 5.9 des schwimmenden Dämpfungsringes 5 Ausbuchtungen 5.4, welche die Nocken 2.3 der Mittelscheibe 2 aufnehmen bzw. in welche die Nocken 2.3 eintauchen. Die Verdrängungskammern 5.7 und 5.8 sind unterschiedlich groß ausgebildet. Die erste Verdrängungskammer 5.7 erstreckt sich über einen großen Verdrehwinkel zwischen den Vorsprüngen 5.9 und einem Zentrier- und Distanzelement 3, bei dessen Überwindung der schwimmende Dämpfungsring 5 das im Innenraum 5.7 befindliche Dämpfungsmedium durch einen Spalt zwischen dem Distanz- und Zentrierelement 3 und dem schwimmenden Dämpfungsring 5 verdrängen muß. Die Verdrängung von Dämpfungsmedium in der zweiten Verdrängungskammer 5.8 erfolgt beispielsweise durch Spalte zwischen dem schwimmenden Dämpfungsring 5 und Ausnehmungen der Mittelscheibe 2.
Die Vorsprünge 5.9 des schwimmenden Dämpfungsringes 5 weisen entsprechende Anschlagflächen 5.1 und 5.2 auf. Diese Anschlagflächen begrenzen die erste Verdrängungskammer 5.7 in Umfangsrichtung. Dabei ist die erste Verdrängungskammer 5.7 in zwei Teilverdrängungskammern 6.1 und 6.2 unterteilbar. Die Unterteilung erfolgt im wesentlichen durch Zwischenordnung einer sogenannten Distanz- und Zentrierbuchse 3. Diese ist in achsparalleler Richtung im Umfangsbereich durch die gesamte Einheit hindurchgeführt und mittels einer Schraube 3.1 fixiert. Diese Einheit bildet einen Bolzen. Es versteht sich, daß über den Umfang der gesamten Kupplung hinweg eine Mehrzahl solcher Distanz- und Zentrierbuchsen sowie zugehörende Schrauben vorgesehen sein können.
Die Distanz- und Zentrierbuchse trägt hier noch einen Nocken 1.5, der Bestandteil des Primärteiles 1 und damit der ersten Kupplungshälfte ist. Der Nocken 1.5 umfaßt einen feststehenden Teil 1.5.1 sowie einen in Umfangsrichtung beweglichen Teil 1.5.2. Zwischen den beiden Nockenteilen 1.5.1 und 1.5.2 befindet sich eine Zusatzfeder 1.5.3. Diese hat das Bestreben, die beiden Nockenteile auseinanderzudrücken und bringt eine zusätzliche Kraft im Endbereich der gegenseitigen Verdrehung der beiden Kupplungshälften – Primärteil 1 und Sekundärteil 2 – auf.
Die Distanz- und Zentrierbuchse 3 bildet zusammen mit den Nockenteilen 1.5.1 und 1.5.2 zwei Anschlagflächen, eine erste Anschlagfläche 1.6 und eine zweite Anschlagfläche 1.7, welche der Begrenzung der Teilkammern 6.1 und 6.2 dienen. Beim Betrieb der Kupplung findet in bekannter Weise eine begrenzte relative Verdrehung der beiden Kupplungshälften – Primärteil 1 und Sekundärteil 20 – statt. Dies hat zur Folge, daß die Teilkammern 6.1 und 6.2 zyklisch vergrößert und verkleinert werden. Nimmt dabei das Volumen von Teilkammer 6.1 ab, so nimmt dasjenige von Teilkammer 6.2 im selben Maße zu, jedoch nur solange die Zusatzfeder 1.5.3 nicht arbeitet. Die beteiligten Anschlagflächen 1.6 und 5.1 einerseits und 1.7 und 5.2 andererseits nähern sich hierbei einander an bzw. entfernen sich voneinander. Bei dieser Relativbewegung ist eine Kraft zu überwinden.
Es kann beispielsweise vorgesehen werden, daß der Verdrehwinkel des schwimmenden Dämpfungsringes 5 innerhalb der ersten Verdrängungskammern 5.7 viel größer ist als in den zweiten Verdrängungskammern 5.8. Gleichzeitig sind die Spalte innerhalb der ersten Verdrängungskammern 5.7 deutlich enger gehalten als die Spalte in den zweiten Verdrängungskammern 5.8. Auf diese Weise können den beiden Verdrängungskammern unterschiedliche Dämpfungseigenschaften zugewiesen werden. In diesem Fall können die zweiten Verdrängungskammern 5.8 die Dämpfung von Schwingungen kleiner Amplituden übernehmen und dabei aufgrund der großen Radial- und Axialspalte einen nur schwache Dämpfung entwickeln. Dabei aber ist der schwimmende Dämpfungsring 5 aufgrund der engen Spalte in den ersten Verdrängungskammern 5.7 schwingungsmäßig der ersten Kupplungshälfte, dem Primärteil 1 zugeordnet, weil die ersten Verdrängungskammern 5.7 gegenüber dem schwimmenden Dämpfungsring 5 einen vergleichsweise hohen Verdrehwiderstand entgegensetzen. Bei Schwingungen mit kleinen Amplituden und insbesondere höhere Frequenz sind somit in erster Linie die zweiten Verdrängungskammern 5.8 wirksam. Bei Schwingungen mit größeren Amplituden, insbesondere beim Durchfahren kritischer Drehzahlen, wird der Verdrehwinkel innerhalb der zweiten Verdrängungskammer 5.8 sofort überwunden, so daß die die Anschlagflächen 5.1 und 5.2 bildenden Elemente an den Nocken 2.3 der Mittelscheibe zum Anliegen kommen und somit eine Mitnahme des schwimmenden Dämpfungsringes 5 mit der Mittelscheibe 2 eintritt. Auf diese Weise entsteht die Verdrängung von Dämpfungsmedium durch die Spalte in den ersten Verdrängungskammern 5.7 und damit eine starke Dämpfung für Schwingungen mit großen Amplituden. Durch die wechselweise Zuordnung des schwimmenden Dämpfungsringes zu einer der beiden Kupplungshälften, je nach dem ob es sich um Schwingungen kleiner oder großer Amplitude handelt, ist eine auf die jeweilige Schwingungsform zugeschnittene Dämpfung erzielbar.
Der 1d als Gesamtansicht des Axialschnittes ist entnehmbar, daß das Sekundärteil 2 mit einer Nabe 2.5 drehfest verbunden ist. Die Nabe 2.5 weist ein Nabenteil 2.6 auf, das mit der Nabe 2.5 einteilig ausgeführt ist und welches im wesentlichen scheibenförmig ausgeführt ist. Das Nabenteil 2.6 ist von den radial inneren Bereichen der beiden Gehäuseteile 1.3 und 1.4 eingehüllt. Nabenteil 2.6 ist in radialer Richtung in Einbaulage betrachtet mit unterschiedlichen Abmessungen in axialer Richtung ausgeführt. Dabei sind wenigstens zwei Wülste 2.6.1 und 2.6.2 vorgesehen. Diese werden, wie in 2 dargestellt, durch Vorsprünge 20.1 und 21.1 erzielt, welche vorzugsweise vollständig in Umfangsrichtung verlaufen und in radialer Richtung betrachtet in Einbaulage auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind. In Einbaulage sind die zum Primärteil 1 gehörenden Gehäuseteile 1.3 und 1.4 dem Nabenteil 2.6 derart zugeordnet, daß diese mit den genannten Wülsten 2.6.2 und 2.6.1, d.h. den Vorsprüngen, ein ganz geringes Spiel aufweisen. In dem Zwischenraum, der sich jeweils zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Nabenteil 2.6 und der Gehäuseteile 1.3 bzw. 1.4 befindet, ist jeweils eine Dichtungsanordnung 30.1 und 30.2 vorgesehen. Die Stirnflächen sind dabei mit 22 und 23 für das Nabenteil 2.6 und 24 für das Gehäuseteil 1.3 bzw. 25 für das Gehäuseteil 1.4 bezeichnet. Die Dichtungsanordnung 30.1 bzw. 30.2 umfaßt zwei Dichtungen 31.1, 31.2 bzw. 32.1, 32.2. Jeder Dichtung ist ein sich überwiegend in radialer Richtung im Zwischenraum angeordneter Zwischenring 35 bzw. 36 zugeordnet, welcher auch als Dichtscheibe bezeichnet wird, und der mit jedem der beiden einander benachbarten Bauteile, hier dem Gehäuseteil 1.3 und dem Nabenteil 2.5 bzw. dem Gehäuseteil 1.4 und dem Nabenteil 2.6, einen Spalt bildet. Die Spalte sind hier mit 40.1 und 40.2 für die Dichtung 30.1 und 40.3 bzw. 40.4 für die Dichtung 30.2 bezeichnet. Der eine Spalt 40.1 bzw. 40.3 ist mittels eines im radial äußeren Bereich und der andere Spalt 40.2 bzw. 40.4 mittels eines im radial inneren Bereich des Zwischenringes 35 bzw. 36 angeordneten vom jeweiligen benachbarten Bauteil geführten Dichtungsringes abgedichtet, wobei der Zwischenring zwischen die beiden Dichtungsringe eingespannt ist.
Der Zwischenring steht dabei nur mit den beiden Dichtungsringen in Berührung und nimmt eine schwimmende Lage zwischen diesen ein, so daß beide Dichtungsringe relativ zum Zwischenring als dynamische Dichtungen wirken.
Die Dichtungsanordnungen 30.1 und 30.2 umfassen im dargestellten Fall ein tellerfederartiges Bauteil als Zwischenring und zwei sogenannte O-Ringe 31.1, 32.1 bzw. 31.2, 32.2 Die Tellerfeder liegt an den beiden O-Ringen an, und zwar auch dann noch, wenn die beiden Gehäuseteile 1.3, 1.4 eine gewisse Axialbewegung ausführen. Durch das geringe axiale Spiel zwischen dem Nabenteil 2.6 und den Gehäuseteilen 1.3 und 1.4 kann ein schädigender Einfluß einer Axialbewegung der einzelnen Bauteile des Torsionsschwingungsdämpfers gegeneinander bei Montage oder im Betriebsfall auf die Dichtungen vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Ausführung gemäß der 1a–1d stellt ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel dar.

Claims

Torsionsschwingungsdämpfer, insbesondere elastische Kupplung zum Zwischenschalten zwischen einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe; 1.1 mit zwei Schwungmassen (1, 2) die in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind und deren eine erste Schwungmasse ein Nabenteil (2.6) aufweist; 1.2 mit einer Dämpfungseinrichtung; 1.3 mit einer Federkoppelung zwischen beiden Schwungmassen; 1.4 das Nabenteil (2.6) der ersten Schwungmasse (2) und die zweite Schwungmasse (1) bilden einen Zwischenraum zur Aufnahme einer Dichteinrichtung (30); 1.5 das Nabenteil (2.6) der ersten Schwungmasse (2) und die zweite Schwungmasse (1) sind derart gestaltet, daß diese in Einbaulage ein geringes Spiel miteinander bilden; 1.6 der zweiten Schwungmasse (1) ist ein Gehäuse zugeordnet, das die Schwungmassen (1, 2) wenigstens teilweise umschließt und welches mit dieser eine bauliche Einheit bildet; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.7 das Nabenteil (2.6) weist in seinem radial inneren Bereich Wülste (2.6.1, 2.6.2) auf – in radialer Richtung betrachtet wenigstens eine radial innenliegende Wulst (2.6.2) und eine radial äußere Wulst (2.6.1); 1.8 das Gehäuse ist im Bereich der Wülste (2.6.1, 2.6.2) gegen diese hingezogen; 1.9 das Axialspiel zwischen radial äußerer Wulst (2.6.1) und Gehäuse (1.3, 1.4) beträgt in Einbaulage zwischen 0,1 und 0,9 mm.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zwei Gehäuseteile (1.3, 1.4) umfaßt, welche in axialer Richtung das Nabenteil (2.6) der ersten Schwungmasse (2) umschließen.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste (2.6.1, 2.6.2) als in Umfangsrichtung verlaufende Vorsprünge am Nabenteil (2.6) ausgeführt sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen (22, 24 bzw. 23, 25) der beiden Schwungmassen (20, 1), insbesondere des Nabenteiles (2.6) der einen Schwungmasse und der Stirnfläche der anderen Schwungmasse sich ein sich in radialer Richtung erstreckender Zwischenring (35, 36) angeordnet ist, der mit jedem der beiden Bauteile – der das Nabenteil aufweisenden Schwungmasse (20) und der anderen Schwungmasse (1) – einen Teilspalt bildet, wobei der eine Teilspalt (40.1 bzw. 40.3) mittels eines im radial äußeren Bereich und der andere Teilspalt (40.2, 40.4) mittels eines im radial inneren Bereich des Zwischenringes (35, 36) angeordneten und vom jeweiligen benachbarten Bauteil (1, 20) geführten Dichtungsringes (31.1, 32.1 bzw. 31.2, 32.2) abgedichtet ist, und der Zwischenring (35, 36) zwischen die beiden Dichtungsringe (31.1, 32.1 bzw. 31.2, 32.2) eingespannt ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 5.1 zwischen Nabenteil (2.6) und einem jeden der beiden Gehäuseteile (1.3, 1.4) ist eine Tellerfeder als Zwischenring (35, 36) vorgesehen, die mit ihrem radial inneren Umfang dem Umfang der Nabe (2.5) zugewandt ist; 5.2 in axialer Richtung gesehen, beidseits der Tellerfeder, ist jeweils ein O-Ring als Dichtungsring (31.1, 32.1 bzw. 31.2, 32.2) vorgesehen; 5.3 der eine der beiden O-Ringe (31.1 bzw. 31.2) liegt dichtend an der Tellerfeder und der Innenwandung des betreffenden Gehäuseteiles (1.3, 1.4) an, und der andere O-Ring (32.1 bzw. 32.2) liegt dichtend an der Tellerfeder und dem Nabenteil (2.6) an.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (31.1, 32.1 bzw. 31.2, 32.2) als Quadringe ausgeführt sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe (31.1, 32.1 bzw. 31.2, 32.2) als Lippendichtringe ausgeführt sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse oder die Gehäuseteile (1.3, 1.4) mit Versteifungen versehen sind.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse oder die Gehäuseteile (1.3, 1.4) als Blechteile ausgeführt sind und die Versteifungen durch Rippen oder Sicken realisiert werden.
Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmoment des Zwischenringes (35, 36) einstellbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmoment des Zwischenringes (35, 36) durch die Wahl der Durchmesser der Dichtungsringe und/oder der Durchmesser des Zwischenringes (35, 36) und/oder die Breite des Zwischenringes (35, 36) festlegbar ist.
Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwungmasse (2) als Sekundärteil der Kupplungseinrichtung und die zweite Schwungmasse (1) als Primärteil der Kupplungseinrichtung fungieren.