DE19915425C2

DE19915425C2 - Mechanischer Schwingungsdämpfer vorzugsweise für Nockenwellen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19915425C2
Application number: DE1999115425
Authority: DE
Inventors: Joerg Wutzler; Ingolf Lorenz; Olaf Arnold
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: DE19915425A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mechanischen Schwingungsdämpfer vorzugsweise für Nockenwellen von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Vorbekannt sind aus der Schrift DE 195 22 513 Nockenwellendämpfer, die an einem freien Ende der Nockenwelle angeordnet sind. Sie bestehen aus einem axial feststehenden und drehfest an die Nockenwelle gekoppelten Antriebsrad, sowie einer zu diesem relativ drehbaren, axial beweglichen und kraftschlüssig an das Antriebsrad gekoppelten Drehmasse. Ein Federgegenlager ist gegen axiales Verschieben auf der Nockenwelle mit einem Sprengring gesichert und hält eine Tellerfeder am Innendurchmesser der Nabenkontur auf der Nockenwelle. Die Tellerfeder weist mit der Nabenkontur zum freien Wellenende und stützt sich mit ihrem Außendurchmesser auf der axial schiebbaren Drehmasse ab und drückt diese gegen die Antriebsscheibe. Antriebsscheibe und Drehmasse stehen somit kraftschlüssig im Eingriff.

Drehungleichförmigkeiten der Nockenwelle werden durch die Trägheit der Schwungmasse gedämpft.

Die beschriebene Dämpferart dämpft die auftretenden Drehschwingungen durch die von der Trägheit der Drehmasse erzeugten Gegenkräfte. Es erfolgt durch die Gleitreibung eine Energieabgabe durch die Umwandlung in Wärmeenergie.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einstellbare mechanische Schwingungsdämpfer- Bauart zu schaffen, welche die Schwingungsamplituden dämpft, die Resonanzstellen der Nockenwelle verschiebt und als Grundlage für eine anpaßbare Baureihe von Schwingungsdämpfern anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Schwingungsdämpfern erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer weisen eine Antriebsscheibe und eine von dieser mitgenommene Drehmasse auf, wobei an der Drehmasse axial gerichtete Gleitstützen angeordnet sind, die mittels der Kraft einer Tellerfeder auf v-förmige Führungsbahnen der Antriebsscheibe gedrückt werden. Erfindungsgemäß vorteilhaft ergibt sich bei steigendem Verdrehwinkel ein erhöhtes Widerstandsmoment durch die stärker zusammengepreßte Tellerfeder. Das Rückstellmoment der Tellerfeder drängt die Drehmasse immer in Richtung ihrer Ruhelage, in der die Gleitstützen der Drehmasse im tiefsten Punkt der Führungsbahnen stehen.

Vorteilhaft sind die Führungsbahnen als einzeln austauschbare Einheiten ausgebildet. Durch verschieden gestaltete Führungsbahnen kann die Schwingungsdämpferfrequenz und die Dämpfung verändert werden. Der Schwingungsdämpfer kann somit für verschiedene Eigenfrequenzen und Dämpfungsanforderungen nur durch Austausch der Führungsbahnen angepaßt werden.

Vorteilhaft ist weiterhin die Drehmasse als einzeln austauschbares Teil zu gestalten. Dämpfung und Schwingungsdämpferfrequenz können somit durch Verwendung verschiedener Drehmassen eingestellt werden.

Es ist vorteilhaft die Aufnahme der Tellerfeder so zu gestalten, daß deren Vorspannung einstellbar ist. Ein und derselbe Schwingungsdämpfer kann somit in Dämpfung und Schwingungsdämpferfrequenz durch eine geänderte Vorspannung der Tellerfeder angepaßt werden.

Die Reibpaarung zwischen Führungsschiene und Gleitstütze beeinflußt die Dämpfung des Schwingungsdämpfers. Einerseits ist diese Reibung von der Andruckkraft der Feder abhängig, welche von der Federkonstante, der Gestaltung der Führungsbahnen und dem Verdrehwinkel abhängt. Andererseits kann die Dämpfung über die Form der Auflageflächen von Gleitstütze und Führungsbahn, dem verwendeten Material und dessen Oberflächengüte beeinflußt werden.

Die Antriebsscheibe weist in unterschiedlicher radialer Position Befestigungspunkte für die Führungsbahnen auf. Gleichzeitig weist die Drehmasse Befestigungspunkte für Gleitstützen in unterschiedlicher radialer Position auf. Gleitstützen und Führungsbahnen können somit in unterschiedlicher radialer Position zur Drehachse der Nockenwelle kraftschlüssig in Eingriff gebracht werden. Dämpfung und Schwingungsdämpferfrequenz können somit durch Verändern der radialen Position des kraftschlüssigen Eingriffes von Führungsbahnen und Gleitstützen verändert werden.

Es ist vorteilhaft, ein lösbares Befestigungselement als Gegenlager der Tellerfeder zu verwenden und so auszubilden, daß es im eingebauten Zustand des Schwingungsdämpfers lösbar ist, damit die Tellerfeder einzeln ausgetauscht werden kann. Die Schwingungsdämpferfrequenz ist somit durch Verwenden von Federn verschiedener Steifigkeit veränderbar. Weiterhin kann die Tellerfeder durch weitere Federn zu einem Federpaket von hintereinander oder parallel geschalteten Federn gestaltet werden. Es kann somit die Schwingungsdämpferfrequenz durch Verwenden von mehreren hintereinander bzw. parallel geschalteten Federn angepaßt werden. Durch Kombination verschiedener Federarten kann aus der Überlagerung der Federkennlinie der einzelnen Federn eine angepaßte Kennlinie des Federpaketes erzielt werden. Es kann beispielsweise die Charakteristik der Tellerfeder durch eine weitere Feder günstig modifiziert werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des mechanischen Schwingungsdämpfers mit einer Tellerfeder,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils der Antriebsscheibe mit aufgesetzten Führungsbahnen,

Fig. 3 eine Teildarstellung der Antriebsscheibe mit Führungsbahnen.

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des mechanischen Schwingungsdämpfers mit einer Parallelschaltung von Teller- und Schraubenfeder.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen mechanischen Schwingungsdämpfer 10 mit einer Tellerfeder 8 in einer Schnittdarstellung. Er ist auf einer Nockenwelle 1 gelagert und mittels einer, in der Drehachse dieser Nockenwelle DAN verlaufenden Zentralschraube 2 befestigt. Eine Antriebsscheibe 3 ist axial und drehfest an der Nockenwelle 1 angeordnet. Auf der axial verlängerten Nabe 4 ist dreh- und axial verschiebbar eine als Schwungmassenring ausgeführte Drehmasse 5 zentrisch zur Drehachse DAN der Nockenwelle 1 geführt. Drehmasse 5 und Antriebsscheibe 3 sind kraftschlüssig miteinander verbunden. Dies erfolgt mittels an der Drehmasse 5 angeordneter axial gerichteter Gleitstützen 6, welche an v-förmigen Führungsbahnen 7 der Antriebsscheibe 3 anliegen. Der Kraftschluß wird durch die Kraft der Tellerfeder 8, welche Antriebsscheibe und Drehmasse gegeneinander drückt, hergestellt. Die Tellerfeder 8 ist auf der Nabe 4 der Antriebsscheibe 3 radial geführt und stützt sich mit ihrem Innendurchmesser axial an einer von der Zentralschraube 2 gehaltenen Anlagescheibe 9 ab. Der Außendurchmesser drückt gegen die Drehmasse 5 und hält diese gegen die Antriebsscheibe 3 vorgespannt. Die Kraft der Tellerfeder 8 drängt die Drehmasse 5 in ihre Ruhelage. Ein Verdrehen der Drehmasse 5 relativ gegen die Antriebsscheibe 3 bewegt, durch das ansteigende Profil der Führungsbahnen 7, die Drehmasse 5 gegen die Tellerfeder 8. Diese wird gespannt und es entsteht mit steigendem Verdrehwinkel von Drehmasse 5 und Antriebsscheibe 3 ein ansteigendes Rückstellmoment der Drehmasse 5 entgegen der relativen Verdrehung gegen die Antriebsscheibe 3.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht eines Teils der Antriebsscheibe 3 mit aufgesetzten Führungsbahnen 7. Die Führungsbahnen 7 sind v-förmig nach außen ansteigend ausgeführt und drehfest mit der Antriebsscheibe 3 verbunden.

Fig. 3 zeigt eine Teildarstellung der Antriebsscheibe 3 mit den aufgesetzten Führungsbahnen 7. Die Führungsbahnen 7 erstrecken sich vorzugsweise nahe am Außendurchmesser der Antriebsscheibe 3 und weisen eine Grundfläche in Form eines Kreisringsegmentes auf. Das Profil der Führungsbahnen 7 steigt, jeweils gleich oder ungleich, hin zu den Enden des Kreisringsegmentes an (siehe Fig. 2).

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen mechanischen Schwingungsdämpfer 10 mit einer Parallelschaltung von Tellerfeder 8 und einer Schraubenfeder 11 in einer Schnittdarstellung. Die resultierende Kraft mit der die an der Drehmasse 5 angeordneten Gleitstützen 6 gegen die Führungsbahnen gedrückt wird, ergibt sich aus der Parallelschaltung von Tellerfeder 8 und Schraubenfeder 11. Der sonstige Aufbau des Schwingungsdämpfers 10 ist analog dem in den Fig. 1-3.

Nicht dargestellt ist eine Reihenschaltung von Federn. Sie könnte z. B. durch eine auf dem Innenbereich der Tellerfeder 3 abgestützte Schraubenfeder realisiert werden, deren Gegenlager dann von der Zentralschraube 2 und der Anlagescheibe 9, in abgewandelter Weise wie dargestellt, gebildet wird.

Bezugszeichenliste

1

Nockenwelle

2

Zentralschraube

3

Antriebsrad

4

Nabe

5

Drehmasse

6

Gleitstützen

7

Führungsbahn

8

Tellerfeder

9

Anlagescheibe

10

Schwingungsdämpfer

11

Schraubenfeder
DAN Drehachse der Nockenwelle

Claims

1. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10), vorzugsweise für Nockenwellen (1) bestehend aus einer drehfest mit der Nockenwelle (1) verbundenen Antriebsscheibe (3) und einer relativ zu dieser verdrehbar gelagerten Drehmasse (5), welche gegeneinander mittels einer Feder, vorzugsweise einer Tellerfeder (8), verspannt sind dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (3) an ihrem Umfang mindestens zwei axial ansteigende Führungsbahnen (7) für in gleicher Anzahl vorhandene, drehfest an der Drehmasse (5) angeordnete, Gleitstützen (7) aufweist, die durch die Kraft der Feder auf die Führungsbahnen (7) gepreßt werden.

2. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (7) einzeln montier- und austauschbare Einheiten sind.

3. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmasse (3) einzeln montier- und austauschbar ist.

4. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Einheiten mit unterschiedlicher Steigung der Führungsbahn (7) anwendbar sind.

5. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager der Feder so gestaltet ist, daß ihre Vorspannung einstellbar ist.

6. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Reibpaarung zwischen Führungsbahn (7) und Gleitstütze (6) für eine gewünschte Dämpfung der Drehschwingungen gestaltet ist.

7. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (7) in ihrem Verlauf eine unstetige Steigung aufweisen.

8. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (3) und/oder die Drehmasse (5) Befestigungspunkte für Führungsbahnen (7) bzw. für Gleitstützen (6) in radial verschiedenen Positionen aufweist.

9. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Feder, mittels eines im eingebauten Zustand des Schwingungsdämpfers (10) lösbaren Befestigungselement gehalten und mit weiteren Federn zu einem Federpaket erweiterbar ist.

10. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mit einer oder mehreren Federn parallel oder in Reihe geschaltet ist.

11. Mechanischer Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Federarten für die Parallel- oder Reihenschaltung der Federn verwendet werden.