DE202020102040U1

DE202020102040U1 - Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE202020102040U1
Application number: DE202020102040.4U
Authority: DE
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2030-04-15
Also published as: CN115280037A; WO2021209429A1

Abstract

Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer (1, 1') umfassend ein Gehäuse (3) mit einer ringförmigen mit Dämpfungsmedium (5) befüllten Arbeitskammer (2) und einem Schwungring (4), welcher drehbar in der Arbeitskammer (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bogenförmige Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') an dem Gehäuse (3) festgelegt sind, wobei die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') auf einer gemeinsamen Ringebene liegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer mit einem drehsteif mit einer Maschinenwelle, insbesondere einer Motorwelle, verbindbaren ringförmigen Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Arbeitskammer zur Aufnahme eines Schwungrings umschließt und die Arbeitskammer mit einem viskosen Dämpfungsmittel gefüllt ist, wobei wenigstens eine der beiden Stirnflächen des Drehschwingungsdämpfers eine Lüfterscheibe mit Kühlkanälen trägt. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der WO 2004/038251 A1 bekannt.
Ein Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer wird üblicherweise an der Kraftgegenseite von Dieselmotor-Kurbelwellen angeflanscht. Er soll die Drehschwingamplituden der Kurbelwelle vermindern. Durch oszillierende Scherung des Dämpfungsmediums, z.B. Siliconöl, im Inneren des Dämpfers wird Schwingenergie in Wärme umgewandelt, die durch Konvektion an die umgebende Luft oder ein anderes Kühlmedium abgegeben werden muss.
Zur Optimierung eines Wärmedurchgang wird eine Konvektion an der Oberfläche des Dämpfergehäuses forciert. Entsprechende Lüfterscheiben zur Konvektionskühlung sind aus der WO 2004/038251 A1 oder auch der EP 2 247 872 B1 .
Nachteilig an den bisher eingesetzten Lüfterscheiben ist der vergleichsweise hohe Materialaufwand zur Herstellung der besagten Lüfterscheibe
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer bereitzustellen, welcher bei geringerem Materialeinsatz eine vergleichbare Konvektionskühlung erreicht und welcher zugleich eine sichere Anbindung zwischen Lüfterscheibe und Gehäuse bietet.
Zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruches 1.
Ein erfindungsgemäßer Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers umfasst ein Gehäuse mit einer ringförmigen mit Dämpfungsmedium befüllten Arbeitskammer und einen Schwungring welcher drehbar in der Arbeitskammer gelagert ist,
Anstelle einer durchgehenden ringförmigen Lüfterplatte werden allerdings mehrere bogenförmige Lüfterplatten an dem Gehäuse festgelegt, wobei die Lüfterplatten auf einer gemeinsamen Ringebene liegen.
Die segmentartigen Lüfterplatten lassen sich einfacher und mit weniger Materialverschnitt fertigen.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass der beabsichtige Kühleffekt bei dieser Variante des Aufbaus annähernd gleich ist wie bei einer durchgehenden ringförmigen Lüfterplatte und dass die Zwischenabstände zwischen den Lüfterplatten den Kühleffekt nur wenig oder gar nicht beeinflussen.
Zugleich erfolgt weniger Materialverschnitt als bei der Verwendung einer ringförmigen Lüfterplatte, wodurch das Herstellverfahren materialsparender arbeitet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:

1: eine Perspektivansicht einer Lüfterplatte eines erfindungsgemäßen Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers;
2: eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers;
3: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Viskositätsschwingungsdämpfers; und
4: eine Perspektivansicht einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Viskositäts-Schwingungsdämpfers.

2 und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer 1. Dieser weist ein Gehäuse 3 mit einem ringförmigen Hohlraum 2, nachfolgend auch Arbeitskammer genannt, auf. In dieser Arbeitskammer 2 ist ein Schwungring 4 in einem Dämpfungsmedium 5, insbesondere Silikon, drehbar gegenüber dem Gehäuse 3 gelagert.
Das Gehäuse 3 ist drehsteif mit einer Maschinenwelle, insbesondere einer Motorwelle, verbunden. Zur Ausbildung der Arbeitskammer 2 weist der Viskositäts-Drehschwindungsdämpfer einen Gehäusetopf 9 auf, welcher die Arbeitskammer 2 von drei Seiten begrenzt, und einen Gehäusedeckel 8, welcher die Arbeitskammer 2 von einer vierten Seite aus begrenzt.
Der Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer 1 weist eine Drehachse X auf und zumindestg zwei Seitenwände 11 und 12 auf, die senkrecht gegenüber der Drehachse X ausgerichtet sind. Die Seitenwände 11, 12 weisen nach innen gerichtete dämpfungsmediumsberührende erste Stirnflächen und nach außen gerichtete parallel zu den ersten Stirnflächen verlaufende zweite Stirnflächen auf.
An einer der beiden nach außen-gerichtete Stirnflächen des Drehschwingungsdämpfers 1 ist eine Lüfterplatte 6 mit Erhebungen 7 angeodnet, welche Kühlungskanäle definieren.
Im konkreten Fall der 3 ist die Lüfterplatte 6 auf der senkrecht zur Rotationsachse X verlaufenden Stirnseite des Gehäusetopfes 9 angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, die Lüfterplatte 6 auf der Stirnseite des Gehäusedeckels 8 angeordnet und festgelegt ist.
Wie aus 2 erkennbar, sind die mehrere Lüfterplatten 6 derart auf der Stirnseite angeordnet, dass sie auf einer Ringebene nebeneinander angeordnet sind und eine unterbrochene ringförmige Lüfterplatte ergeben.
Die Lüfterplatten 6 sind bogenförmig aufgebaut und weisen jeweils zwei Reihen von Erhebungen 7 auf, wobei eine jeweilige erste Reihe von Erhebungen 7a auf einer ersten Kreisbahn liegen und eine jeweilige zweite Reihe von Erhebungen 7b auf einer inneren Kreisbahn liegen.
Somit liegen die Erhebungen 7a aller Lüfterplatten 6 auf einer ersten äußeren Kreisbahn und alle Erhebungen 7b aller Lüfterplatten 6 auf einer zweiten inneren Kreisbahn, die konzentrisch zur ersten äußeren Kreisbahn ist, jedoch einen kleineren Durchmesser aufweist.
Weiterhin weist das Gehäuse 3 einen mit dem radial innen liegenden Befestigungsflansch 10 auf. Das Dämpfergehäuse 1 und auch die jeweiligen Lüfterplatten 6 können aus Stahlblech oder einem anderen geeigneten Werkstoff gefertigt sein.
Der Befestigungsflansch 10 weist auf einem gemeinsamen Durchmesser verteilt angeordnete Befestigungsbohrungen zur Aufnahme von Schrauben auf, mit denen der Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer 1 an einem rotierenden Maschinenteil, z.B. einer zu bedämpfenden Kurbelwelle, angeschraubt oder sonst wie in Verbindung gebracht wird. Eine entsprechende Anbindung kann beispielsweise der 1 der EP 2 247 872 B1 entnommen werden, auf welche diesbezüglich vollumfänglich Bezug genommen wird. Grundsätzlich sind auch andere kraft- oder formschlüssige Verbindungen des Dämpfergehäuses mit der zu bedämpfenden Welle denkbar.
Der Gehäusedeckel 8 ist aus einer gestanzten oder in sonstiger Weise geformten Blechronde hergestellt. An wenigstens einer der Planseiten des Dämpfergehäuses ist, im dargestellten Ausführungsbeispiel an seinen beiden Seiten, eine Lüfterscheibe 15 befestigt.
Die Lüfterplatten 6 können aus einem dünnen Blech gefertigt sein, wobei die Erhebungen 7 Kühlkanäle ausbilden, die mit ihrer Kanallängsachse auf Radialen des Dämpfergehäuses 1 liegen.
Der Abstand zweier benachbarter Erhebungen 7b auf der inneren Kreisbahn ist dabei weiter als der Abstand zweier benachbarter Erhebungen za der äußeren Kreisbahn. Die Stirnseite des Gehäuses 3 kann eine Vertiefung aufweisen, zum bündigen Abschluss der Lüfterplatte mit der Randseite des Gehäuses. Es ist allerdings auch, wie in 3 dargestellt, möglich dass die jeweilige Lüfterplatte auf die Stirnseite ohne zusätzliche Vertiefung aufgesetzt ist.
Wie aus 3 erkennbar, sind die jeweiligen Lüfterplatte auf die Stirnseite des Drehschwingungsdämpfers 1 aufgesetzt und mit dieser verbunden, z.B. verklebt oder insbesondere verschweißt.
Zur gleichmäßigen Beabstandung der Lüfterplatten kann während der Montage der Lüfterplatte 6 ein Zentrier- und/oder Positionierelement vorgesehen sein.
Die inneren Kanäle und die äußeren Kanäle, welche durch die Erhebungen gebildet sind, sind um einige Winkelgrade gegeneinander versetzt, so dass die von radial innen nach radial außen geförderte Kühlluft bestmöglich verwirbelt und ein Maximum an Kühlwirkung erreicht wird. Die Kühlkanäle zudem sind radial gerichtet, die Lüfterscheibe eignet sich somit für beide Drehrichtungen gleichermaßen.
Wie aus 2 erkennbar, sind die Lüfterplatten 6a, 6b und 6c auf einer gemeinsamen Ringebene angeordnet, welche wiederum senkrecht zur Drehachse X des Schwungrings des Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers angeordnet ist. Als Ringebene wird eine 2-dimensionale Ebene mit einer ringförmigen Ausgestaltung verstanden.
Die Lüfterplatten 6a-6c weisen jeweils Erhebungen 7a und 7b zur Ausbildung von Kühlkanälen auf. Die Erhebungen 7a sind auf der Kreisbahn 17 der Ringebene mit dem größeren Radius angeordnet und die Erhebungen 7b sind auf der Kreisbahn 16 der Ringebene mit dem kleineren Radius angeordnet. Die Erhebungen 7a und 7b dienen der Ausbildung von Kühlkanälen.
Jede der Lüfterplatten 6a-6c weist, wie aus 1 erkennbar, zwei Bögen 19 und 13 und zwei gerade und radial-verlaufende Randflächen 14 und 15 auf. Die Lüfterplatten 6a-6c sind derart zueinander beabstandet, dass die Beabstandung zwischen jeweils einer radial-verlaufenden Randfläche 14 und/oder 15 zweier benachbarter Lüfterplatten 6a und 6b oder 6b und 6c oder 6c und 6a jeweils gleich groß ist. Während die Lüfterplatten im gleichen Abstand zueinander beabstandet sind, kann dieser Abstand kann allerdings im radialen Verlauf variieren, wie in den Figuren erkennbar. Hier wird der Abstand von radial-außen nach radial innen kleiner. Man kann allerdings aus diesem Verlauf einen mittleren Abstand bestimmen.
Dieser mittlere Abstand zweier Randflächen 14 und 15 zweier benachbarter Lüfterplatten z.B. 6a und 6b ist vorzugsweise zumindst 1 cm, vorzugsweise 2-10 cm.
Die Höhe der Erhebungen 7a und 7b kann zumindest 2 mm, vorzugsweise zwsichen 2,5 bis 5,0 mm betragen.
Die Erhebungen können als Umformungen, z.B. Ausbiegungen, der Lüfterplatte ausgebildet sein, wobei die Lüfterplatte aus einem Metallblech gefertigt ist.
Das Bogenmaß eines inneren Bogens 19 entlang des Randes der Lüfterplatte 6 zwischen 350 bis 500 mm betragen. Das Bogenmaß eines äußeren Bogens 13 der Lüfterplatte 6 kann zwischen 580 bis 750 mm betragen.
Die Lüfterplatte kann vorteilhaft aus Metallblech, vorzugsweise mit einer mittleren Blechstärke zwischen 0,3 und 1,0 mm, gefertigt sein. Diese Blechstärke ermöglicht eine für die Anwendung hinreichende mechanische Festigkeit und zugleich eine gute Verformbarkeit.
Jede der Lüfterplatten weist zum Außenrand der Stirnseite einen einheitlichen Abstand 17 zwischen 0,5 bis 2 mm auf.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn entlang einer jeweiligen Stirnseite des Gehäuses, insbesondere des Gehäusetopfes 9 und/oder des Gehäusedeckels 8, zumindest drei Lüfterplatten 6a-6c, und vorzugsweise maximal vier Lüfterplatten, auf einer Ringebene angeordnet sind.
Wie zuvor erwähnt, sind die Erhebungen 7a und 7b in Reihen entlang einer ersten und einer zweiten Kreisbahn 16 und 17 angeordnet, wobei der Abstand jeweils zweier benachbarter Erhebungen 7b der Kreisbahn 16 mit dem kleineren Radius größer als der Abstand jeweils zweier benachbarter Erhebungen 7a der Kreisbahn 17 mit dem größeren Radius.
Die Lüfterplatten 6a-6c sind vorzugsweise auf das Gehäuse aufgeschweißt und können als Stanzteile ausgebildet sein.
4 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Viskositäts-Schwingungsdämpfers 1'. Die Bezugszeichen in der 4 wurden analog zur Ausführungsvariante der 2 vergeben. Dabei sind die Lüfterplatten 6a', 6b' und 6c' zwar auf einer gedachten Ringebene angeordnet, sind jedoch auf dieser Ringebene keine bogenförmige Gestalt auf, sondern sind rechteckig ausgebildet. Der Abstand der Lüfterplatten zueinander ist dabei jedoch größer was gegenüber der Variante der 2 ein Nachteil ist. Allerdings ist die Fertigung dieser rechteckigen Lüfterplatten mit weniger Aufwand verbunden.
Das Beispiel der 4 zeigt insbesondere, dass eine Vielzahl an Formalternativen für die Lüfterplatten im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisierbar sind. Weitere Formalternativen sind z.B. eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Dreiecken oder dergleichen.
Bezugszeichenliste

1, 1': Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer
2: Arbeitskammer
3: Gehäuse
4: Schwungring
5: Dämpfungsmedium
6, 6a, 6b, 6c. 6a', 6b', 6c': Lüfterplatte
7, 7a, 7b, 7': Erhebungen
8: Gehäusedeckel
9: Gehäusetopf
10, 10': Befestigungsflansch
11: Seitenwand
12: Seitenwand
13: Bogen
14: Randfläche
15: Randfläche
16: Kreisbahn
17, 17': Kreisbahn
18, 18': Abstand
19: Bogen
X: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2004/038251 A1 [0001, 0003]
EP 2247872 B1 [0003, 0022]

Claims

Viskositäts-Drehschwingungsdämpfer (1, 1') umfassend ein Gehäuse (3) mit einer ringförmigen mit Dämpfungsmedium (5) befüllten Arbeitskammer (2) und einem Schwungring (4), welcher drehbar in der Arbeitskammer (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bogenförmige Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') an dem Gehäuse (3) festgelegt sind, wobei die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') auf einer gemeinsamen Ringebene liegen.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringebene senkrecht zur Drehachse (X) des Schwungrings (4) des Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers (1, 1') angeordnet ist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c) Erhebungen (7, 7a) zur Ausbildung von Kühlkanälen aufweist, wobei die Erhebungen (7a) auf einer ersten Kreisbahn (17) der Ringebene angeordnet sind.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c) weitere Erhebungen (7b) zur Ausbildung von Kühlkanälen aufweisen, welche auf einer zweiten Kreisbahn (16) der Ringebene angeordnet sind.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') auf zumindest einer Stirnseite des Gehäuses (3) angeordnet sind.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c) zueinander beabstandet sind, wobei die Beabstandung zwischen jeweils einer radial-verlaufenden Randfläche (14, 15) zweier benachbarter Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c) jeweils gleich groß ist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand zweier Randflächen (14, 15) zweier benachbarter Lüfterplatten 6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') zumindst 1 cm, vorzugsweise 2-10 cm, ist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Erhebungen (7, 7a, 7b, 7') zumindest 2 mm, vorzugsweise zwsichen 2,5 bis 5,0 mm beträgt.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (7, 7a, 7b, 7') als Umformungen der Lüfterplatte (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') ausgebildet sind, wobei die Lüfterplatte (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') aus einem Metallblech gefertigt ist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der durch die Erhebungen (7, 7a, 7b) ausgebildeten Kühlkanäle eine radiale Ausrichtung, bezogen auf die Drehachse (X) des Schwungrings (4), ist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenmaß eines inneren Bogens (19) entlang des Randes der Lüfterplatte (6, 6a, 6b, 6c) zwischen 350 bis 500 mm beträgt.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogenmaß eines äußeren Bogens (13) der Lüfterplatte (6, 6a, 6b, 6c) zwischen 580 bis 750 mm beträgt.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatte (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') aus dem Metallblech, vorzugsweise mit einer mittleren Blechstärke zwischen 0,3 und 1,0 mm, gefertigt ist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jede der Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c) zum Außenrand der Stirnseite einen einheitlichen Abstand (18) zwischen 0,5 bis 2 mm aufweist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) zwei Stirnseiten zur Anordnung der Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') aufweist, wobei eine erste Stirnseite als Teil eines Gehäusedeckels (8) des Gehäuses (3) ausgebildet ist und eine zweite Stirnseite parallel zur ersten Stirnseite verläuft und als Teil eines Gehäusetopfes (9) ausgebildet ist.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Stirnseite des Gehäuses (3) zumindest drei Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c'), vorzugsweise drei oder vier Lüfterplatten, auf einer Ringebene angeordnet sind.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (7, 7a, 7b) in Reihen entlang einer ersten und einer zweiten Kreisbahn (16, 17) angeordnet sind, wobei der Abstand jeweils zweier benachbarter Erhebungen (7b) der Kreisbahn (16) mit dem kleineren Radius größer als der Abstand jeweils zweier benachbarter Erhebungen (7a) der Kreisbahn (17) mit dem größeren Radius.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatten (6a', 6b', 6c') eine recheckige oder dreieckige Form in der Ringebene aufweisen.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') auf dem Gehäuse (3) aufgeschweißt sind.
Viskositäts-Drehschwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterplatten (6, 6a, 6b, 6c, 6a', 6b', 6c') als Stanzteile ausgebildet sind.