DE2025957B2 - Anordnung zur daempfung von drehschwingungen in messgeraeten - Google Patents

Description

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, 20 räumlichen Gründen, Flüssigkeitsdämpfungen be\ordadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungs- zugt. Derartige Dämpfungsanordnungen weisen be· körper (7) eine zu einem Ring gebogene Blatt- kleinsten räumlichen Abmessungen eine relativ groRt feder darstellt, deren Außendurchmesser nur we- Wirksamkeit auf, wobei man jederzeit in der Lage ist, nig kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser des das Dämpfungsmoment durch die Wahl der Viskosität Gehäuses (4) und deren freie Enden (8, 9,10) 25 dei Dämpfungsflüssigkeit einzustellen. Es ist üblich, federnd an der Achse (5) anliegen. als Dämpfungsflüssigkeit vorzugsweise Silikonöl zu

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, verwenden, das bekanntlich eine gleichbleibende Visdadurch gekennzeichnet, daß als Gehäuse (4) für kosität über einen weiten Temperaturbereich aufdie Flüssigkeitsdämpfung ein im Getriebezweig weist.

zwischen dem Meßwerk und den Anzeige- bzw. 30 Solche öldämpfungen sind aber andererseits nur in

Registriermitteln des Meßgeräts liegendes Ge- den Fällen geeignet, wo es gilt, unerwünschte und im

triebeglied dient. Vergleich zur Meßwertänderung hochfrequente An-

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4. zeigeschwingungen zu unterdrücken und die auftredadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Bohrung tenden Meßwertänderungen relativ langsam erfolin einem auf der Meßwelle (1) befestigten Zahn- 35 gen. Es gibt aber Fälle, beispielsweise bei der Mesrad (2) die Ölkammer (3) der Flüssigkeitsdämp- sung der Motordrehzahlen eines Kraftfahrzeugs, wo fung bildet. z. B. beim Umschalten von einem Gang in den ande-

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis.· 5, ren Meßwertsprünge auftreten, deren wahre Größe dadurch gekennzeichnet, daß die Ölkammer (3) registriert und angezeigt werden soll und nicht durch stirnseitig durch eine Folie (12) abgedichtet ist 40 die Dämpfung verfälscht werden darf. Eine Öldämp- und eine die Folie (12) nach außen stützende und fung, deren Dämpfungsmoment in erster Näherung die Achse (5) des Verdrängungskörpers (7) la- proportional mit der Winkelgeschwindigkeit des /u gernde Abschlußscheibe (6) ein Nachgeben der dämpfenden Meßwerks ansteigt, wäre für diesen Folie (12) zuläßt. Zweck nicht verwendbar. Bereits das Meßsystem

45 selbst muß, um die raschen Drehzahländerungen beim

Umschalten wiedergeben zu können, eine möglichst

trägheitsarme Drehmasse aufweisen. Dadurch werden aber auch die unerwünschten Drehschwingungen, die

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämp- normalerweise eine kleinere Amplitude aufweisen als

fung von Drehschwingungen in Meßgeräten mittels 50 die zu messenden, beim Umschalten des Getriebes

einer Flüssigkeitsdämpfung, bestehend aus einem vor- entstehenden Drehzahlsprünge, und die durch die in

zugsweise zylindrischen Gehäuse, einer in das Ge- dem angeführten Beispiel übliche Antriebsübertra-

häuse hineinragenden Achse und einem relativ zu gung, nämlich eine biegsame Welle, erzeugt werden,

dem Gehäuse bewegbaren Verdrängungskörper. vom Meßwerk erfaßt und auf die Anzeigemittel über-

Im allgemeinen werden Dämpfungen aller Art dort 55 tragen. Das bedeutet aber, daß die Anzeige in unangewandt, wo es darauf ankommt, daß sich der zulässiger Weise unruhig wird.
Zeiger eines anzeigenden Instruments oder das Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Schreiborgan eines Registriergeräts relativ rasch auf insbesondere für den angeführten Ariwendungsfall den wahren Wert der Meßgröße einstellt. Das bedeu- eine Dämpfungsanordnung zu schaffen, die die Vortet, daß die durch die Meßgröße erzeugte Bewegungs- 60 teile einer Flüssigkeitsdämpfung einschließt und die energie des Meßwerks durch das Gegendrehmoment die Anzeigeunruhe durch unerwünschte Drehschwinder Dämpfungsanordnung teilweise aufgezehrt wer- gungen kleiner Amplituden beseitigt, die Anzeige von den muß, wobei die Größe des Gegendrehmoments raschen Meßwertänderungen größerer Amplitude aber durch die Wahl der Dämpfung an das Meßwerk an- zuläßt. Es ist außerdem Aufgabe der Dämpfungsgepaßt werden kann. Ein Überschleudern des Zeigers 65 anordnung, den dynamischen Anzeigefehler über den bzw. des Registrierorgans kann damit auf ein ge- gesamten Meßbereich, d.h. ein Überschleudern der wünschtes Maß reduziert oder ganz unterdrückt wer- Anzeige bzw. der Registriermittel derart zu dämpfen, den. daß keine unzulässig hohen Einstellzeiten auftreten.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß der Verdrängungskörper mittels einer Friktionsverbindung drehbar auf dei Achse der Flüssigkeitsdämpfung befestigt ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Achse der Flüssigkeitsdämpfung ortsfest angeordnet und das vorzugsweise mit Silikonöl gefüllte Gehäuse verdrehfest mit der Meßwerkwelle des Meßgeräts verbunden ist.

An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung im einzelnen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein spezielles Ausführungsbeispiel der eriindungsgemäßen Dämpfungsanordnung,

F i g. 2 eine Ansicht-Darstellung des Verdrängungskörpers,

F i g. 3 ein Funktionsdiagramm der Dämpfungsanordnung gemäß F i g. 1.

Auf der in F i g. 1 gezeigten Welle 1, die beispielsweise dieMeßwerkwelJe eines Wirbelstrommeßsystems darstellt, wie es für das in der Beschreibungseinleitung angeführte Anwendungsbeispiel üblich ist, ist neben der nicht dargestellten Wirbelstromglocke und einer Rückstellfeder ein der Übertragung des Meßwertes zum Zeiger bzw. zu den Registriermitteln dienenes Zahnrad 2 befestigt. Das Zahnrad 2 ist mit einer Axialbohrung versehen, in die ein als Ölkammer 3 dienendes Gehäuse 4 eingepreßt ist. Bei entsprechender Werkstoffwahl für das Zahnrad 2 kann auch auf das zusätzliche Gehäuse 4 verzichtet werden. In die Ölkammer 3 ragt eine Achse 5, die in der die Ölkammer 3 stirnseitig abschließenden Scheibe 6 gelagert ist. Diese trägt den ringförmigen Verdrängungskörper 7, der, wie F i g. 2 zeigt, eine zu einem Ring gebogene Blattfeder darstellt. An dem einen Ende der Blattfeder ist dabei eine Zunge 8 ausgebildet und an dem anderen Ende gabelförmig zwei Zungen 9 und 10, deren Zwischenraum größer ist als die Breite der Zunge 8. Der Verdrängungskörper ist unter einer einstellbaren Vorspannung auf der Achse 5 befestigt, wobei die einzelne Zunge 8 zur axialen Sicherung des Verdrängungskörpers in einen Einstich 11 eingreift. Die Abdichtung der Ölkammer 3 bewirkt eine Folie 12, die in geeigneter Weise mit der Abschlußscheibe 6 verbunden ist. Der Durchmesser der für die Achse 5 erforderlichen Mittelöffnung in der Folie 12 ist dabei kleiner als de- Durchmesser der Achse 5 selbst. Die Bohrung 13, die nach dem Füllen der Ölkammer 3 verschlossen wird, dient der Entlüftung, während die Ausbuchtungen 14 und 15 in der Abschlußscheibe 6 ein Nachgeben der Folie 12 bei temperaturbedingter Ausdehnung des Öls ermöglichen.

Bei der Montage des Meßwerks wird die aus der Ölkammer herausragende Achse 5 in der Bohrung eines am Instrumentengehäuse ausgebildeten Arms oder dergleichen 16 mittels der Schraube 17 verspannt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Friktionskupplung zwischen der Achse 5 und dem Verdrängungskörper 7 in die Befestigungsstelle der Achse 5 im Arm 16 zu legen und den Verdrängungskörper verdrehfest auf der Achse 5 zu befestigen.

Die Funktion der bisher beschriebenen Anordnung ist nun folgende: Die zu messende Drehzahl wird, wie bereits beschrieben, über eine biegsame Welle dem Meßgerät zugeführt, und das Meßwerk liefert eine drehzahlproportionale Winkelstellung der Meßwerkwelle 1.

Der Eingangsdrehzahl sind aber infolge der besonderen Eigenschaften der biegsamen Welle Drehschwingungen überlagert, die eine unruhige Anzeige ergeben, wenn das MeEwerk trägheitsann aufgebaut ist. Dies ist aber, wie in der Beschreibungseinleiiung bereits ausgeführt, in dem Anwendungsfall der Drehzahlmessung in einem Kraftfahrzeug unbedingt erforderlich, da insbesondere sehr rasche Drehzahländerungen, wie sie beim Umschalten entstehen, vom Meßwerk verzögerungsfrei wiedergegeben werden

müssen.

Die dem Meßwerk überlagerten Drehschwing·:ngen seien, wie Fig. 3 zeigt, mit 2,5%> vom MeLtbereichsendwert angenommen. Die Linie 18 stellt dabei die Hüllkurve der Auslenkung des ungedämpften Meßsystems dar, und zwar über den interessierenden Frequenzbereich von 0,5 bis 4 Hz. Die erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung bewirkt nun, daß ras zu einer Frequenz von 2,5 Hz die unerwünschten Anzeigeschwingungen auf mindestens 0,5 °/o des MeG-bereichendwerts verringert werden (Diagramm l->). Dieser Frequenzbereich ist erfahrungsgemäß ausr. ichend, da die üblichen Drehschwingungen unter 3 H?. liegen. Über der Grenzfrequenz von 2,5 Hz beginnt sich der Verdrängungskörper auf der Achse 5 /u drehen, d. h. die Öldämpfung verliert ihre Wirksamkeit, ν* daß, wie das Diagramm 19 zeigt, ab 3,5 Hz die Anzeige wieder um 1,5 °/o des Meßbereichendwerts mitschwingen würde, wenn in diesem Bereich eine dem Meßwert überlagerte Eingangsschwingung gemäß dem Diagramm 18 vorhanden wäre.

Das bedeutet, daß die antriebsbedingten und unerwünschten Anzeigeschwingungen durch die Wirkung der Öldämpfung bekämpft werden können, daß aber andererseits rasche echte Drehzahländerungen nicht unterdrückt werden, sondern über die Friktionskupplung des Verdrängungskörpers 7 zur Anzeige kommen können. Diese Eigenschaft der vorgeschlagenen Dämpfungsanordnung wird dadurch erzielt, daß das Dämpfungsmoment der öldämpfung durch die zusätzliche Friktion auf ein Friktionsmoment von beispielsweise M₁. = 2 pcm begrenzt ist und unterhalb dieses Moments das Dämp^fungsmoment proportional mit der Winkelgeschwindigkeit ansteigt.

Auf Grund der Dämpfungswirkung der Öldämpfung über den gesamten Meßbereich wird natürlich die Einstellzeit der Anzeigemittel grundsätzlich vergrößert. Dies gilt insbesondere für solche Meßwertänderungen, deren Einstellmoment unter dem Friktionsmoment des Verdrängungskörpers liegt.

Andererseits wird das Uberschleudern des Meßsystems, das durch den Abreißeffekt der Friktion zunächst begünstigt wird und durch die Forderung nach einer möglichst wahren Anzeige von Meßwertsprüngen auch unvermeidlich ist, auf weniger als die Hälfte des ungedämpften Systems verringert. Dies hängt damit zusammen, daß es sich beim Überschleudern um eine freie Schwingung handelt, deren Einstellenergie um den Wert M₁,' Λφ rasch abgebaut wird.

Zusammenfassend sei noch erwähnt, daß durch diese Kombination von Öldämpfung und Reibungskupplung bewirkt wird, daß rasche kleine Schwankungen unterdrückt, größere und schnellere Meßwertänderungen jedoch registriert werden, wodurch die Anzeige beruhigt, der wahre Wert von Meßwertsprüngen aber erfaßt und das Uberschleudern durch das Friktionsmoment M₁.- vermindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Andererseits werden Dämpfungen bei solchen Patentansprüche: Meßwerken vorgesehen, die, um die Meßgröße möglichst verzögerungsfrei und in wahrer Größe wieder-

1. Anordnung zur Dämpfung von Drehschwin- zugeben, möglichst trägheitsarm aufgebaut sind und gungen in Meßgeräten mittels einer Flüssigkeits- 5 damit wiederum eine erhöhte Störanfälligkeit aufweidämpfung, bestehend aus einem vorzugsweise zy- sen. Diese Meßwerke neigen bei Schwingungen des lindrischen Gehäuse, einer in das Gehäuse hinein- Antriebsmittels im Bereich der Eigenfrequenz des rasenden Achse und einem relativ zu dem Meßsystems zu unerwünschten Drehschwingungen, Gehäuse bewegbaren Verdrängungskörper, da- die durch Dämpfen unterdrückt werden können.
dur<ch gekennzeichnet, daß der Ver- io Die üblichen Dämpfungsarten, wie beispielsweise drängungskörper (7) mittels einer Friktionsver- die Wirbelstromdämpfung, benötigen, um die geforbindung drehbar auf der Achse (5) der Flüssig- derte Wirksamkeit zu zeigen, unverhältnismäßig keitsdämpfung befestigt ist. große Massen. Anordnungen für Luftdämpfungen

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- andererseits erfordern große Verdrängungsräume und kennzeichnet, daß die Achse (S) der Flüssigkeits- 15 hohe Verdrängungsgeschwindigkeiten, so daß durch dämpfung ortsfest angeordnet und das Vorzugs- zusätzlich erforderliche Übersetzungen vom Meßwerk weise mit Silikonöl gefüllte Gehäuse (4) verdreh- zur Dämpfungsanordnung das Meßwerk durch unfest mit der Meßwerkwelle (1) des Meßgeräts erwünschte Reibungsmomente und Trägheiten beverbunden ist. lastet wird. Es werden daher, insbesondere aber aus