DE2649368C2

DE2649368C2 - Drehschwingungsdämpfer bzw. schwingungsdämpfende und drehelastische Kupplung

Info

Publication number: DE2649368C2
Application number: DE2649368A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Dr.-Ing. Salzburg Geislinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-13
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1983-04-07
Also published as: FR2331719A1; GB1548025A; US4104891A; JPS5261685A; ATA867175A; DE2649368A1; FR2331719B1; AT341280B; BR7607546A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer bzw. eine schwingungsdämpfende und drehelastische Kupplung mit flüssigkeitsgefüllten Kammern zwischen Innen- und Außenteil des Dämpfers bzw. der Kupplung, dessen bzw. deren Dämpfung zumindest teilweise auf der durch eine Relativbewegung zwischen Innen- und Außenteil hervorgerufenen Verdrängung der Flüssigkeit durch Spalte zwischen den Kammern beruht, wobei wenigstens in ein paar der Kammern Bohrungen oder Kanäle für eine Flüssigkeitszufuhr münden, in welchen Bohrungen oder Kanälen bewegliche Organe eingebaut sind, durch deren von der Flüssigkeitsströmung hervorgerufenen Bewegung für eine Strömung in Richtung zu den Kammern ein kleinerer Widerstand entsteht als für die Rückströmung.

Es sind Drehschwingungsdämpfer bekannt (DE-PS 3 07 086) bei denen zwischen Außenteil und gegen Federdruck frei drehbarem Innenteil Kammern für Dämpfungsflüssigkeit vorgesehen sind, die zur Einstellung der Dämpfungswirkung über regelbare Drosseleinrichtungen aufweisende Leitungen miteinander in Verbindung stehen. Die Dämpfungsflüssigkeit wird dabei über eine Druckpumpe von außen dauernd in die Kammern gepreßt, in denen regelbare Abflußöffnungen für die Flüssigkeit vorhanden sind, und Rückschlagventile in den Flüssigkeitszuleitungen sollen ein Rückströmen der Dämpfungsflüssigkeit verhindern. Diese Konstruktion ist allerdings wegen der Notwendigkeit der außerhalb des Dämpfers liegenden Druckpumpe, der Druckleitungen durch die hohle Dämpferwelle, der Rückschlagventile, der regelbaren Abflußöffnungen u. dgl. recht aufwendig und ihre Wirkung hängt wesentlich von der Funktion der Pumpe ab, die, bedingt durch die Abflußöffnungen, ständig Flüssigkeit mit bestimmtem Druck zufördern muß. Dazu kommt noch, daß nach längerem Stillstand des Dämpfers sich die Kammern zumindest teilweise entleeren und beim Anfahren der den Dämpfer aufnehmenden Anlage, bei dem meist die größte Dämpfung benötigt wird, eine gewisse Zeit vergeht, bis die Pumpe die Kammern wieder gefüllt und den gewünschten Flüssigkeitsdnick aufgebaut hat Außerdem muß durch die Verwendung von Ventilen eine beträchtliche Stör- und Verschleißan-ο fälligkeit in Kauf genommen werden, da bei Ventilen das Zusammenspiel von Ventilkörper und Ventilsitz den besonderen Nachteil mit sich bringt, daß infolge der hohen Frequenzen der Schwingungen und der zugehörenden Pulsationen der Flüssigkeitsdrücke nicht nur die Sitze dieser Ventile selbst, sondern auch die Ventilkörper rasch beschädigt und zerstört werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Kupplung bzw. den geschilderten Drehschwingungsdämpfer so zu verbessern, daß diese Mängel nicht mehr auftreten und eine Konstruktion vorliegt, die wesentlich vereinfacht und außerdem besonders funktionssicher und verschleißfest ist und auch ohne Druckölzufuhr von außen das Erreichen sehr hoher dämpfender Momente erlaubt Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Kammern über die Bohrungen oder Kanäle mit einem im zentralen Teil des Dämpfers bzw. der Kupplung liegenden Vorratsraum für Flüssigkeit in Verbindung stehen und als bewegliche Organe Schieber dienen.

Die Schieber brauchen keinen speziellen Sitz wie Ventile und sind funktionssichere und verschleißunanfällige Bauteile, die zusammen mit dem inneren Vorratsraum auf gewünschte Weise dafür sorgen, daß sich die Dämpfungskammern sehr rasch mit Flüssigkeit bzw. öl füllen können und ein Entleeren der Kammern verzögert wird, wobei allein aufgrund der Wirkung der Schieber und ohne einen zusätzlichen Zuführungsdruck des Öls hohe Dämpfungsmomente erreichbar sind. Durch das Fehlen nach außen führender Leitungen, der Druckpumpen, der Ventile u. dgl. ist darüber hinaus die Voraussetzung für einen einfachen, aufwandsarmen und kompakten Aufbau der ganzen Anlage gegeben.

Sind erfindungsgemäß die Schieber ab einer gewissen Bewegungsstrecke von der Mittellage aus in ihrer weiteren Bewegung hydraulisch bremsbar, kann auf jeden Fall auch einer eventuellen Gefahr, daß sich die Hubbegrenzungen der Schieber einschlagen, sicher begegnet werden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

F i g. 1 und 2 eine Ausführung einer Kupplung mit einem zentral angeordneten Schieber im Axialschnitt nach der Linie I-I der Fig.2 und im achsnormalen Schnitt nach der Linie II-II der F ig. 1,

F i g. 3 bis 5 Diagramme über den zeitlichen Verlauf von Druck, Strömungsquerschnitt und dem Produkt der beiden Größen und die

F i g. 6 und 7 eine Ausführungsvariante mit mehreren kleinen Schiebern im Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig.7 und im achsnormalen Schnitt nach der Linie VII-VII der F ig. 6.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 wird das Drehmoment vom Innenteil 1 über Federn 2, die am äußeren Umfang mittels eines Spannrings 3 und mehrerer Zwischenstücke 4 eingespannt sind und an ihrem inneren Ende in Nuten am Innenteil 1 eingreifen, auf den Außenteil und insbesondere auf die Welle 5

übertragen. Selbstverständlich könnte das Drehmoment auch in umgekehrter Richtung vom Außenteil 5 auf den Innenteil 1 geleitet werden. Die Federn 2 bilden zusammen mit den Zwischenstücken 4 und dem Innenteil 1 Kammern 6, 7. Im Innenteil 1 ist erfindungsgemäß ein Hohlraum 8 als Vorr.ttsraum für Flüssigkeit, insbesondere Öl, vorgesehen. Die Kupplung wird nach dem Zusammenbau so weit mit der Flüssigkeit bzw. öl gefüllt, daß sich bei rotierender Kupplung sämtliche Räume außerhalb der in den F i g. 1 _!0 und 2 punktiert eingetragenen Linien mit öl füllen.

Vor Inbetriebnahme in den Kammern 6, 7 vorhandene Luft wird dabei durch die Fliehkraft des Öls in den Raum innerhalb der punktierten Linien verdrängt

Bei einer Relativbewegung des Außenteils 5 gegenüber dem Innentei! f, z. B. entgegen dem Uhrzeigersinn, wird infolge der Verbiegung der Federn 2 das Volumen der Kammern 6 kleiner und jenes der Kammern 7 größer; ein Teil des in den Kammern 6 vorhandenen Öls wini daher über Spalte 9 zwischen Innen- und Außenteil in die Kammern 7 verdrängt Diese ölvcrdrängung bewirkt im wesentlichen die Dämpfung der Relativbewegungen zwischen Innen- und Außenteil 1,5.

Durch die beschriebene Bewegung entsteht in den Kammern 6 ein Überdruck, in den Kammern 7 ein Unterdruck in bezug auf den Druck im Vorratsraum 8. Der Druck in den Kammern 6 bewirkt daß ein Teil des in ihnen vorhandenen Öls über Nuten 10, einen Drosselspelt 11, einen Schieber 12 mit den Bohrungen 13 in den Vorratsraum 8 zurückströmt. Infolge dieser Strömung entsteht am Drosselspalt 11 ein Druckabfall, der den Schieber 12 gemäß Fig. 1 nach rechts, d.h. in Schließrichtung, bewegt Eine Strömung in umgekehrter Richtung, also vom Vorratsraum 8 zu den Kammern 6 bewegt den Schieber 12 nach Links, so daß der freigegebene Querschnitt vergrößert und damit der Strömungswiderstand verkleinert wird.

Der innere Teil des Schiebers 12 ist rohrförmig ausgebildet und in entsprechenden Ausnehmungen des Innenteils 1 und einer Platte 14 auf seinem inneren und äußeren Umfang geführt F i g. 1 zeigte den Schieber 12 in seiner äußersten linken Stellung. Wenn er durch die Wirkung der Strömung von den Kammern 6 zum Vorratsraum 8 nach rechts bewegt wird, so kann zunächst das im Raum 15 eingeschlossene öl über die Nuten 16 im Schieber 12 ohne größeren Widerstand verdrängt werden, bis das linke Ende der Nuten von der Steuerkante 17 überdeckt wird; von da ab wird die weitere Bewegung des Schiebers 12 stark gebremst. Ein analoger Vorgang, verhindert bei der Bewegung des Schiebers 12 nach links ein zu weites öffnen des Drosselquerschnitts 11.

In den F i g. 3 bis 5 ist der Verlauf der Strömung als Funktion der Zeit t dargestellt, und zwar zeigt F i g. 3 den Verlauf des Druckes P in der Kammer 6. Der zeitliche Mittelwert P_n?des Druckes ist wesentlich höher als der Druck P₀ im Vorratsraum 8. Der Volumenstrom Q zwischen der Kammer 6 und dem Vorratsraum 8 läßt sich wie folgt ausdrücken:

= J K(P-P₀)/ dt.

Dabei ist K eine Konstante, die unter anderem von der Viskosität des Öls, der Gestaltung der Strömungsquerschnitte und auch vom Druckgefälle (P-Po) abhängt Zur Vereinfachung sei jedoch angenommen, daß es sich bei K um eine echte Konstante handelt Mit / ist der Drosselquerschnitt bezeichnet

Zwischen dem Zeitpunkt Jo und ii strömt öl von den Kammern zum Vorratsraum, zwischen U und f2 in umgekehrter Richtung. Falls der Querschnitt /konstant wäre, würde die zwischen to und ii aus der Kammer 6 ausgeflossene Menge und die zwischen ii und h in die Kammer eingeströmte ölmenge den schraffierten Flächen entsprechen. Die ausgeflossene Menge wäre wesentlich größer, d. h. die Kammer 6 würde sich entleeren und die Dämpfung stark abfallen.

In Fi g. 4 ist der zeitliche Verlauf des vom Schieber 12 freigegebenen Drosselquerschnitts 1 dargestellt Ein Oberdruck in der Kammer 6 gegenüber dem Vorratsraum 8 verringert den Querschnitt 11 bzw. / und umgekehrt. Fig.5 zeigt schließlich den Verlauf des Produktes (P- Po) · f- Wenn die nach links bzw. rechts schraffierten Flächen in dieser F i g. 5 gleich groß werden, so ist offenbar die zwischen 63 und fi aus der Kammer 6 herausgedrückte Flüssigkeitsmenge gleich groß wie die zwischen den Zeitpunkten <i und f2 in die Kammer zurückgeflossene Flüssigkeitsmenge. Die Kammer bleibt also dauernd mit öl gefüllt, obwohl der zeitliche Mittelwert P_n, des Druckes in der Kammer höher liegt als der Druck Po im Vorratsraum, womit gesagt ist, daß sich die Kammern 6 aufpumpen.

Durch die beschriebenen Maßnahmen gelingt es also, auch bei fehlendem Zuführungsdruck des Öls sehr hohe dämpfende Momente zu erreichen. Dies hat wiederum zur Folge, daß die ölgefüllte Kupplung die Stelle der Kupplung ohne Druckölzufuhr übernehmen kann. Der Wegfall der Druckölzufuhr bedeutet in vielen Fällen eine wesentliche Vereinfachung und bringt außerdem den Vorteil, daß sich der im Schmieröl des Motors vorhandene Schmutz in der Kupplung nicht mehr auszentrifugiert

Die F i g. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform, bei der an Stelle des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schiebers 12 im Innenteil 101 der Kupplung bzw. des Dämpfers mehrere Schieber 112 angeordnet sind. Die Schieber 112 steuern jeweils den Querschnitt 111. Das Öi kommt über die Bohrungen 113 vom Vorratsraum 108 und gelangt nach Passieren des Steuerquerschnitts 111 in den Ringraum 114 und von da über die ringförmige Nut 115 und die radikalen Kanäle 116 in die Kammern 117.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehschwingungsdämpfer bzw. schwingungsdämpfende und drehelastische Kupplung mit flüssigkeitsgefüllten Kammern zwischen Innen- und Außenteil des Dämpfers bzw. der Kupplung, dessen bzw. deren Dämpfung zumindest teilweise auf der durch eine Relativbewegung zwischen Innen- und Außenteil hervorgerufenen Verdrängung der Flüssigkeit durch Spalte zwischen den Kammern beruht, wobei wenigstens in ein paar der Kammern Bohrungen oder Kanäle für eine Flüssigkeitszufuhr münden, in welchen Bohrungen oder Kanälen bewegliche Organe eingebaut sind, durch deren von der Flüssigkeitsströmung hervorgerufenen Bewegung für eine Strömung in Richtung zu den Kammern ein kleinerer Widerstand entsteht als für die Rückströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (6, 7; 117) über die Bohrungen oder Kanäle (10, 11, 13; 111, 113, 114, 115,116) mit einem im zentralen Teil des Dämpfers bzw. der Kupplung liegenden Vorratsraum (8; 108) für Flüssigkeit in Verbindung stehen und als bewegliche Organe Schieber (12; 112) dienen.

2. Schwingungsdämpfer bzw. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (12; 112) ab einer gewissen Bewegungsstrecke von der Mittellage aus in ihrer weiteren Bewegung hydraulisch bremsbar sind.