DE2754802A1 - Viskositaetsreibungsdaempfer - Google Patents

Description

D 5 - 128

MAGYAR VAGON- es GEPGYÄR

Postfach 50

9002 Gyor, Ungarn

viskositatsreibungsdÄmpfer

Die Erfindung bezieht eich auf Viekoeitätsreibungediapfer.

Viskosität sreibungedajtpf er bestehen in der Regel aus einen Rotationeschtvungrad oder einer seismischen Masse in eine« ringförmigen DAmpfergehiuse. Das Rotatloneechwungrad ist voB D&mpfergehiuse durch Uafangsepalte und Seitenspalte getrennt, die Mit einer viekosan FlQesigkeit gefüllt sind· Das OAnpfergehAuee iet z.B. a« freien Ende der Kurbel·

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welle einer Innenverbrennungskraftmaschine befestigt, deren Vibrationen oder Schwingungen zu dämpfen sind. Läuft die Kraftmaschine und mit ihr das Dämpfergehäuse um, so wird das Rotationsschwungrad nur der Wirkung des viskosen Drehmomentes ausgesetzt, das durch die viskose Flüssigkeit ver mittelt wird· Die Bedeutung derartiger "unabgestimmten" Dämpfer besteht darin, daß sie durch Einschränkung der Schwingungsamplituden die Eigenfrequenz der Kraftmaschine verringern* Ein Schwingungsdämpfer dieser Art ist z.B.

in der DDR-Patentschrift Nr. 37 932 beschrieben.

Als viskose Flüssigkeit wird meistens ein Silikonöl verwendet, dessen Schmierfähigkeit bekanntlich verhältnismäßig gering ist. Deshalb wird eine unmittelbare Berührung zwischen Dämpfergehäuse und Rotationsschwungrad so weit als BÖglich vermieden. Um Reibungen und Einfressungen zu beheben, werden Tragkissen aus Bronze an der äuberen Umfangefläche des Rotationsschwungrades angeordnet, oder nichtmetallische Lagerschalen, z.B. Phosphorbronzelagerbuchsen an der inneren Wand des Dämpfergehäuees vorgesehen, um da durch die zentrale Lage des Rotationsschwungrades zu sichern· Deratige Lagerbüchsen können auch zum Verhindern oder Dämpfen von axialen Schwingungen dienen, wozu sie mit entsprechenden Stoßflächen ausgebildet werden. Es ist auch bekannt, das Rotationsschwungrad mit einer eingepreßten Lagerschale zu versehen, die einen geringen Spalt mit dem Dämpfergehäuee einschließt. Ee können auch seitliche Halteringe aus Bronze am Rotationsschwungrad vorgesehen sein. Im allgemeinen wird angenommen, daß eine ziemlich große Masse an Metall unmittelbar innerhalb dee Umfange des Dampferge häuses erforderlich ist, um das Rotationsschwungrad ge eignet zu läget ., wenn es an seiner inneren Bohrung umläuft. Die Halteringe aus Bronze werden meistens durch

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enge Paßsitze an der inneren Wandfläche des Dämpfergehäuses angeordnet, üb zu vermeiden, daß die Lagerechale oder der Haltering durch wärmebedingte Dehnungen von seiner Stützfläche getrennt werden·

Die obenbeschriebenen Anordnungen haben sich als geeignet erwiesen und finden ausgedehnte Anwendung· Sie zeichnen sich auch durch lange Lebensdauer im Betrieb aus· Die genaue Passung der Kiesen hat eich aber als ein kostspieliger und umständlicher Vorgang erwiesen. Im Wesen trifft dies auch auf die Lagerschalen und die Halteringe zu·

Oie Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung der Viskositätsreibungsdämpfer, indem genau gepaßte Kissen, Halteringe, Lagerschalen und dgl· vermieden werden wollen, ohne dadurch die Dämpfungswirkung und die Lebensdauer der

Viskoeitätsreibungsdämpfer zu beeinträchtigen· Es ist

nämlich erkannt worden, daß das Rotationsschwungrad eine frei schwingende Lage einzunehmen und aufrechtzuerhalten trachtet, wenn es innerhalb der Grenzen herkömmlicher Lagerpsalte frei beweglich angeordnet wird· Durch eine freie Beweglichkeit des Rotationsschwungrades wird erreicht, daß es radialen und axialen Bewegungen wie auch Kippbewegungen entgegenwirkt und dadurch seine schwebende Lage beibehält bzw· wieder einnimmt, wenn es aus irgendeinem Grund diese Lage verlassen hat. Die freie Beweglichkeit des Rotations schwungradee wird durch Umfangsepalte bzw· Seitenspalte ge sichert, die gemäß dem Hauptmerkmal der Erfindung eich gegenseitig erweiternde Abschnitte aufweisen· Somit bestehen die Spalte aus einem engsten Mittelabschnitt, an dessen beiden Seiten sie eich allmählich erweitern, bis sie die angrenzenden Spalte an den benachbarten Seiten des Rotationsschwungradee erreichen· Spalte dieser Art lassen auch Kippbewegungen des Rotationsschwungrades zu und üben

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eine stabilisierende Wirkung auf seine schwebende Lage aus·

Nähere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, die eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Viskositätsreibungsdämpfers darstellt.

Fig. 1 ist dabei ein radialer Schnitt des Ausführungebeispiels,

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Fig. 1 bei einem wesentlich größeren Maßstab.

Fig. 3 stellt eine vergrößerte Seitenansicht zur Fig· 1 dar.

Fig· 4 ist ein Schnitt einer Einzelheit entlang der Linie JX-JV der Fig. 3.

In der Zeichnung bezeichnet 10 bzw. 12 ein Dampfergehäuse bzw« ein Rotationsschwungrad.

Es geht insbesondere aus Fig. 2 hervor, daß das Dämpfergehäuse 10 und das Rotationsschwungrad 12 einen äuße ren Umfangsepalt 14, einen inneren Umfangsspalt 16 und zwei Seitenspalten 18 und 20 einschließen, die in herkömmlicher Weise mit einer viskosen Flüssigkeit,zB. mit SilikOnöl aufgefüllt sind. Oas Silikonöl ist in der Zeichnung nicht dargestellt·

Die in Fig. 1 linke Seite des Dämpfergehäuses 10 ist mit einer Rückwand 22 abgeschlossen, die beim dargestellten Aueführungsbeispiel in an sich bekannter Weise durch Bördeln und Stemmen der Ränder 10a und 10b des Dämpfergehäuses be festigt ist, nachdem die Spalte 14, 16, 18, 20 mit der viskosen Flüssigkeit angefüllt worden sind. Die Ränder 10a und 10b schließen dabei ebenfalls in an sich bekannter Weise ein weiches Dichtungsmaterial 22 mit der Rückwand 23 ein.

Wie ersichtlich, ist die geringste Breite a des inne ren Umfangsspaltes 16 größer als die geringste Breite b des

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äußeren Uefangsspaltes 14· Dies bedeutet, daß

a > b

Wenn demnach im Betrieb «regen radialgerichteten Bewegungen dae Rotationsschwungrad 12 sich mit dem Dämpfergehäuse 10 berührt« findet diese Berührung entlang des äußeren Umfange statt, wo die Schmierung reicher ist.

Wie ferner aus Fig· 1 hervorgeht, weist das Dämpfergehäuse 10 einen ringförmigen Flansch 24 auf, der mit entlang eines Kreises verteilten Bohrungen versehen ist· Ei- ne dieser Bohrungen ist mit 26 bezeichnet worden· Sie dienen zum Befestigen des Viskositätsreibungsdämpfers an einem umlaufenden Maschinenteil, dessen Schwingungen gedämpft werden sollen, wie z.B. bei den Kurbelwellen von Innenverbrennungskraftmaschinen·

Gemäß der Erfindung weisen die Spalte 14, 16, 18, 20 je sich gegensinnig erweiternde Abschnitte auf (Fig. 2), und zwar enthält der äußere Umfangespalt 14 einen Mittelabschnitt 14a und zwei seitliche Abschnitte 14b and 14c, welche eich in Richtung auf die angrenzenden Seitenspalte 18 bzw. 20 zu allmählich erweitern.

In ähnlicher Weise weist der innere Umfangespalt 16 einen Mittelabschnitt 16a konstanter Breite mit zwei seitlichen Abschnitten 16b und 16c auf, wobei die Breiten der letzteren in Richtung auf die Seitenspalte 18 und 20 zu all mählich zunehmen·

Entsprechende Abschnitte der Seitenspalte 18 bzw· 20 sind mit Bezugsnummern 18a, 18b, 18c bzw· 20a, 20 b, 20c bezeichnet·

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel entsteht die

gewünschte Gestalt der Spalt· 14, 16, 18 und 20 durch eine eigenartige Querschnitteform de· Rotationsschwungrades 12, wogegen dae Dämpfergehäuse 10 sein· üblich· Form beibehält·

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Eine derartige Anordnung ist offensichtlich mit dem Vorteil verbunden, daß einfache Bearbeitungsverfahren und selbst herkömmliche Dämpfergehäuse verwendet werden können.

Der im wesentlichen rechteckförmige Querschnitt des Rotationsschwungrades 12 ist an allen ihren vier Ecken mit Schrägkanten versehen, so daß der ringförmige Körper des Rotationsschwungrades 12 insgesamt acht kegelige Flächen aufweist, die jeweils einen Kegel bestimmen, dessen Spitze in die axiale Mittellinie I - I des Dämpfers zu liegen kommt, wie dies durch strichpunktierte Linien für einen Kegel in Fig. 1 angedeutet ist. Somit weist das Rotationsschwungrad 12 bei der dargestellten beispielsweisen Ausführungsform im wesentlichen erhabene Umfangs- und Seitenflächen auf. Zweckmäßig wird jede erhabene Fläche einen erhabenen Mittelteil zwischen zwei nach außen abfallenden Seitenteilen aufweisen. Aus offensichtlichen Gründen werden die Umrißlinien in axialen Schnitten gerade Linien darstellen.

Bei Breiten der Spalte hat sich als zweckmäßig er-

wiesen, wenn die größte Breite der Spalte 14, 16, 18 und 20 nicht größer ist als der zweifache Wert ihrer geringsten Breiten.

Dies bedeutet, daß der Unterschied £ zwischen der größten Breite des äußeren Umfangsspaltes 14 und seiner geringsten Breite Jb nicht größer sein wird als die letztere, d.h.

c = b

In ähnlicher Weise soll der Unterschied <J zwischen der größten Breite des inneren Umfangsspaltes 16 und seiner geringsten Breite £ die letztere nicht überragen. Dies bedeutet, daß

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Das gleiche gilt für die Seitenspalte 18 und 20: der Unterschied e_ zwischen ihren größten und geringsten Breiten wird nicht größer sein als die letzteren, so daß

wo _£ die geringste Breite der Seitenspalte 18 und 20 bezeichnet ·

Es ist weiterhin als vorteilhaft empfunden worden« wenn die geringste Breite b des äußeren Umfangsspaltes etwas größer ist, als die geringste Breite f_ der Seitenspalte 18 und 20. Die Verhältniszahl der beiden ist zweck mäßig größer als 1*1« d.h.

b/f> 1.1

Obwohl die Längsabmessungen £ der Mittelabschnitte 14a und 16a der Umfangsspalte 14 bzw· 16, sowie die Längsab messungen h der Mittelabschnitte 18a und 20a der Seiten spalte 18 bzw· 20 nicht als entscheidend angesprochen werden können, ist es zweckmäßig, daß sie etwa ein Drittel der Gesamtlängen der entsprechenden Spalte einnehmen· Werden diese Gesamtlängen für die Umfangsspalte 14 und 16 mit _i, und für die Seitenspalte 18 und 20 mit χ bezeichnet, so bedeuten die oben angeführten Wertangaben, daß

g-^1/3 i und

ist, wo das mathematische Zeichen " ^Λν/ ", wie bekannt, "etwa" oder "ungefähr" bedeutet, da es sich hier nicht um genaue Abmessungen handelt·

Wie aus Fig· 3 und 4 hervorgeht, sind in den Seitenflächen des Rotationsschwungrades 12 Nuten 28 vorgesehen, welche zum Speichern und Leiten einer viskosen Flüssigkeit

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zu den verhältnismäßig engen Seitenspalten 18 und 20 dienen.

Die dargestellte beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Viskositatsreibungsdämpfers arbeitet wie folgt:

Unter normalen Betriebsverhältnissen nimmt das Rorationsschwungrad 12 eine zum Dampfergehäuse 10 symmetrische Lage ein, wie dies aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, wo das Rotationsschwungrad 12 in der nicht dargestellten visko sen Flüssigkeit schwebt, mit der die Spalte 14, 16, 18 und 20 angefüllt sind.

Rotationsschwingungen werden in der herkömmlichen Weiee gedämpft.

Wenn das Rotationsschwungrad 12 aus ihrer syranetri-

sehen Lage herausgerückt wird, ist die viskose Flüssigkeit gezwungen, in Richtungen zu strömen, die der Verlagerung des Rotationsschwungrades 12 entgegengerichtet sind, so daß die Strömungen das Rotationsschwungrad 12 in seine ursprüngliche Lage zurückzubringen trachten.

^Bei radialen und axialen Verlagerungen des Rotationsschwungrades 12 wird somit die viskose Flüssigkeit aus einen oder mehreren der entsprechenden Spaltabschnitten 14a, 16a, 18a und 20a herausgedrängt, wodurch eine vorangehende Gleichgewichtslage der Drehmomente aufgehoben und Dreh-

BOmente auftreten werden, welche das Rotationsschwungrad

12 solange verdrehen, bis es seine ursprüngliche und symmetrische Lage wieder einnimmt, wo die angreifenden Drehnomente bereite ausgeglichen sind.

Praktisch gilt dies auch auf die Kippbewegungen des

3Q Rotationsschwungrades 12. Diese Bewegungen werden durch die Abschrägungen des Rotationsschwungrades 12 innerhalb weiter Grenzen ermöglicht: ζ.8. in einer gekippten Lage

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entgegen des Uhrzeigersinn in Fig· 2 nimmt der abfallende Teil der erhabenen Fläche, der des seitlichen Spaltabschnitt 20c entspricht, allmählich eine zur inneren Wand des Dämpfergehäuses 10 parallele Lage ein, alt der er einen Spalt einschließt, dessen Breite der geringsten Breite £ des Spaltes gleich ist· Gleichzeitig entfernt sich der dem nittieren Abschnitt 20a bzw. de· seitlichen Abschnitt 20b entsprechende Mittelteil bzw· abfallende Teil derselben erhabenen Fläche von der inneren Wand des Dämpfergehäuses 10· Die Verlagerung der den Spalt 18 begrenzenden anderen Seite des Rotationsschwungrades 12 findet im entgegengesetzten Sinn statt.

Die äußeren und inneren Umfangsflächen verhalten sich ähnlich.

Wie ersichtlich, bedeuten die oben erwähnten Vorgänge eine wesentliche Störung des Drehmomentengleichgewichte, wodurch das Rotationsschwungrad 12 Kräften ausgesetzt wird, die an allen Seiten desselben auftreten und dahin wirken, daß die neutrale Lage wieder eingenommen wird. Dies be deutet, daß das Gleichgewicht von Drehmomenten zusammen mit der symmetrischen schwebenden Lage des Rotationsschwungrades 12 bald wieder hergestellt ist.

Inzwischen sorgen die Nuten 28 dafür, daß die viskose Flüssigkeit unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in den äußeren Umfangsspalt 14 befördert wird, wo wegen der größeren Ausdehnung der Flächen verhältnismäßig mehr Flüssigkeit erforderlich ist. Auch die Spaltabschnitte geringster Breite, wie die Abschnitte 14a, 16a, 18a und 20a Herden mit viskoser Flüssigkeit reichlich versorgt, da hier die Anwesenheit von Schmiermitteln eine Hauptbedingung der Betriebssicherheit daretellt· beschrieben Im Obigen ist die Erfindung anhand eines Beispieles/

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worden, wo das Dämpfergehäuse 10 seine herkömmliche Form beibehalten hat und das Rotationsschwungrad 12 mit einer speziellen Querschnittsform ausgebildet worden ist. Dabei sind auch Meßverhältnisse beschrieben worden, die aufgrund von Versuchen als vorteilhaft anzusprechen sind· Es ist aber auch möglich, von den angegebenen Formen bzw· Abmessungen abzuweichen· Es ist z. B. möglich, anstatt des Rotationsschwungrades 12 das Dämpfergehäuse 10 mit nach außen abfallenden inneren Wänden auszubilden und die Viereckform des Schwungradquerschnittes ohne Abschrägungen beizubehalten· Beide Maßnahmen können auch gleichzeitig zur Anwendung gelengen ·

Die Unterteilung der erhabenen Flächen bzw· der Spalte in drei praktisch gleich lange Abschnitte ist zwar vorteilhaft, aber nicht verbindlich. Eine Abweichung um 5 bis 10 % ist ohne weiteres möglich. Dann muß aber auch mit einer Abnahme der Dämpfungskapazität bzw· der Lebensdauer gerechnet werden. Dabei ist auch auf die Symmetrie der Querschnittsform besonders zu achten· °ie angegebene untere Grenze von 1,1 für das Verhältnis der Spaltbreiten ist ebenfalls ein durch Versuche geprüfter Wert. Geringere Verhältniszahlen sind aber vorstellbar, wenn die Bearbeitungsgenauigkeit soweit getrieben wird, daß geringere Spaltabmessungen zulässig werden·

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L e e r s e

i te

Claims (1)

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   PATENTANSPRÜCHE

   ί1.ι Viskoeitätereibungedämpfer mit einem ringförmigen Dämpfergehäuse (10) und einem in diesem schwebend angeordneten Rotationsschwungrad (12), wobei das Dämpfergehäuse und das Rotationsschwungrad einen äußeren Umfangsspalt (14), einen inneren Umfangsspalt (16) und zwei Seitenspalte (18, 20) zur Aufnahme eines viskosen Reibungsmittels einschließen,

   dadurch gekennzeichnet , daß die Spalte sich gegensinnig erweiternde Abschnitte aufweisen (14b, 14c_; 16b, 16c; 18b, 18c; 20b, 20c).

   2· Viskositätereibungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die größte Breite der Spalte (14, 16, 18, 20) nicht größer ist als das Zweifache ihrer geringsten Breite (a, b, f).

   3. Viskositötsreibungsdöfflpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die geringste Breite a, des inneren Umfangespaltes (16) größer ist als die geringste Breite b des äußeren Umfangsspaltes (14), das heißt

   • >b

   4· Viskositätsreibungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis zwischen der geringsten Breite b des äußeren Umfangsspaltes (14) und der geringsten Breite £ der Seitenspalte (18, 20) größer ist als 1,1, das heißt

   b/f > 1.1

   5· Viskosität8reibungedämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

   dadurch gekennzeichnet , daß das Rotationsschwungrad (12) erhabene Umfangsflächen und Seitenflächen aufweist.

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   6. Viskositätsreibungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß

   die erhabenen Umfängst lachen und Seitenflachen jeweils aus einem erhabenen Mittelteil zwischen zwei nach außen abfallenden Seitenteilen bestehen*

   7. Viskositätsreibungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß

   die abfallenden Seitenteile der erhabenen Umfangsflächen und Seitenflächen konisch gestaltet sind, wobei die Kegelspitzen in der axialen Mittellinie (I - I) des Viskositätsreibungsdänpfers liegen, die Mittelteile bei den Umfangsspalten (I4 , 16) zylindrisch und bei den Seitenspalten (18, 20) ringförmig sind·

   8· Viskositätsreibungsdämpfer nach Anspruch 6 oder 7,

   dadurch gekennzeichnet , daß der erhabene Mittelteil der Umfangetlachen und Seitenflächen nicht länger ist als die angrenzenden abfallenden Seitenflächen.

   9. Viskositätsreibungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

   dadurch gekennzeichnet , dak in den Seitenflächen des Rotationsschwungrades (I2) Nuten (28) vorgesehen sind, die sich vom inneren Umfangsspalt (16) zum äußeren Umfangsspalt (14) erstrecken und zum Speichern und Leiten des viskosen Reibungsmittels dienen·

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