DE2920008A1

DE2920008A1 - Torsionsschwingungsdaempfer

Info

Publication number: DE2920008A1
Application number: DE19792920008
Authority: DE
Inventors: Jun Robert Charles Bremer; Michael Shepherd
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2920008C2; GB2021733A; BR7903139A; CA1095290A; US4341130A; FR2426842A1; GB2021733B; FR2426842B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Torsionsschwingungsdämpfer der im Oberbegriff genannten Art mit einer Nabe, die über einen Elastomer-Ring mit einem äußeren Trägheitsglied verbunden ist.

Die Erfindung ist besonders nützlich beim Dämpfen von Torsxonsschwingungen in Verbrennungskraftmaschinen, Solche Torsionsschwingungen können als vorwärts und rückwärts erfolgende Verdrillungen bzw. Drehungen der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine angesehen werden, die der einseitig gerichteten Hauptdrehung der Kurbelwelle überlagert sind. Ohne entsprechende Steuerung bzw. Überwachung führen solche Torsionsschwingungen vielfach zu einem Ausfallen der Kurbelwelle wie auch von anderen Teilen des Motors oder seines Kühlsystems. Dieses gilt insbesondere dann, wenn eine der Resonanzfrequenzschwingungen der Kurbelwelle mit der jeweiligen Zündfrequenz des Motors oder einer bestimmten Harmonischen dieser Frequenz zusammenfällt. Gemäß der heutigen Theorie von elastischen Schwingungsdämpfern wird die durch die Wirkung des Kolbens auf die Kurbelwelle übertragene Torsionsschwxngungsenergxe in dem Elastomer in Wärme umgesetzt. Der elastische bzw. gummiartige Stoff kann dementsprechend als ein Abfluß oder Sumpf betrachtet werden, der ständig einen Teil der die Torsionsschwingungen begründenden Energie empfängt.

Eine übliche Ausführungsform eines solchen Dämpfungsgliedes enthält ein äußeres oder Trägheitsglied in Form eines Rings mit einer entsprechenden Masse. Der innere Teil des Rings ist an einem Elastomer-Ring befestigt, der seinerseits an einer Nabe oder einem anderen Element festgelegt ist, welches mit der sich drehenden Kurbelwelle eines Motors verbunden ist. Die Nabe und die Trägheitsglieder können aus Gußeisen bestehen. Beim Drehen der Kurbelwelle führt jeder Drehmomentzuwachs, wie er durch eine schnelle Kraftstoffverbrennung in einem Zylinder begründet werden kann, zu einer leichten Beschleunigung des an den Kurbelarm angrenzenden Metalls. Wenn sich das Metall aufgrund seiner Eigen-

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elastizität oder seines Federungsvermögens zurückstellt, erfolgt ein leichtes Drehen in der entgegengesetzten Richtung. Solche Kräfte führen zu Torsionsschwingungen in der Welle. In einem typischen Fall von Torsionsschwingungen führt eine sich mit einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen/Minute drehende Motor-Kurbelwelle gleichzeitig Drehschwingungen mit einer Amplitude von 1/4 Grad bis 1 Grad bei einer Frequenz von 150 bis 250 Hertz aus.

Die Aufgabe eines Torsionsschwingungsdämpfers besteht darin, die Amplitude von Torsionsschwingungen zu reduzieren. Eine solche Verminderung führt zu verminderten Festigkeitserfordernissen der Kurbelwelle und somit zu einer Absenkung des Gewichts derselben. Der Dämpfer hat einen direkten Einfluß auf die Kurbelwelle und sorgt auch für eine Schwingungsunterdrückung von verschiedenen anderen Komponenten der Verbrennungskraftmaschine, die durch die Kurbelwellenschwingung beeinflußt werden.

Da eine Verbrennungskraftmaschine bei verschiedenen Motordrehzahlen betrieben wird, treten an der Kurbelwelle mehrere Schwingungs frequenzen auf. Im allgemeinen haben die meisten Fahrzeug- und Dieselmaschinen herkömmlicher Bauart und ohne Verwendung eines Torsionsschwingungsdämpfers eine ziemlich große Amplitudenresonanzfrequenz im Motordrehzahl-Betriebsbereich. Es sind jedoch bei irgendeiner gegebenen Motordrehzahl Torsionsschwingungen von verschiedenen Schwingungsordnungen vorhanden, die bedeutsam sein können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Torsionsschwingungsdämpfers der eingangs genannten Art.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Torsionsschwingungsdämpfer der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Im Rahmen der Erfindung ist eine Dichtung für das Elastomer (als das Elastomer-Arbeitsteil bezeichnet) vorgesehen, um dieses gegenüber einem Abbau bzw. Zersetzen infolge korrodierender Dämpfe sowie Flüssigkeiten und auch gegenüber Schmutz oder anderem Partikelmaterial zu schützen. Die Dichtung wird von der Scheibe getragen und deckt den Teil des Elastomers ab, der sonst gegenüber der Umgebung freiliegt. Die Dichtung kann einteilig mit dem Elastomer-Arbeitsteil ausgebildet sein. Sie kann auch dadurch gebildet werden, daß ein Dichtungsmaterial unterschiedlicher Zusammensetzung an dem Elastomer-Arbeitsteil angeklebt wird. Die als Schmutz- und Öl-Spritzring bezeichnete Dichtung sitzt an der Nabe und überlagert das Elastomer, wodurch dieses gegenüber Schmutz und anderen Partikeln sowie korrodierenden Dämpfen und Flüssigkeiten geschützt wird. Die Dichtung kann zusätzlich als ein Abnutzungsglied dienen, das in gewissen korrodierenden Umgebungen vor dem die Nabe sowie den Trägheitsring verbindenden Elastomer abgebaut wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in einem longitudinalen, axialen, oberen, halben Querschnitt einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dichtung nach der vorliegenden Erfindung und

Figur 2 - in einer Figur 1 ähnelnden Ansicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

In Figur 1 bezeichnet die Hinweiszahl 50 einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem zweiteiligen Trägheitsring 52, 54. Die beiden Teile sind durch irgendeine zweckmäßige bekannte Technik zusammengebaut. Die Hinweiszahl 56 bezeichnet die radial äußere ringförmige Oberfläche einer ringförmigen Aussparung 58, in die sich der Umfang einer Scheibe 57 erstreckt. Die Scheibe ist fest bzw. starr, besteht gewöhnlich aus Metall und ist an der Kurbelwelle einer Innenverbrennungsmaschine mitdrehbar befestigt. Die Hinweiszahl 60 bezeichnet ein in der Aussparung 58 angeordnetes Elastomer-Arbeitsteil, mit dem die Scheibe 57 verbunden ist und das seinerseits mit den Seiten der Trägheitsringe 52, 54 verbun-

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den ist. Die Hinweiszahl 62 bezeichnet eine zusammenhängende und radial einwärts verlaufende Verlängerung des Elastomer-Arbeitsteils 60, während die Hinweiszahl 64 einen gebogenen Abschnitt der Verlängerung 62 bezeichnet. Die Hinweiszahl 66 bezeichnet sich axial erstreckende Flansch- bzw. Randabschnitte der zusammenhängenden Verlängerung 62. Die Elastomer-Planschabschnitte 66 liegen an den radial inneren zylindrischen Oberflächen der Trägheitsringe 52, 54 an, wobei sie jedoch nicht hiermit verbunden sind. Somit können sich die Trägheitsringe 52, 54 frei drehen. Hierbei führen sie eine relative Drehbewegung in bezug auf die Elastomer-Flanschabschnitte 66 aus. Die Torsionsfederkonstante des gesamten Torsionsschwingungsdämpfers 50 wird somit nicht durch die Flanschabschnitte 66 beeinflußt.

Die gewölbten Bereiche 64 der zusammenhängenden Verlängerungen 62 arbeiten als Spritzringabschnxtte (slinger portions), um alle sich längs der Scheibe 57 radial nach außen bewegenden und auf die zusammenhängenden Verlängerungen 62 auftretenden Stoffpartikel in einer axialen Richtung (rechtwinklig zur Ebene der Scheibe 57) umzulenken. Es ist ferner ersichtlich, daß die Verlängerungen 62 des Elastomer-Arbeitsteils 60 dazu dienen, dieses innerhalb der Aussparung 58 gegenüber dem Einfluß von korrodierenden Dämpfen, Schmutzpartikeln und dergleichen zu schützen. Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine sehr wirtschaftliche Herstellung ermöglicht, da nur ein einziges Elastomer-Element erforderlich ist.

In Figur 2 bezeichnet die Hinweiszahl 76 einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Trägheitsring 78, 80, der zweckmäßigerweise zweiteilig ausgebildet und durch irgendeine geeignete Technik zusammengebaut ist. Die Hinweiszahl 82 bezeichnet den radial äußersten Teil einer ringförmigen Nut 84 innerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers 76. Ein Elastomer-Arbeitsteil 86 ist in der Nut angeordnet und entsprechend an dem äußersten Teil der Scheibe 57 sowie an den inneren Oberflächen der ringförmigen Nut 84 befestigt. Diese Befestigung kann wie auch bei der Ausführungsform aus Figur 1 beispielsweise durch Verkleben erfolgen. Wie zuvor

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ist die Scheibe 57 an einer Torsionsschwingungen ausgesetzten Welle (nicht dargestellt) befestigt. Die Hinweiszahl 88 bezeichnet eine durchgehende, ringförmige, nachgiebige Dichtung aus einer Zusammensetzung, die von derjenigen des Elastomer-Arbeitsteils 86 abweicht, wie aus einem bei Raumtemperatur vulkanisierbaren Elastomer (RTV) oder dergleichen. Dieses Raumtemperaturvulkanisation-Elastomer oder ein ähnliches Dichtungsmaterial beeinflußt nicht die Torsionsschwingungssteifigkeit des Dämpfers. Auch hier ist die Form der ringförmigen Dichtungen 88 dergestalt, daß jeglichem Partikelmaterial, welches sich während der Drehung des Dämpfers radial auswärts bewegt, eine axiale Geschwindigkeitskomponente erteilt wird. Auch dienen die Dichtungen 88 in der zuvor beschriebenen Weise zum Schützen des Elastomer-Arbeitsteils 86 gegenüber korrodierenden Dämpfen oder Flüssigkeiten, ähnlich wie die Elemente 62, 66 aus Figur 1 beeinflussen die Dichtungen 88 ebenfalls nicht die Torsionssteifigkeit des Dämpfers mit seinem Elastomer-Arbeitsteil 86. Das Elastomer der Dichtungen 88 kann im Hinblick auf spezielle Schutz- oder Haltbarkeitseigenschaften ausgewählt werden, die nicht bei dem Elastomer-Arbeitsteil 86 vorliegen.

Die Spritzring-Abschnitte 62, 66 aus Figur 1 und 88 aus Figur 2 haben eine axiale Erstreckung, die zumindest so groß wie der axiale Abstand zwischen den Scheibenseiten und den Seiten der in dem Trägheitsring befindlichen ringförmigen Nut sind, in der sich das Elastomer-Arbeitsteil befindet. Der radial innere Abschnitt dieser Nut ist nach dem Stand der Technik normalerweise vollständig nach außen offen. Dementsprechend können beim Fehlen dieser Spritzringelemente Schmutz, anderes Partikelmaterial, korrodierende Dämpfe, korrodierende Flüssigkeiten oder dergleichen frei in die öffnung eintreten. Nachdem sich diese Stoffe einmal in der Öffnung befinden, kann das Elastomer-Arbeitsteil je nach Art der Fremdpartikel, Dämpfe oder Flüssigkeiten abgebaut bzw. zersetzt, angefressen oder chemisch angegriffen werden. Auch könnte der Partikelstoff zwischen das Elastomer und die an die öffnung angrenzenden Nutenoberflächen gelangen, wobei eine Verschlechterung der Klebmittelbindung zwischen den Nutenoberflächen sowie dem

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Elastomer oder eine Verschlechterung bzw. Beeinträchtigung der Grenzfläche zwischen den Nutenoberflächen sowie dem Elastomer-Arbeitsteil auftreten könnte.

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Claims

G 51 864 -su

WALLACE MURRAY CORPORATION, 299 Park Avenue, New York, N.Y. 10017 (USA)

Torsionsschwingungsdämpfer

Patentansprüche

.!Torsxonsschwingungsdämpfer mit einem Trägheitsring, der über ein Elastomer-Arbeitsteil mit einer drehbaren Scheibe gekoppelt ist, deren äußerer Umfangsbereich sich in eine komplementäre ringförmige Aussparung des Trägheitsrings erstreckt, wobei das Elastomer die inneren Bereiche der ringförmigen Aussparung auskleidet, wobei ferner die Scheibe an eine sich drehende, Torsionsschwingungen unterworfene Welle angekoppelt werden kann sowie eine geringere axiale Erstreckung als der Trägheitsring hat, und wobei der letztere, das Elastomer und die Scheibe die Torsionsschwingungen der Welle vermindern, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Torsionsschwingungsdämpfer (50) eine ringförmige Elastomer-Dichtung (62, 66; 88) getragen wird, deren axiales Ausmaß parallel zur Drehachse des Torsionsschwingungsdämpfers (50) größer als der axiale Abstand zwischen den Seiten Scheibe (57) und den Seiten der ringförmigen Aussparung (58) ist, wodurch die Dichtung (62, 66; 88) das Elastomer in der ringförmigen Aussparung (58) dadurch schützt, daß ein Eintreten von Schmutz oder anderem abschleifendem Material, korrodierenden Dämpfen oder Stoffen unterbunden wird, und zwar ohne Beeinflussung der Torsionssteifigkeit des Torsionsschwingungsdämpfer s (50) .
2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (62, 66; 88) aus einem Elastomer bzw. gummiartigen Stoff gebildet ist.
3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (62, 66) mit dem Elastomer-Arbeitsteil (60) in der ringförmigen Aussparung (58) einteilig - 7 -

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ausgebildet ist und sich an beiden Seiten der Scheibe (57) erstreckt.
4. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtung (62, 66; 88) von der Scheibe (57) bis zu einer Stelle jenseits der ringförmigen Aussparung (58) erstreckt.
5. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (62, 66; 88) aus einem Raumtemperaturvulkanisation-Elastomer gebildet ist.
6. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (62, 66; 88) einen gebogenen Abschnitt hat, der dafür sorgt, daß sich längs der Oberflächen der Scheibe (57) radial nach außen bewegendes Partikelmaterial in eine axiale Richtung umgelenkt wird.
7. Torsionsschwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einteilig bzw. zusammenhängend ausgebildet ist und im longitudinalen, axialen, halben Querschnitt allgemein U-förmig ist.

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