DE2920008C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Torsionsschwingungen treten beispielsweise in Verbrennungskraftmaschinen auf. Sie können als vorwärts und rückwärts erfolgende Verdrillungen der Kurbelwelle 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 und auch von anderen Teilen des Motors oder seines Kühlsystems. Dieses gilt insbesondere dann, wenn eine der Resonanzfrequenzen der Kurbelwelle mit der jeweiligen Zündfrequenz des Motors oder einer bestimmten Harmonischen dieser Frequenz zusammenfällt. Nach der heutigen Theorie elastischer Schwingungsdämpfer wird die durch die Wirkung des Kolbens auf die Kurbelwelle übertragene Torsionsschwingungsenergie in dem Elastomer in Wärme umgesetzt. Das Elastomer kann dementsprechend als ein Abfluß oder Sumpf betrachtet werden, der ständig einen Teil der die Torsionsschwingungen erzeugenden Energie aufnimmt.

Eine übliche Ausführungsform eines solchen Dämpfungsgliedes enthält einen Trägheitsring mit entsprechender Masse. Der innere Teil des Rings ist an einem Elastomer-Ring befestigt, der seinerseits an einer Nabe oder einem anderen mit der sich drehenden Kurbelwelle eines Motors verbundenen Element festgelegt ist. Die Nabe und der Trägheitsring können aus Gußeisen bestehen. Beim Drehen der Kurbelwelle führt jeder Drehmomentzuwachs aufgrund einer schnellen Kraftstoffverbrennung in einem Zylinder zu einer leichten Beschleunigung des an den Kurbelarm angrenzenden Metalls. Wenn sich das Metall aufgrund seiner Eigenelastizität 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 Kurbelwelle gleichzeitig Drehschwingungen mit einer Amplitude von ¹/₄° bis 1° bei einer Frequenz von 150 bis 250 Hertz aus.

Ein Torsionsschwingungsdämpfer soll die Amplitude von Torsionsschwingungen reduzieren. Dann können verminderte Festigkeitserfordernisse an die Kurbelwelle gestellt werden, was zu einer Absenkung ihres Gewichtes führt. Der Dämpfer hat einen direkten Einfluß auf die Kurbelwelle und sorgt auch für eine Schwingungsunterdrückung bei verschiedenen anderen Komponenten der Verbrennungskraftmaschine, die durch die Kurbelwellenschwingung beeinflußt werden.

Da eine Verbrennungskraftmaschine bei verschiedenen Motordrehzahlen betrieben wird, treten an der Kurbelwelle mehrere Schwingungsfrequenzen auf. Die meisten Verbrennungsmaschinen herkömmlicher Bauart, bei denen ein Torsionsschwingungsdämpfer nicht benutzt wird, zeigen im Motordrehzahl- Betriebsbereich eine ziemlich große Resonanz-Amplitude. Bei irgendeiner vorgegebenen Motordrehzahl sind Torsionsschwingungen verschiedener Schwingungsordnungen vorhanden, die ihre jeweilige Wirkung zeigen.

Das Elastomer eines Torsionsschwingungsdämpfers ist Schmutz und korrodierenden Dämpfen ausgesetzt, die es mit der Zeit zerstören. Um dies zu verhindern, lehrt die GB-PS 8 28 266, einen Torsionsschwingungsdämpfer mit einer Dichtung zu versehen, die das arbeitende Elastomer im Dämpfer vor Verunreinigungen und korrosiven Dämpfen schützt. Diese Dichtung liegt mit Flanschabschnitten an den radial inneren Oberflächen des Trägheitsrings an und ist mit ihnen fest verbunden. Sie trägt damit zum arbeitenden Elastomer und damit zum Dämpfungsverhalten bei. Wenn nun die Dichtung beispielsweise durch korrosive Dämpfe abgetragen wird, ändert sich ihr Beitrag zum Dämpfungsverhalten. Dieser Beitrag, obwohl er nur sehr klein scheint, hat einen merkbaren Einfluß auf die Resonanzfrequenz des Systems.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Torsionsschwingungsdämpfer der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem ohne Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens ein Eindringen von Schmutz und korrodierenden Stoffen zwischen Trägheitsring und Elastomer verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Torsionsschwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Beim erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfer ist der Trägheitsring relativ zu den an seinen radial inneren zylindrischen Oberflächen anliegenden Flanschabschnitten der ringförmigen Dichtung drehbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt längs des Radius eines Torsionsschwingungsdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 einen ebensolchen Schnitt für eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Torsionsschwingungsdämpfers.

Der Torsionsschwingungsdämpfer (50) gemäß Fig. 1 weist einen zweiteiligen Trägheitsring (52, 54) auf, wobei die beiden Teile auf bekannte Weise zusammengefügt sind. Eine Scheibe (57) erstreckt sich in eine ringförmige Aussparung (58) mit einer radial äußeren ringförmigen Oberfläche (56). Die Scheibe (57) ist starr, besteht gewöhnlich aus Metall und ist an der Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine mitdrehbar befestigt. In der Aussparung (58) ist ein arbeitendes Elastomer (60) vorgesehen, mit dem die Scheibe (57) verbunden ist und das seinerseits mit den Seiten der Trägheitsringe (52, 54) verbunden ist. Das Elastomer (60) weist eine zusammenhängende und radial einwärts verlaufende Verlängerung (Dichtung 62) mit einem gebogenen Abschnitt (64) auf, weiterhin sich axial erstreckende Flanschabschnitte (66). Die Flanschabschnitte (66) des Elastomers (60) liegen an den radial inneren zylindrischen Oberflächen der Trägheitsringe (52, 54) an, sind jedoch nicht mit ihnen verbunden. Somit können sich die Trägheitsringe (52, 54) frei drehen. Hierbei führen sie eine relative Drehbewegung in bezug auf die Flanschabschnitte (66) aus. Die Torsionskonstante des gesamten Torsionsschwingungsdämpfers (50) wird nicht durch die Flanschabschnitte (66) beeinflußt. Der gewölbte Abschnitt (64) der integral ausgebildeten Verlängerung (Flanschabschnitt 62) wirkt als Spritzringabschnitt, der alle sich längs der Scheibe (57) radial nach außen bewegenden und auf die Verlängerung (62) auftreffenden Stoffpartikel in einer axialen Richtung rechtwinklig zur Ebene der Scheibe (57) umlenkt. Ferner dient die Verlängerung (62) des Elastomers (60) dazu, dieses innerhalb der Aussparung (58) gegen den Einfluß korrodierender Dämpfe, Schmutzpartikel u. dgl. zu schützen. Da nur ein einziges Elastomerelement erforderlich ist, ist eine sehr wirtschaftliche Herstellung möglich.

Der Torsionsschwingungsdämpfer (76) gemäß der Fig. 2 weist einen Trägheitsring (78, 80) auf, der zweckmäßigerweise zweiteilig ausgebildet und durch eine bekannte Technik zusammengefügt ist. Eine ringförmige Nut (84) innerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers (76) weist einen radial äußersten Teil (82) auf. Ein arbeitendes Elastomer (86) ist in der Nut (84) angeordnet und entsprechend an dem äußersten Teil der Scheibe (57) sowie an den inneren Oberflächen der ringförmigen Nut (84) befestigt. Diese Befestigung kann ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 beispielsweise durch Verkleben erfolgen. Wie zuvor ist die Scheibe (57) an einer nicht dargestellten, Torsionsschwingungen ausgesetzten Welle befestigt. Es ist eine durchgehende, ringförmige, elastische Dichtung (88) vorgesehen, die in ihrer Zusammensetzung von derjenigen des Elastomers (86) abweicht und die beispielsweise aus einem bei Raumtemperatur vulkanisierbaren Elastomer od. dgl. besteht. Ein solches Dichtungsmaterial beeinflußt nicht die Torsionsschwingungssteifigkeit des Dämpfers. Auch hier sind die ringförmigen Dichtungen (88) so ausgebildet, daß jegliches Partikelmaterial, das sich während der Drehung des Dämpfers radial auswärts bewegt, eine Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung erhält. Die Dichtungen (88) dienen weiterhin in der zuvor beschriebenen Weise zum Schützen des Elastomers (86) gegen korrodierende Dämpfe oder Flüssigkeiten. Ebenso wie die Spritzringabschnitte (Flanschabschnitte 62, 66) aus Fig. 1 beeinflussen die Dichtungen (88) ebenfalls nicht die Torsionssteifigkeit des Dämpfers mit seinem Elastomer (86). Das Elastomer der Dichtungen (88) kann im Hinblick auf spezielle Schutz- oder Haltbarkeitseigenschaften ausgewählt werden, die beim Elastomer (86) nicht vorliegen.

Die Spritzringabschnitte (Flanschabschnitte 62, 66) aus Fig. 1 und die Dichtungen (88) aus Fig. 2 erstrecken sich axial mindestens so weit wie der Abstand zwischen den Seiten der Scheiben und den Seiten der in dem Trägheitsring befindlichen ringförmigen Nut ist, in der sich das Elastomer befindet. Der radial innere Abschnitt dieser Nut ist nach dem Stand der Technik üblicherweise vollständig nach außen offen. Dementsprechend können beim Fehlen dieser Spritzringabschnitte Schmutz, anderes Partikelmaterial, korrodierende Dämpfe, korrodierende Flüssigkeiten od. dgl. frei in die Öffnung eintreten und das Elastomer zersetzen, anfressen oder chemisch angreifen. 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 Elastomer oder auch eine Abnutzung der Grenzfläche zwischen den Nutenoberflächen sowie dem Elastomer auftreten könnte.

Claims (3)

1. Torsionsschwingungsdämpfer, mit einem eine ringförmige Aussparung enthaltenden Trägheitsring, einer drehbaren Scheibe, deren Außenbereich sich in die ringförmige Aussparung des Trägheitsrings erstreckt, und einem arbeitenden Elastomer in der ringförmigen Aussparung, das den Trägheitsring an die drehbare Scheibe ankoppelt, wobei zum Schutz des arbeitenden Elastomers vor eintretenden Verunreinigungen oder korrosiven Dämpfen eine ringförmige Elastomer- Dichtung vorgesehen ist, deren axiale Erstreckung parallel zur Drehachse des Torsionsschwingungsdämpfers größer als der axiale Abstand zwischen den Seiten der drehbaren Scheibe und den Seiten der ringförmigen Aussparung ist und die mit Flanschabschnitten an den radial inneren Oberflächen des Trägheitsrings anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägheitsring (52, 54) relativ zu den an seinen radial inneren zylindrischen Oberflächen anliegenden Flanschabschnitten (66) der ringförmigen Dichtung (62; 88) drehbar ist.

2. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (62, 66; 88) aus einem bei Raumtemperatur vulkanisierenden Elastomer besteht.

3. Torsionsschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (62, 66; 88) mit dem arbeitenden Elastomer (60) einstückig ausgebildet ist und daß jeder Flanschabschnitt der Dichtung (62, 66; 88) radial einwärts verlängert ist und über einen gebogenen Abschnitt in einen axial verlängerten Abschnitt geführt ist.