DE2936407A1 - Torsionsschwingungsdaempfer - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Torsionsschwingungsdämpfer des Typs, bei dem eine Nabe über einen elastischen Ring an einem äußeren Trägheitsglied befestigt ist.

Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich beim Dämpfen von Torsionsschwingungen in Innenverbrennungsmaschinen. Torsionsschwingungen können als rückwärts und vorwärts erfolgende Verdrillungen der Kurbelwelle einer Innenverbrennungsmaschine aufgefaßt werden, die der einseitig gerichteten Hauptdrehung der Kurbelwelle überlagert sind. Ohne Überwachung führen solche Torsions schwingungen vielfach zu einem Ausfallen der Kurbelwelle wie auch von anderen Teilen der Maschine oder ihres Kühlsystems, und zwar 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 von Elastomer-Schwingungsdämpfern wird ein Teil der Torsionsschwingungsenergie, die durch die Kolbenbewegungen auf die Kurbelwelle übertragen wird, in dem Elastomer in Wärme umgewandelt. Das Elastomer kann dementsprechend als ein Abfluß oder Sumpf betrachtet werden, der ständig einen Teil der die Torsionsschwingungen begründenden Energie aufnimmt.

Eine übliche Form einer solchen Dämpfungsvorrichtung enthält ein äußeres ringförmiges Trägheitsglied mit einer gewissen, bedeutenden Masse. Der innere Bereich dieses Rings ist an dem 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 jedes sprungweise Aufbringen eines Drehmoments,, was durch ein schnelles Verbrennen von Kraftstoff in einem Zylinder verursacht wird, zu einem leichten Beschleunigen des an den Kurbelwellenarm angrenzenden Metalls. Wenn das Metall aufgrund seiner Eigenelastizität oder Nachgiebigkeit zurückgestellt wird, dreht es sich etwas in der entgegengesetzten Richtung. Solche Kräfte führen zu

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Torsionsschwingungen in der Welle. In einem typischen Fall von Torsionsschwingungen führt eine Motorkurbelwelle, die sich mit 3000 Umdrehungen pro Minute dreht, gleichzeitig Winkelschwingungen aus, die eine Amplitude von 0,25 bis 1,0 Grad bei einer Frequenz von 150 bis 250 Hertz haben.

Die Aufgabe eines Torsionsschwingungsdämpfers besteht darin, die Amplitude von Torsionsschwingungen zu reduzieren. Eine solche Reduzierung führt zu einer Verminderung der Festigkeitserfordernisse der Kurbelwelle und somit zu einer Gewichtsabsenkung derselben. Der Dämpfer hat einen direkten Einfluß auf die Kurbelwelle und unterdrückt auch Schwingungen verschiedener anderer Komponenten der Innenverbrennungsmaschine, die durch die Kurbelwellenschwingung beeinflußt werden.

Wenn eine Innenverbrennungsmaschine mit verschiedenen Motordrehzahlen betrieben wird, ergeben sich an der Kurbelwelle mehrere Schwingungsfrequenzen. Im allgemeinen haben die meisten Antriebsund Dieselmaschinen herkömmlicher Gestaltung bei nicht vorhandenem Torsionsschwingungsdämpfer innerhalb des Drehzahlbetriebsbereiches der Maschine eine Resonanzfrequenz mit einer ziemlich großen Amplitude. Jedoch sind auch bei irgendeiner gegebenen Motordrehzahl TorsionsSchwingungen von verschiedenen Schwingungsordnungen vorhanden, und diese Schwingungen können bedeutsam sein.

Bei einer gegebenen Dämpferanwendung, das heißt einem Dämpfer für eine bestimmte Maschine, ist es in der Technik bekannt, volumenmäßig möglichst viel Elastomer mit möglichst viel Scherfläche (Grenzfläche zwischen Metall und Elastomer) zu benutzen, um Scherbeanspruchungen zu verringern. In der Praxis verhindern Raumbegrenzungen ein einfaches Vergrößern der Breite oder des Durchmessers des Dämpfers, um diese niedrigen Werte zu erreichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Torsionsschwingungsdämpfers·

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Torsions-

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schwingungsdämpfer erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale aus.

Demgemäß hat der Torsionsschwingungsdämpfer einen an einer Nabe festgelegten Trägheitsring. Die Nabe ist mit der Kurbelwelle einer Innenverbrennungsmaschine zu verbinden. Zwischen der Nabe und dem zweistückigen Trägheitsring sind elastische bzw. Elastomer-Glieder angeordnet. Der Torsionsschwingungsdämpfer enthält erfindungsgemäß eine radial auswärts verlaufende Zunge, von der ein Teil zwischen zwei Elastomer-Gliedern eingeschlossen ist. Diese sind vorgeformt und bezüglich eines halben Axialschnitts L-förmig. Ferner sind die Elastomer-Glieder an der Nabe und an dem Trägheitsring festgeklebt.

Die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung erleichtert das Gestalten von Torsionsschwingungsdämpfern, die bestimmte Eigenschaften haben und vorgegebenen Raumbeschränkungen unterworfen sind. Der erfindungsgemäße Dämpfer hat auch eine große radiale und axiale Steifigkeit. Es ist bekannt, daß die Federkonstante

ines Elastomer-Dämpfers mit der vierten Potenz der radialen Distanz (von der Achse der Dämpferdrehung) des Elastomers ansteigt. Erfindungsgemäß ist die Konfiguration des Elastomers dergestalt, daß der radial innerste Bereich des Elastomer-Materials axial verläuft, so daß ein größerer Anteil des Elastomers einen kleineren radialen Abstand von der Achse der Dämpferdrehung hat, um hierdurch eine weichere oder kleinere Federkonstante zu erzielen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, in der die obere Hälfte eines Torsionsschwingungsdämpfers in einem axialen Schnitt dargestellt ist. Der volltändige Schnitt ergibt sich durch bloßes Hinzufügen des Spiegelbildes der gezeichneten Hälfte unterhalb einer mit der Hinweiszahl 36 bezeichneten Drehachse.

in allgemein mit 10 bezeichneter Torsionsschwingungsdämpfer nach or vorliegenden Erfindung enthält einen zweistückigen Trägheitsing, dessen radial äußerstes Glied mit 12 bezeichnet ist. Es

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enthält einen sich axial erstreckenden, radial äußeren Außenbereich 14 und einen radial verlaufenden Seitenbereich 16. Das andere Glied des zweistückigen Trägheitsrings ist mit 18 bezeichnet und besitzt einen axial verlaufenden, radial äußeren Außenbereich 20 und einen sich radial erstreckenden Seitenbereich 22. Es ist ersichtlich, daß der Trägheitsring in dem dargestellten Axialschnitt einen allgemein umgekehrt U-förmigen Querschnitt hat.

Eine Nabe 26 besitzt eine hiermit zusammenhängende, sich nach außen erstreckende Zunge 28, ferner einen ersten axial verlaufenden Rand 30, außerdem einen zweiten axial verlaufenden Rand 32 und einen sich radial einwärts erstreckenden Steg 34. Wie es bei dieser Technik üblich ist, ist der radial innerste Bereich des Stegs 34 in geeigneter Weise mit der Kurbelwelle einer Innenverbrennungsmaschine verbunden, so daß sich der Dämpfer um die Achse 36 dreht.

Ein erstes elastisches bzw. Elastomer-Glied 40 hat einen sich radial erstreckenden Abschnitt und einen axial verlaufenden Abschnitt 41. Ein ähnliches elastisches bzw. Elastomer-Glied 42 hat einen radial verlaufenden Abschnitt und einen sich axial erstrekkenden Abschnitt 43. Die Elastomer-Glieder 40 und 42 sind in dem dargestellten Schnitt allgemein L-förmig. Sie sind vorgeformt und können in herkömmlicher Weise an den komplementären Oberflächen an der Nabe und an dem Trägheitsring, die sie berühren, angeklebt sein.

Bei der Montage werden die Elastomer-Glieder 40 und 42 auf der Nabe 26 angeordnet und, wie es oben erwähnt wurde, vorzugsweise hiermit verklebt. Danach wird das Glied 12 des zweistückigen Trägheitsrings in der dargestellten Position angeordnet, und der Außenbereich 14 wird beispielsweise durch Erwärmen radial auswärts gedehnt, um ein Einsetzen des Gliedes 18 zu ermöglichen. Das radiale Dehnen wird nunmehr, beispielsweise durch Kühlen, rückgängig gemacht bzw. aufgehoben, mit dem Ergebnis, daß an der Verbindungsstelle zwischen den beiden axial verlaufenden Abschnitten der Trägheitsringelemente ein einwandfreier Eingriffssitz

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ORIGINAL INSPECTED

(Klasse FN 5) gebildet wird. Abhängig von der bestimmten Montage art (in der Technik bekannt) können die Elastomer-Glieder an ihren beiden radialen und axialen Bereichen gepreßt werden oder un· gepreßt bleiben.

Die Betriebsweise des beschriebenen Torsionsschwingungsdämpfers ähnelt derjenigen anderer Elastomer-Flüssigkeitsdämpfer. Wenn sich die Kurbelwelle der Innenverbrennungsmaschine um die Achse 36 dreht, wird der Rand bzw. Steg 34 mitgenommen, und somit unterliegt die Nabe denselben Torsionsschwingungen. Wegen der elastischen Verbindung zwischen der Nabe und dem Trägheitsring ergibt sich eine Phasenverzögerung, Phasendifferenz oder Winkelverzögerung zwischen den Schwingungen der Nabe und den entsprechenden Schwingungen, die durch die Elastomer-Glieder 40 sowie 42 auf den Trägheitsring übertragen werden. Diese Phasendifferenz oder Phasenverzögerung führt, wie es oben erwähnt wurde, zum Umsetzen von mechanischer Energie in Wärmeenergie.

Es ist ersichtlich, daß die Zunge 28 für ein axiales Festlegen des Trägheitsrings in bezug auf die Nabe sorgt und somit ein relatives axiales Auswandern zwischen diesen Elementen vermeidet. Es ist festzustellen, daß die Elastomer-Glieder 40 und 42 weder dieselbe Dicke, noch dieselben Eigenschaften haben müssen. Somit kann eines dieser Glieder ein großes Drehmoment-Widerstandsvermögen haben, während das andere so gewählt wird, daß es für eine gute Umsetzung von Drehschwingungen in Wärme sorgt. Das Trägheitsglied und die Nabe werden aus Metall gebildet, obwohl für die Nabe auch ein nichtmetallisches Material benutzt werden kann, wie verstärkter Kunststoff. Die axial verlaufenden Ränder 30, 32 umfassen mit den radial inneren Enden der Ringglieder bzw. Seitenbereiche 16 sowie 22 die Abschnitte 41, 43 der Elastomer-Glieder. Kräfte von der Nabe 26 werden längs der Oberflächen der Zunge 28 und der Ränder 30, 32 auf die Elastomer-Glieder übertragen.

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Claims (1)

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

Torsionsschwingungsdämpfer

Patentanspruch

Torsionsschwingungsdämpfer, gekennzeichnet durch einen Trägheitsring, der aus zwei ringförmigen Gliedern (12, 18) gebildet ist, welche jeweils im halben axialen Schnitt allgemein L-förmig sind und deren axial verlaufende Schenkel (14, 20) eine gemeinsame Verbindungsoberfläche haben, wobei einer der sich axial erstrekkenden Schenkel (14, 20) radial innerhalb des anderen axial verlaufenden Schenkels angeordnet ist und wobei die radial verlaufenden Schenkel (16, 22) der L-förmigen Glieder (12, 18) in Verbindung mit den axial verlaufenden Schenkeln (14, 20) bezüglich eines halben axialen Querschnitts eine U-Form begrenzen, ferner durch eine ringförmige Nabe (26), ferner durch eine von dieser getragene sowie hiermit zusammenhängende und sich radial auswärts erstreckende Zunge (28) und durch ein Paar von ringförmigen Elastomer-Gliedern (40, 42), die jeweils einen die Zunge (28) einschließenden, radial verlaufenden Abschnitt haben, ferner jeweils einen axial verlaufenden Abschnitt (41, 43) aufweisen und bezüglich des halben Axialschnitts allgemein L-förmig sind, wobei die radial verlaufenden Bereiche bzw. Schenkel (16, 22) der L-förmigen Glieder (12, 18) die Zunge (28) und die radial verlaufenden Abschnitte der Elastomer-Glieder (40, 42), die sich in einer allgemein axialen Richtung erstrecken, zwischen sich einschließen, wobei ferner die Nabe (26) radial innerhalb des Trägheitsrings axial verlaufende Ränder (30, 32) hat, die in Verbindung mit dem Trägheitsring die sich axial erstreckenden Abschnitte (41, 43) der Elastomer-Glieder zwischen sich einschließen, und wobei die Elastomer-Glieder (40, 42) mit dem Trägheitsring und der Nabe (26) zusammenarbeiten, um Torsionsschwingungen der Nabe (26) zu dämpfen

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